Compresión de imágenes y hexadecimal: chisme 96 del Lince

Un color, un texto y un vídeo: cómo escribir menos bits sin perder lo importante.

Los Macrothele mandan fotos de la sierra al Lince desde sus robots de suelo. La radio tiene poco ancho de banda, y cada foto tarda demasiado en llegar. La Gata Montesa lo resume: «No hace falta enviar menos cosas. Hay que escribirlas de otra manera». Vamos a hacer compresión de imágenes.

Introducción: compresión de imágenes

En este chisme vemos cómo se escribe un color en hexadecimal y cómo se comprime la información: primero un texto, después una imagen y, por último, un vídeo. Ya vimos cómo se escriben los números en binario en el piano binario (chisme 48); aquí damos un paso más.

Por qué este chisme

Casi todo lo que guardamos en el móvil está comprimido: las fotos, los vídeos y los mensajes. Entender cómo se ahorra espacio explica por qué una foto pesa lo que pesa y por qué a veces se pierde calidad.

Cómo funciona

Un color se forma con rojo, verde y azul. Cada canal va de 0 a 255, y se escribe con dos símbolos hexadecimales: #1C7ED6 es un azul concreto. Cada símbolo hexadecimal equivale a 4 bits, así que un color ocupa 24 bits.

Comprimir es escribir lo mismo con menos bits. Si un texto repite letras, podemos decir cuántas hay: AAAAABBBC pasa a 5A3B1C. Si una palabra se repite mucho, podemos guardarla una vez en un diccionario y sustituirla por un número.

En una imagen hacemos lo mismo, fila a fila: un tramo de píxeles seguidos del mismo color se guarda como «cuántos» y «qué color». En un vídeo, en lugar de guardar cada fotograma completo, guardamos un fotograma completo de vez en cuando y, entre medias, solo las diferencias. Más información sobre el sistema hexadecimal y sobre la compresión de datos en Wikipedia.

Qué necesitamos

• Un navegador moderno (Chrome o Edge). No hace falta instalar nada.
• La página del simulador: simulador del chisme 96.

Construcción

1. Abre el simulador y cambia el color con el selector. Anota el código hexadecimal y los tres valores en decimal.
2. En la sección de texto, comprime la frase de ejemplo por repetición y después por diccionario. Pulsa «Descomprimir» y comprueba que vuelve a ser igual.
3. En la sección de imagen, carga el ejemplo del sol y la sierra. Después pinta tu propio dibujo y compara los bits de cada método.
4. En la sección de vídeo, cambia el fotograma completo cada 1, 3 o 6 fotogramas y observa cómo cambia el ahorro.

Cómo probarlo

Empieza con una imagen de dos colores y otra con muchos colores. Comprueba cuál se comprime mejor con repeticiones y por qué. Después reduce los colores de la imagen y mira cuánto se separa el resultado del original.

Qué estamos midiendo realmente

• Bits, no calidad. Medimos cuántos bits ocupa cada método. Un método mal elegido puede ocupar más que el original.
• Sin pérdida y con pérdida. La repetición recupera el original exacto. Reducir colores no: lo que se pierde no vuelve.
• La diferencia es una medida. La diferencia media entre dos imágenes no dice si un ojo humano la nota.
• El vídeo depende del movimiento. Con poco movimiento el ahorro es grande; con mucho, casi no existe.

Para el aula

• Comprime tu nombre con repeticiones. ¿Cuántos bits ahorras? ¿Y con un nombre sin letras repetidas?
• Pinta una imagen con dos colores y otra con todos los colores del arcoíris. ¿Cuál se comprime mejor?
• Reduce los colores al máximo. ¿A partir de qué nivel notas la diferencia?
• Cambia el fotograma completo cada 1, 3 y 6. ¿Qué pasa con los bits?

Retos

1. Haz que funcione. Comprime una frase con repeticiones y descomprímela.
2. Modifica algo. Añade una palabra al diccionario y mira si el ahorro total mejora.
3. Mide el error. ¿Cuántos colores hacen falta para que la diferencia media sea menor del 5 %?
4. Diseña un vídeo. Haz que el punto siga una diagonal. ¿El ahorro cambia?
5. Conecta con la radio. Si la radio solo envía 100 bits por segundo, ¿cuánto tarda cada método? Compara con los chismes de LoRa, como el letrero del lince.

Qué hemos aprendido

El hexadecimal es una forma compacta de escribir bits, y un color son tres bytes. Podemos ahorrar espacio cuando la información se repite, en un texto, en una imagen o entre fotogramas. Pero según el método, puede perderse algo para siempre.

Los Macrothele ya pueden enviar sus fotos. Ahora toca decidir cuánta calidad estamos dispuestos a perder para que lleguen antes.

Prototipo educativo: los métodos de este chisme son sencillos. Los formatos reales como ZIP, PNG, JPEG o MP4 usan técnicas más avanzadas.