A számítógépes képfeldolgozás

1. A számítógépes képfeldolgozás Történelem

2. Definíció I. • A számítógépes grafika (CG) a vizuális számítások azon területe, ahol • számítógéppel szintetizált vizuális képeket gyártunk, melyeket integrálunk a valós világból mintavételezett, esetleg átalakított részleges adatokkal

3. Definíció II. • A számítógépes fényképfeldolgozás a vizuális számítások azon területe, ahol • számítógéppel fényképek számunkra nem megfelelő tulajdonságait utólag digitálisan javítjuk • egyes esetekben a képnek csak részeit használjuk fel egy új kép létrehozásához • Magazinok készítése, „fake” képek készítése, reklámanyagok, prospektusok, stb.

4. Reuters fotója alapján Photoshop verseny

5. Történelem • 1963 Ivan Sutherland – Sketchpad • PhD munka az MIT egyetemen • Új kommunikációs csatorna gép és ember között • Valamennyi CAD szoftver őse • Megnyitja az utat a művészet felé

6. Sketchtpad • GUI (Grafikus kezelőfelület) • Objektumokat és hivatkozásokat használ • Egyszerű geometriai objektumok szerkeszhetőek vele • Környezet: Lincoln TX-2 • tranzisztorokból épült fel • 64Kb memória • Komoly fizikai átépítést igényelt • Batch mód helyett interaktív módban működött • CRT monitor kimenetet gyártottak hozzá • Fényceruza, plotter • Éppen akkor találták fel

7. Kezelőfelület

8. Kezdetek • Eleinte egyetemi, állami kutatások • Első mozifilmes alkalmazások • Futureworld (1976) – emberi arc és kéz animációja, Ed Catmull & Parke, University of Utah. • Innen gyors fejlődés

9. Egy kicsi elmélet • Fényképek és digitális képek • Tárolás • Jellemzők • Lehetőségek

10. Analóg kép és részei

11. Analóg kép és részei • Filmen lévő képi információ alapegysége elméletileg a szemcse • Kisebb-nagyobb méretű szemcsék • színezékszemcsék • fekete-fehér fotóanyagon ezüstszemcsék • Szemcsék elhelyezkedése a felületen • véletlenszerű, egyenetlen, szórt • Szemcsék mérete filmfajtánként változó • Színes filmen az alapszíneket három egymás alatt elhelyezkedő réteg hordozza • egy elméleti képpontban mindhárom alapszín jelen van

12. Kép digitális tárolása • A vektorgrafikus formátumban a képet alkotó objektumok, vagy rajzelemek tulajdonságai szerepelnek az állományban • Geometriai alakzatok, minták, színátmenetek tárolása • CorelDraw

13. Kép digitális tárolása • A pixelgrafikus formátumban az adott kép minden egyes képpontjának színinformációja eltárolásra kerül • Raszter – képpontok színeinek tárolása • Photoshop • Paint • GIMP

14. Analóg kép és részei • A kép egyes pontjainak színét egy számjeggyel határozzuk meg  a képen látható információ hosszú számsorrá alakul • értelmezhető az informatikai eszközök számára • A folyamat neve: digitalizálás • Képfájl: az a számsor, ami egy adott kép információit hordozza • számítógéppel módosítható, tárolható, továbbítható, képpé alakítható • Papírkép szkenner segítségével digitalizálható • Valós látvány digitalizálásának eszköze: digitális fényképezőgép • bemenet: látvány • kimenet: számjegyekből álló képállomány

15. Digitális kép és részei

16. Digitális kép és részei • Analóg képekkel szemben kötöttebb szerkezetű • Kinagyítva egymás melletti kis négyzeteket látunk szabályos sorokba és oszlopokba rendezve • Ezeket a kis négyzeteket pixeleknek nevezzük • a digitális kép legkisebb információt hordozó egysége • pixel = képpont • Egy adott pixel egész felülete azonos színű • nincs benne színkülönbség

17. Valós kép digitalizálása • Felület felosztása pixelekreA képre egy négyzethálót helyezünk, minden hálószem egy pixelnek felel meg • Az egyes képpontok színének meghatározásaMinden színnek kell adni egy számot  számsor, ami a kép információit hordozza (képfájl)Az információk elrendezésének többféle szabványa van, ezeket a szabványokat nevezzük fájlformátumoknak

18. Felbontás Pixel-1: vízszintesen 8, függőlegesen 6 pixel Pixel-2: vízszintesen 15 pixel Pixel-3: vízszintesen 20 pixel Pixel-4: vízszintesen 30 pixel Pixel-5: vízszintesen 50 pixel Pixel-6: vízszintesen 100 pixel

19. Felbontás • A digitális képek egyik jellemző adata • Értéke annál nagyobb, minél több pixel alkotja a képet • Nagyobb felbontású kép • több részletet tartalmaz • több információ • Felbontás számszerű meghatározása: • a képet alkotó pixelek száma: (vízszintesen és függőlegesen) példa: 1500×2000 képpont (=3millió) • megapixeles meghatározás: 1megapixel=1millió pixel • digitális fényképezőgépeknél elterjedt (nem centiméterben mérhető képről van szó)

20. Fizikai méretet • nyomtatás, monitoron való megjelenítés • képpontok száma hatással van a nyomat méretére • Bizonyos fokú nagyítás után a pixelek láthatóvá válnak • több képpontból álló állományról nagyobb kép készíthető • Nyomtatásnál és szkennelésnél használt felbontás: dpi (dot/inch = képpont/hüvelyk) • egy inch (25,4mm) hosszra eső pixelek száma • monitor: 72 vagy 96 dpi • fotólaborok: 200-300 dpi

22. Színmélység

23. Színmélység • Digitális képnél a pixelek színét egy kettes számrendszerbeli szám írja le • Minél több számjeggyel (bittel) definiáljuk egy képpont színét, annál több szín jelenhet meg az adott képen • A színmélység a pixelek színét leíró számjegyek (bitek) mennyiségére utal • megadás a bitek számával • 1, 8, 16, 24, 32 bit

24. Egybites képek színét csak 0 vagy 1 számmal jelölhetjük • Két szín: fekete vagy fehér • 1 bit = 21 = 2 • Vonalas rajzok, szöveges dokumentumok • Két bites képnél négy szín lehetséges • 2 bit = 22= 4

25. Négy bites képeknél 16 szín áll rendelkezésre • 4 bit = 24= 16 • Grafikai hatású képek készítése • Nyolc bites képnél 256 szín áll rendelkezésre • 8 bit = 28= 256

26. 24 bites színmélységnél a képen több mint 16millió szín szerepelhet • 24 bit = 224 • Fotószerű színvisszaadás • Nyolc bites szürkeárnyalatos kép • 256 szürkeárnyalat • Fekete-fehér képek megjelenítése

27. Színcsatornák • Minden valós szín meghatározható 3 megfelelően megválasztott színnel vagy más adattal • Egy adott képfájl mindig egy módszert használ • grafikai programok segítségével az egyik módból a másikba alakítható a kép • Az egyes módokat a képek különböző felhasználási területeinek igényeihez alakították • televízió, nyomda

28. Színmeghatározás módjai • CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, blacK) - kékeszöld, bíbor, sárga, fekete (szubsztraktív színkeverés) • RGB (Red, Green, Blue) - vörös, zöld, kék (additív színkeverés)

29. Lab (Lightness, a, b) világosság, zöld-bíbor különbség, kék-sárga különbség • HSB (Hue, Saturation, Brightness) - színezet, telítettség, világosság

30. Egy szín meghatározásánál az egyes alapszínek értékeihez számokat rendelünk • Például RGB módban: külön-külön számszerűen meg kell határozni az adott szín vörös, zöld és kék összetevőinek mértékét • az egyik alapszín és annak értéke jelent egy színcsatornát • A számítógépek monitorai az RGB színmódot használják • A monitor képernyőjén a képet különböző erősséggel világító pontok alkotják • A fénykibocsátás erőssége nagy különbségeket mutathat, ezért ezzel a módszerrel sokféle szín megjeleníthető

31. RGB színmódban a három alapszín erősségét 0-tól 255-ig terjedő számsor számaival jelölik • A 0 (nulla) jelenti a feketét, a 255 a telített színt • például a feketétől a telített vörösig 256 világossági fokozat lehetséges • Az R:0, G:0, B:0 értékek a fekete színt • Az R:255, G:255, B:255 számok a fehéret jelölik • Ha a három szám azonos érték, akkor a három alapszín azonos erősséggel van jelen • Ez mindig valamilyen szürke árnyalat • A színnek akkor van színjellege (tarka), ha az alapszínek nem egyenlő arányúak

32. A nyomdaipar a színes képek nyomtatásához a CMYK színkezelést használja (Cyan, Magenta, Yellow, Black) • A fekete azért szükséges, mert a másik három színből nem lehet elég erős fekete tónust létrehozni + sok a fekete elem (szöveg) • Az értékeket százalékos formában kell megadni • A CMYK színmód hiányossága, hogy nem képes minden színt visszaadni, ami RGB módban a monitoron megjelenik • élénk színek egy része eltompul

33. Koordinátarendszer • Koordináta • X,Y • Bal felső sarok a 0,0 • Jobbra ill. lefele nő

34. Pixelgrafikus képek hátrányai • A formátum hátránya, hogy a kicsinyítés /nagyítás műveletei mindig torzítással járnak • „kockásodás” • Nehézségekbe ütközünk, ha az ilyen típusú állományokon bizonyos műveleteket szeretnénk végezni • pl. kijelölés

35. Pixelgrafikus képek hátrányai • A fényképen a taxi alakjának kijelölése igen nehézkes • Erős nagyításban sem tudjuk pontosan elkülöníteni a járművet a hátterétől

36. Pixelgrafikus képek tárolása • Az állományok igen nagy méretűek, minden egyes képpontról el kell tárolni a rá jellemző színinformációt • A képállományokat tömörítjük • Veszteséges tömörítés • Veszteségmentes tömörítés

37. Veszteségmentes tömörítés • Veszteségmentes tömörítés • A tömörítés eredményeképpen kapott állományból maradéktalanul visszaállíthatjuk az eredeti képet • Például a BMP, GIF vagy PNG formátumú képek

38. Néhány veszteségmentes formátum: BMP • BMP = Bitmap • A Windows és az OS/2 rendszerekhez kifejlesztett formátum • 1, 8, 16, 24 bites • Jellemzően tömörítés nélkül, esetleg tömörítéssel tárol • Ikonok, programelemek, régebben képek

39. Néhány veszteségmentes formátum: GIF • GIF = Compuserve Graphics Interchange Format • 1-8 bit, maximum 256 szín • GIF87a • GIF89a • a paletta egyik szabadon választott színe már átlátszó is lehet • ekkor jelentek meg az azóta töretlen népszerűségnek örvendő apró, mozgó rajzocskák, az animált GIF-ek

40. Néhány veszteségmentes formátum: PNG • PNG = Portable Network Graphics • veszteségmentes, ám a tömörítési eljárásuk 10-30 százalékkal jobb a GIF-nél • támogatja az átlátszóságot

41. Néhány veszteségmentes formátum: RAW és TIFF • RAW = Raw Binary Data • professzionális fényképezőgépek lehetővé teszik, hogy a képérzékelőből nyert nyers adatokat a szükséges kiegészítő információkkal együtt veszteségmentesen tömörítsük • a fájlok szerkezete igen gyakran változik, nem csupán gyártónként, de igen sokszor típusonként is • egyfajta "digitális negatív", mivel a fényképezőgép nem végez rajta semmiféle képfeldolgozási műveletet • Pl. zajszűrés, élesítés, fehéregyensúly • TIFF = Tagged Image File Format • ipari szabvánnyá vált képformátum • a TIFF 6.0 gyakorlatilag napjaink vezető nyomda-formátuma lett

42. Néhány veszteséges formátum: JPG • JPG = Joint Photographic Experts Group File Interchange Format • eredetileg több JPG-szabvány volt • veszteséggel ugyan, de igen jó minőségben tömörít • kis fájlmérete miatt az internet egyik legkedveltebb formátuma

43. Rétegek • Egyszerű programok (Paint) egy réteget kezelnek • Képzeljük el, mint egy papírlap • Haladóbbak többet (GIMP, Photoshop) • Képzeljük el, mint több papírlap egymáson • Vannak átlátszó részek • Keverés • Összeadás, kivonás, szorzás, takarás stb • Ezek a képpontokon végzett matematikai műveleteket jelenti

44. Rétegek

45. Képszerkesztő szoftverek • Photoshop • Professzionális • Nagyon drága • A legjobb – a profi grafikusok ezt használják • Gimp • Egyre jobb, de azért egy kicsit mindig le van maradva • Ingyenes • Van, amikor jobb választás • gyorsan betöltődik • egyszerű más formátumokba menteni

46. Photoshop • Glenn Knoll, Thomas és John • Apple II Plus • 1987 Apple Macintosh Plus • Ph.D „Processing of digital images” • Industrial Light and Magic (ILM) • CG 101: A Computer Graphics Industry Reference • 1988 ImagePro  Photoshop 1.0 • Thomas egyéb ténykedései • „Mission Impossible” • „Star Trek: First Contact” • „Star Wars: Episode I - The Phantom Menace”

47. GIMP I. • 1995 augusztus University of California, Berkeley • Spencer Kimball and Peter Mattis • Órai projekt • 1996 február • Korai béta verzió • 1996 július GIMP toolkit (GTK) • Problémák • Rossz memóriakezelés • Nincsenek rétegek • 1997 február • GIMP 0.99 – mai forma • 1998 május 19 • GIMP 1.0

48. Fagyi • Gyakran fagy vagy produkál érdekes dolgokat • Mentsünk minél gyakrabban! • Tipikus hibajelenségek • Nem hagy kijelölni • Nem hagy rajzolni • Nem azt jelöli, amit szeretnénk • Nem oda rajzol, ahova szeretnénk

49. A GIMP alapelemei • Képek • Lehet több is megnyitva • Nagyobb fájloknál a merevlemezre swappel • Rétegek • Csatornák • RGB • Kiválasztás • A szélét szaggatott vonallal jelzi • 50%-os a határ • Gyorsmaszk • Visszavonás • Plug-in • Script

50. Főablakok • Eszköztár • Eszköz paraméterei • Képablak • Réteg dialógusdoboz • Ecsetek/minták/átmenetek • Fájl menü/párbeszédablakok