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Digitale Bildbearbeitung

Vom computergestützten Modifizieren bunter Lichtbilder für den menschlichen Betrachter

Diplomarbeit 2009 81 Seiten

Informatik - Angewandte Informatik

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Tabellen- und Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Motivation und Zielsetzung

2 Farbaspekte
2.1 Physikalische und physiologische Grundlagen
2.1.1 Farben als Bestandteile sichtbaren, wahrgenommenen Lichts
2.1.2 Menschliche Farbwahrnehmung
2.2 Farbsynthese
2.3 Ordnung der Farben
2.4 Farbmodelle
2.4.1 RGB-Modell
2.4.2 CMYK-Modell
2.4.3 HSB-Modell
2.4.4 CIE-L*a*b*-Modell

3 Eigenschaften digitaler Lichtbilder
3.1 Bildgröße und Auflösung
3.2 Farbraum und Farbtiefe
3.3 Dateiformat

4 Digitale Bildbearbeitung
4.1 Vorbereitungen
4.1.1 Farbmanagement
4.1.2 Bildbewertung
4.2 Grundlegende Konzepte
4.2.1 Auswahlen
4.2.2 Kanäle
4.2.3 Ebenen
4.2.4 Farbanpassungen
4.2.5 Werkzeuge
4.2.6 Filter
4.3 Lichtbilder optimieren
4.3.1 Bildausschnitt
4.3.2 Belichtung und Kontraste
4.3.3 Fateiformat
4.3.4 Störende Elemente
4.3.5 Unschärfe
4.4 Kreatives
4.4.1 Abpudern der Haut
4.4.2 Kolorieren
4.4.3 Draganizen
4.4.4 Composings
4.5 Eigenschaften ändern
4.5.1 Bildgröße und Auflösung
4.5.2 Farbraum und Farbtiefe
4.5.3 Dp5 Fazit

Literaturverzeichnis

Anhang A: Anwendungsbeispiele im Vorher-Nachher-Vergleich

1 Motivation und Zielsetzung

Der Auslöser für das Thema dieser Arbeit waren unter Wasser fotografierte, digitale Lichtbilder, welche im Rahmen der ersten Taucherfahrungen entstanden sind. Die in Erinnerung so schillernd bunte, gestochen scharfe Unterwasserwelt hatte auf den „Beweis­fotos“ einige Schönheits­fehler: Viele dieser digitalen Lichtbilder waren grün- oder blaustichig statt „bunt“, unscharf, und störende Schwebeteilchen versperrten die Sicht auf das eigentliche Motiv. Erste Versuche, diese Schönheitsfehler mit digitalen Bildbear­beitungs­programmen zu be­seitigen, führten selten bis gar nicht zum Ziel. Diese Misserfolge hatten zwei Ursachen. Zum einen war bei manchen Funktionen und Werkzeugen die sachgemäße Bedienung unbekannt und ließ sich auch nicht intuitiv erarbeiten, oder es fehlte gar an der Kennt­nis über den Nutzen, den eine bestimmte Funktion stiften kann. Zum anderen war die Ziel­­setzung oft unklar: Zwar sollte ein bestimmtes, digitales Lichtbild irgendwie ver­bessert werden, aber was genau und wie verändert werden sollte, konnte nicht konkre­tisiert werden.

Es ist Ziel dieser Arbeit, die Hintergründe, Ursprünge und Grundlagen der computer­gestützten Bildbearbeitung einem Leser näherzubringen, von dem unterstellt wird, dass er bereits über ein grundlegendes Verständnis für die digitale Fotografie verfügt[1]. Gegenstand der Bearbeitung sind dabei ausschließlich digitale, bunte Lichtbilder und somit durch Fotografie mit Digitalkameras entstandene Bilder. Die Betrachtung der digitalen Bildbearbeitung erfolgt im Wesentlichen aus einer anwendungsorientierten Perspek­tive, denn der Leser soll in die Lage versetzt werden, genau die oben beschrie­benen Misserfolge nicht erlei­den zu müssen. Es ist nicht Ziel dieser Arbeit, die Funk­tionalitä­ten digitaler Bildbear­beitungsprogramme in Gänze zu erläutern. Hierzu scheint eine Konsultierung der Hilfe des jeweiligen Bildbearbeitungsprogramms oder eines entspre­chenden Internetforums im konkreten Bedarfsfall völlig ausreichend. Die Ur­sprünge und Hintergründe der digitalen Bildbearbeitung stehen hingegen in einem besonderen Fokus, denn gerade weil im Rahmen dieser Arbeit nicht alle Funktio­nalitäten der digi­talen Bildbearbeitung in Gänze erläutert werden können, soll der Leser befähigt wer­den, sich Lösungen für konkrete Problemstellungen selbst zu erarbeiten. Ein detailier­tes Verständnis des Phä­nomens „Farbe“ ist dafür eine unerlässliche und faszinierende Grundvoraussetzung.

Diese Arbeit soll dem Leser genau die Inhalte vermitteln, die erforderlich sind, um selbstständig und erfolgreich digitale Lichtbilder nach eigenen Zielvorstellungen zu modifizieren, womit eine praktische Auseinandersetzung mit der Materie offensichtlich unumgänglich ist.

4.2 Grundlegende Konzepte

Die in diesem Kapitel beschriebenen Sachverhalte beruhen im Wesentlichen auf den praktischen Erfahrungen der Verfasserin. Bei Fragen und Unklarheiten im Rahmen dieser Recherchen wurde überwiegend die Hilfe der jeweiligen Bildbearbeitungs­pro­gramme konsultiert, auf die im Einzelnen nicht referenziert wird. Die im Folgenden beschriebenen, grundlegenden Konzepte digitaler Bildbearbeitungsprogramme sollen insbesondere verdeutlichen, dass sich digitale Bildbearbeitung aus der Kombination vieler, möglicher Bearbeitungsdimensionen zusammensetzt. Es ist nicht Ziel dieses Kapitels, mittels konkreter Arbeitsanweisungen die Bedienung einzelner Bildbearbei­tungs­programme zu beschreiben, denn hierzu empfiehlt sich eine, dem konkreten Be­darf angepasste Recherche in der Hilfe des verwendeten Bildbearbeitungs­­pro­gramms.

4.2.1 Auswahlen

In der digitalen Bildbearbeitung ist es oft erforderlich, bestimmte Bereiche im zu bear­bei­tenden, digitalen Lichtbild auf unterschiedliche Art und Weise zu verändern. Für diesen Zweck steht in Bildbearbeitungsprogrammen eine Vielzahl unterschied­licher Auswahlwerkzeuge zur Verfügung. Auswahlen dienen im Wesentlichen dazu, einen bestimm­ten Bildbereich festzulegen, der unabhängig vom Rest des Bildes bear­beitet werden soll. Ebenso können ausgewählte Pixel aber auch ausgeschnitten oder kopiert und an einer anderen Stelle im Bild eingefügt werden.

Auswahlen können entweder mittels einer bestimmbaren Teilfläche des Bildes oder mittels bestimmbarer Kriterien für zu erfüllende, farbliche Eigenschaften erstellt wer­den. Für die Auswahl über Teilflächen stehen Rechteck- und Elipsenformen zur Verfü­gung, deren Größe oder Seitenverhältnis bei Bedarf auch festgelegt werden kann. Des Weiteren können mit dem so genannten Polygon‑Lasso‑Werkzeug beziehungswei­se mit dem so genannten Freihand‑Lasso‑Werkzeug beliebige Polygonflächen bezie­hungs­­wei­se freihändig festge­legte Flächen für die Erzeugung einer Auswahl definiert werden. Die Bildbearbei­tungs­programme PhotoShop und Gimp stellen zusätzlich ein Flächenaus­wahl­werkzeug zur Verfügung, welches Kanten automatisch detektiert, in­dem sich die mit der Maus getroffene Auswahlbegrenzung nachträglich an im Umfeld vorherrschen­de, kontrast­reiche Pixelübergänge angleicht. Die Empfindlichkeit dieser Anpassung beziehungs­weise die erforderliche Kontraststärke kann dabei variiert wer­den. Mit dem so genannten Zauberstab können benachbarte und auch nicht benachbarte Pixel ähnli­cher Farben mit einem Mausklick ausgewählt werden, wobei die Toleranz der für ähnlich befunde­nen Farben reguliert werden kann.

Unabhängig von dem verwendeten Auswahlwerkzeug bestimmt der so genannte Aus­wahlmodus, wie sich eine neu getroffene Auswahl zu der bereits vorhandenen Auswahl verhält. So kann die neue Auswahl die vorhandene Auswahl ersetzen, sie kann der vor­handenen Auswahl hinzugefügt oder von ihr abgezogen werden, oder die resultierende Auswahl bildet die Schnittmenge aus der vorhandenen und der neuen Auswahl. Eine getroffene Auswahl kann umgekehrt werden, womit genau die Pixel zur Auswahl wer­den, die ursprünglich nicht ausgewählt waren. Eine Auswahl kann außer­dem um eine konfigurierbare Pixelanzahl vergrößert oder verkleinert werden. Einige Aus­wahlwerk­zeuge können mit der Option „Glätten“ benutzt werden, womit die Pixel an den Aus­wahlkanten mit den angrenzenden, nicht ausgewählten Pixeln ange­glichen werden. Die Bildbearbeitungsprogramme PhotoShop und PaintShopPro stellen zusätz­lich die Op­tion einer weichen Auswahlkante zur Verfügung, womit die Schärfe bezie­hungs­weise die Kantenkontraste in einem regulierbaren Bereich um die Auswahl­kanten herum vermindert werden. Abbildung 13 veranschaulicht die Auswahloptionen „Glätten“ und weiche Auswahlkante anhand von Kopien eines ausgewählten Bildaus­schnitts im glei­chen Bild.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 13: Optionen für Auswahlen

Das Gegenstück zur Auswahl, also die Summe aller nicht ausgewählten Pixel wird auch Maske genannt, denn die nicht ausgewählten Pixel werden „maskiert“ und sind somit vor der Bearbeitung geschützt.

4.2.2 Kanäle

Neben der Bearbeitung der Farben eines digitalen Lichtbildes können auch die einzel­nen Farbbestandteile modifiziert werden. So können Farbkanäle gesondert be­trach­tet und unabhängig voneinander verändert werden. Die Farbkanäle stellen dabei die einzel­nen Dimensionen des zugrunde liegenden Farbmodells dar (vgl. Kapitel 2.4). Ein einzelner Farbkanal wird als Graustufenbild dargestellt, wobei die maximale Inten­sität der jeweiligen Farbdimension durch weiße Pixel gekennzeichnet ist.

Zusätzlich zu den Farbkanälen können Auswahlen, die grundsätzlich nur temporär existieren, als sogenannte Alphakanäle im spezifischen Dateiformat der jeweiligen Bildbearbeitungssoftware dauerhaft gespeichert werden. Eine als Alphakanal gespei­cherte Auswahl kann jederzeit wieder geladen und verändert werden. Die Modifikation eines Alphakanals kann dabei im Gegensatz zu den in Kapitel 4.2.1 vorgestellten Werk­zeugen zusätzlich mit Malwerkzeugen wie beispielsweise Pinseln und Radierern erfol­gen, denn auch ein Alphakanal wird als Graustufenbild dargestellt und kann entspre­chend bearbeitet werden. Die schwarzen Pixel eines Alphakanals entsprechen der Maske, weiße Pixel bilden die Auswahl und alle dazwischenliegenden Grautöne kenn­zeichnen Bereiche, für die der anzuwendende Bearbeitungschritt mit einer, proportio­nal zur Helligkeit des Grautons reduzierten Intensität beziehungsweise Deck­kraft erfol­gen soll. Abbildung 14 veranschaulicht die Verwendung eines Alphakanals am Beispiel einer Farbfüllung bezogen auf die aus einem Alphakanal geladene Auswahl.

[...]


[1] Begrifflichkeiten wie beispielsweise optische Achse, Bildweite, Belichtung, Blendenautomatik, Brennweite, Autofokus werden daher nicht weiter erläutert.

Details

Seiten
81
Erscheinungsform
Originalausgabe
Jahr
2009
ISBN (eBook)
9783836634458
Dateigröße
8.7 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v227148
Institution / Hochschule
FOM Essen, Hochschule für Oekonomie & Management gemeinnützige GmbH, Hochschulleitung Essen früher Fachhochschule – Informatik, Studiengang Wirtschaftsinformatik
Note
1,0
Schlagworte
farbe farbwahrnehmung farbmodelle farbsynthese kreativität

Autor

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