grundlagen digitaler bildbearbeitung dominik bloes
Post on 07-Jul-2015
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Grundlagen digitaler Bildbearbeitung
Referent: Dominik Bloes
Inhalt• Definitionen• Menschliches Farbensehen• Technische Voraussetzungen• Wichtige Farbmodelle• Bildbearbeitung• Bildbearbeitungsprogramme• Quellen
DefinitionenPixel
• Begriff zusammengesetzt aus „picture element“• Bezeichnet kleinsten darstellbaren Punkt eines Bildes• Anzahl ist Maß für Auflösung eines Bildes• Trägt sämtliche Informationen, wie z.B. Farbe, Helligkeit,
u.v.a.
Definitionenppi = pixel per inch, Bildpunkte/Längeneinheit
Terminus in Verbindung mit Monitoren und Digicams
dpi = dots per inch, Punkte des adressierbarenAusgabegeräts/LängeneinheitCharakterisierung der höchstmöglichen Auflösung des Ausgabegeräts
lpi = lines per inch, Rasterweite/LängeneinheitDarstellung von Farb- u. Graustufen
DefinitionenVoxel
• Begriff zusammengesetzt aus „volumetric“ und „pixel“
• In einem Datensatz, der im kartesischen KO vorliegt, bezeichnet Voxel einen diskreten Wert an einer Koordinate = 3D-Version eines Pixels
• Jedes Voxel erhält dabei einen Farbwert, entsprechend dem Pixel
DefinitionenFarbtiefe
• Speicherplatz für die Werte eine Farbkanals in einem Farbraum
• Gemessen in Bit• Gibt Feinheit der Farbnuancen an• Bsp: 1 Bit = 2 Farbzustände pro Farbe:
Entweder „schwarz“ oder z.B. „rot“8 Bit = 256 Farbzustände pro Farbe
Menschliches Farbensehen• Zwei Typen von Sehzellen: Stäbchen und Zapfen
– Stäbchen: Wahrnehmung von Helligkeitsunterschieden
– Zapfen: Wahrnehmung der Spektralbereiche um 450nm, 540nm und 640nm und deren Weiterleitung zum Gehirn=>Farbeindruck V = violettblau, G = grün
oder O = orangerot
Menschliches Farbensehen– Zapfen: Durch unterschiedliche Anregung
entstehen die acht Grundfarben:
Schwarz: keine AnregungGelb: G(rün) + O(rangerot)Magenta: V(iolettblau) + OCyan: V + GViolettblau: VGrün: GOrangerot: OWeiß: V+G+O
Menschliches Farbensehen• Farbschattierungen ergeben sich, wenn Zapfen
unterschiedlich stark angeregt werden• Z.B.: Gelbton, wenn neben G-Zapfen auch O-Zapfen
angeregt wird• Normalerweise werden nur selten einzelne Zapfen
angeregt, sondern unterschiedliche Intensität aller drei Zapfen veranlasst Farbempfinden
Technische Voraussetzungen1. Der Computer
• RAM, „Viel hilft viel“, gilt für Hauptspeicher und Grafikkarte
• Festplatte, abhängig von Größe und Zahl der Bilder• Schnittstellen, USB(2.0)/FireWire• Internet
Technische Voraussetzungen2. Der Monitor
• CRT = cathode tube ray– Phosphorschicht wird durch Elektronenstrahl
angeregt– Intensitätsveränderung führt zur unterschiedlichen
Helligkeit der angeregten Punkte– RGB-Farbmodell– 24-Bit-Farbpalette => 16,7 Mio. mögliche Farben
(256mal rot x 256mal grün x 256mal blau)– 60 - 100Hz Bildwiederholfrequenz (ideal ab 85Hz)
Technische Voraussetzungen2. Der Monitor
• TFT = thin film transistor– Strahlungsarm, flimmerfrei, sehr kontrastreich– Keine Verzerrung an Bildrändern– Wesentlich kompakter als CRTs– Schaltzeiten und somit der Bildaufbau sind langsamer
als bei CRTs, ideal: einstellige ms-Werte
Technische Voraussetzungen2. Der Monitor
• Monitorgröße– Angabe in Zoll– Bsp.: 17“: 768 Zeilen, pro Zeile 1024 Bildpunkte
=> Raster von 1024 x 768 Bildpunkten– Mehrfrequenzmonitore lassen sich auch umstellen
Technische Voraussetzungen3. Eingabegeräte
• Obligatorisch: Tastatur und Maus• Grafiktablett für die einfache Handhabung von Mal- und
Retuscheanwendungen– Überträgt genauste Linienführung und ist
druckempfindlich => Intensitäten lassen sich wiedergeben
Wichtige Farbmodelle1. RGB-Modell
• Additive Farbmischung: RotGrünBlau aufaddiert = weiß
• Vertreten in Geräten, die mit Lichtstrahlen arbeiten:Scanner, Monitor, digitale Kameras
• Unterschiedliche Farb- und Lichtintensitäten bilden Zwischentöne
• Ergibt zusammen 16,7 Mio. Farben bei 8Bit Farbtiefe( (2^8)^3 )
Wichtige Farbmodelle2. CMYK – Farbmodell
• Subtraktive Farbmischung:CyanMagentaYellowblacKsubtrahiert = schwarz
• Grundlage für Vierfarbdruck• Vertreten in
Tintenstrahldruckern• Alle Mischungen zusammen
ergeben ideal ca. 5000 Farben
Wichtige FarbmodelleProbleme bei RGB/CMYK
• Kombination von RGB und CMYK ist schwierig, da RGB aus 16,7 Mio. aber CMYK nur aus ~ 5000 Farben wählen kann
• Bildbearbeitungsprogramme können RGB-Farben in CMYK-Farben umwandeln=> Man arbeitet nur mit den Farben, die auch gedruckt
werden können• Eine Rückumwandlung ist nicht möglich, da
Farbinformationen reduziert wurden
Wichtige Farbmodelle3. CIE-L*a*b* - Modell
• a und b definieren Buntton und Buntheit
• L definiert die Helligkeit• Beschreibt alle Farben, der
Mensch sehen kann• Geräteunabhängige
Beschreibung• Umfasst RGB- und CMYK-
Modelle und mehr
Bildbearbeitung• Möglichkeiten sind sehr zahlreich
=> Vorstellung der Gängigsten:
– Composing/Merging– Colorkey– Ebenen– Korrektur – Scharfzeichnen/Weichzeichnen– Skalierung
BildbearbeitungComposing/Merging
• Zusammenfügen einzelner Fotos oder Bilddateien• U.a. angewandt bei mehreren größeren Fotos, z.B.
Zusammenfügen des M. sexta Gehirns
BildbearbeitungColorkey
• Der Hintergrund wird monochrom koloriert
• Mittels Kolorieren wird ein wichtiges Bilddetail farblich hervorgehoben
BildbearbeitungEbenen
• Verschiedene Bildelemente können übereinander gelegt werden
• Ähnlich wie Composing/Merging ermöglicht es Erstellung eines Komplexes aus verschiedenen Einzelbildern
BildbearbeitungKorrektur
• Korrektur von Helligkeit, Kontrast und Tonwert• Behebung fotografischer Fehler• Qualitätsoptimierung
BildbearbeitungScharfzeichnen/Weichzeichnen
• Scharfzeichnen: Heraufsetzen der Bildschärfe• Weichzeichnen: Herabsetzen der Bildschärfe
– Bewusst soll Unschärfe erzeugt werden
BildbearbeitungSkalieren
• Interessant für Conforming/Merging
• Verkleinern oder Vergrößern von Bildern
• Maßstab = Skalierungsfaktor
BildbearbeitungsprogrammePhotoshop
• Marktführer im Bereich der Bildbearbeitung• Erhältlich für Mac OS X und Microsoft Windows• Hoher Marktpreis, daher eher für Profis attraktiv
BildbearbeitungsprogrammeGIMP
• Vorteil gegenüber Photoshop: Freeware• Zudem: Open-Source
– Vorteil: Verbesserungen durch User möglichKein Warten auf Firmwareupdates
– Nachteil: Programmierkenntnisse nötigBei Unkenntnis, Wahrscheinlichkeit des Fehlereinbaus
• Keine Bearbeitung von CMYK-Daten möglich
Quellen• Digitale Bildbearbeitung, Thomas Maschke, Springer-
Verlag Berlin Heidelberg New York, 2004• http://de.wikipedia.org/wiki/• http://www.grafipress.de/lexikon/lab.jpg• http://www.uni-
marburg.de/fb17/forschung/fobericht/Foberichtneu/homberg3_antennallobus_modell.jpg
• http://www.cecs.csulb.edu/~jewett/colors/cmyk.jpg• http://www.satimage.fr/software/images/rgb.png
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