Képi megjelenítés, képformátumok Multimédia (D)

Alapok Számítógépes képfeldolgozás célja a környezetünkből érkező vizuális információk rögzítése, feldolgozása 3D objektumok  3D, vagy 2D információk

Alapok A számítógép és a kép kapcsolatának két fő ága: Digitális képfeldolgozás Számítógépes grafika A két ág között sok az átfedés, a hasonló eljárás, de mások a célkitűzések

Alapok – Pixel A pixel egy önálló képelem, ami egyszínű pontként vagy négyzetlapként jelenik meg magán a képen Kétdimenziós négyzetrács mentén helyezkednek el Tovább nem osztható képelem, tehát ez a képnek a legkisebb alkotóeleme

Képtípusok Pixelgrafikus Vektorgrafikus Négyzetrácsban elhelyezkedő pontokból (pixelek) épül fel Tároljuk: az egyes képpontok színét, átlátszóságát Szerkeszthető: képpontok halmaza Jellemzők: Fotorealisztikus képábrázolásra alkalmas Ált. nagyobb méretű állományok – a méretet a kép nagysága és a színmélység határozza meg A méret tömörítéssel csökkenthető – Minőségromlás! (tömörítés: ismétlődő információk spec. kezelése) Matematikai formulákkal leírható alakzatokból (vonalak, téglalapok, ellipszisek, Bézier-görbék stb.) épülnek fel Tároljuk: pl. elemek helyzete, színe, határoló vonalak vastagsága Szerkeszthető: az egyes képelemek külön-külön Jellemzők: Elsősorban grafikák, ábrák, grafikonok ábrázolására Minőségromlás nélkül méretezhető át. Kisebb méretű állományok – a méret a kép bonyolultsága határozza meg.

Képek beszerzése Vásárlás: vektor- és pixelgrafikus képek egyaránt vásárolhatók CD-n és on- line forrásokból (vö. Stock photo) Előny: nagy képméret, általában kiváló minőség http://www.stockphoto.com/, http://www.sxc.hu/, http://www.dpaphoto.com/ Weboldalról letöltés: Fontos! Ezen képeket a szerzői jogok védik, felhasználásuk különböző korlátozások alá eshet (pl. engedélykérés, szerző feltüntetése stb.) Előny: vannak szabadon felhasználható képek is http://www.openclipart.org/, http://office.microsoft.com/hu-hu/clipart/default.aspx, Szerzői jog: http://www.hpo.hu/jogforras/jogforras_szjog/, http://creativecommons.org/worldwide/hu/ Szkennelés: Saját vagy idegen (szerzői jogok!) fényképek, ábrák digitalizálása.

Képek beszerzése Fényképezés: Digitális fényképezőgéppel, sokszor utómunkát igényel Képkészítés: képszerkesztő programok segítségével készíthetők, módosíthatók vektor- és pixelgrafikus képek. A felhasznált idegen képekre is vonatkoznak a szerzői jogok!

„Creative Commons” = „Kreatív Közjavak” Célja: kreatív művek mennyiségének növelése, melyeket mások jogszerűen megoszthatnak egymással vagy felhasználhatnak a saját műveikhez

„Creative Commons” = „Kreatív Közjavak” A „minden jog fenntartva” és a közkincs közötti széles skálán belül mozog

„Creative Commons” = „Kreatív Közjavak” Licencek lehetővé teszik: szerzői jogok megtartása mellett, korlátok között a mű feldolgozására, terjesztésére Szerző egyoldalú elektronikus jognyilatkozata szól arról, hogy mit lehet tenni az ő alkotásával Így például létezik olyan licenctípus, mely megengedi a felhasználó számára, hogy szabadon többszörözze és terjessze a művet, az eredeti szerző nevének megjelölésével (ikonok jelzik)

Creative Commons Az alkotás automatikusan teljes szerzői jogi védettséget élvez, függetlenül attól, hogy bejelentette- e a szerző vagy sem, hogy szerepel-e rajta a copyright jelet vagy sem

Creative Commons Ha meg szeretnénk osztani az alkotást másokkal, licencre van szükségünk. Ehhez szolgáltat különböző licenceket a Mindegyik megengedi, hogy a többiek terjesszék, bemutassák, másolják és interneten közzétegyék az alkotásodat – amennyiben betartják az általad meghatározott feltételeket

Fel kell tüntetni a szerzőt

Más nem árulhatja pénzért

Oktatási célra felhasználható, de kötelező linkelni!

Ha kereskedelmi termékbe akarjuk illeszteni, engedélyt kell kérni

Másolható, de nem módosítható

Másolható, módosítható, de csak a kapott feltételekkel adhatjuk tovább

Előző 3 együtt, de csak a kapott feltételekkel adhatjuk tovább, csak engedéllyel kerülhet kereskedelmi forgalomba

Szkennelés Típusok: Roll szkenner: a képet mozgatják az olvasó egység felett Kézi szkenner: Kézzel mozgatjuk az olvasóegységet a kép felett, rel. alacsony felbontás Síkágyas szkenner: Az üveglapra helyezett kép alatt mozog az olvasóegység (multifunkciós készülékekben is) Diaszkenner: dia és fotónegatív beolvasása, nagy felbontás TWAIN: interface-szabvány a szkennerek és a TWAIN-t támogató szoftverek közötti kapcsolat megteremtése érdekében (http://www.twain.org/index.html) Optical Character Recognition (OCR): dokumentum rögzítése tényleges szövegként

(Digitális) fényképezés – Kategóriák Kategória kiválasztás alapja: használati cél! Kompakt: közepes(?) felbontás, zoomátfogás és képminőség, egyszerű kezelhetőség (felhasználói módok) Ultrakompakt: lásd mint fenn, de pl. extra vékony gép, s peciális tudás, ami kompromisszumokkal jár (akár a mobiltelefonok is!) Átmeneti (bridge): nagy felbontás, nagy zoomátfogás, manuális beállítások, külső vaku stb.

(Digitális) fényképezés – Kategóriák Tükörreflexes ((D)SLR): nagy felbontás, cserélhető objektív, gyors „reakcióidő”, alacsony képzaj, manuális beállítások, külső vaku stb.

(Digitális) fényképezés – jellemzők Érzékelők Feladata: a kamera objektívjén keresztül érkező fényt digitális jelekké alakítsák TípusaI CCD (charged-coupled device) Színszűrők – Bayer-szűrő CMOS: az érzékelő lapkán a rétegek sorrendje: Complementary Metal Oxide (fémoxid szigetelő) Semiconductor – Komplementer fémoxid félvezető Érzékelő felbontása (vö. nyomtatható képméret: A4 – 6-8MP) Érzékelő fizikai mérete (5  4 mm  36  24 mm) Optikai és digitális zoom Objektív(ek) képminősége Záridő Érzékenység (ISO100-ISO3200) Sorozatfelvételi lehetőségek Manuális beállítások Képzaj (vö. érzékelő, érzékenység, szoftveres zajcsökkentés) Állományok formátuma (JPEG+fokozatok, TIFF, RAW) Videorögzítés paraméterei Energiaellátás, képtárolás, kiegészítők stb.

Metaadatok EXIF (Exchangeable Image File): Japán fejlesztésű szabvány, mely a digitális fényképezőgépek fájlformátumára vonatkozik (JPEG és TIFF). A képi információk mellett számos metaadatot tartalmaz – technikai információk, melyek általában automatikusan rögzülnek (példa: http://miau.gau.hu/nappalos/2007tavasz/mm_exif.txt) Dátum és idő Kamerabeálltások: típus, záridő, érzékenység, tárgytávolság, fénymérés módja, vaku használati mód stb. Képmódosító szoftver Előnézeti kép Földrajzi információk (GPS) IPTC (International Press Telecommunications Council): Hírügynökségeket tömörítő szervezet, mely meghatározott egy metaadat-struktúrát a fotók tartalmi leírására, amit a felhasználó tölt ki: Cím, leírás, kezelési instrukciók, eredet (dátum, helyszín) Kulcsszavak, kategóriák, sürgősség/fontosság stb.

Egy exif részlet File: - C:\Documents and Settings\(...)\22917814.jpg Make - PENTAX Corporation Model - PENTAX *ist DS Orientation - Top left XResolution - 72 YResolution - 72 ResolutionUnit - Inch Software - *ist DS Ver 2.00 DateTime - 2006:06:16 08:18:47 YCbCrPositioning - Co-Sited ExifOffset - 598 ExposureTime - 1/1500 seconds F Number - 5.60 ExposureProgram - Aperture priority ISOSpeedRatings - 400 ExifVersion - 0221 DateTimeOriginal - 2006:06:16 08:18:47 DateTimeDigitized - 2006:06:16 08:18:47 ComponentsConfiguration - YCbCr ExposureBiasValue - 0.00 MeteringMode - Multi-segment Flash - Not fired, compulsory flash mode FocalLength - 210 mm FlashPixVersion - 0100 ColorSpace - sRGB ExifImageWidth - 529 ExifImageHeight - 800 InteroperabilityOffset - 56332 SensingMethod - One-chip color area sensor FileSource - Other SceneType - Other CustomRendered - Normal process ExposureMode - Auto White Balance - Manual FocalLengthIn35mmFilm - 315 mm SceneCaptureType - Standard Contrast - Hard Saturation - Normal Sharpness - Hard SubjectDistanceRange - Distant view

Tömörítés Cél: nagyméretű (képi) adatállományok mérete, pl. webes publikáció céljából. Meg kell találni azt a formátumot ill. tömörítési fokot, ahol „optimális” a méret és a minőség viszonya. Veszteséges tömörítés: A folyamat során információ vész el, ill. egy szinten túl látható minőségromlás következik be. Használ elvek: Színek számának csökkentése Transzformációs kódolás (DCT – JPEG) Fraktál-tömörítés Veszteségmentes tömörítés: A tömörített állományból az eredeti adattömeg tökéletesen visszanyerhető Futamhossz-kódolás Entrópia kódolás Adaptív kódtárakra épülő algoritmusok (LZW - GIF)

Képfile-formátumok (a teljesség igénye nélkül…) BMP (BitMaP): A Microsoft által létrehozott bittérképes képformátum. Tömörítést nem használ, ezért a fájlméret rel. nagy. (Kiterjesztés: .bmp) JPEG (Joint Photographic Experts Group): Veszteséges tömörítést alkalmaz, a kódoláskor megváltoztatható a tömörítés foka. Igen elterjedt formátum fényképek tárolására pl. a weben. (Kiterjesztés pl.: .jpeg, .jpg, .jpe) GIF (Graphics Interchange Format): Veszteségmentes tömörítést alkalmazó formátum, de csak max. 256 színt (8 bit) tud kezelni, így főleg rajzok, grafikonok tárolására alkalmas, ill. animációk is létrehozhatók vele – főként webes környezetben – rel. kis állományméret. (Kiterjesztés: .gif)

Képfile-formátumok (a teljesség igénye nélkül…) PNG (Portable Network Graphics): Veszteségmentes tömörítést alkalmazó formátum, a GIF „konkurense”; támogatja pl. a 16 (de akár a 48) bites formátumot is, a fokozatos megjelenítést. (Kiterjesztés: .png) TIFF (Tag Image File Format): Tömörítés nélkül, ill. veszteségmentesen tárolhatók az információk, nagy színmélységben, az átlátszóság stb. kezelésével (= nagy méret!). Pixel- és vektorgrafikus képekhez is alkalmazható. Sok alkalmazás támogatja: szkennelés, fotózás (képarchiválás), képszerkesztés, kiadványszerkesztés stb. (Kiterjesztés: .tif) RAW: Fényképezőgépek „nyers” adatállománya, szabadon módosítható, DE ezért mindig utómunkát igényel (Kiterjesztés: gyártófüggő) SVG (Scalable Vector Graphics): Nyílt szabvány, vektorgrafikákat kezel.

A digitális képalkotás hibái I. Sávosodás (banding): Sávok alakulnak ki a képen, nincs folyamatos átmenet a színek között (Ok: túl erős tömörítés, alacsony színmélység, alulexponált képek utólagos világosítása) [http://farm9.staticflickr.com/8014/7505304180_efe0a2f00f_b.jpg, http://www.cambridgeincolour.com/tutorials/image- noise.htm]

A digitális képalkotás hibái II. Optikai színhiba (chromatic aberration): Lilás fénycsíkok a tárgyak éle mentén (Ok: Lencsehiba, a fény összetevői nem azonos ponton fókuszálódnak) [http://www.dcresource.com/reviews/olympus/c700-review/P5040002.JPG] Szenzorok közötti túltöltődés (blooming): Pl. ellenfényben álló finom részletek (pl. fa ágai, levelei) folytonossága megszakad (Ok: a CCD egy érzékelőjébe túl sok fény jut, a fölösleges töltés „túlcsordulhat” a szomszédos cellákba) [URL] Tömörítési hibák (JPEG Artifacts): (Ok: a JPEG tömörítési eljárása) kontúrok megjelenése az elmosódott területeken a görbe vonalak vagy kontrasztos részek mentén zajosodás („szúnyogfelhő”), „blokkosodás” stb.

A digitális képalkotás hibái III. Moiré: Hullámszerű színhatás tűnik fel a képen, ha azon valamilyen ismétlődő mintázat látható (pl. egy ruhaszövet) (Ok: a mintázatról beeső fény interferenciája) [URL]

A digitális képalkotás hibái IV. Képzaj (noise): Elvileg homogén felületen megjelenő szemcsék (Ok: a CCD érzékelőiben létrejövő véletlenszerű elektromos aktivitás. Növeli pl. a magasabb hőmérséklet és ISO-érték ill. a csökkenő pixelméret) [http://www.gimp.org/tutorials/Reducing_CCD_Noise/before.jpg] (Túl)élesítés (sharpening halos): Természetellenes sávok az élek mentén (Ok: túlzásba vitt szoftveres élesítés): [URL] Fűrészfogak (aliasing): Átlós vagy görbe vonalak széle „fogasnak” tűnik (Ok: alacsony felbontás, szoftveres élesítés) [URL] Pixelhiba a képen (dead/hot pixel): Állandóan (vagy hosszú expozíció mellett) megjelenő sötét vagy fénylő pixelek (Ok: egy állapotba „beragadt” érzékelő ill. az érzékelőkben felhalmozódott töltés – vö. képzaj) [URL] Szennyeződés a lencsén/érzékelőn: [URL]

Képfeldolgozás szintjei Három elkülöníthető szint: Fizikai szint: képpontok halmaza, világosság és szín kódok, bemenő képből kimenő kép, képátalakítások Elemzési szint: a sajátos objektumok vizsgálata, alakfelismerés, textúra elemzés, bemenı képből képleírás (vagy fordítva) Értelmezési szint: képleírásból képfelismerés, a látás automatizálása

Források Megjelenítési technikák – A képi információk tárolása, képfeldolgozás, számítógépes grafika, Dr Kovács Gábor, BME Mechatronika, Optika és Műszertechnika Tanszék CCD és CMOS érzékelők, OKTEL, http://oktel.hu/szolgaltatas/kamerarendszer/kamerak/ccd- es-cmos-erzekelok/