Digitaalinen kuva Seppo Räsänen Tertta 23.04.2007

Kuusamo, Kitka, 7/2005 (digitaalikameralla otettu kuva, resoluutio (1024x768), kuva on käsittelemätön, kamerana Canon Ixus 400, 4 milj. pix kenno)

Miten digikuva muodostuu?   Kuva koostuu pikseleistä Jokainen pikseli saa jonkun värin Väri tallennetaan tietyllä bittimäärällä Tiedostonkoko kertolaskuna Esim. 24 bittinen raaka RGB-kuva (jokaiselle kolmelle värille 8 bittiä, 1 byte=8 bittiä), jossa kuvan koko on 1280 x 800 pikseliä (vastaa 1 milj pik kenno)  tiedoston koko on: 1280*800*24 / 8 = 3,07 Mb Kuva, jossa 7x7 pikseliä Pikseli 1 bitillä (0/1) Käytössä musta ja valkea Kuvankoko: 7*7*1 / 8 = 6,1 b

”Laskentoa” Mikä on kameran kennon pikselimäärä, kun maksimissaan sillä saa otettua kuvan, jossa on 1600x1200 pikseliä  2272x1704 pikseliä  Mikä on raaka-RGB-kuvan koko ensimmäisellä kennokoolla  Miksi kuvatiedoston koko onkin kameralla suuruusluokkaa 1,5 Mt? Kennon pikselimäärät: 1600x1200 = 1,92 milj pix (n. 2 milj. pixeliä) 2272x1704 = 3,87 milj. pix (n. 4 milj. pixeliä) Kuvatiedoston koko suurimmillaan: Kenno on 1600X1200 ja jokaiselle värille varataan 8 bittiä (eli 16,7 milj. eri väriä)… kun tiedetään vielä, että 8 bittiä = 1 byte (tavu), niin laskenta antaa tuloksen 1600*1200*24/8 = 5,76 Mb Miksi tiedosto ei olekaan oikeasti noin iso? Jos talletettaisiin raakakuva, niin silloin tiedoston koko voisi olla tuota suuruusluokkaa. Yleisesti digikamerat tallettavat jpg-tiedostomuodossa. Jpg-kuva on jo itsessään pakatussa tiedostomuodossa, joten tuo pakkaaminen on pienentänyt tiedostoja.. Tyypillisesti n. 1 Mb / kuva (suuruusluokka)

Bittikartta vai vektorigrafiikka… Tietokoneen näytöllä esitettävä kuva muodostuu kuvapisteistä eli pikseleistä Kuva voidaan muodostaa kahdella eri tavalla: bittikartta- tai vektorimuoto Vektorigrafiikka: Vektorikuvat muodostuvat vektoreista, joiden alku- ja loppupisteet on tallennettu tiedostoon Pisteiden välisiä käyriä voidaan liittää toisiinsa peräkkäin, jolloin saadaan aikaan hyvinkin monimutkaisia muotoja Vektorigrafiikkakuva on yleensä karkeampi ja vähemmän yksityiskohtia sisältävä kuin bittikartta Vektorigrafiikkaa voidaan myös muokata lähes rajattomasti ilman että tarkkuus kärsii Vektorigrafiikasta eräs esimerkki on true type -fontit  jos fontin kokoa muuttaa, ei teksti muutu rakeiseksi Vektorigrafiikkaa voidaan tehdä piirto-ohjelmilla, esim. CorelDraw, Macromedia Freehand ja Adobe Illustrator

Bittikartta vai vektorigrafiikka… Valokuvat (mm. web-kuvat) tallennetaan yleensä bittimuotoisina Tiedostoon tallennetaan kaikki näytöllä näkyvät väripisteet Tiedostokoko vaihtelee kuvan koosta, värien määrästä riippuen ja tallennusmuodosta (pakkaaminen) Yksittäisen kuvapikselin sisältämä informaatiomäärä on riippuvainen kuvan bittisyvyydestä (bit depth) Tietokonemaailmassa bitti tarkoittaa nollaa tai ykköstä eli vaihtoehtoja on kaksi Syvyys on siis riippuvainen kakkosen potenssista eli potenssi on bittien määrä Yhdellä bitillä per pikseli pystytään näyttämään mustavalkoisia kuvia (21) kahdeksalla 256 erilaista väriä (harmaasävykuvat) (28) 24:llä jo yli 16 milj. väriä (täysvärikuvat, jossa jokaiselle kolmelle värikanavalle - RGB - mahtuu 8 bittiä) (224) (RGB = Red Green Blue) 32-bittistä kuvaa käytetään painotekniikassa (4x28 bittiä) (CMYK = Syaani, Magenta, Keltainen, Musta) Bittikarttakuvia muokataan kuvankäsittelyohjelmilla, kuten Adobe Photoshop, Adobe PhotoShop Elements, Corel Photopaint ja Jasc Paint Shop Pro

Bittikartta vai vektorigrafiikka… 1 bittinen 2 väriä 2 bittinen 4 väriä 3 bittinen 8 väriä 4 bittinen 16 väriä 8 bittinen 256 väriä 16 bittinen 65536 väriä (high color) 24 bittinen 16777216 väriä (24 bittinen true color) 32 bittinen 4294967296 väriä (32 bittinen true color) Jos näyttö kykenee näyttämään 256 väriä ja kuvassa on niitä enemmän, niin kuva ditheröidään.  WWW-selain jäljittelee puuttuvia värejä pistekuvioilla ja seurauksena voi olla häiritsevää pilkullisuutta. Mikä on tällä hetkellä tietokoneesi värimäärä?

Bittikartta vai vektorigrafiikka… Bittikarttakuvan laatu huonontuu suurennettaessa. Vektorigrafiikan laatu säilyy suurennettaessa. http://www.imaginos.fi/materiaa/kuva/

RGB, CMYK http://www.imaginos.fi/materiaa/kuva/ RGB-kuvissa on käytössä additiivinen (lisäävä) värinmuodostustapa. Lisäävä värijärjestelmä perustuu saapuvaan valoon (aallonpituuksiin) Jos valkoinen valo hajotetaan prismalla, sisältää se kaikki värit  valkoinen valo sisältää kaikki aallonpituudet, kaikki värit CMYK-kuvissa käytössä on subtraktiivinen (vähentävä) värinmuodostustapa, jossa C = syaani (sininen), M = magenta (punainen), Y = keltainen (yellow) värien yhdistelmä tuottaa mustan värin. Vähentävä värijärjestelmä perustuu heijastuvaan valoon (aallonpituuksiin). Esimerkiksi paperille painettu yksi osaväri sitoo (absorboi) paperiin saapuvasta valosta ne värit (aallonpituudet), joita paperilla ei ole Kaikki osavärit yhdistämällä saadaan musta, (K = Key eli musta).

Resoluutio… Käytetään kuvaamaan esim. näytön tarkkuutta Mikä on koneesi resoluutio? (ohjauspaneelista) Mikä on tiedoston koko, jos ko. resoluutiolla ja värien määrällä talletettaisiin pakkaamaton kuva? (1 byte = 8 bit) (kaappaa kuva ja tallenna sekä katso tiedoston koko, tarkista laskemalla) Mikä on tiedoston koko, jos tallennat näytön 16 värillä (16 = 24) (kaappaa kuva ja tallenna sekä katso tiedoston koko, tarkista laskemalla) Käytetään myös digikameroiden kennon hyvyyden kuvaamisessa Kummassa tarvitaan paremman resoluution kuva: näytöllä vai paperijulisteessa?

Resoluutio… Resoluutio tarkoittaa kuvan tarkkuutta Resoluution mittarina on dpi (=dots per inch, kyse tulostusresoluutiosta, pixels per inch=ppi, pistettä tuumalla) esim. 17” näyttö (resoluutio on 800x600), paljonko olisi resoluution oltava? Kuvitellaan, että näyttö on suorakaiteen muotoinen, ei todellisuudessa… x² + x² = 17”² <-> 2x² = 289” <-> x = 12,02” 800/12,02 = 67 dpi Toinen laskentamalli DPI-luvulle: yhden pixelin koko nykyisillä näytöillä on luokkaa 0,23 mm yhteen millimetriin mahtuu siis 4,3 pixeliä tuumassa on 25,4 millimetriä, joten DPI on 110 (1/0,23 * 25,4 = 110) Tietokonekuville dpi = 72 tai 96

Resoluutio… Televisiokuva, perinteiset televisiot Digikamerat aina 200 000 pikseliä (0,2 milj. pikseliä) Digikamerat aina 8 000 000 (8 milj. pikseliä) Kännyköissäkin jo 4-5 milj. pikselin kameroita Digitaalijärjestelmäkamerat 10 000 000 pikseliä (10 milj. pikseliä) Digitaalivideokamerat 3 000 000 pikseliä (3 milj. pikseliä) Tavallinen värikuva Ihmissilmä 120 000 000 pikseliä (120 milj. pikseliä)

Miten saadaan digitaalinen kuva? Digikamera (still-kuva) Skanneri Filmiskanneri ”Mikrokamerat” (esim. endoskopiassa käytettävät kamerat) Piirtämällä Kännykkäkameralla Videosta frame Kopiointi esim. netistä (tekijänoikeus!!!!) Clipart-kuvakirjastot Näytön kuvakaappaus Jne…

Kuvankäsittely… Käyttötarkoitus Ohjelmia Muokataan digitaalisessa muodossa tallennettuja kuvatiedostoja  kuva käyttötarkoitusta palvelevaksi Käsittelyn avulla saadaan kuvasta täysin erisisältöinen kuin alkuperäinen kuva oli  ”kuva valehtelee enemmän kuin tuhat sanaa” Ohjelmia Kaupallisia sovelluksia useita, ammattikäytössä Adobe PhotoShop Monien tuotteiden mukana tuleva Adobe PhotoShop Elements (uusin v. 5.0) Shareware sovelluksia useita Paint Shop Pro Ilmaisia ohjelmia useita, esim. Gimp Piirto-ohjelma ammattikäyttöön Adobe Freehand, Corel Draw

Kuvankäsittely… Kuvan muokkauksen mahdollisuuksia Kuvan oikaisu Kuvan terävöinti Kontrastin ja kirkkauden korjaaminen Kuvan sävykorjaukset Haaleuden korjaus Naarmujen ja murtumien korjaaminen ja roskien poisto Filttereiden avulla monia mahdollisuuksia muokata kuvaa, esim. vesivärikuva Kuvasta tietyn osan hyödyntäminen Useiden kuvien yhdistäminen Eri medioissa käytettävät muodot (näyttö, paperi), resoluution muokkaukset, kuvan koon skaalaukset Panoraamakuvan koonti Jne..

Tiedostoformaatit… Kuvaformaatit voidaan jakaa tietoa hävittäviin ja tietoa hävittämättömiin Osa formaateista pakkaa tiedostoa ja osa ei Yleensä kuvat kannattaa pitää tietoa hävittämättömässä formaatissa niin kauan kuin kuvaa editoidaan ja vasta lopuksi tallentaa ne tilansäästämiseksi kuvainformaatiota hävittävään formaattiin Eri formaatteihin liittyy tiettyjä ominaisuuksia; läpinäkyvyys (transparent), useat tasot (layers, jokaisen voi editoida erikseen), animaatio PhotoShop, käytännössä kun vielä kuvaa editoidaan, kannattaa käyttää TIF tai PSD -formaatteja

Tiedostoformaatit… PSD on Photoshopin oma tallennusformaatti. Säilyttää kaikki kuvan ominaisuudet, kuten tasot, tekstimuotoilut, läpinäkyvyyden jne. Suositeltava formaatti, jos kuva on tarkoitus avata vain Phoshop-ohjelmassa, editoinnin tallennusmuoto. TIFF (tagged image file) säilyttää kaiken varsinaisen kuvainformaation (ei esim. tasoja). On mahdollista tallentaa läpinäkyvä kanava. Suositeltava formaatti kun kuva on tarkoitus avata useissa ohjelmissa tai vaikkapa kirjapainossa. BMP (Windows or OS/2 bitmap) Tarkoitettu näyttökuviin (RGB) lähinnä pc-koneissa Windows  ja OS/2 käyttöjärjestelmillä. Voidaan tallentaa 1- 24 bittisenä. Suositeltava formaatti kun kuvaa käsitellään vain Windowsissa ja avataan useissa ohjelmissa. WMF (Windows metafile) Windowsin vektoriformaatti (käytetään mm. Officen clipartissa) EPS (Encapsulated postscript) Tiedosto sisältää paketoituna kuvan näytöllä näkyvän version ja tulostusosan (vektorigrafiikka tai bittikartta). EPS kuvaa voidaan taitto-ohjelmassa vielä skaalata tai kääntää. Voidaan käyttää jpg-pakkausta, jolloin pieni tiedostokoko.

Tiedostoformaatit… GIF (Compuserve) enintään 8-bittinen formaatti (256 väriä). Suositellaan web-käyttöön, piiroksiin, mustavalkokuvia ja grafiikkaa tallennettaessa. Mahdollistaa läpinäkyvyyden, animaation, lomitetun kuvan (kuva piirtyy näytölle terävöityen. vrt. lomittamaton piirtyy ylhäältä alas) ym. JPG (Joint photographic experts group) Tallentaa hävittävällä pakkauksella jonka pakkaussuhteen voi määritellä. Säilyttää RGB-värit. Suositellaan web-käyttöön väri ja sävykuvien tallennukseen. Myös valokuvien tallennukseen, säätää tilaa, menettää informaatiota. PNG (Portable network graphics) Voidaan tallentaa 8 tai 24-bittisenä. Yhdistää GIF:n ja JPG:n hyvät puolet. Suositellaan web-käyttöön. DiCom - Digital Imaging and Communications in Medicine. NEMAn kehittämä standardi lääketieteellisten kuvien tallettamiseen, välittämiseen jne http://medical.nema.org

Animaatio Gif- kuvalle voidaan tehdä kuvasarja Sarjassa jokaisessa kuvassa on pieni muutos edelliseen kuvaan Animaatiossa kuvat yhdistetään ja kuvan vaihtumiseen määritetään tietty aikaviive Seurauksena piirrosanimaatio Missä animaatiota voisi käyttää?

Kuvien arkistointi… Kuvat kameran muistikortilla (32Mb-2Gb) Kuvat kiintolevyllä Varmuuskopiot CD:llä (n. 700 Mb) tai DVD:llä (1,7 Gb, tuplatiheys 4,38 Gb, kaksipuoleinen 8,5 Gb) Netin kuvapankit Mitä riskejä sisältyy eri tallennusmedioihin?

Kuvien arkistointi… ”Suurten kuvamäärien hallinta ja arkistointi edellyttää siihen tarkoitetun erikoisohjelman käyttöä. Kuva-arkisto-ohjelmat laativat kiintolevyille, CD-R-, Photo CD- ja muille siirrettäville levykkeille tallennetuista kuvatiedostoista pienoiskuvat ja tietokannan, joiden avulla kuvien selailu ja järjestely on helppoa. Kuviin liitettyjen tietojen ja avainsanojen perusteella voidaan suorittaa hakuja.” (wikipedia) Arkistointiin soveltuvat ohjelmat – kuvagalleria Hakemisto – Windows Picture and Fax Viewer Kuvankäsittelyohjelmien omat arkistointiominaisuudet Picasa Canto Cumulus Extensis Portfolio FotoStation Cerious Kuva-arkisto-ohjelmat voivat sisältää toiminnon, jolla valokuvista voi tehdä kuvagallerian internetiin. JAlbum

”Nyrkkisääntöjä” Alkuperäisen kuvan tulisi olla 1,5 x lopullinen tarkkuus, jotta voidaan tehdä muokkauksia Keskitarkkuuden digikuva vie n. 1Mb muistia Isompi tarkkuus lisää tiedoston kokoa Digikameroissa kennon pikselimäärän lisääntyminen tekee isompia tiedostoja (pikseleitä enemmän..) 4milj. pikselin kuva soveltuu A4 tulosteisiin, 5 milj. pikselin kuva A3 tulosteisiin (omat kokemukset 4 milj. pikselin keskivertokuvasta A3 tulosteita) Uusimmat kamerat 8 milj. (normaalit digikamerat) tai reilu 10 milj. pikseliä (digijärjestelmäkamerat) JPG-tiedostossa menetetään tietoa, johtuu pakkausalgoritmista Spostin liitteissä huomioitava tiedoston koko, suurien tiedostojen siirto mietittävä muulla keinolla

Kuvien tulostus Värimustesuihkulla normaalille paperille Värimustesuihkulla erilliselle valokuvapaperille Monitoimilaitteiden tulostus vastaa värimustesuihkua Värilaserilla erilaisille papereille Tulostus kamerasta suoraan vaikkapa erilliselle valokuvien tulostuslaitteelle (mustesuihkukirjoitin) Teettäminen valokuvaliikkeissä Perinteisellä tavalla  vie muistikortin tai jonkun muun median avulla kuvat teettämöön Siirtää kuvat netin avulla omalta tietokoneelta teettämöön  siirto-ohjelmat imuroitavissa netistä esim. osoitteesta tai kuvien siirto suoraan nettisivun avulla (esim. http://www.ifi.fi)

Kuvankäsittelyn harjoituksia Eri tarkkuuksisten kuvien tiedostojen koot Kuvan rajaus Kuvan väritasapainot, kontrastit, jne. Filtteritoimintoja  terävöittäminen Kuvan tallennus eri formaatteihin  tiedostokoon muutokset Punasilmäisyyden poisto Rajaustyökalut ja rajatun osan siirto leikepöydän avulla toiseen kuvaan Leimasintyökalu Tasot Tekstin kirjoittaminen Jne…