CURSUS DIGITAAL ATELIER AFBEELDINGEN
_______________________________________________________________ A. Wat zijn digitale afbeeldingen? B. Bitonaal, grijswaarden of kleur en de bitdiepte C. Resolutie, bestandsgrootte, compressie en bestandsformaten _______________________________________________________________ A. Wat zijn digitale afbeeldingen? Raster- en vectorafbeeldingen Digitale afbeeldingen zijn er in twee smaken: rasterafbeeldingen en vectorafbeeldingen. Rasterafbeeldingen bestaan uit een patroon van pixels; beeldpunten die kleur en tonale (van licht naar donker) informatie bevatten. Vectorafbeeldingen bestaan uit series van 'objecten' (lijnen, ellipsen etc), in plaats van pixels. Per object worden er 'eigenschappen' (kleur, positie, dikte) bijgehouden die nodig zijn om het object te tekenen1. In het onderstaande worden uitsluitend rasterafbeeldingen behandeld. Zoals gezegd bestaan rasterafbeeldingen uit pixels. In het onderstaande voorbeeld is dit zichtbaar gemaakt. De rechterafbeelding is een extreme uitvergroting (16x) van de linkerafbeelding. De pixels - vierkant en verlopend van wit tot zwart - worden zichtbaar.
Uitsnede van foto Ed van der Elsken Watersnoodsramp 1953, collectie Nederlands Fotomuseum Archief / een pijp in pixels (16x uitvergroot) B. Bitonaal, grijswaarden of kleur en de bitdiepte Rasterafbeeldingen zijn op hun beurt weer in drie groepen te verdelen: 1. Bitonale afbeeldingen De pixels van een bitonale afbeelding kunnen maar uit twee waarden bestaan: zwart of wit. In computertermen: de bitwaarde is 0 of 1, ofwel de bitdiepte is 1 bit. Dit soort afbeeldingen wordt meestal voor gedrukte tekst gebruikt. In het onderstaande voorbeeld zijn de zwarte en witte pixels zichtbaar gemaakt:
digitale afbeeldingen
1
2. Grijswaardenafbeeldingen Bij een grijswaardenafbeelding kunnen de pixels elk 256 verschillende grijswaarden aannemen - van absoluut wit naar absoluut zwart. De bitdiepte is hier 8 (28 = 256) bits2. Zie het bovenstaande voorbeeld met de pijp. Grijswaardenafbeeldingen zijn zeer geschikt voor afbeeldingen met verlopende grijstinten zoals foto's, gravures of handschriften. Het kan voor HPD zin hebben documenten met foto-illustraties (of anderszins afbeeldingen met verlopende tinten) als grijswaarden te scannen. Nadeel is wel dat de bestanden een stuk groter worden. 3. Kleurenafbeeldingen Bij kleurenafbeeldingen bestaan de pixels uit een mengsel van rood, groen en blauw. Deze zogenaamde RGB kanalen bevatten elk 256 waarden van wit naar respectievelijk absoluut blauw, rood en groen. De bitdiepte is hier 24 bits - dat betekent dat er per pixel 224 = 16.777.216 kleurmogelijkheden zijn.
Samenvattend bitdiepte - 1 bit = 2 mogelijkheden = 2 waarden, zwart of wit = bitonaal - 8 bits = 256 mogelijkheden = 256 waarden, in grijs of kleur = grijswaarden of
digitale afbeeldingen
2
beperkte kleurenwaarden - 24 bits = 16,7 miljoen mogelijkheden = 16,7 miljoen kleurenwaarden = full color, RGB
C. Resolutie, bestandsgrootte, compressie en bestandsformaten Resolutie, bestandsgrootte, compressie en bestandsformaten zijn zaken die allemaal zeer nauw samenhangen. Ze worden daarom in het onderstaande samen behandeld. 1. Resolutie Resolutie is de hoeveelheid pixels per vierkante inch, ten opzichte van het gescand origineel (uitgedrukt in ppi) of de afdruk (dpi). Wordt er op 300 ppi gescand dan betekend dat, dat er per vierkante inch 300 pixels in de lengte en 300 pixels in de breedte worden geproduceerd (dat zijn 90.000 pixels per inch2). Gebeurd dat op 400 dpi dan zijn dat 400 x 400 = 160.000 pixels per vierkante inch. Een hogere resolutie betekent dus meer pixels en meer pixels betekent een groter bestand. Voorbeeld: Wordt er nu een A4 gecand op 300 ppi dan worden er 2180 x 3510 pixels geproduceerd, op 400 dpi 3307 x 4677 pixels. 2. Bestandsgrootte en opslagformaten De bestandsgrootte van een digitale afbeelding wordt door drie zaken bepaald: de resolutie, de bitdiepte (d.w.z. is de afbeelding bitonaal, grijswaarden of kleur en de eventuele compressie De bestandsgrootte van een ongecomprimeerde afbeelding is te berekenen met de volgende formule: (pixelbreedte x pixelhoogte x bitdiepte)/85. Is een kleurenplaatje 4000 x 4000 pixels dan wordt het dus: (4000 x 4000 x 24)/8 = 48.000.000 bytes of wel 45.8 MB6. 3. Bestandsformaten en compressie De bestandsgrootte van afbeeldingen kan behoorlijk omlaag worden gebracht door het gebruik van compressie. Voor dit doel passen bestandsformaten verschillende compressietechnieken toe. Compressie is mogelijk zonder en met verlies van informatie. De effectiviteit van de compressie hangt af van de aard van het origineel en de toegepaste compressietechniek. Het kan echter ook zinvol zijn de afbeelding zonder compressie op te slaan. Bijvoorbeeld als de afbeeldingen voor de lange termijn moeten worden bewaard (omdat compressietechnieken komen en gaan) of de afbeelding op hoge kwaliteit moet worden afgedrukt. De belangrijkste bestandsformaten op een rij: TIFF TIFF (Tagged Image File Format) is een belangrijk, gestandaardiseerd en veel gebruikt formaat, dat veelal voor archiefdoeleinden wordt ingezet. Ook als er op hoge kwaliteit afgedrukt moet worden is TIFF een veelgebruikt formaat. Nadeel is dat de ongecomprimeerde bestanden zeer groot kunnen worden. Eigenschappen: 1. Geschikt voor bitonale, grijswaarden- en kleurafbeeldingen.
digitale afbeeldingen
3
2. Kan met als zonder compressie worden opgeslagen. Compressie is mogelijk voor bitonale afbeeldingen middels de zogenaamde TIFF group IV compressie (gebruikt door HPD). Dit is verliesloze compressie en kan afhankelijk van het origineel 10:1 winst opleveren. Voor grijswaarden- en kleurenafbeeldingen is het mogelijk de LZW (verliesloos - 3:1 tot 2:1) of JPEG (met verlies - zie uitleg onderstaand) compressie toe te passen. 3. Mogelijkheid tot toevoegen van metadata in de fileheader. 4. Niet geschikt voor presentatie op het internet. Ten eerste omdat de browsers het TIFF formaat niet ondersteunen en ten tweede omdat met name grijswaarden- en kleurenafbeeldingen vaak veel te groot zijn om online aan te bieden. 5. Mogelijkheid tot aanbieden van een TIFF bestand dat bestaat uit meerdere pagina's (zogenaamde multipage TIFF's). Dit gebruikt door HPD. JPEG JPEG (Joint Photographic Experts Group) is een formaat dat zeer veel wordt gebruikt op internet, in de digitale fotografie en allerlei andere toepassingen. Eigenschappen: 1. Geschikt voor grijswaarden- en kleurafbeeldingen. Voor bitonale bestanden niet geschikt omdat JPEG minimaal 8 bits (256 stappen) aanhoudt. 2. Werkt met lossy compressie die variabel (veel of weinig compressie) instelbaar is. Effectiviteit loopt daardoor uiteen van 1½:1 tot 100:1. JPEG compressie is zichtbaar door blokachtige afwijkingen in de afbeelding.
digitale afbeeldingen
4
digitale afbeeldingen
5
JPEG kwaliteit 0 (laag - 17 KB) / JPEG kwaliteit 5 (middel - 23 KB) / JPEG kwaliteit 12 (hoog - 53 KB). Originele ongecomprimeerde TIFF is 65 KB. 1. Zeer geschikt voor presentatie op het internet. Brede ondersteuning door de meest uiteenlopende software. GIF GIF (Graphics Interchange Format) is tevens een formaat dat veel op het internet wordt gebruikt - met name in de constructie van websites is GIF een veelgebruikt formaat. Eigenschappen: 1. Geschikt voor bitonale en grijswaardenafbeeldingen. Voor kleurenafbeeldingen minder geschikt omdat GIF maximaal 8 bits (256 stappen) aankan. Kan met verschillende bitdieptes overweg 2. Werkt met lossy LZW compressie 3. Geschikt voor presentatie op het internet. Heeft als bijzondere eigenschap dat een gedeelte van de afbeelding transparant gemaakt kan worden en is daarom ideaal voor webbouwers. Een korte opsomming van een aantal andere formaten: PDF PDF (Portable Document Format) van de firma Adobe is eigenlijk bedoeld voor het aanbieden van elektronische tekst. Er kunnen echter ook afbeeldingen als PDF worden opgeslagen. Dit is echter alleen zinvol als het gaat om bitonale TIFF bestanden. Dit kan een voordeel zijn omdat bitonale TIFF group IV bestanden vaak zeer geschikt zijn om op het internet aan te bieden - immers klein - maar weinigen een TIFF viewer hebben. Veel gebruikers hebben echter wel de beschikking over de Adobe Reader. Ook in PDF kan een multipageafbeeldingen bestand worden opgeslagen en zou daarom voor HPD een alternatief kunnen zijn voor de TIFF bestanden PNG (Portable Network Graphics). Dit is reeds enkele jaren de beoogde, superieure opvolger van het GIF formaat. Het PNG formaat ondervindt echter nog weinig ondersteuning van industrie en webbouwers en het is de vraag of dat er ooit komt. JPEG2000 De toekomst ligt volgens velen ligt in dit nieuwe formaat. Dit is een zogenaamd multiresolutie formaat - dat wil zeggen dat er verschillende resoluties in één afbeelding besloten liggen. In de praktijk komt dat er op neer dat op afbeelding kan worden ingezoomd. Wordt echter door de browsers nog niet ondersteund en er lijkt ook nog weinig standaardisering in het creëren van JPEG 2000 bestanden.
digitale afbeeldingen
6
