Datentiefe Bilddateien mit möglichst natürlich wirkenden Tonwertübergängen, sollten feine Abstufung ohne sichtbare Stufen (Tonwertsprünge) der Helligkeiten beinhalten. Es gibt 8 Bit oder 16 Bit Dateien. Das sind Angaben für einen Farbkanal oder für Graustufenbilder. Farbaufnahmen haben drei Kanäle: Rot, Grün und Blau. Daher entsprechen 8 Bit bei Farbe dem 24 Bit RGB (Rot-Grün-Blau) Modus. 16 Bit sind 48 Bit im RGB Modus. 1 Bit ist die kleinste Informationseinheit der Computerwelt. Es kann zwei Zustände annehmen wie An oder Aus, O oder 1, Schwarz oder Weiss. Bleiben wir bei der Null und der Eins. Acht Bit können aus acht Nullen bestehen: 0000 0000. Oder aus acht Einsen: 1111 1111. Zudem kann man jede beliebige Kombination aus Nullen und Einsen in 8 Bit packen. Beispielsweise 0001 1100 oder 1100 1100. Mit acht Bit kann man 256 unterschiedliche Kombinationen von 0000 0000 über 0000 0001 und 00000010 bis zu 1111 1111 einstellen. In der Geschichte der EDV-Entwicklung hat man sich darauf verständigt acht Bit zur Einheit Byte zusamenzufassen. Mit acht Bit kann man z.b. ein Alphabet mit Groß- und Kleinschreibung und Sonderzeichen auf 256 mögliche Kombinationen verteilen. Möchte man mehr als 256 Helligkeitsstufen codieren, muss man 2 Byte nehmen, also 16 Bit. Damit kann man bereits bis zu 256 x 256 Stufen = 65536 Stufen unterscheiden. Aber aufgepasst: Eine 16 Bit Datei muss nicht unbedingt so viele Informationen enthalten. Wenn der Scanner oder Kamera in der Lage ist, einen Helligkeitsverlauf in 1000 unterschiedliche Stufen zu differenzieren, lassen sich diese nicht mit 8 Bit darstellen aber sehr wohl mit 16 Bit. Man kann Bilder nicht im 10 Bit oder 12 Bit Modus speichern und muss sich für 8 Bit oder 16 Bit entscheiden. Stellen wir das mit einem anschaulichen Beispiel dar: Angenommen Sie haben zwei Thermoskannen. Die eine fasst einen halben Liter und die andere zwei Liter. Sie möchten einen Liter Tee mitnehmen. Das geht nur, indem Sie die Zweiliterkanne benutzen. Sie ist aber nicht voll, wenn Sie nur einen Liter einfüllen.
8-Bit oder 16-Bit? Wenn 256 Tonwertstufen ausreichen, um eine gute Abbildung zu erzeugen, wozu benötigt man dann die 16-Bit Daten? Die Urdatei enthält Werte, die mehr oder weniger stark korrigiert werden müssen, um ein Bild ansehnlich zu machen. Wenn in der Urdatei das Bild nicht komplett auf die 256 Tonwerte verteilt wurde und die Werte von Schwarz nach Weiss gespreizt werden, erhöht man den Kontrast, erhält aber nicht mehr Tonwerte als bereits da waren. Jede Kontraständerung mittels Gradationskurve reduziert die Anzahl der Tonwerte durch ein Auseinderzerren der Tonwerte mit dazwischen entstehenden Lücken oder einem Stauchen einer Menge Tonwerte auf weniger Tonwerte. Nicht selten betont man in den dunklen Schatten die vorhandene schwache Zeichnung. Dazu wird in diesen Zonen der Kontrast kräftig erhöht. Die Lücken zwischen den Tonwerten können dabei so weit auseinanderklaffen, dass sichtbare Tonwertsprünge im Bild entstehen. Da Kameras und Scanner mindestens mit 12 Bit Wandlern ausgestattet sind, ist eine 16 Bit Ausgabe sinnvoll. Die 12 Bit sagen aus, dass das Eingabegerät seine Meßwerte in 1024 Stufen unterteilen kann. Diese bleiben in der 16-Bit Datei erhalten und stehen bei der folgenden Bildbearbeitung voll zur Verfügung. Die 1024 Werte verteilen sich in gleichmäßigen Abständen auf einer Skala mit 65536 Stufen der 16-Bit Datei. Daher gehen bei der Bearbeitung nicht unbedingt Tonwerte verloren. Sie verteilen sich anders auf der Skala, bleiben aber in ihrer Gesamtzahl vorhanden, sofern man keine drastischen Veränderungen praktiziert. Hinzu kommt, dass beim Scannen die Hintergründe oder Ränder der Vorlagen teilweise mitgescannt werden. Sie können deutlich heller oder dunkler als die Bildpartien sein, um die es eigentlich geht. Sie haben Einfluß auf die Ausgabe der Bilddatei, welche dann nur einen begrenzten Teil der verfügbaren Tonwertskala für die bildwichtigen Zonen verwendet. Nach dem Beschnitt der Bilder in Photoshop wird eine Spreizung der Tonwertkurve notwendig, um ein brauchbares Bild zu erzeugen. Dabei entstehen ungenutzte Lücken in der Tonwertabstufung. Folgt danach noch eine Kontrastveränderung, kann die Enddatei qualitativ mangelhaft sein. Für die Belichtung auf Druckplatten reichen 8 Bit aus, da beim Aufrastern nicht mehr als 256 Farben pro Druckfarbe nötig sind.
1. Wieviel Byte benötigt ein Bild (RGB), welches mehr als 256 Tonwertstufen pro Kanal beinhalten soll? Bit, Byte pro Kanal pro Pixel. 2. Wie wird im Binärcode die Farbe Rot bezeichnet? R: G: B: Bit, + Bit, + Bit = Bit (gesamt/pix) Byte, + Byte, + Byte = Byte 3. Wie hoch ist die Datentiefe eines RGB-Bildes (pro Pixel/Kanal), wenn 32 Tonwertstufen vorhanden sein sollen? Bit pro Kanal, Bit (alle Kanäle) und wenn es gedruckt werden soll: Bit (alle Kanäle) und die Farbe Rot im Binärcode: R: G: B: 4. Welche Datentiefe ist für die Druckausgabe nötig? Bit pro Kanal = Bit ges. 5. Warum gibt es auch 16-Bit Bilder?
Übungsaufgaben zur Bildgröße Aufgabe 1: Berechnen Sie die Datenmenge (in MB) für ein Graustufen-Bild, das mit einer Digitalkamera mit folgenden Werten aufgenommen wurde: 1600 x 1200 pixel, Graustufenmodus, 8 Bit/Pixel Farbtiefe. (Anmerkung: Verwenden Sie bei der Umrechnung von Byte in KB, MB, GB den Multiplikator/Divisor 1000.) Für den Druck von Farbbildern benötigt man häufig Auflösungen von 300 Pixel/inch (1 Inch = 2,54 cm). Aufgabe 2: Berechnen Sie bitte die Datenmenge für ein Farbfoto, welches in einer Hochglanzbroschüre im Format DIN A4 formatfüllend gedruckt werden soll. (Farbtiefe: 8 Bit/pix je Kanal) Aufgabe 3: Berechnen Sie den Speicherbedarf folgender Bilder: a) Größe 8 cm 12 cm, Auflösung: 300 ppi, Farbmodus: CMYK b) Größe 14 inch 12 inch, Auflösung: 72 ppi, Farbmodus: RGB
Übungen 1. Bitte jeweils die Bilddatenmenge in Kibibyte (= 1024 Byte), bei mehr als 1024 Kibibyte in Mebibyte (= 1024 2 Byte) angeben. a) Bildgröße 240 300 Pixel, RGB, Datentiefe 24 Bit b) Bildgröße 1920 1080 Pixel, RGB, Datentiefe 16 Bit pro Kanal 2. Berechnen Sie bitte jeweils die Bilddatenmenge in Mebibyte. a) Format 12 inch 16 inch, Pixelauflösung 96/inch, Graustufen, Datentiefe 16 Bit b) Format A4 plus 3 mm Beschnittzugabe an allen Kanten, Pixelauflösung 120 pix/cm, CMYK, Datentiefe 32 Bit c) Format 15 cm 22 cm, Pixelauflösung 300 Pix/inch, RGB, Datentiefe 16 Bit pro Kanal d) Format 35 cm 48 cm, Pixelauflösung 240 Pix/inch, CMYK, Datentiefe 16 Bit pro Kanal, e) Format 30 cm 24 cm, Pixelauflösung 1800/inch, Linework (1 Bit) 3. Bitte jeweils die Dateigröße in Kibibyte, bei mehr als 1024 Kibibyte in Mebibyte angeben. a) 480 360 Pixel, RGB, 8 Bit pro Kanal; für den Dateiheader sind 12 KiB zu berücksichtigen. b) 18 cm 24 cm, CMYK, 32 Bit, 400 Pix/inch; für Dateiheader und eingebettetes ICC-Profil sind zusammen 1,75 MiB zu berücksichtigen. 4. Die unkomprimierte Speicherung eines RGB-Bilds, 16 Bit pro Kanal, Pixelauflösung 600 Pix/inch, ergibt die Datenmenge 125 Mebibyte. a) Welche Datenmenge ergibt sich, wenn das Bild mit Resampling (Pixelneuberechnung) auf 60 % verkleinert wird? b) Welche Datenmenge ergibt sich, wenn die Pixelauflösung des verkleinerten Bilds mit Resampling auf 300/inch verringert wird? b) Welche Datenmenge bleibt schließlich übrig, wenn das Bild in CMYK mit 8 Bit pro Kanal umgewandelt wird? MG mg.berufschule.com, 2 std
Übungen Ein digitales Bild hat zunächst keine Auflösung, sondern nur eine bestimmte Anzahl an Pixeln in der Breite und Höhe. Die Anzahl der Pixel ist entscheidend dafür, wie man ein Bild weiter verarbeiten und ausgeben kann, da unterschiedliche Ausgabemedien auch unterschiedliche Auflösungen der Bilder (für eine qualitativ hochwertige Ausgabe) benötigen. Die Auflösung bezeichnet die Relation von Pixeln zu einer Strecke. Wenn nun das Bild in einer bestimmten Größe ausgegeben werden soll, kommt die Auflösung ins Spiel die Einheiten der (ppi = pixel per inch; ppcm = pixel per cm) beziehen sich auf eine Länge von (hier) einem inch oder cm. 1. Wie groß kann ein Bild mit folgenden Maßen maximal gedruckt werden, wenn eine Auflösung von 300 ppi für den Druck notwendig ist? a) Bildmaß: 2480 x 1748 pixel 2. Für den Großformatdruck ist wegen des großen Betrachtungsabstands schon eine Auflösung von 50 ppi ausreichend. Wie groß kann ich das Bild (2480 x 1748 pixel) maximal drucken? 3. Das IPhone 6 hat eine 8 Megapixelkamera. Bei einem Seitenverhältnis von 3:4, ergibt sich eine Bildgröße von x Pixel. Wie groß kann ich bei einer geforderten Druckauflösung von 300 ppi die Bilder max. drucken?
Übungen Aufgabe1: Ein 15 cm breites Bild mit der Auflösung 120 p/cm wird ohne Neuberechnung der Pixel auf 20 cm Breite skaliert. Wie hoch ist nach dem Skalieren die Auflösung? Aufgabe2: Ein digitales Bild hat die Auflösung 150 ppi und ist 18 cm breit, Welche Breite ergibt sich, wenn die Auflösung ohne Neuberechnung auf 120 ppi reduziert wird? Aufgabe2: Wie groß kann ein Bild mit folgenden Maßen maximal gedruckt werden, wenn eine Auflösung von 300 ppi für den Druck notwendig ist? Bildmaß: 2480 x 1742 pixel