Képi megjelenítés, képformátumok

Az előadások a következő témára: "Képi megjelenítés, képformátumok"— Előadás másolata:

1 Képi megjelenítés, képformátumok
Multimédia (D)

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

3 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

4 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

5 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.

6

7 Képek beszerzése Vásárlás: vektor- és pixelgrafikus képek egyaránt vásárolhatók CD-n és on- line forrásokból (vö. Stock photo) Előny: nagy képméret, általában kiváló minőség 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 Szerzői jog: Szkennelés: Saját vagy idegen (szerzői jogok!) fényképek, ábrák digitalizálása.

8 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!

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

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

11 „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)

12 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

13 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

14 Fel kell tüntetni a szerzőt

15 Más nem árulhatja pénzért

16 Oktatási célra felhasználható,
de kötelező linkelni!

17 Ha kereskedelmi termékbe akarjuk illeszteni, engedélyt kell kérni

18 Másolható, de nem módosítható

19 Másolható, módosítható, de csak a kapott feltételekkel adhatjuk tovább

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

21

22

23 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 ( Optical Character Recognition (OCR): dokumentum rögzítése tényleges szövegként

24 (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.

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

26 (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.

27 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: 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.

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

29 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)

30 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)

31 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.

32 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) [ noise.htm]

33 A digitális képalkotás hibái II.
Optikai színhiba (chromatic aberration): Lilás fénycsíkok a tárgyak éle mentén (Ok: Lencsehiba, a fény összetevői nem azonos ponton fókuszálódnak) [ 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.

34 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]

35

36 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) [ (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]

37

38 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

39 Források Megjelenítési technikák – A képi információk tárolása, képfeldolgozás, számítógépes grafika, Dr Kovács Gábor, BME Mechatronika, Optika és Műszertechnika Tanszék CCD és CMOS érzékelők, OKTEL, es-cmos-erzekelok/