A képi világ digitális reprezentációja

Átírás

1 Multimédia A képi világ digitális reprezentációja Makány György

2 Hagyományos fényképezés A fotográfia vagy fényképészet a fény által közvetített képi információk rögzítése technikai eszközök (fényképezőgép, fényérzékeny anyag stb.) segítségével. AAcamera cameraobscura obscura(latin, (latin,jelentése: jelentése:sötétkamra) sötétkamra)vagy vagy lyukkamera lyukkameralencsetag lencsetagnélküli nélkülioptikai optikaieszköz, eszköz,mely melyaa környezet környezetvizuális vizuálisleképezésére leképezéséreszolgál. szolgál.egy Egyminden minden oldalról oldalrólfénytől fénytőlvédett védettdoboz dobozvagy vagyszoba, szoba,melybe melybeaafény fény egy egyapró aprólyukon lyukonkeresztül keresztülhatol hatolbe. be.ez Ezaafény fényfordított fordított állású állásúképet képetrajzol rajzolkikiaacamera cameraobscurán obscuránbelül belülaalyukkal lyukkal ellentétes ellentétesoldalon. oldalon. Al-Hajszam Al-Hajszam(Alhazen)) (Alhazen))arab arabtudós tudós997-ben 997-benírt írtopticae OpticaeThesaurus Thesaurus című címűkönyvében könyvébenmár márírt írtaacamera cameraobscuráról. obscuráról.aareneszánsz reneszánszkorában korában sokakat sokakatfoglalkoztatott foglalkoztatottez ezaabárki bárkiáltal általelkészíthető, elkészíthető,egyszerű egyszerűoptikai optikai eszköz, eszköz,például példáulleonardo Leonardoda davincit Vincitis. is. 2

3 Hagyományos fényképezés A 19. században egymástól függetlenül több kutató is megoldotta a camera obscura által rajzolt kép rögzítésének technikai problémáját. Joseph Nicéphore Niépce és Louis Daguerre augusztus 19-én bemutatta a dagerrotípia vegyi eljárását, és ezt a napot tekinthetjük a fényképészet megszületésének. Egy 1839-ben készített kamera: 3

4 Hagyományos fényképezés A film felbontása kb. 320 pixel/mm Történeti adatok: 1839 dagerrotípia (Joseph Nicéphore Niépce és Louis Daguerre) 1840 Petzval József objektívje 1861 színes kép (James Clerk Maxwell) 1887 celluloid film 1888 amatőr kamera, előhívó labor (George Eastman, Kodak) 1907 színes film mm-es film 1959 a Nikon Corporation forgalomba hozta a Nikon F nevű kameráját 1959 Agfa Optima, az első automatikus fényképezőgép 1964 a Pentax kifejlesztette a TTL (through-the-lens) képkereső-rendszert 1973 AT&T Bell Laboratories előállította a világ első digitális fényképezőgépét 4

5 Hagyományos fényképezés Az érzékelőre kerülő fénymennyiség függ a zársebességtől és az objektív átmérőjétől. A zársebesség (expozíciós idő) csökkenése gyorsabb mozgások felvételére alkalmas, de nagyobb objektív átmérőt igényel és kisebb mélységélességet eredményez. Az objektív átmérőjének ( írisz, blende általi) csökkentése nagyobb mélységélességet, de hosszabb expozíciós időt igényel, a téma mozgása elmosódást eredményez. Kevés fényben nagy blende és expozíciós idő szükséges. 5

6 Hagyományos fényképezés A fókusztávolság határozza meg az érzékelőre kerülő kép élességét a tárgy távolságától függően. A legolcsóbb gépek fix fókuszúak, a modern amatőr gépekben autofókusz működik, a régi vagy igényesebb mai fényképezőgépek fókuszát manuálisan (is) lehet állítani. 6

7 Hagyományos fényképezés A gyújtótávolság határozza meg az érzékelőre kerülő kép tartalmát (kivágását). A gyújtótávolság változtatása a zoomolás. A mai fényképezőgépek és mozgóképfelvevőknél szinte kötelező a változtatható gyújtótávolságú optika. A gyújtótávolság, az élesség és a blende változtatásának gyűrűi egy kamerán. 7

8 Digitális fényképezés A filmet egy CCD vagy CMOS érzékelőre cserélve és digitális tárolást alkalmazva hagyományos fényképező gépből digitális gép lesz. A filmek 8000 DPI-s felbontását a mai digitális fényképezőgépek céllemezei még nem képesek felülmúlni. A kép tárolási költsége azonban nagyságrendekkel kisebb lett. 8

9 Digitális fényképezés A digitális fényképezőgép képalkotási folyamata 9

10 Pixel (képpont): a digitális képek tovább nem bontható, sorokba és oszlopokba rendezett, azonos színű elemei. Mérete, száma és állapotértékei határozzák meg a teljes kép tulajdonságait. 10

11 Felbontás: Felbontás a képet alkotó pixelek számával arányos mérőszám. Minél nagyobb, annál több részletet tárol az eredeti látványról annál nagyobb lesz a képállomány mérete Megadható az oszlopok és sorok számával (ezzel megadva a képarányt is) pl. 1600x1200 pixel; vagy ezek szorzatává egyszerűsítve, pl. 3.3 Megapixel. 11

12 Fényerő: Fényerő a képet alkotó pixelből kilépő fény erősségével arányos fizikai mérőszám. Minél nagyobb, annál világosabb a képpont Pixelenkénti fényerő-beállításokkal ábrákat állíthatunk elő. 12

13 Digitális fényképezés Kontraszt: Kontraszt a képet alkotó pixelek világosságának (fényerejének) különbsége. Minél életszerűbb a kép, annál jobban közelíti az eredeti látvány fényerő-különbségeit, kontrasztját. A kontraszt javításakor a sötétebb képpontokat világosabbá, a világosakat sötétebbé tesszük. 13

14 Hisztogram: Hisztogram a képet alkotó pixelek világosságeloszlását ábrázolja. A feketétől a fehérig terjedő árnyalatok számát mutatja a vörös, zöld, kék vagy alfa csatornákban vagy ezeket összesítve. 14

15 Színmélység: Színmélység a képet alkotó pixelek információmennyiségére utal. Minél nagyobb, annál több színárnyalatot különböztethetünk meg. A színárnyalatok számának 2-es alapú logaritmusa (az a kitevő, amire 2-t emelve megkapjuk a színek számát). 1 bit: csak két érték (21=2), pl. fekete és fehér van a képen, árnyalat nem lehetséges 8 bit: szürkeárnyalatos módban a szürke (28=)256 árnyalata a fehértől a feketéig alkotja a képet 8 bit: színes módban 256 elemű színpalettából származó színű képpontokból áll a kép. 16 bit: (high color) majdnem fotorealisztikus, a három alapszínt többféle módon felhasználó színes rendszerek használják 24 bit: (true color) fénykép-minőségű képek megjelenítésére alkalmas, mert (224=) ,7 millió színe lehet bit: (deep color) főleg ipari-tudományos célú eszközök által használt, több milliárd szín tárolására alkalmas formátumok. 15

16 Gamma: Gamma a képet alkotó pixelek világosságértékét ábrázoló függvény. Módosításával a kimeneti eszközre kerülő világosságértékeket módosíthatjuk, vagy csak bizonyos kiválasztott árnyalatok világosságát módosíthatjuk. 16

17 Váltottsoros képek: képek a képet alkotó képsorok nem szorosan egymás után következnek, hanem bizonyos sorközönként, például először a páros, majd a páratlan sorok. A megjelenés így fokozatosan finomodik. 17

18 Átlátszóság: Átlátszóság a képet alkotó pixelek a megjelenítéskor csak ennek az értéknek megfelelő mértékben fedik a hátteret. Ez az átlátszóságot támogató képformátumok esetében (GIF, PNG) egy minden pixelhez tartozó további adat. 18

19 HSB (HSV) színmód: színmód az emberi színérzékelésen alapuló színleírás. A három jellemző: Színezet (hue) = a tárgyról jövő fény hullámhossza (pl. kék, narancs, sárga) Telítettség (saturation) = a szín erőssége a középszürkéhez viszonyított arányban Fényerő (brightness, value) = a szín relatív világossága a fehér és a fekete között 19

20 RGB színmód: színmód a három alapszín összeadó keverésén alapuló színleírás. Az egyes színeket eltérő arányokban és intenzitással keverjük össze. A három alapszín: Vörös (RED) Zöld (GREEN) Kék (BLUE) RGBA színmód: mint az RGB, plusz az átlátszóságot jellemző alfa-csatorna Képernyők, képfelvevők, megvilágító eszközöknél használjuk. Az emberi színérzékelésnél kevesebb szín elérése lehetséges. 20

21 CMYK színmód: színmód három alapszín és a fekete kivonó keverésén alapuló színleírás. Az egyes színeket visszaverő, minden más színt elnyelő festékeket eltérő arányokban visszük papírra. A három alapszín: Ciánkék (CYAN) Bíbor (MAGENTA) Sárga (YELLOW) Fekete (BLACK) A nyomdászatban használjuk, négyszínnyomásnak is nevezik. Az emberi színérzékelésnél kevesebb szín elérése lehetséges. 21

22 Színmódok és emberi látás: látás az RGB és a CMYK színkeverési módok sok, az ember által érzékelt színt nem képesek visszaadni, ugyanakkor sok olyan színt leírnak, amelyek az ember számára megkülönböztethetetlenek. 22

23 Veszteségmentes képtömörítés: Az eredeti kép által reprezentált információ teljes egészében visszaállítható. Ilyen a GIF és a PNG formátumban használt tömörítési eljárás. Kevéssé hatékony részletdús fényképek esetében, inkább vonalas, kontúros ábrákhoz való. Az átlagos tömörítési arány 2, ami 50%-os méretcsökkenést jelent. Veszteséges képtömörítés: A visszaállított kép különbözik az eredetitől, de a tömörítés mértéke jelentős, akár szoros is lehet. Ilyen a JPG formátum. Az éles kontúrok elmosásával, a színek számának csökkentésével jár, lehetőleg az érzékelés határait nem érintve. 23