Bilder und Bildbearbeitung: Grundbegriffe

07.05.2017 11:31 Uhr

Bilder und Bildbearbeitung: Grundbegriffe

Inhaltsangabe:

  1. Pixel, Auflösung, dpi/ppi
  2. Grafiktypen
  3. Bildformate

Pixel

 

Pixel ist ein Kunstwort von engl: picture element (deutsch: Bild-Element).

 

Allgemein ist ein Pixel das kleinste Bildelement einer digitalen Rastergrafik.
Ein Pixel ist ein Lichtpunkt und damit die kleinste Bild-Einheit auf dem Bildschirm.
Den rasterförmig angeordnete Pixeln werden Daten (Position/Farbwert) zugeordnet. Dies
sind die eigentlichen Bildinformation in Form von Farbinformationen, deren Codierung sich an dem verwendeten Farbraum und der zur Verfügung stehenden Farbtiefe orientiert.

 

Dots

 

Der selten gebrauchte Begriff eines dot (deutsch: Punkt) bezeichnet – äquivalent zu Pixel – die kleinste Einheit einer Druckausgabe. Ein dot beschreibt einen gedruckten Punkt. Diese Einheit findet neben der Druckausgabe ebenfalls Verwendung bei Scans.

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Auflösung

 

Mit Bildauflösung wird die Anzahl der Pixel bzw. Dots, aus denen das dargestellte Bild (wiedergabe-bezogen!) pro zu bestimmender Einheit (meist inch) besteht, bezeichnet.

 

Die Auflösung ist (neben der Farbtiefe) eine der bestimmenden Größe für die Qualität von Rastergrafiken und bezeichnet die Punktdichte der Wiedergabe von Rastergrafiken.
Dabei gibt es zwei verschiedenen Varianten zur Angabe:

 

  1. nur die Anzahl der Bildpunkte
    →Digitalfotografie mit der Einheit Megapixel
  2. die Anzahl der Bildpunkte pro Zeile (horizontal) und Spalte (vertikal); beinhaltet die Information des Seitenverhältnisses
    →z.B. Bildschirm, bspw. 1024 × 768.
Bilder und Bildbearbeitung: Grundbegriffe - Rasterzeile

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

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dpi/ppi

 

  • ppi = pixel per inch  → bezieht sich auf Lichtpunkte (Bildschirm)
  • dpi = dots per inch  → bezieht sich auf Bildpunkte (Drucker)

 

(1 inch = 2,54 Zentimeter)

Bilder und Bildbearbeitung: Grundbegriffe - dpi

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

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Grafiktypen

 

Computergrafiken lassen sich grundsätzlich in zwei Kategorien einteilen:

 

  1. Bitmaps (Rastergrafik)
  2. Vektorgrafiken

 

Diese beiden Basistypen lassen sich durch den Hybridtyp „Metagrafik“ ergänzen.

 


 

Bitmap

 

Bitmaps oder auch Rasterbilder verwenden für die Darstellung von Bildern ein Farbraster (Pixel). Jedem Pixel ist eine bestimmte Position und ein Farbwert zugewiesen. Ein Fahrradreifen in einem Bitmap besteht z. B. aus einem Mosaik von Pixeln an dieser Position.

 

Bilder und Bildbearbeitung: Grundbegriffe - bitmap

 

Bitmaps sind das gängigste elektronische Medium für Halbtonbilder wie z. B. Fotos oder digitale Zeichnungen, da sie Schattierungen und Farben in feinen Abstufungen wiedergeben können. Bitmaps sind auflösungsabhängig, d. h. sie enthalten eine feste Anzahl an Pixeln. Beim Skalieren auf dem Bildschirm oder beim Ausdrucken mit einer zu niedrigen Auflösung können daher Details verlorengehen oder Unebenheiten auftreten.

 

Bitmaps eignen sich für die Darstellung feiner Farbschattierungen wie z. B. in Fotos. Unebene Kanten können auftreten, wenn sie zu groß angezeigt oder gedruckt werden.

 

Auswahl der gängisten Bitmap-Formate:

 

  • TIFF
  • JPEG
  • GIF
  • PNG
  • BMP
  • PSD

 

Auswahl der gängisten Bitmap-Anwendungen:

 

  • Adobe Photoshop
  • GIMP
  • Corel Photopaint
  • MS PhotoDraw
  • Paintshop Pro

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Vektorgrafik

 

Vektorgrafiken bestehen aus Linien und Kurven, die durch Vektoren definiert werden. Vektoren beschreiben Bilder anhand ihrer geometrischen Eigenschaften. Ein Fahrradreifen in einer Vektorgrafik besteht z. B. aus der mathematischen Definition eines Kreises mit einem bestimmten Radius an einer bestimmten Position und in einer bestimmten Farbe. Verschiebungen, Größen- oder Farbänderungen am Fahrrad führen nicht zu Einbußen bei der Bildqualität.

 

Bilder und Bildbearbeitung: Grundbegriffe - vektor

 

Vektorgrafiken sind auflösungsunabhängig, d. h. die Detailtreue und die Bildschärfe bleiben auch beim Skalieren und Drucken mit anderer Auflösung erhalten. Sie eignen sich daher v. a. für Grafiken, in denen Linien auch bei unterschiedlichen Größen gestochen scharf sein müssen.

 

Vektorgrafiken eignen sich für die Darstellung gestochen scharfer Umrisse, z. B. in Logos oder Illustrationen. Sie können ohne Detailverlust bei jeder Auflösung gedruckt oder angezeigt werden.

 

Bedenken Sie aber bitte, dass, außer bei Verwendung eines Plotters, bei der Ausgabe der Grafik (z.B. über einen Bildschirm oder Drucker) diese in eine Rastergrafik umgewandelt werden muss, da die gängigen Ausgabegeräte nur Punkte darstellen können.

 

Auswahl der gängisten Vektorgrafik-Formate:

 

  • EPS (Adobe)
  • CDR (Corel)
  • DXF (Drawing Exchange Format)
  • SVG

 

Auswahl der gängisten Vektorgrafik-Anwendungen:

 

  • Adobe Illustrator
  • Corel Draw
  • AutoCAD

 

vgl. Adobe Photoshop Elements Hilfe

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Metagrafik

 

Eine Metagrafik steht als hybrider Formattyp zwischen Vektor- und Rastergrafiken. Sie kann jeweils beide Typen enthalten und wird vielfach für Beschriftungen oder Auszeichnungen innerhalb von Bitmaps genutzt. Beispielsweise können Pfeile oder Texte in ein Rasterbild integriert werden.

 

Bilder und Bildbearbeitung: Grundbegriffe - metagrafik
Bildquelle: HN Computing. Meta Graphics. URL: http://www.sqa.org.uk/e-learning/BitVect01CD/images/pic004.jpg

 

Dabei spielt die Skalierung, wie am oberen Beispiel erkennbar, aufgrund der Integration von Bitmaps eine entscheidende Bedeutung. Während sich die Vektorgrafiken spezifisch anpassen, erscheinen die Rasterformate stark verpixelt.

 

Auswahl der gängisten Metagrafik-Formate:

 

  • CGM (Computer Graphics Metafile)
  • WMF (Windows Meta File)
  • WPG (WordPerfect Graphics Metafile)
  • Macintosh PICT (Austauschformat für QuickDraw)

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Bildformate

Um Bilder zu interpretieren, müssen, abgesehen von den Daten zu den einzelnen Pixeln, die die eigentliche Bildinformation enthalten, stets auch zusätzliche Daten abgespeichert werden, die zur Verarbeitung des Bildes notwendig (wie z.B. Breite und Höhe des Bildes oder die Farbtiefe) oder für die weitere Verwendung wünschenswert sind (z.B. Name des Photographen, für Copyrightzwecke.).

Bild Daten Information
Bilder und Bildbearbeitung: Grundbegriffe - Bildformate 01000100010101111
…..
000111001100100010
1101001100…
Daten zur Bildgröße usw.Farbinformationen zu den einzelnen Pixeln

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

Wie diese Informationen gespeichert werden, kann nach verschiedenen Regelwerken entschieden werden. Diese Regeln, werden als Bildformate bezeichnet.

Die wichtigsten Bitmap-Bildformate sind:

  1. TIFF (Tagged Image File Format), das derzeit wahrscheinlich vollständigste und flexibelste, wärmstens zu empfehlen, wenn es um die langfristige Speicherung von Bildern geht. Es ist mit der Intention eines universellen und leicht erweiterbaren Formats entwickelt worden.
    – Unkomprimiert oder mit unterschiedlichen Kompressionensarten (LZW, CCITT, JPEG …) verfügbar.
    – Grösster Nachteil: Nicht standardmässig auf dem WWW einsetzbar. (-> Hohe Flexibilität verhindert einheitliche Nutzungsparadigmen)
  2. GIF (Graphic Interchange Format). Etwas weniger flexibel, aber sehr verbreitet, da im WWW problemlos verarbeitbar.
    – Unterstützung von Interlacing, um die Graphik im Web „stückweise“ zu laden. (Heute vermehrt irrelevant aufgrund der gewachsenen Bandbreiten von Online- Anbindungen)
    – Möglichkeit der Animation von Graphiken durch die zeitversetzte Aneinanderreihung der Einzelbilder durch die verarbeitende Software. (Browser/ Bilddarstellungssoftware)
    – Sollte vorzugsweise für Bilder verwendet werden, die relativ große homogene Flächen enthalten, z.B. Cartoons.
    – Nachteil: Verwendet das LZW Kompressionsverfahren
    – Format von Compuserve owned by AOL mit offener Spezifikation; siehe hier.
  3. PNG (Portable Network Graphics). Bewußt als „Nachfolgeformat“ für GIF entworfen um die eben genannten Nachteile zu umgehen.
    – Unterstützt auch das Interlacing, jedoch keine Animation von Graphiken.
    – Findet immer mehr Anhänger, nach anfänglicher geringer Verbreitung.
    – Wird standardmäßig nach dem sog. Deflate-Algorithmus (vergleichbar mit dem ZIP- Format) komprimiert . Das Format wurde jedoch so angelegt, dass verschiedene Kompressions-Typen nachträglich implemetiert werden konnten. Die Kompression ist dabei nur in der Farbreduktion verlustbehaftet.
    – Offene Spezifikation (siehe hier).
  4. JPEG (Joint Photographic Expert Group). Streng genommen überhaupt kein Bildformat, sondern ein Kompressionsverfahren, zu dessen Abspeicherung es jedoch Regeln gibt (die eigentlich JFIF – JPEG Format Image Files – heißen).
    – Im WWW problemlos verarbeitbar.
    – Sollte vorzugsweise für Bilder verwendet werden, die zahlreiche kleine Unterschiede enthalten, wie z.B. Photographien.
    – Nachteil: Verlustbehaftete Kompression. Sollte nicht zur Langzeitspeicherung von Bildern verwendet werden, die mit modifizierbar bleiben sollen.Als Durchschnittswerte für den Wert einer JPEG-Kompression auf einer 100er Skala können nachfolgende Dateigrößen für eine Bild­datei gelten:

    Qualität Skalenwert Dateigröße
    unkomprimiert ~ 30 MB
    höchste JPEG-Qualität 100 ~ 17 MB
    gute JPEG-Qualität 80 ~ 2,5 MB
    mittlere JPG-Qualität 50 ~ 1,5 MB
    niedrige JPG-Qualität 20 ~ 0,9 MB
  5. BMP (Windows Bitmap Format). Ein reines Microsoftformat, das selbst zwischen verschiedenen Versionen der Microsoftbetriebssysteme nicht mit sich selbst kompatibel ist.
    – Wird in vielen Fällen durch RLE komprimiert.
    – Vorteil liegt in einem schnellen und effizienten Zugriff auf die Bilddaten aufgrund der rasterartigen Anordnung. (-> Einfaches Auslesen der Informationen in Anwendungen und rasterbasierten Ausgabegeräten)
    – Sollte jedoch nicht zur Langzeitarchivierung verwendet werden, aufgrund der Kompatibilitätskonflikte und einer überdimensionierten Dateigröße.
    – Nicht zu verwechseln mit dem Grafiktyp Bitmap = Rastergrafik!
  6. RAW Image Format (Rohdatenformat). Wird als Dateiformat von Digitalkameras genutzt und spezifiziert sich je nach Hersteller. Grafiken dieses Formats lassen sich am ehesten mit einem belichteten, aber noch nicht entwickelten Negativfilm der analogen Fotografie vergleichen. Das Bild ist im Original-Aufnahmezustand ohne automatische Zwischenbearbeitungen der Kamera oder einer Bearbeitungssoftware gespeichert. Mit einem RAW- Konverter können die „Rohdaten“ weiter verarbeitet werden und in TIFF oder JPEG Formate umgewandelt werden. Der Vorteil liegt in der verlustfreien und unveränderten Aufbewahrung des Bildes als „digitales Negativ“. Große Nachteile ergeben sich jedoch aus der Dateigröße der unkomprimierten Daten und die unterschiedlichen spezifizierten RAW- Formate der Kamerahersteller, die ausgeprägte Kompatibilitätskonflikte auslösen.

Ein XML basiertes Bildformat zur Sicherung von Vektorgrafiken ist SVG.

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