Computação Gráfica - Resolução de imagem - DPI

Você já deve ter ouvido falar no termo DPI, na hora de utilizar uma multifuncional, scanner, comprar um mouse, mas o que, enfim, significa essa coisa?

DPI significa Dots Per Inch, que traduzido para o português fica “pontos por polegada”. Como o próprio termo sugere, DPI é a quantidade de pontos (pixels) que cabem em uma dimensão com uma polegada de comprimento, uma polegada é mais ou menos o comprimento médio do dedo do polegar.

 

Exemplo do uso de DPI em um processo de digitalização de algo numa copiadora: Você possui uma mesa digitalizadora (scanner) que trabalha a 100 DPI, e quer digitalizar para seu computador um documento com as dimensões de 2 polegadas de largura por 3 polegadas de comprimento, qual será a resolução?

- 1 polegada = 100 pixels, logo

- 2 polegadas = 200 pixels e

- 3 polegadas = 300 pixels, então

- 2 polegadas de largura por 3 polegadas de comprimento = resolução de 200x300 pixels, totalizando em 60.000 pixels

Exemplo na hora de comprar um mouse:

Você quer comprar um mouse, e achou um belo mouse de 1.000 DPI, mas o que isso significa?

Ele é capaz de movimentar o ponteiro do mouse até 1.000 pontos na vertical da tela caso você mova ele uma polegada na vertical, caso o faça para cima,  o ponteiro do mouse será deslocaldo 1000 pontos para cima, caso o faça para baixo, a mesma lógica será aplicada, o mesmo acontece ao movimentar o mouse no eixo vertical.

É sabido que você usa no seu Windows a resolução de 800x600, com este mouse de 1.000DPI, utilizando apenas uma polegada da mesa, você é capaz de ir do canto esquerdo ao canto direito da tela movimentando ele por apenas 0,8 polegadas da mesa, pois 1 polegada = 1.000 pixels, logo 800 pixels = 0,8 polegadas.

Vamos supor que você possui um mousepad de 10x5 polegadas qual a resolução máxima que seu mouse de 1000DPI consegue alcançar com esse mousepad?

- 1 polegada = 1.000 pixels, logo

- 5 polegadas = 5.000 pixels e

- 10 polegadas = 10.000 pixels então

- 10 polegadas por 5 polegadas = 10.000x5.000 pixels de resolução, muito mais do que suficiente pra uma resolução de 800x600, veja a figura 1 abaixo:

Figura 1

Computação Gráfica - Resoluções de imagem - Introdução

Mas afinal de contas o que significam os termos “resolução de vídeo”, “resolução de tela”, “resolução de imagem”?

Resolução, em computação gráfica, em informática, significa a largura e o comprimento da tela respectivamente medidos em número de pontos.

Se seu Windows por exemplo, está utilizando a resolução de 1920x1080, isso significa 1920 pontos de largura  por 1080 pontos de altura, e a quantidade de pontos total seria o produto da largura pela altura, caberia uma foto de 1920x1080 pixels na tela, ou então 2 fotos de 960x1080 lado a lado.

Veja abaixo como fica a tela do computador com várias resoluções diferentes, 1920x1080, 1600x900, 1280x700 respectivamente, veja como a quantidade de imagens que cabem na tela vão diminuindo:

Você mesmo pode fazer uma experiência e alterar sua resolução de tela! Basta seguir os passos na ilustração abaixo:

 

Abaixo temos duas imagens, uma de resolução 40x30 e outra de resolução 80x60 respectivamente, a primeira tem 40x30 pontos, ou seja, 1200 pontos, a segunda tem 80x60 pontos, ou seja, 4800 pontos:

Vantagens e desvantagens do uso de resoluções de imagem maiores:

Vantagens:

Possibilitam uma quantidade maior de conteúdo gráfico na imagem, como visto no exemplo anterior, deixando ela com uma definição maior e mais riqueza em detalhes.

Desvantagens:

Imagens e vídeos (lembre que vídeos são sequências de imagens) com resoluções maiores demoram mais tempo para serem processados pelo computador e para serem transferidos pela internet e ocupam mais espaço nos dispositivos de armazenamento como HD (ver figura abaixo), pendrive, celular, memória RAM, cartão da câmera, afinal, se os pixels são conjuntos de bits, quanto maior a resolução, mais pixels teremos e mais bits teremos, finalizando, mais dados gráficos teremos.

Computação gráfica - bits de cores e pixels

O que significa o termo  “pixels” ou até mesmo “bits de cores”?

Pixel:

Pixel vem da palavra “pixie” que significa “fadinha” em inglês, o pixel recebe esse nome por que é bem pequeno, é o menor ponto de uma cor só que pode existir na tela.

Bits de cores:

Bits de cores (Se não sabe o que significa um bit, clique aqui) é a quantidade de bits utilizados para definir a cor de cada pixel, sabendo que o bit pode assumir apenas 2 valores, logo a quantidade de cores possíveis para um pixel é de 2 elevado a N (2^N), sendo que N é a quantidade de bits, nas ilustrações e tabelas abaixo você pode literalmente ver o que estou dizendo.

Paleta mostrando cores que o pixel pode assumir	Quantidade de bits (N)	Cores possíveis
	1	2 (2^1)
	2	4 (2^2)
	4	16 (2^4)
	8	256 (2^8)
	16	65536 (2^16)

Windows 7 com 32 bits de cores:

Windows 7 com 16 bits de cores:

Windows 7 com 8 bits de cores:

Vantagens em se utilizar uma quantidade de bits maior:

- Aumento na nitidez da imagem em relação à variação de cores que é normal numa imagem (às vezes uma cor fica mais escura de uma parte para a outra da imagem por exemplo.
- A imagem fica mais realista, pois quanto mais bits de cores, mais cores, e portanto se aproxima da quantidade de cores que o ser humano consegue distinguir.

Desvantagens:

- Mais bits serão transferidos para o adaptador de vídeo para ele gerar a imagem na tela, o que toma tempo e recursos da CPU, da placa de vídeo e da sua memória. 
- Essa imagem demorará mais tempo para ser transferida pela internet 
- Mais spaço ela ocupará no HD, no cartão da sua câmera, no seu pendrive, veja imagem abaixo:

Camadas de rede (OSI/ISO)

As camadas de rede são divididas em vários níveis, quanto mais alto mais distante da linguagem de hardware uma camada é, elas são divididas de modo hierárquico, sendo que cada camada superior recebe dados de uma inferior em um download e cada camada inferior recebe dados de uma superior num upload. Apresento-lhes as camadas de rede no padrão OSI/ISO.

      1-  Camada física:

A camada física é responsável por administrar as grandezas físicas do sinal, principalmente a potência, amplitude e frequência e meio de transmissão.

Hoje em dia os exemplos mais comuns são os padrões  100Base-TX e 1000Base-TX para transmissão de sinal através de cabos UTP e 802.11g e 802.11n para transmissões wireless.

      2- Camada de enlace:

É a camada mais baixa a trabalhar com dados em forma digital, isso faz dela o principal portão e fiscal do fluxo de bits entre sua máquina e a rede local, supervisionando, manipulando  e descartando bits quando julga necessário.

O protocolo de camada de enlace mais conhecido hoje em dia é o Ethernet.

      3- Camada de rede:

Costuma ser a camada mais baixa a operar a nível de software, ou seja, computacional, fazendo com que máquinas inteligentes como PCs, Notebooks, celulares sejam capazes de implementar uma infinidade de protocolos nesse nível para todo tipo de finalidade, e conectividade (permite que computadores de redes diferentes se comuniquem).

Sendo uma camada implementada por software, ela é capaz de interpretar e manipular os bits recebidos através de processamento de dados, verificando se estes estão válidos ou corrompidos, consegue particionar a janela de transmissão de bits e estabelecer regras e rótulos para transferência.

Finalmente, possui a notável capacidade de fazer com que computadores de redes diferentes possam se comunicar. O protocolo de camada de rede IP (Internet Protocol) por exemplo, praticamente definiu o conceito de Internet.

      4- Camada de transporte:

Este nível logo acima da camada de rede introduz o conceito de “portas”, e orientação à conexão, as portas são implementadas pelo sistema operacional para que os programas abertos no sistema operacional possam utilizar o a camada de rede para se comunicar, e realmente funcionam como portas, são normalmente abertas por programas que pedem essa abertura ao sistema operacional, e funcionam como um endereço destinatário dentro do sistema operacional, o destino será o programa que está esperando chegar a correspondência de dados em forma de pacote de camada de rede. Os protocolos mais utilizados nessa camada são o TCP (Transfer Control Protocol) e o UDP (User Datagram Protocol).

      5- Camada de Sessão:

São as políticas de estabelecimento da sessão, implementadas pelo software aplicativo que está a se comunicar com a rede, eu particularmente não concordo em chamar isso de camada.

      6- Camada de Apresentação:

Acho preferível suprimir o conceito sobre essa camada.

      7- Camada de Aplicação:

É o protocolo utilizado pelo software aplicativo para receber e enviar dados e está em função do tipo de aplicação. Por exemplo, temos o protocolo HTTP para enviar e receber dados ao acessar um site na internet, FTP para realizar downloads e uploads em servidores FTP, POP3 para receber email no Outlook da Microsoft, o Skype tem seu próprio protocolo de aplicação para se comunicar com a rede Skype, assim como Whatsapp por exemplo.

Abaixo segue um exemplo prático ilustrado de um email transitando pelo cabo de rede até chegar ao navegador Google Chrome:

Switches ethernet - funcionamento

Como já foi dito, a função principal do switch é interligar dispositivos computacionais em uma rede local e ele trabalha em nível 2 (enlace).

As correspondências que os switches são encarregados de transportar, são chamadas de quadros ethernet, o switch segue várias etapas operacionais baseadas em um algoritmo que leva em conta o conteúdo da tabela CAM (content addressable memory) de sua memória e o tráfego de quadros em cada porta do aparelho, a tabela CAM associa portas com endereços MAC, seria mais ou menos assim:

Porta	Endereço MAC
1	XX:XX:XX:XX:XX:XX
1	YY:YY:YY:YY:YY:YY
2	ZZ:ZZ:ZZ:ZZ:ZZ:ZZ
...	... ... ... ... ... ... ...

Switches ethernet - Padrões de velocidade

Para entender o que é um switch, clique aqui

Os switches podem ser encontrados em velocidades variadas no caso de switches residenciais ou até mesmo mistas no caso de switches corporativos, como por exemplo, um switch com 16 portas 10/100 mais uma porta 10/100/100.

As velocidades mais comuns são de 10, 100 e 1000 Megabits/s, os switches com portas de 10 Megabits estão entrando em esquecimento devido ao aumento crescente da demanda por fluxo de dados, os switches de 1000 Megabits estão ganhando popularidade devido ao fato de já existirem planos de internet até mesmo residenciais de mais de 100 Mbits/s (clique aqui para entender os termos bits e bytes).

As velocidades máximas estão em função do padrão do switch, da quantidade de pares de par trançado presentes no(s) cabo(s) utilizado(s) ligados ponto-a-ponto do switch ao(s) dispositivo(s) final(is) em questão, qualidade do cabo (categoria), e comprimento do mesmo, como mostra as tabelas abaixo: 

Padrão ethernet	Velocidade máxima
10Base-T Ethernet (IEEE 802.3)	10 Mbits/s
Fast Ethernet (IEEE 802.3u)	10/100 Mbits/s
Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z)	10/100/1000 Mbits/s
10 Gigabit Ethernet (IEEE 802.3ae)	10.000 Mbits/s

Tipo de cabo	Comprimento máximo	Velocidade Máxima
Cabo UTP cats 4/5/5e/6 de 2 pares	100 metros	100 Mbits/s
Cabo UTP cats 5e/6/ de 4 pares	100 metros cat5e/ 250 metros cat6	1.000 Mbits/s
Cabo AUI (padrão diferente do UTP)	7/15 metros (depende to tipo)	10.000 Mbits/s

A velocidade da conexão (enlace):

Como já foi dito na primeira parte desse artigo, um dispositivo computacional precisa de um adaptador para se conectar a outro dispositivo.

Para facilitar o entendimento vamos a um exemplo prático, supondo que você deseja ligar seus dois computadores à duas  das portas do seu aparelho de rede híbrido (modem, roteador, switch, AP Wi-Fi) que seu provedor te disponibilizou para que os dois computadores troquem dados entre eles e entre a internet (clique aqui para saber como funciona a internet), o aparelho de rede possui 4 portas LAN na traseira, os computadores estão cada um a 10 metros do aparelho em questão, você leu o manual do aparelho na internet depois de pesquisar no Google o modelo do mesmo e descobriu que ele trabalha com até 1 Gigabit/s de velocidade, e você descobriu também que seus computadores possuem adaptadores de rede 100MBits/s, você dispõe de 2 cabos ethernet cat5e de 20 metros cada um.

Cat5e de 20 metros (respeita o limite de 100 metros) – limite de velocidade: 1.000 Mbits/s

Switch de 100Mbits – Limite de velocidade cai 100 Mbits/s

Adaptadores de 1.000Mbits – Limite de velocidade na rede dos computadores continua 100  Mbits/s

A parte da topologia que nos interessa é a ilustrada na imagem abaixo, veja que há um gargalo criado pelo switch limitando a velocidade final ponto-a-ponto entre o computador de mesa e o notebook:

Resultado: A velocidade de conexão dos computadores em questão com o switch será de 100 Mbits/s logo a conexão entre as duas máquinas será de 100 Mbits/s, essa é a velocidade máxima com que o computador de mesa e o laptop podem se comunicar, caso o laptop e o PC estivessem ligados diretamente um ao outro, não haveria o gargalo de 100 Mbits, e teríamos uma conexão de 1.000 Mbits.

Afinal, como o que é e como funciona a bendita internet? Qual o segredo da mágica?

A internet é a rede mundial de computadores, onde computadores podem trocar dados com outros computadores até do outro lado do mundo.

Então como funciona a internet?

Ao acessar a internet você simplesmente está acessando uma colossal malha de aparelhos e computadores.

Ao contratar os serviços de um provedor de internet, não demora muito para depararmos com termos do como "modem", "roteador", "wirelress", mas afinal, pra que servem estes dispositivos?

Computador: Uma máquina que pode acessar a internet, pode ser um celular, um PC, um Notebook...

Switch: Aparelho que serve de central de rede interna, conectando computadores locais.

Modem: Aparelho que converte sinais analógicos vindos do provedor em digitais para a infraestrutura de rede, ou converter sinais digitais da infraestrutura de rede para analógicos e enviar para o provedor.

Roteador/Router: Aparelho que serve como ponte de comunicação da rede externa para a rede interna.

Ponto de Acesso Wi-fi/AP Wi-fi/AP Wireless: Aparelho que conecta computadores com um switch através de ondas de rádio.

Provedor/ISP: Uma estação de computadores que te fornece acesso à rede mundial de computadores através da concessão de um endereço IP de internet único ao seu modem.

Internet: É uma malha gigante composta por todos os dispositivos listados acima, acessando a malha você pode ter acesso a computadores do mundo inteiro, estar na malha, significa estar ONLINE, estar conectado.

Abaixo está uma imagem animada ilustrativa sobre o funcionamento da internet: