Parte II – Conteúdo
Se você já leu Cálculo de Banda Necessária – Parte I – Bases, consegue compreender a diferença entre Megabit e Megabyte, e também consegue distinguir se um fabricante está usando a base decimal ou binária para calcular armazenamento e/ou velocidade de transmissão.
Precisa agora entender como chegamos ao que vai ser transmitido. E para exemplificar este e outro aspecto muito importante de uma transferência de arquivos vamos usar como base um sistema de segurança eletrônica, ou se você preferir assim chamar um “serviço de streaming de imagens com a finalidade de prover monitoramento de segurança”.
Mesma imagem em diferentes meios
É importantíssimo compreender que há situações distintas para exibição de imagens. Equipamentos de exibição (monitores e TVs) e equipamentos de impressão tem situações distintas em relação ao que tratamos aqui. Estes meios de exibição de imagens tem vários aspectos relevantes que não são considerados para a armazenagem e transmissão da imagem.
Exemplos claros destas diferenças podemos ver ao tentar exibir uma imagem de uma determinada resolução em uma TV ou monitor de resolução diferente. O resultado pode ser decepcionante para quem assiste. Assim como será decepcionante imprimir uma imagem de baixa resolução mesmo que seja por uma impressora de altíssima capacidade gráfica.
O que tratamos nesta série de artigos são aspectos de armazenagem e transmissão que são afetados por alguns aspectos comuns que também atuam para meios de exibição.
Imagens
Um filme é nada mais que uma sequência de fotos reproduzidas em sequência. Os filmes que uma câmera transmite são em sua essência, dezenas de fotos tiradas por segundo e enviadas para um dispositivo que as processe e armazene, se necessário e desejado.
Entretanto o importante para nosso objetivo é saber qual é o tamanho das imagens a serem transmitidas. Cada foto é formada por uma série de pontos organizados lado a lado no eixo horizontal e também no eixo vertical. A quantidade de pontos nestes dois eixos dá a “resolução” da foto. Uma convenção estabeleceu que o mais usual é apresentar o eixo horizontal e depois o vertical. Assim quando se fala em uma resolução de 1920 x 1080, deve-se entender que são 1920 pontos na horizontal e 1080 pontos na vertical. Então ao multiplicarmos os dois números teremos a quantidade de pontos que a imagem tem.
Sistema de Cores
O sistema de cores, número de cores empregadas por ponto, para exibição é o RGB (Red “vermelho”, Green “Verde” e Blue “Azul”. Para efeito do que estudamos é importante estabelecer que esse número total de cores (três) é quem define a “profundidade” da imagem. Existem outros como por exemplo o CMYK que é utilizado em impressão.
Tamanho
Obtivemos a RESOLUÇÃO da imagem multiplicando o total de pontos horizontais pelo total de pontos verticais. Em um sistema de exibição poderíamos concluir que a resolução Full HD do exemplo acima tem 2 megapixels (mega=milhão), mas precisamos saber a quantidade informação que a imagem necessita para ser armazenada ou transmitida.
Como vimos acima as imagens são formadas por pontos horizontais e verticais, mas estes pontos devem apresentar cores distintas para formar uma imagem. Nos sistemas de cores de exibição de imagem estes pontos recebem o nome de pixel. Cada pixel contém 3 pontos. Cada ponto exibe uma variação de verde, vermelho ou azul.
É neste ponto que saber sobre bits e bytes começa a ser útil. Nos sistemas de informação cada pixel necessita de 3 bytes para armazenar variações de cor. E voltando novamente aos bancos escolares para lembrar sobre as aulas de matemática, considerando que cada byte tem 8 bits e cada bit só pode assumir 1 entre 2 valores (0 ou 1) de nossa base binária, temos que cada uma das três cores possíveis (verde, vermelho e azul) pode se ver representada por 256 tons de variação (28 = 256). Como são 3 pontos por pixel, temos o que é chamado de True Color, ou seja 28 x 28 x 28 = 16.777.216 de cores possíveis em um pixel.
Para determinar o tamanho em bytes de uma imagem precisamos aplicar a seguinte fórmula:
Aonde:
T = Tamanho em bytes
A = Altura (eixo vertical)
L = Largura (eixo horizontal)
P = Profundidade
BPC = Bytes por Componente
Aplicando esta fórmula à nossa imagem de exemplo teremos a Altura (A) como 1080, a Largura (L) como 1920, a Profundidade (P) como 3 e finalmente o Bytes por Componente (BPC) que na maioria dos casos será 1, mas que pode assumir qualquer valor dependendo da precisão desejada. Assim obtemos o Tamanho em bytes (T) de 6.220.800 bytes.
O resultado que obtivemos agora foi o tamanho em bytes, ou seus múltiplos, de 1 imagem ou quadro. Entretanto nossa filmagem não contém somente 1 quadro ou imagem. E para calcularmos o total temos que saber quantos quadros ou imagens são capturados por segundo pelo sistema. Em nossos exemplos adotaremos o que se conhece por “tempo real”, ou seja, 30 FPS (frame per second).
Voltando à calculadora temos 6.220.800 bytes por quadro (frame) e 30 frames por segundo de filmagem. O produto de nossa conta é 186.624.000 bytes por segundo ou 11.197.440.000 bytes por minuto de filmagem.
Após fazermos todos os cálculos chegaremos à conclusão de que 1 minuto de filmagem consome aproximadamente 11 Gigabytes de armazenamento. Entretanto é importante ressaltar um aspecto muito importante que até o presente momento não foi levantado. Nossos cálculos e modelos estão considerando o que é conhecido como “Mapa de bits”.
Neste nível não são considerados compactações de nenhuma espécie ou qualquer tipo de codificação. Nesta forma uma imagem repleta de cores e detalhes teria exatamente o mesmo tamanho que uma imagem absolutamente preenchida com uma única cor, qualquer que seja.
Isto aconteceria porque cada ponto da imagem é tratada da mesma forma independente do seu conteúdo. Uma informação de branco tem o mesmo “peso” de uma informação de preto ou qualquer outra cor.
CONCLUSÃO – Parte II – Tamanho
Neste artigo apresentamos quais fatores são considerados para estabelecer o tamanho de uma imagem sem qualquer tipo de aprimoramento.
Importante frisar as diferenças entre meios de exibição e distribuição de imagens, bem como relembrar o que foi demostrado no artigo anterior sobre múltiplos de base binária e decimal do bit.
No próximo artigo trataremos especificamente dos aperfeiçoamentos que permitem que nossos arquivos de imagens sejam otimizados em tamanho.