Bilder und Bildbearbeitung: Farbinformation

07.05.2017 11:31 Uhr

Farbinformation

Inhaltsangabe:

  1. Farbtiefe, Farbauflösung, Bit-Tiefe
  2. Bitonales oder monochromes Bild
  3. Graustufen Bilder
  4. True Color Image
  5. Indizierte Bilder
  6. RGB
  7. Exkurs zu CSS
  8. CMYK
  9. HSB/HSV
  10. Lab

Farbtiefe: Maßeinheit für die Anzahl der Bits an gespeicherter Information pro Pixel. 

 

Jedem Pixel steht eine willkürlich gewählte Anzahl von Bits zur Verfügung. Sie legt fest, wie viele Farbinformationen in der Datei zur Verfügung stehen. Eine größere Farbtiefe bedeutet, dass mehr Farben im digitalisierten Bild dargestellt werden können.

 

Ein Pixel mit der Farbtiefe 1 bit hat zwei mögliche Werte: eins oder null (Schwarz oder Weiß).
Ein Pixel mit der Farbtiefe von 8 bit hat 256 mögliche Werte.
Ein Pixel mit einer Farbtiefe von 24 Bit hat 16 Millionen Farben.

 

Bilder und Bildbearbeitung: Farbinformation - Farbtiefe

Quelle: Kurz, Susanne – Digital Humanities 2. Aufl. 2016, XXVI, 313 S. © Springer Fachmedien Wiesbaden 2016

 


 

Allgemein: Farbtiefe = 2Bitanzahl

 


 

 

Wichtig: Auflösung und Farbtiefe nicht verwechseln!

 

Bilder und Bildbearbeitung: Farbinformation - Punktdichte/Farbtiefe

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Bitonales oder monochromes Bild

 

Bei bitonalen Bildern (Schwarzweißbildern / nicht Graustufenbildern!) entspricht jedes Bit einer Informationseinheit. Hierbei steht die logische 1 für die Farbe schwarz und die logische 0 für die Farbei weiß (bitonal).

 

Farbtiefe: 1 bit

Bilder und Bildbearbeitung: Farbinformation - Bitonal

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Graustufen oder Grayscale Bild

 

Graustufenbilder enthalten keine Farben, sind aber auch keine Schwarzweißbilder. Es handelt sich um Bilder, die nur aus Daten für Schwarz und Weiß sowie den dazwischenliegenden Grauabstufungen bestehen.

 

Typischerweise enthält ein Graustufenbild 256 (entsprechend 8bit) unterschiedliche Schwarzanteile: von ganz Schwarz bis rein Weiß. Hierbei steht 0 als kleinster Wert für schwarz und 255 als größter Wert für weiß. Alle Zwischenwerte liegen linear verteilt in diesem Wertebereich.

 

Dies würde der üblichen Farbtiefe von 8 bit entsprechen, diese kann sie aber auch höher oder niedriger sein.

 

Selbstrepräsentierende Information

  • Darstellung enthält Analogie zur wirklichen Welt
  • hier: eine doppelt so helle Farbe, wird durch eine doppelt so hohe Zahl ausgedrückt

Bilder und Bildbearbeitung: Farbinformation - WeißGrauSchwarz

 

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True Color Image

 

Die Bezeichnung True Color Image oder Echtfarbbild ist ein Begriff, der für Bilder mit einer Farbtiefe von 24 bit verwendet wird. Es besteht demnach die Möglichkeit der Darstellung von 16,7 Millionen verschiedenen Farben pro Pixel.

 

Bilder und Bildbearbeitung: Farbinformation - True Color

 

Die Benennung dieser Bilder führt häufig zu der irrigen Annahme, es würden in einem digitalen Bild reale Farben dargestellt. Welche Farbe welchem gespeicherten Datum zugewiesen wird, hat jedoch nur bedingt mit der Herkunftsfarbe des Ursprungsobjektes zu tun.

 

Die unterschiedlichen Farben, die beim Öffnen eines True Color Images mit unterschiedlichen Softwaresystemen angezeigt werden, verdeutlicht diesen Sachverhalt eindrucksvoll.

 

Beispiel

 

Darstellung eines Bildes auf dem Kamera-display, auf einem hochwertigen Monitor eines Desktop-Rechners, auf dem Bildschirm eines Fotodirektdruck-Automaten oder auf dem Smartphone.

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Indizierte Bilder

 

Bilder nennt man dann indizierte Bilder oder auch Color Coded Image, wenn die Farbwerte, die in dem Bild dargestellt werden, in einer Farbpalette / Index aufgeführt und mit einem Code verknüpft sind. Eine solche Zuordnung wird auch als Lookup Table bezeichnet.

 

Diese ist im Header der jeweiligen Bilddatei hinterlegt und bietet die Möglichkeit, Daten zu reduzieren, indem einem Pixel nicht mehr Speicherplatz in voller Farbtiefe zugewiesen wird, sondern nur in der Größe, die der in der Tabelle hinterlegte Code benötigt.

 

Bilder und Bildbearbeitung: Farbinformation - Indizierte Bilder

Quelle: Kurz, Susanne – Digital Humanities 2. Aufl. 2016, XXVI, 313 S. © Springer Fachmedien Wiesbaden 2016

 


Farbbilder

 

Die Farbinformationen in digitalen Bildern können nach unterschiedlichen Farbkonzepten codiert werden.

 

Farbkanal

 

Mit Hilfe von Farbkanäle werden die Farbinformationen von Pixeln gespeichert. Für jede Grundfarbe eines jeweiligen Farbformats (RGB, CMYK, HSB, Lab, …) wird ein Farbkanal benötigt.

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RGB

 

Hierbei handelt es sich um ein additives Farbsystem, in dem sich die Primärfarben aus den Grundfarben Rot, Grün und Blau (RGB) zusammensetzen: ein Großteil des sichtbaren Spektrums kann durch Mischen von rot-, grün- und blaugefärbtem Licht in verschiedenen Anteilen und Intensitäten dargestellt werden. Da die RGB-Farben zusammen Weiß ergeben, werden sie auch als additive Farben bezeichnet. Bei der Farbe Weiß wird das gesamte Licht an das Auge zurückreflektiert. Die Farbe Schwarz wird durch das Fehlen (0, 0, 0) aller Primärfarben erzeugt, Grauabstufungen werden analog durch gleiche Primärfarbanteile erreicht (100, 100, 100).

 

Bilder und Bildbearbeitung: Farbinformation - RGB

 

RGB-Bild mit 24 Bit

Bilder und Bildbearbeitung: Farbinformation - RGB

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EXKURS ZU CSS

EXKURS ZU CSS Das RGB-Modell ist Ihnen bereits aus dem Wintersemester bekannt. Es findet Verwendung in CSS. Dort ist es allerdings üblich, dass die Farbwerte im Hexadezimalsystem (welches Ihnen ebenfalls aus dem Wintersemester bekannt ist) notiert werden:

 

Sie erinnern sich: Die Anweisung

 

p {
    color: #FFFFFF;
}

sorgt dafür, dass Text innerhalb eines Absatzes weiß dargestellt wird.

 

FF16 = 25610

 

Die ersten beiden Ziffern beschreiben also den R-Wert in hexadezimal, die zweiten beiden Ziffern, den G-Wert, die letzten beiden Ziffern den B-Wert.

 

#FF0000 ist also reines rot
#00FF00 ist also reines grün
#0000FF ist also reines blau

 

Seit CSS3 ist mit Einführung des RGBA-Modells die Notation im Dezimalsystem wieder gebräuchlich.
Das RGBA-Modell erweitert das RGB-Modell um einen Alpha-Kanal. Dieser beschreibt die Transparenz der formatierten Elemente mit einem Wert zwischen 0 und 1.

 

Beispiel:

 

header {
     background-color: rgba(255, 0 ,0, 0.5);
}

sorgt dafür, dass der Hintergrund des Elements header rot mit einer Transparenz von 0.5 dargestellt wird.

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CMYK

 

Hierbei handelt es sich um die vier Primärfarben Cyan, Magenta, Gelb (Yellow) und Schwarz (Key) des Vierfarbdrucks. Die drei farbigen Komponenten CMY ermöglichen die Darstellung von Farben durch subtraktive Farbmischung, wobei jedoch das hundertprozentige Übereinanderdrucken der drei Farben kein reines Schwarz ergibt, so dass zusätzlich als vierte Druckfarbe Schwarz verwendet wird.

 

Während bei additiven Farbsystemen ein Farbeindruck durch Überlagerung von Lichtfarben (Lichtern verschiedener Wellenlängen) ensteht, wird dies bei subtraktiven Farbsystemen durch die Herausnahme einzelner Lichtfarben aus weißem Licht erreicht.

 

Bilder und Bildbearbeitung: Farbinformation - CMYK

 

Übersicht

Bilder und Bildbearbeitung: Farbinformation - CMYK

 

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HSB / HSV

 

HSB oder HSV steht für ein Farbmodell, bei dem man die Farbe mit Hilfe

  1. des Farbtons (Hue)
    als Farbwinkel auf dem Farbkreis (mit 0° = Rot, 120° = Grün, 240° = Blau)
  2. der Sättigung (Saturation)
    in Prozent (mit 0% = keine Farbe, 50% = ungesättigte Farbe, 100% = gesättigte, reine Farbe)
  3. des Grauwert oder der Helligkeit (Value, Brightness)
    in Prozent (mit 0% = keine Helligkeit, 100% = volle Helligkeit)

definiert.

Der HSV-Farbkreis:

Bilder und Bildbearbeitung: Farbinformation - HSV-Farbkreis
Der HSV-Farbkegel (Zylinder):
Bilder und Bildbearbeitung: Farbinformation - HSV-Farbkegel

CC BY-SA 3.0

Übersicht

Bilder und Bildbearbeitung: Farbinformation - HSB


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Lab

 

XYZ-Farbsystem, bei dem die Helligkeit getrennt von den Farbtönen auf einer eigenen Achse aufgetragen wird:

 

  • Die a- und die b-Achse bilden eine Ebene. Die Skala beider Achsen umfasst einen Bereich von -128 bis +127. Auf der a-Achse liegen alle Grün- und Rottöne. Hierbei repräsentieren negative a-Werte grüne und positive a-Werte rote Farben. Auf der b-Achse befinden sich im negativen Bereich alle Blau- und im positiven Bereich alle Gelbtöne.
    (vier Grundfarben mit zwei Gegensatzpaaren Blau-Gelb und Rot-Grün)
  • Vertikal zur a- und b-Ebene verläuft die Helligkeitsachse (L: Luminance).
    0 erzeugt Schwarz und 100 Weiß.
Bilder und Bildbearbeitung: Farbinformation - Lab

Quelle: Kurz, Susanne – Digital Humanities 2. Aufl. 2016, XXVI, 313 S. © Springer Fachmedien Wiesbaden 2016

 

Übersicht

Bilder und Bildbearbeitung: Farbinformation - Lab

 


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