przetwarzanie obraz_w cyfrowych w praktyce.pdf

Przetwarzanie obrazów cyfrowych w praktyce

Rozdzielczość to temat rzeka i niejednokrotnie można spotkać się z różnymi, nie zawsze spójnymi opisami w dowolnych

materiałach. Poniżej przedstawiam fragment książki Fotografia Cyfrowa. Świat w obiektywie. Wydanie II autorów

Katrin Eismann, Sean Duggan, Tim Grey, pozwalający zgłębić zagadnienia rozdzielczości.

Zanim po raz pierwszy pobiegniemy w plener z aparatem pod pachą, by robić zdjęcia (choć najprawdopodobniej

należałoby powiedzieć: "zanim pobiegniemy robić kolejne zdjęcia", bo niechybnie mamy ich już tak dużo, że nie

wiadomo, co z nimi robić), powinniśmy zaznajomić się z teorią przetwarzania obrazów cyfrowych. Im głębiej wnikniemy

w te zagadnienia, tym lepsze będą efekty naszej pracy. Kluczowe pojęcia, których znaczenie trzeba sobie przyswoić, to

rozdzielczość, głębia bitowa, tryb koloru oraz format pliku.

ROZDZIELCZOŚĆ = DANE

Rozdzielczość to jedno z najważniejszych pojęć w teorii przetwarzania obrazów, szczególnie w odniesieniu do fotografii

cyfrowej. Terminu rozdzielczość używa się w znaczeniu zarówno liczby pikseli, jak i ich gęstości w obrazku, przy czym

często pojęcia te stosowane są zamiennie. Prowadzi to do licznych nieporozumień.

Rozdzielczość aparatu cyfrowego mierzy się w megapikselach (czyli milionach pikseli). Z kolei rozdzielczość pliku

graficznego, a także rozdzielczość monitora określa się poprzez podawanie liczby pikseli wyświetlanych na odcinku

jednego cala (w skrócie ppi, czyli pikseli na cal - ang. pixels per inch), bądź też wymiarów w pikselach (na przykład

"400×600 pikseli"). Jest jeszcze rozdzielczość drukarki, którą opisujemy liczbą punktów drukowanych na odcinku

jednego cala (w skrócie dpi, czyli punktów na cal - ang. dots per inch).

ppi i dpi - jaka to różnica?

Puryści wskazują na konieczność rozróżnienia znaczenia skrótów ppi oraz dpi. Gdy mówimy o pikselach, to powinniśmy

mieć na myśli "kropki" wyświetlane na ekranie monitora. Punkty, to z kolei "kropki", które na papierze drukuje drukarka.

Technicznie rzecz biorąc, różnice pomiędzy tymi dwoma rodzajami "kropek" są niewielkie, lecz obstajemy za tym, by

posługiwać się w każdej sytuacji poprawną terminologią. Z tego względu, od tej pory już zawsze termin ppi będziemy

odnosić do rozdzielczości aparatu lub monitora, a termin dpi - do rozdzielczości wydruku.

Może się zdarzyć, że spotkasz kogoś, kto posługuje się terminem dpi w znaczeniu ogólnej miary jakiejkolwiek

rozdzielczości. Wtedy uważaj - w pewnych sytuacjach ktoś taki może mówić "dpi", a mieć na myśli "ppi".

W opisie parametrów obrazu pojawiają się więc liczby, których charakter zmienia się zależnie od kontekstu, co utrudnia

"przeliczanie" jednej miary na drugą. Z tego samego względu o wiele trudniej jest także zrozumieć, jak te wszystkie

liczby przekładają się na to, co interesuje nas najbardziej - poziom szczegółów widocznych na obrazku, jego jakość, a

także fizyczna wielkość, jaką uzyska po wydrukowaniu na papierze.

Jeśli chodzi o tę wielkość, to w jej kontekście rozdzielczość przekłada się na ilość danych. Innymi słowy, im wyższa

rozdzielczość, z tym większą ilością danych mamy do czynienia. Gdy więc mówimy o rozdzielczości w znaczeniu

ogólnej liczby pikseli, na przykład całkowitej liczby megapikseli, którą jest w stanie zarejestrować dany aparat, to mamy

na myśli całkowitą ilość danych zapisywanych przez urządzenie. Z kolei mówienie o gęstości pikseli (w podobnym

kontekście jak w przypadku drukarek, kiedy to mówi się o liczbie punktów drukowanych na odcinku jednego cala) należy

rozumieć jako podawanie informacji o liczbie pikseli rozmieszczonych w pewnym obszarze. Z im większej liczby pikseli

składa się obraz, w tym większym formacie można go wydrukować. Z kolei większa gęstość pikseli przekłada się na

lepszą jakość obrazu i większą ilość dostrzegalnych szczegółów (rysunek 2.2).

Najważniejsze pytanie, na które należy sobie odpowiedzieć w związku z rozdzielczością, brzmi: "Ile mi jej tak naprawdę

potrzeba?". Wyższa rozdzielczość to zwykle większy zysk, lecz nie zawsze potrzebujemy jej tyle, jak mogłoby się nam

wydawać. Wybierając aparat pod kątem rozdzielczości, zastanawiajmy się nad tym, jakiemu celowi będzie on głównie

służyć. Jeśli na przykład ktoś zajmuje się pośrednictwem w handlu nieruchomościami i aparat fotograficzny jest mu

potrzebny tylko do zamieszczania zdjęć domów na stronie WWW i drukowania ich w małym formacie wewnątrz

prospektów reklamowych, to urządzenie o rozdzielczości 3 megapikseli okaże się wystarczająco dobre.

Całkowita liczba pikseli a efektywna liczba pikseli.

Poszczególne aparaty cyfrowe identyfikuje się przede wszystkim na podstawie ich rozdzielczości, którą mierzy się w

megapikselach. Termin "megapiksel" wskazuje na to, na ilu milionach pikseli element światłoczuły aparatu jest w stanie

zarejestrować pojedynczy obrazek. Im więcej megapikseli, tym więcej danych o zawartości obrazka. To z kolei oznacza

większy maksymalny format, jaki zdjęcie może uzyskać na wydruku. Trzeba jednak pamiętać o tym, że nie wszystkie

piksele wchodzące w skład elementu światłoczułego w aparacie są wykorzystywane do rejestrowania obrazu. Z reguły

część z nich jest maskowana i zwykle są to piksele rozmieszczone wzdłuż krawędzi (rysunek 2.3). Maskowanie służy

różnym celom - czasem chodzi o ustalenie odpowiednich pro-porcji obrazka, innym znów razem o możliwośćzmierzenia

punktu czerni (czyli oszacowanie wartości kolorystycznych nie naświetlonego piksela) w celu właściwego przetworzenia

obrazu przez układy wewnętrzne aparatu.

Z racji tego, że nie wszystkie piksele wchodzące w skład elementu światłoczułego wykorzystuje się podczas

rejestrowania obrazu, w opisie aparatu zwykle uwzględnia się również tzw. efektywną liczbę pikseli. Ta wartość odnosi

się już do rzeczywistej ilości pikseli, z których będzie się składać wykonane aparatem zdjęcie, a nie do całkowitej liczby

pikseli w elemencie światłoczułym.

Kiedy rozdzielczość jest naprawdę ważna?

Tak naprawdę rozdzielczość jest ważna na każdym etapie procesu przetwarzania obrazu. Wszystkie urządzenia,

którymi posługujemy się podczas edycji zdjęć - aparat, monitor i drukarka - mają swoje rozdzielczości, które określają

ich możliwości w zakresie rejestrowania, wyświetlania lub drukowania obrazu. Jeśli więc mamy zamiar zrobić najlepszy

możliwy użytek z tych urządzeń, to musimy wiedzieć, pod jakimi względami parametr zwany rozdzielczością jest ważny

dla każdego z nich.

Rozdzielczość cyfrowego aparatu fotograficznego.

Rozdzielczość w przypadku aparatu cyfrowego odnosi się do ilości pojedynczych pikseli, które zostaną użyte do

zarejestrowania obrazu "widzianego" przez obiektyw. Określa się ją w jednostkach zwanych megapikselami, a

megapiksel to jeden milion pikseli. Im więcej megapikseli, z tym większej ilości danych będzie składać się każdy obraz.

Wielu fotografom wydaje się, że rozdzielczość aparatu jest miarą poziomu szczegółów zapisywanych w pojedynczym

obrazku. I do pewnego stopnia mają rację, choć bardziej adekwatne jest stwierdzenie, że rozdzielczość odnosi się

przede wszystkim do wielkości, jaką zdjęcie może uzyskać na wydruku. W tabeli 2.1 przedstawiono zależności, jakie

zachodzą pomiędzy rozdzielczością aparatu, a formatem wydruku zdjęcia i wielkością pliku na dysku.

Rozdzielczość monitora.

Podstawowym czynnikiem określającym rozdzielczość monitora jest faktyczna liczba pikseli, którą urządzenie jest w

stanie wyświetlić. W przypadku klasycznych monitorów CRT mamy zwykle do wyboru pewien zakres rozdzielczości,

przy czym w każdej z nich obraz cechuje się dobrą jakością. Rozdzielczości monitora opisuje się przez podanie nazwy

(skrótu) oraz wymiarów obrazu w pikselach. Na przykład w rozdzielczości XGA (skrót od ang. Extended Graphics Array)

mamy do czynienia z obrazem mającym 1024 piksele w poziomie i 768 pikseli w pionie. Z kolei pod nazwą SXGA (skrót

od ang. Super Extended Graphics Array) kryje się obraz mający odpowiednio 1280 pikseli w poziomie i 1024 piksele w

pionie. Istnieją jeszcze inne standardowe rozdzielczości monitora.

Generalnie najlepiej jest pracować przy najwyższej rozdzielczości dostępnej dla danego monitora, bo dzięki temu

możemy wyświetlić na ekranie większą powierzchnię obrazka. Nie należy jednak zapominać, że zwiększanie

rozdzielczości pociąga za sobą zmniejszanie wielkości elementów interfejsu programu (rysunek 2.4).

Coraz więcej osób zajmujących się fotografią wybiera monitory LCD. Od klasycznych monitorów CRT różnią się one

między innymi tym, że tylko jedna z oferowanych przez nie rozdzielczości jest optymalna dla fizycznych możliwości

urządzenia. Aby więc uzyskać obraz o najwyższej jakości, należy pracować z tą właśnie, fabrycznie dobraną

rozdzielczością.

Czy tylko 72 ppi?

Bardzo często słyszy się opinie, że monitory pracują z rozdzielczością (Chodzi o rozdzielczość będącą miarą liczby

pikseli wyświetlanych w danym obszarze - w tym wypadku na odcinku 1 cala - przyp. tłum. ) obrazu wynoszącą 72 ppi.

Jest to nieporozumienie. W dawnych czasach firma Apple miała w swojej ofercie monitor 13-calowy, który istotnie

wyświetlał obraz o rozdzielczości 72 ppi. Obecnie jednak większość monitorów pracuje w rozdzielczości rzędu 85 - 125

ppi, przy czym ostateczna osiągana wartość zależy od rozdzielczości obrazu (W znaczeniu wielkości obrazu w poziomie

i w pionie, na przykład 1024×768 - przyp. tłum. ) oraz fizycznej wielkości monitora. Pamiętajmy, że mówimy tu o gęstości

pikseli, co oznacza, że ta rozdzielczość ma wpływ na ogólną jakość obrazu wyświetlanego na ekranie monitora. Im

wyższa wartość rozdzielczości ppi, tym ostrzejszy obraz i tym mniejsze powiększenie fragmentu obrazu niezbędne do

zobaczenia wszystkich jego szczegółów.

Rozdzielczość drukarki.

Dla fotografa chwilą, w której naprawdę może on ocenić jakość zdjęcia, jest ta, kiedy arkusz papieru zostaje pokryty

atramentem (rysunek 2.5). Wydruk fotografii jest kulminacją całej pracy włożonej w proces planowania, rejestrowania i

edycji obrazu. Jego ja-kość częściowo zależy od możliwości technicznych drukarki.

Raz jeszcze pojawia się problem dwóch rodzajów rozdzielczości: drukowania i drukarki. Bardzo często jest on źródłem

frustracji wśród użytkowników drukarek, a producenci tych urządzeń dodatkowo zwiększają zamieszanie, stosując różne

chwyty marketingowe w celu przyciągnięcia klientów (patrz punkt „Rozdzielczość a marketing").

Rozdzielczość wydruku pliku z obrazem odnosi się do sposobu rozmieszczenia pikseli na obrazie, co wpływa na format

oraz - do pewnego stopnia - jakość wydrukowanego zdjęcia.

Rozdzielczość drukarki pozwala z kolei określić, jak blisko siebie będą nadrukowywane kolejne punkty tworzące obraz.

Parametr ten pozwala więc ocenić ogólną jakość drukarki i poziom szczegółów obrazu, które jest w stanie przenieść na

papier. Należy jednak zwrócić uwagę na to, że rozdzielczość drukarki mierzy się tak naprawdę w liczbie kropli atramentu

natryskiwanych w danym obszarze papieru, a nie w ilości pikseli, z których składa się obraz. Z tego wniosek, że nie ma

bezpośredniego związku pomiędzy rozdzielczością wydruku, a rozdzielczością drukarki.

Rozdzielczość a marketing.

Niedobrze, że wokół kwestii rozdzielczości powstało tyle zamieszania. Wydaje się jednak, że producenci urządzeń do

cyfrowej obróbki obrazów dążą do tego, by skomplikować wszystko jeszcze bardziej. Nikomu nie pomaga fakt, że

istnieje tyle różnych definicji nie tylko rozdzielczości, ale i innych pojęć opisujących te urządzenia. Na przykład

wspomniana na wstępie rozdzielczość często przyjmuje rolę parametru charakteryzującego jakość drukarki. Jednak

same liczby nie wystarczą, bo jakość wydruku zależy dodatkowo od wielu innych czynników. Z tego względu liczbami

winno się posługiwać wyłącznie w kontekście porównywania ze sobą drukarek podobnej klasy. Producenci tych

urządzeń starają się za wszelką cenę przekonać potencjalnego klienta, że ich urządzenie jest najlepsze, ale w

równocześnie prawda o rzeczywistej wartości sprzętu zatraca się w szumie medialnym towarzyszącym jego rynkowej

premierze.

Podobnie sprawa wygląda w przypadku aparatów cyfrowych; ich producenci zachwalają przede wszystkim liczbę

megapikseli w elemencie światłoczułym. Jest to oczywiście parametr istotny, ale nie jedyny, któremu należałoby się

przyjrzeć oceniając aparat. Tymczasem warto sobie uświadomić, że najwyższa dostępna liczba megapikseli

niekoniecznie musi być czymś, czego potrzebujemy do codziennej pracy. Format wydruku zdjęcia można powiększyć

nie tylko za sprawą rozdzielczości aparatu, ale także innymi metodami. Równie ważne co megapiksele są takie czynniki

jak jakość obiektywu i elementu światłoczułego oraz dodatkowe funkcje, w które może być wyposażony interesujący nas

model aparatu.

Większość szumu medialnego towarzyszy kwestii możliwości współczesnych drukarek atramentowych. Sprzedawcy i

producenci nieustannie zachwalają, ile to punktów na cal jest w stanie rozmieścić na papierze dana drukarka. Jednak

kompetentne testy wykazały, że rozdzielczość drukarki ma wpływ na jakość wydruku tylko do wartości 1440 dpi; powyżej

tej wartości wszelkie różnice - jeśli w ogóle występują - nie wnoszą już niczego lepszego do wyglądu fotografii

przenoszonej na papier.

Starajmy się zrozumieć, co tak naprawdę kryje się za różnymi parametrami, za pomocą których opisuje się możliwości

sprzętu, a wówczas nie damy się zwieść marketingowym chwytom i kupimy urządzenie najlepiej odpowiadające naszym

potrzebom.

GŁĘBIA BITOWA

Głębia bitowa jest parametrem opisującym liczbę bitów używanych do przechowywania wartości danego koloru, przy

czym większa głębia bitowa przekłada się na większy zakres kolorów, które można dzięki niej uzyskać (tabela 2.2).

Pojedynczy bit przechowuje dane o maksymalnie dwóch wartościach (kolory czarny i biały), ale już za pomocą dwóch

bitów możemy zapisać dane o czterech różnych kolorach (czarny, biały i dwa różne odcienie szarości) - rysunek 2.6.

Pliki graficzne zapisuje się z 8- lub 16-bitową głębią dla każdego z trzech kanałów koloru. Na podstawie tych danych

definiowane są wartości kolorystyczne poszczególnych pikseli tworzących obraz.

Pliki graficzne 8- i 16-bitowe.

Różnica pomiędzy plikami graficznymi 8- i 16-bitowymi sprowadza się do liczby możliwych do zapisania wartości

tonalnych (obrazy o głębi bitowej większej niż 8 nazywa się czasem obrazami o wielobitowej głębi, ang. high bit). Jeśli,

na przykład, rejestrujemy obraz z głębią 8-bitową, to na każdy kanał koloru przypadnie do 256 wartości tonalnych. W

przypadku głębi 16-bitowej mamy już 65 536 wartości na każdy z trzech kanałów. Większość aparatów cyfrowych

zapisuje obrazy z głębią 12-bitową, co oznacza, że na każdy kanał koloru przypada 4096 wartości tonalnych.

Dysponując na wejściu obrazem o większej głębi bitowej, mamy do dyspozycji więcej danych, z których możemy potem

zrobić użytek podczas edycji. Jest to zaleta, bowiem nawet jeśli w wyniku korekcji obrazu utracimy część danych o

niektórych wartościach tonalnych, to i tak w sumie zostanie nam ich dużo więcej, niż w przypadku obrazów

rejestrowanych z głębią 8-bitową. Innymi słowy, nawet w przypadku bardzo intensywnej obróbki, początkowa płynność

przejść tonalnych pozostanie praktycznie nienaruszona, gdy zdecydujemy się wydrukować zdjęcie (choć wtedy będzie

to już obraz 8-bitowy, jako że współczesne drukarki nie są przystosowane do drukowania w technologii wielobitowej).

Decyzja o tym, czy pracować z obrazami 8-, czy 16-bitowymi zależy od tego, w jaki sposób będziemy się nimi

posługiwać, a także od tematyki, która przeważa w naszych fotografiach. Zalety obrazów 16-bitowych uwidacznia-ją się

wtedy, gdy zależy nam na wydrukach najlepszej jakości oraz gdy często pracujemy ze zdjęciami wykonanymi w

trudnych warunkach oświetleniowych. W innym wypadku lepiej będzie pozostać przy obrazach 8-bito-wych, jako że ich

edycja jest prostsza, a poza tym pliki osiągają znacznie mniejsze rozmiary.

Rejestrowanie obrazów 8-bitowych.

Tu wszystko jest bardzo proste. Fotografie zapisywane są w postaci standardowych plików JPEG lub TIFF, które nie

wymagają specjalnego traktowania. Po prostu robimy zdjęcie, a następnie przenosimy je na dysk komputera i

przystępujemy do edycji (oczywiście mamy tu na myśli prostotę jedynie założeń edycji obrazów tego typu, ponieważ

poszczególne operacje mogą okazać się bardziej skomplikowane). Praca z obrazami 8-bitowymi daje bardzo dobre

rezultaty. Jednak z uwagi na ograniczoną (w porównaniu z obrazami 16-bitowymi) ilość danych o wartościach tonalnych,

trzeba dokładać wszelkich starań, aby ograniczyć operacje edycyjne do minimum. W tym celu dbajmy o to, aby zdjęcie

już na wejściu miało możliwie najwyższą jakość (dotyczy to głównie ekspozycji). Zbyt duża ilość "poprawek"

wprowadzonych do obrazka spowoduje znaczące obniżenie jego jakości, na przykład zaburzenie płynności przejść

tonalnych bądź utratę szczegółów w najjaśniejszych lub najciemniejszych obszarach zdjęcia.

Rejestracja obrazów 16-bitowych.

Obecnie możliwość rejestrowania obrazów 16-bitowych dają jedynie te aparaty, które wyposażono w funkcję zapisu

zdjęć w formacie RAW (choć na przykład aparat Fuji S2 pozwala zapisywać obrazy wielobitowe także w formacie TIFF,

standardowo przeznaczonym do zdjęć 8-bitowych). Zapis obrazu w formacie RAW daje duże możliwości, ponieważ

mamy tu do czynienia nie tyle z plikiem graficznym, co raczej ze swego rodzaju „pojemnikiem" na dane zgromadzone

przez aparat. Zanim jednak przystąpimy do edycji zdjęcia, należy poddać je konwersji (patrz podrozdział "Formaty

plików"). Przewagą formatu RAW nad innymi jest możliwość zapisania znacznie większej ilości danych o poziomach

jasności i kolorach w obrazie. Właśnie dlatego nawet daleko posunięte korekty nie obniżą jakości zdjęcia 16-bitowego,

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: