Di­gi­ta­li­sie­rung von Bil­dern

Beim Fo­to­gra­fie­ren eines Ob­jekts ge­langt Licht durch die Linse der Ka­me­ra und fällt auf den 'Sen­sor'. Hier er­folgt an ver­schie­de­nen Punk­ten eine Mes­sung. Jeder Mess­punkt kann einen an­de­ren Wert haben. Zwi­schen den Mess­punk­ten gibt es keine wei­te­ren Werte. Da die Mess­punk­te wie in einem Ras­ter an­ge­ord­net sind, spricht man von Ras­te­rung. Je mehr Mess­punk­te ein Ka­me­ra­sen­sor hat, desto eher ent­spricht das auf­ge­nom­me­ne Bild dem rea­len Bild.

Die Bild­auf­lö­sung wird ge­mes­sen in dpi (dots per inch, also: Pixel je Inch). Ge­le­gent­lich wird die Bild­auf­lö­sung auch in MP (Me­ga­Pi­xel) an­ge­ge­ben und be­zeich­net die Ge­samt­zahl der Pixel.

Bild­quel­le: M. Klein - ZPG IMP

Bild­quel­le: M. Klein - ZPG IMP

Was wird von einem Mess­punkt ge­mes­sen? Ein ein­fa­cher Sen­sor kann z.B. nur Hell und Dun­kel un­ter­schei­den. Das Bild sähe (bei 60 dpi) dann wie rechts aus. Ein bes­se­rer Sen­sor kann z.B. 16 ver­schie­de­ne Grau­wer­te un­ter­schei­den (rechts unten), und ein noch fei­ne­rer Sen­sor kann z.B. ca. 16,8 Mil­lio­nen ver­schie­de­ne Far­ben un­ter­schei­den (oben).

Ein Sen­sor, der 16 ver­schie­de­ne Far­ben un­ter­schei­den kann, be­nö­tigt zum Dar­stel­len der 16 Far­ben 4 Bit (weil 2⁴ = 16 ist). Die Farb­tie­fe be­trägt hier also 4 Bit. Eine Han­dy­ka­me­ra mit z.B. 24 Bit Farb­tie­fe hat für jede ein­zel­ne Farb­in­for­ma­ti­on 24 Bit zur Ver­fü­gung. Damit kön­nen 2²⁴ = 16.777.216 ver­schie­de­ne Zah­len, also Far­ben, dar­ge­stellt wer­den.

Einen ein­zel­nen Ras­ter­punkt nennt man auch Pixel. Wenn ein Bild in ein vor­ge­ge­be­nes Ras­ter über­tra­gen wird, so nennt man die­sen Vor­gang Dis­kre­ti­sie­rung.

Was um­gangs­sprach­lich als ein Ka­me­ra­sen­sor be­zeich­net wird, be­steht phy­si­ka­lisch ge­se­hen aus sehr vie­len Sen­so­ren. Je Mess­punkt gibt es gleich meh­re­re Sen­so­ren, näm­lich für Hel­lig­keit, Rot-, Blau- und Grün-An­teil.

Da­ten­men­ge / be­nö­tig­ter Spei­cher­platz

Die Da­ten­men­ge eines Bil­des er­gibt sich aus der Ge­samt­zahl der Pixel, sowie der Farb­tie­fe, also dem Spei­cher­platz, den man für die Farb­in­for­ma­ti­on eines ein­zel­nen Pi­xels be­nö­tigt.

Auf­ga­be:

1. Er­gän­ze: Die ____________ eines Bil­des wird be­stimmt durch Bild­auf­lö­sung und Farb­tie­fe. Die _________________ be­stimmt, wie grob oder fein das Ras­ter ist, in das das Bild über­tra­gen wird. Je fei­ner das Ras­ter, desto bes­ser ist die Auf­lö­sung und damit die Qua­li­tät der Auf­nahme. Je ___________ Pixel pro Inch das Bild hat, desto _____________ ist des­sen Auf­lö­sung.

   Die ____________________ ist der Spei­cher­platz, der be­nö­tigt wird, um die Farb­in­for­ma­ti­on für ein Pixel zu spei­chern. Sie be­stimmt also, wie viele ver­schie­de­ne Far­ben je Pixel mög­lich sind.

2. 1. Gib die Bild­auf­lö­sung der bei­den Ele­fan­ten-Bil­der in dpi an.

      

   2. Gib für beide Bil­der auch die Ge­samt­zahl der Pixel an.

   3. Be­rech­ne die Da­ten­men­ge des Ele­fan­ten-Bil­des. (Be­trach­te nur die rei­nen Bild­da­ten.)

3. Be­schrei­be all­ge­mein, wie man den Spei­cher­platz eines Bil­des be­rech­nen kann. Er­stel­le dazu eine For­mel.

4. Be­rech­ne die Da­ten­men­ge des Hun­de­fo­tos bei einer Bild­auf­lö­sung von 60 dpi

   1. als Schwarz­weiß-Bild,

   2. als Grau­stu­fen-Bild mit 16 Far­ben,

   3. als Farb­bild (Han­dy­fo­to).

5. Im Ori­gi­nal hat das Hun­de­fo­to eine Größe von 3209 x 2649 Pixel und eine Farb­tie­fe von 24 Bit. Be­rech­ne die Da­ten­men­ge.

6. Re­cher­chie­re die Bild­auf­lö­sung von

   • Dru­ckern (La­ser­dru­cker, Tin­ten­strahl­dru­cker)
   • Bild­schirm / Fern­se­her
   • Han­dy­ka­me­ra / Voll­for­mat­spie­gel­re­flex­ka­me­ra
   • einem Foto in bes­ter Qua­li­tät
   • wei­te­ren

7. Be­trach­te das Schwarz­weiß-Bild mit dem Ele­fan­ten. Wie könn­te man Spei­cher­platz spa­ren?

Di­gi­ta­li­sie­rung von Bil­dern: Her­un­ter­la­den [odt][3 MB]

Di­gi­ta­li­sie­rung von Bil­dern: Her­un­ter­la­den [pdf][591 KB]

Di­gi­ta­li­sie­rung von Bil­dern - Dar­stel­lungs­for­ma­te: Her­un­ter­la­den [odt][166 KB]

Di­gi­ta­li­sie­rung von Bil­dern - Dar­stel­lungs­for­ma­te: Her­un­ter­la­den [pdf][214 KB]

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