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Digitiale Bildverarbeitung

Dieses Dokument soll Hinweise auf die Besonderheiten der digitalen Bildverarbeitung geben. Wer es genauer wissen will, sollte die Bedienungsanleitung einer Digitalkamera oder eines guten Bildbearbeitungsprogrammes lesen.

Die digitalen Geräte, d.h. Scanner, Digitalkamera, Drucker, Bildschirm setzen Bilder aus einzelnen Punkten zusammen. Je feiner die Punkte, desto besser die Bildqualität, aber desto grösser werden die Ansprüche an die Qualität der Geräte, an die Speicherkapazität des Computers und an die Rechengeschwindigkeit, wenn ein Bild bearbeitet wird.

Bild mit 20 x 20 Punkten, vergrössert dargestellt	Gleiches Bild von 20 x 20 Punkten, in echter Grösse

Beim heutigen Stand der Technik müssen in der digitalen Bildverarbeitung oft Kompromisse zwischen Qualität und Preis gemacht werden.

Beispiele: Auflösung von Grafik-Geräten

Ein Pixel bedeutet einen einzelnen Bildpunkt. Die Zahlen gelten für typische Geräte im Heimbereich.

Gerät	Punkte, Horizontal	Punkte, Vertikal	Total Pixel	Bemerkungen
Bildschirm, Vollbild	1024	768	786432	Standard 17-Zoll Bildschirm; auch 1024 x 1280 möglich
Digitalkamera	1792	1200	2150400	Mittlere Preisklasse (Fr. 500.-), 2 Megapixel
Digitalkamera, Profimodell	3200	2400	7680000	Obere Preisklasse, 8 Megapixel oder mehr
Drucker, 600 DPI	4800	6600	31'680'000	Bezogen auf ein Bild DIN-A4

Will man die Qualität einer guten konventionellen Spiegelreflex-Kamera erreichen, dann entspricht das
etwa einer Auflösung von ca. 10 Millionen Bildpunkten (10 Mega-Pixel), wovon jedes 2 Pixel Byte belegt.

Anzeige-Grösse und Bildgrösse

Bildbearbeitungsprogramme unterscheiden normalerweise zwischen Anzeigegrösse und Bildgrösse.
Die Anzeige-Grösse im Menu "Ansicht" (View) beeinflusst die Vergrösserung eines Bildes auf dem Bildschirm. Die Bild-Datei wird dabei nicht verändert; man kann einfach Teile des Bildes vergrössert anschauen.
Wenn man die Bildgrösse (in Pixel) verändert, entspricht das einer Vergrösserung oder Verkleinerung des gespeicherten Bildes.
Anders als bei einer Fotografie kann man ein verkleinertes Bild, das man gespeichert hat, nicht wieder vergrössern, weil nach der Verkleinerung weniger Bildpunkte in der Datei vorhanden sind. Auch in diesem Fall sollte man die Originalbilder nicht verändern, sondern nur Kopien bearbeiten.

Fotos internettauglich machen

Was bedeutet es, eine Fotografie internet-tauglich zu machen ?

Auf dem Internet, ebenso beim Versenden von Mails, sind Fotografien aus Digitalkameras und mit dem Scanner erfasste Bilder meistens untragbar gross.
Das bedeutet langes Warten im Internet oder beim Oeffnen von Mails.
Die Aufgabe besteht darin, in einer möglichst kleinen Datei ein möglichst gutes Bild zu speichern. Das erreicht man, indem man Bilder verkleinert oder in speziellen, platzsparenden Formaten abspeichert, oder beides zugleich.
Eine Fotografie oder eine Grafik fürs Internet sollte möglichst nicht grösser als 50'000 bis 100'000 Bytes werden; Symbole oder kleine Bildchen (Thumbnails) ca. 5000 Bytes. (50-100 KB)

Besonders mit der Mailbox bekommt man schnell Schwierigkeiten. Sollte auch die eigene Mailbox grosse Datenmengen zulassen, weiss man noch nicht, ob es die Mailbox des Empfängers auch zulässt. Ueblich sind je nach Provider maximale Mail-Grössen von 1 bis 10 MBytes, wobei man sich eher an die untere Grenze halten sollte. Freundlicherweise kündigt man grössere Datenmengen (auch Zip-Files etc.) in einem separaten Mail zuerst an. Sind die Bilder immer noch gross, sendet man sie einzeln.

Speicherformate für Bilder

Im Internet gebräuchlich ist das GIF-Format (Datei-Erweiterung .gif) und das JPEG Format (Datei-Erweiterung .jpg).
Die Programme, die mit Scanner oder Kamera geliefert werden, können diese, und meistens noch ein paar andere Bildformate erzeugen oder auch fertige Bilder in diesem Format einlesen.
Im Menu "speichern unter" kann man das gewünschte Format wählen (bei Ihrem Programm ausprobieren..).
Im Programm Paint (Paintshop, Fotoshop, ...) kann man Bilder kleiner machen und sie auch bei gleicher Grösse auf Bildschirm oder Drucker die Dateien durch Komprimierung verkleinern.
Wenn man ein Bild linear auf 50 % seiner Grösse verkleinert, braucht es noch 1/4 des Speicherplatzes, weil ja Höhe und Breite je halbiert werden.

Format	Geeignet für	Bemerkungen
BMP-Format (Bitmap)	internes Format für Geräte; Spezialfälle	Jeder Bildpunkt wird durch 3 Bytes dargestellt (1 Byte pro Farbe). Solche Bilder sind riesig und in der Praxis nicht brauchbar.
JPG-Format (JPEG)	Fotografien	Dieses Format erlaubt gute Kompression von Fotografien fast ohne sichtbaren Qualitäts-Verlust. - Transparenter Hintergrund und Bewegung sind nicht möglich.
GIF-Format	Strich-Grafik, Logos	Dieses Grafikformat erlaubt stark komprimiertes Speichern von Strichgrafik und gleichfarbigen grossen Flächen. Fotografien in diesem Format brauchen unverhältnismässig viel Platz. Im GIF-Format lassen sich Bilder mit transparentem Hintergrund und bewegte Bilder (animated GIF) abspeichern.
TIF-Format (auch TIFF)	Fotos in hoher Qualität	Bildformat für hohe Ansprüche. Speichert Bilder ohne Qualitätsverlust. Wird im Internet nicht unterstützt, wohl aber von Bildverarbeitungsprogrammen und Geräten der oberen Preisklasse.

Kompression beim JPG-Format

Bildverarbeitungsprogramme können den Grad der Datenkompression für JPG-Bilder einstellen.
Beim "Paintshop" wählt man "Speichern Unter", dann "Optionen" und kann dort einen Faktor von 1 bis 99 einstellen. Mit Faktor=1 werden die Bilder ohne Kompression gespeichert. Stellt man "25" ein, dann werden die Bild-Dateien etwa halb so gross wie das Original. Andere Programme sollten diese Möglichkeit auch bieten. -
Ist ein Bild einmal komprimiert, dann lässt sich das ursprüngliche Bild nicht wieder herstellen. Man sollte daher Originale nicht komprimiert abspeichern.

Gewisse Digital-Kameras nehmen die JPG-Kompression direkt in der Kamera oder beim Uebertragen in den Computer vor und geben bereits (mässig) komprimierte Bilder an den Computer aus.(Einstellungen Super Quality, High Quality, Standard kann man meistens bei einer Digitalcamera wählen oder Quality: Fine, Normal, Basic). Bilder aus einer Digitalcamera lassen sich mit Programmen weiter komprimieren.

Beispiel: Qualität und Speicherbedarf

	Bild-Ausschnitt 300x250 Punkte, direkt ab Digitalkamera. Dateigrösse=37'000
	Bild gespeichert mit JPG-Kompression 20 Dateigrösse=10'000. Geringer Qualitätsverlust.
	Bild gespeichert mit JPG-Kompression 90 Dateigrösse=2'750. Merklicher Qualitätsverlust.

Kompression beim GIF-Format

Die erreichbare Kompression beim GIF-Format hängt stark vom Daten-Inhalt ab. Grosse einfarbige Flächen und Striche lassen sich in sehr kleinen Dateien speichern. Bilder mit feinen Farbübergängen oder vielen Details führen zu grossen Dateien und/oder Qualitätsverlust.