Date post: | 05-Apr-2015 |
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04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Pixel oder Vektor?Pixel oder Vektor?
• Pixelgraphiken bestehen aus einzelnen Punkten (Pixel). Sie entstehen u.a. durch Scanner und DigiCams• Vektorgraphiken bestehen aus Linien (Vektoren) und der Füllung der daraus resultierenden Formen. Sie werden durch Umwandlung oder Handzeichnungen gewonnen.
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die BildbearbeitungDie Farbtiefe gibt an wie viele Farben man in einer Datei darstellen kann
Farbtiefe Maximale Farbanzahl
1 Bit Schwarz-Weiß
4 Bit 16 Farben
8 Bit 256 Farben
16 Bit 216 Farben (HiColor)
24 Bit 224 Farben (TrueColor)
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Das additive RGB-Farbmodell
Rot Grün Blau
Die Mischung der drei Farben Rot, Grün und Blau ergibt Weiß.Die Sekundärfarben sind Cyan, Magenta und Gelb
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Das subtraktive CMYK-Farbmodell
Magenta Gelb Cyan
Werden alle Prozessfarben zu maximalen Anteilen gemischt, ergibt sich die Farbe (theoretisch) Schwarz.
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
• Die Komprimierung wird u.a. über das Dateiformat bestimmt.
• Die Komprimierung läuft über komplizierte bildanalytische und mathematische Verfahren ab.
• Diese Verfahren Nutzen einerseits „Schwächen“ des menschlichen Auges, andererseits Analogien in Digitalen Bildern.
• Ziel der Komprimierung ist die Reduktion der Datenmenge für ein Bild mit möglichst keinem oder geringem Qualitätsverlust.
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Bildformate und ihre KompressionstechnikenBildformate und ihre Kompressionstechniken
• es gibt zwei Arten Kompressionen:– verlustfreie Kompression: RLE-Algorithmus,
Huffman-Algorithmus, LZW-Verfahren• Bildformate: GIF, PNG, TIFF
– verlustbehaftete Kompression: DCT-Algorithmus
• Bildformate: JPEG
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Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Kompressionsverfahren Kompressionsverfahren RLE-Algorithmus RLE-Algorithmus
• RLE = Run Length Encoding
• Aufeinander folgende Farbwerte werden zusammen- gefasst
• prüfen, ob gleiche Pixel mit gleicher Farbe folgen
http://www.uni-karlsruhe.de/~szm/kurse/techn-grundl/bmpcomp.html
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Kompressionsverfahren Kompressionsverfahren RLE-Algorithmus RLE-Algorithmus• gute Ergebnisse bei einfachen Grafiken mit
wenigen Farben
• bei häufig wechselnder Farben kann kein Kompression erreicht werden
Ungeeignet für detailreiche Bilder und Fotos
• einfachste Kompression, die ohne Qualitätsverlust arbeitet
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Bildformate Bildformate GIF GIF
• GIF = „Graphic Interchange Format“
• CompuServe und Unisys für den Einsatz im eigenen Daten-Netz entwickelt
• 2 verschiedene Versionen des Formats: GIF 87a und GIF 89a
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Bildformate GIF• bis zu 16000 x 16000 Punkten • 256 Farben dargestellt• Verwendung:
– Knöpfen– Dots– Balken– Symbolen– Cliparts
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Bildformate GIF• Vorteile:
– Inlaced-Modus – Animationen möglich– Farben können transparent sein – Komprimierung verlustfrei – plattformunabhängig
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Bildformate GIF
• Nachteile:– nur 256 Farben– CompuServe hat das Copyright an GIF =>
Lizenzgebühren
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Bildformate PNG
• PNG = „Portable Network Graphic Format“
• für den Einsatz im WWW konzipiert
• neues universelles Grafikformat
• vereint einige Vorteile von GIF und JPEG
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Bildformate PNG• Vorteile:
– Farbtiefe von 24-Bit => unterstützt 16,7 Mio Farben. – bessere Graustufenunterstützung (16 Bit
Farbtiefe) – transparente Hintergrundfarben – Abspeichern zusätzlicher Informationen– Progressiv-Modus – patentfreies Format – bessere Kompression als GIF (verschiedene
Kompressionsmethoden)
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Bildformate PNG
• Nachteil:– keine Animation– wird nur von relativ neueren Browsern richtig
dargestellt (z.B. ab Netscape 4.0)
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Bildformate TIFF
• TIFF = „Tag(ged) Image File Format“
• von verschiedenen Firmen gegründet, wie Aldus, Hewlett Packet und Microsoft
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Bildformate Bildformate TIFF TIFF
• Vorteile:– kann beliebig oft ohne Qualitätsverlust gespeichert und
wieder geladen werden– erlaubt das Speichern von vielen zusätzlichen
Parametern– können von den meisten populären
Bildbearbeitungsprogrammen bearbeitet werden– vom Ausgabegerät unabhängig– unterstützt viele Farbmodi
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Bildformate Bildformate TIFF TIFF
• Nachteile:– Format relativ groß – schlechtes Komprimierungsverfahren– lizenzpflichtig– nicht alle Programme unterstützen alle
Varianten des Formats – komplexes Format
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Kompressionsverfahren Kompressionsverfahren DCT-Algorithmus DCT-Algorithmus
• DCT = „Diskrete Kosinus Transformation“
• ähnlich der Fouriertransformation
• DCT wandelt einen zweidimensionalen Bildbereich in einen zweidimensionalen Frequenzbereich um
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Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Kompressionsverfahren Kompressionsverfahren DCT-Algorithmus DCT-Algorithmus• Allgemeine Formel:
http://goethe.ira.uka.de/seminare/rftk/jpeg/
Guv = transformierten Wert in der u-ten Zeile der v-ten SpalteN = Anzahl der Zeilen/Spalten. Hier werden bei jpeg immer 8 mal 8 Pixel genommen, also N = 8Cu und Cv = Normierungskonstantengij = Farbwert des Pixels der i-ten Matrixzeile und der j-ten Matrixspalte.
http://goethe.ira.uka.de/seminare/rftk/jpeg/
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Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Kompressionsverfahren Kompressionsverfahren DCT-Algorithmus DCT-Algorithmus
• noch kein Informationsverlust entstanden
http://goethe.ira.uka.de/seminare/redundanz/vortrag11/
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Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Kompressionsverfahren Kompressionsverfahren DCT-Algorithmus DCT-Algorithmus
• berücksichtigt Farb- und Helligkeitsempfindungen des Auges
• Sinn: Werte zu löschen, die auf die Qualität des Ergebnisses kaum Auswirkungen haben
• Quantisierung ist das verlustbehaftete Verfahren
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Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Bildformate Bildformate JPEG JPEG
• JPEG = „Joint Photographic Expert Group“
• JPEG besteht aus: – CCITT – ISO/IEC
• 1992 erster Entwurf
• 1993 als „ISO/IEC International Standard 10918-1“ publik gemacht
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Bildformate Bildformate JPEG JPEG
• Vorteile:– Progressiv-Modus– hoher Komprimierungsgrad – Farbtiefe von 24 Bit = 16,7 Mio. Farben – Farbmodell ist bei JPEG beliebig (z.B. RGB,
YUV oder YCbCr)
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Bildformate Bildformate JPEG JPEG
• Nachteile:– Kompression ist verlustbehaftet – bei zu hoher Komprimierung kann es zu einer
Blockbildung kommen – keine Animationen
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Bildformate Bildformate JPEG JPEG Komprimierung Komprimierung
• JPEG Bild wird erst in ein geeignetes Farbmodell umgewandelt
• Kompression erfolgt in 3 Schritten:– DCT (Diskrete Cosinus Transformation)– Quantisierung– Koeffizienten-Kodierung
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
Berechnung der Bildgröße Berechnung der Bildgröße
Beispiel 5 Megapixel (Farbtiefe 24 bit)
2592*1944 = 5038848 Pixel
5038848*24/8= 15116544 byte
Ergibt 14,4 Megabyte
Durch Kompression im JPEG-Format erhält man
eine Dateigröße von etwa 2,5 Megabyte.
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
ZusammenfassungZusammenfassung
• alle Formate haben ihre Vor- und Nachteile• man sollte das Bildformate auswählen je
nachdem, was für ein Bild vorliegt• JPEGJPEG bei Fotos und detaillierte Bilder• GIFGIF bei Bilder mit einfachen klaren Linien• PNGPNG und TIFFTIFF, bei Bildern bei denen man
zusätzliche Informationen abspeichern möchte
04/11/23 Dr. Monique Jucquois-DelpierreSven Sondermann
Einführung in die BildbearbeitungEinführung in die Bildbearbeitung
• www.glossar.dewww.glossar.de– Bereich: BildformatBereich: Bildformat
• http://www.glossar.de/glossar/1frame.htm?httphttp://www.glossar.de/glossar/1frame.htm?http%3A//www.glossar.de/glossar/z_bildformate.htm%3A//www.glossar.de/glossar/z_bildformate.htm