Dozenten: Arne Scheffer
Digitale Bildbearbeitung und Fotografie
Digitale Bildbearbeitung und Fotografie
Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Wiederholung: Kompression: Einführung zum Verständnis
• Teil 1: nicht fertig, Teil 2: nicht fertig, Teil 3: nicht fertig, Teil 4: nicht fertig
• Fortsetzung Teil 2: • Teil 2.2: blau!• Teile 2.1, 2.3, 2.4: nicht fertig
• Fortsetzung Teil 2.1:• Teile 2.1.1, 2.1.2, 2.1.4: nicht fertig• Teil 2.1.3: grün!
• … • Fortsetzung Teil 2.4.1: fast blau!
• verlustbehaftet → blau!• verlustfrei → nicht fertig
• Teile 2.4.1.1, 2.4.1.2, 2.4.1.4: blau!• Teil 2.4.1.3: nicht fertig
• ...CC BY-NC-ND 3.0: A. Scheffer
(Tree: Photoline Clip Art)
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Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Wiederholung: Was bisher geschah...
• Der Weg des Bildes in der/die Kamera • bis auf die Speicherkarte• Konzentration zunächst auf die Belichtung
• Möglichkeiten der Manipulation• Geschehen beim Auslösen
• Veschlusszeit und danach• Rasterung und Aufnahme durch den CCD/CMOS-Sensor• Speicherung in verschiedenen Bildformaten
• Was fehlt noch ?
Digitale Bildbearbeitung und Fotografie
Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Was nun ansteht
• Was fehlt noch ?• Schärfen (und Entrauschen/Entschärfen)• Anpassung der Belichtung/Farben
• möglich• in der Kamera• durch eine Software auf dem PC
• Bildbearbeitung• RAW-Workflow-Software
Digitale Bildbearbeitung und Fotografie
Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Schärfeeindruck
• Welches Bild ist schärfer ?
CC BY-NC-ND 3.0: A. Scheffer, M. Hasseler CC BY-NC-ND 3.0: A. Scheffer, M. Hasseler
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Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Schärfeeindruck
• Kontraste (= Helligkeitsunterschiede)• im Bild bestimmen den Schärfeeindruck
• weiche Übergänge wirken unscharf• harte Übergänge wirken scharf
• Schärfe insbesondere an Kanten gefragt
CC BY-NC-ND 3.0: A. Scheffer, M. Hasseler CC BY-NC-ND 3.0: A. Scheffer, M. Hasseler
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Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Unscharf Maskieren: Einführung zum Verständnis
• bedeutet schärfen• Methode: Addieren einer Konturen enthaltenen Ebene zum Ursprungsbild
• Schritt 1: Nochmaliges Addieren der Helligkeitswerte des Ursprungsbildes• (möglichen Überlauf beachten)
• Schritt 2: Subtrahieren der Helligkeitswerte eines erstellten unscharfen Abbildes• dazu: Erstellen eines unscharfen Abbildes vom Ursprungsbild• Methode: Abschwächen großer Helligkeitsunterschiede/Peaks
• z.B. „Gaußscher Weichzeichner“• Verfahren: neue Bildpunkte aus Durchschnitt umgebender Punkte errechnen
• dazu wird ein zu verwendender Radius angegeben• Ergebnis
• deutlichere Kontrastunterschiede im Bild = erhöhter Schärfeeindruck
• weitere Parameter in einer Bildbearbeitung:• Stärke: Maß der Änderung• Schwellenwert: ab welchem Kontrastunterschied werden wir aktiv
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Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Wiederholung: RGB-Farben
• Helligkeitswerte allein machen kein buntes Bild.
• Auf modernen TFTs werden • rote, grüne und blaue Bildpunkte verwendet• um bunte Bilder darzustellen
• Die Bildpunkte sind in einem Bayer-Muster angeordnet:
• Dieses Verfahren• ist einfach realisierbar• simuliert für das Auge den RGB-Farbraum
• durch eng beieinander liegende einfarbige Punkte• zeigt einen oft ausreichenden Teil der durch das Auge erkennbaren Farben
CC BY-NC-ND 3.0: Arne Scheffer
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Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Farbräume: RGB
• additive Farbmischung von rot, grün und blau zu weiß:
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Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Helligkeitsverteilung, Histogramm
• dargestellt durch • eine Mengenverteilung der
Helligkeitswerte im Bild• ordnet man jedem Wert die
Anzahl der Punkte zu• ergibt sich ein
„Säulendiagramm“• stilisiert man dieses Diagramm
wird als Kurve• ergibt sich das Histogramm
• dieses Histogramm besitzt in RGB jeeine Rot-, Grün-, und Blau-Komponente
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Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Helligkeitsverteilung optimieren
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Tonwertspreizung
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Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Bildmanipulation: Gradationskurven
• Verfahren• Jedem der verfügbaren Helligkeitswerte eines Bildes
• wird ein Ergebnis-Helligkeitswert zugeordnet• Geschieht dies nach einer relativ stetigen Regel
• lässt sich dies in einer Kurve darstellen
• durch Anwendung dieser Regel• basierend zumeist auf initial erstellten Kurven• ergibt sich im Ergebnisbild eine neue Helligkeitsverteilung
• Man beginnt jede Manipulation mit einer identischen Abbildung,Mit dieser verändert sich das Bild ja noch nicht:
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Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Bildmanipulation: Ausgangslage (identische Abbildung)
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Gradationskurven: Treppenfunktion
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Gradationskurven: Werte nullen (Rot- und Grün-Kanal)
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Gradationskurven: Negativ erstellen
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Gradationskurven: Gammakorrektur
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Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Gradationskurven: S-Kurve I
• „normale“ S-Kurve• Mittenkontraste werden erhöht• Randkontraste werden verringert
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Gradationskurven: S-Kurve II
• S-Kurve an der Diagonale gespiegelt• Mittenkontraste werden verringert• Randkontraste werden erhöht
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Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Gradationskurven: Tonwertspreizung → Histogrammkorrektur
• Kombiniert man eine Tonwertspreizung mit einer Gammakorrektur,• spricht man auch häufig von
• Histogrammkorrektur
• Dieses Werkzeug gibt es in jeder guten Bildbearbeitung.
• Frage: eine Gammakorrektur haben wir gesehen, aber … • Wie realisiert man nun eine Tonwertspreizung mit einer Gradationskurve?
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Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Gradationskurven: Kontraste, Tonwertspreizung
• Vergleich: Die „normale“ S-Kurve• erhöht den Kontrast
• in den Mitten• verringert den Kontrast
• an den Rändern• verteilt Schatten und Lichter
• auf wenige Werte
• Die Kurve zur Tonwertspreizung:• erhöht den Kontrast linear
• in den Mitten• verteilt die Schatten und Lichter
(ganz am Rand)• auf schwarz bzw. weiß
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Tonwertspreizung per Gradationskurve
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Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Farbräume: RGB, CMYK
• RGB (z.B. Kamera, LCD)• additive Farbmischung von rot, grün und blau zu weiß
• S-RGB ist eine Untermenge von RGB
• CMYK (z.B. Drucker)• subtraktive Farbmischung von cyan, magenta und gelb
• Hinzufügen von Schwarz (K von „Key“ aus der Drucktechnik)
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Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Farbräume: RGB, CMYK
• die Mengen der jeweils darstellbaren Farben (Farbräume)• sind unterschiedlich!• CMYK-Farbraum ist keine Teilmenge von S-RGB oder umgekehrt• überlappen sich
RGB:CMYK (DIN ISO 2846-1):
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Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Farbräume: CIE-LAB
• Farbraum, der CMYK und RGB enthält:• CIE-LAB, charakterisiert durch die 3 Parameter
• Helligkeit• grün-rot, blau-gelb
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Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Bildmanipulation: Gradationskurven: Weißabgleich
• falscher Weißabgleich bedeutet• Dezentrierung der Farben
auf den Achsen• rot-grün• blau-gelb
• folglich korrigiert man• mit einer Gradationskurve
• im CIE-LAB-Farbraum• da der Farbraum mit diesen
Farbachsen parametrisiert ist
• das Bild zeigt eine Korrektur wahlweise• zu mehr rot auf der grün-rot-Achse• zu mehr gelb auf der blau-gelb-Achse
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Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
HSV-Farbraum
• definiert durch• Farbe (Winkel zur Punktgeraden)• Sättigung (Weg zum Punkt)• Helligkeit (im Bild 100%)
• die Farbräume• HSB/HSL• HIS
sind ähnlich• unterschiedliche Definition
• der „Helligkeit“
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Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Bildmanipulation: Gradationskurven: Farbsättigung
• Farbsättigungskorrektur • über den Sättigungskanal
• bspw. im HSV-Farbraum
• rechts: sattere Farben → • unten: Verwandlung in ein Graubild
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Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Gradationskurven: Sättigung raus + Treppenfunktion
• Reduktion auf 8 Farben (2*2*2)• eine Schwarz-Weiß-Version
• ergibt sich (erst) durch← vorherige Verwandlung in ein Graubild
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Dozent: A. Scheffer Datum: 30.4./07.05.2014
Fazit: Gradationskurven → „eierlegene Wollmilchsau“
• im RGB-Farbraum• durch Anwendung auf alle Farbkanäle (Summe):
• Helligkeitsänderungen• Kontraständerungen
• andere Farbräume (s.u.) haben dafür dedizierten Luminanzkanal• durch Anwendung auf nicht alle Farbkanäle
• Farbveränderungen/~reduktionen• im Lab-Farbraum
• durch Anwendung auf die Farbkanäle: Weißabgleich• grün-rot verschieben• blau-gelb verschieben
• im HSV/HIS/HSL/HSB-Farbraum• durch Anwendung auf den Sättigungskanal
• Farbsättigung ändern