1. Grundlagen digitaler Bildbearbeitung
Referent: Dominik Bloes

2. Inhalt
• Definitionen
• Menschliches Farbensehen
• Technische Voraussetzungen
• Wichtige Farbmodelle
• Bildbearbeitung
• Bildbearbeitungsprogramme
• Quellen

3. Definitionen
Pixel
• Begriff zusammengesetzt aus „picture element“
• Bezeichnet kleinsten darstellbaren Punkt eines Bildes
• Anzahl ist Maß für Auflösung eines Bildes
• Trägt sämtliche Informationen, wie z.B. Farbe, Helligkeit,
u.v.a.

4. Definitionen
ppi = pixel per inch, Bildpunkte/Längeneinheit
Terminus in Verbindung mit Monitoren und
Digicams
dpi = dots per inch, Punkte des adressierbaren
Ausgabegeräts/Längeneinheit
Charakterisierung der höchstmöglichen Auflösung
des Ausgabegeräts
lpi = lines per inch, Rasterweite/Längeneinheit
Darstellung von Farb- u. Graustufen

5. Definitionen
Voxel
• Begriff zusammengesetzt aus
„volumetric“ und „pixel“
• In einem Datensatz, der im
kartesischen KO vorliegt,
bezeichnet Voxel einen diskreten
Wert an einer Koordinate = 3D-
Version eines Pixels
• Jedes Voxel erhält dabei einen
Farbwert, entsprechend dem
Pixel

6. Definitionen
Farbtiefe
• Speicherplatz für die Werte eine Farbkanals in einem
Farbraum
• Gemessen in Bit
• Gibt Feinheit der Farbnuancen an
• Bsp: 1 Bit = 2 Farbzustände pro Farbe:
Entweder „schwarz“ oder z.B. „rot“
8 Bit = 256 Farbzustände pro Farbe

7. Menschliches Farbensehen
• Zwei Typen von Sehzellen: Stäbchen und Zapfen
– Stäbchen: Wahrnehmung von
Helligkeitsunterschieden
– Zapfen: Wahrnehmung der Spektralbereiche um
450nm, 540nm und 640nm und deren
Weiterleitung zum Gehirn
=>Farbeindruck V = violettblau, G = grün
oder O = orangerot

8. Menschliches Farbensehen
– Zapfen: Durch unterschiedliche Anregung
entstehen die acht Grundfarben:
Schwarz: keine Anregung
Gelb: G(rün) + O(rangerot)
Magenta: V(iolettblau) + O
Cyan: V+G
Violettblau: V
Grün: G
Orangerot: O
Weiß: V+G+O

9. Menschliches Farbensehen
• Farbschattierungen ergeben sich, wenn Zapfen
unterschiedlich stark angeregt werden
• Z.B.: Gelbton, wenn neben G-Zapfen auch O-Zapfen
angeregt wird
• Normalerweise werden nur selten einzelne Zapfen
angeregt, sondern unterschiedliche Intensität aller drei
Zapfen veranlasst Farbempfinden

10. Technische Voraussetzungen
1. Der Computer
• RAM, „Viel hilft viel“, gilt für Hauptspeicher und
Grafikkarte
• Festplatte, abhängig von Größe und Zahl der Bilder
• Schnittstellen, USB(2.0)/FireWire
• Internet

11. Technische Voraussetzungen
2. Der Monitor
• CRT = cathode tube ray
– Phosphorschicht wird durch Elektronenstrahl
angeregt
– Intensitätsveränderung führt zur unterschiedlichen
Helligkeit der angeregten Punkte
– RGB-Farbmodell
– 24-Bit-Farbpalette => 16,7 Mio. mögliche Farben
(256mal rot x 256mal grün x 256mal blau)
– 60 - 100Hz Bildwiederholfrequenz (ideal ab 85Hz)

12. Technische Voraussetzungen
2. Der Monitor
• TFT = thin film transistor
– Strahlungsarm, flimmerfrei, sehr kontrastreich
– Keine Verzerrung an Bildrändern
– Wesentlich kompakter als CRTs
– Schaltzeiten und somit der Bildaufbau sind langsamer
als bei CRTs, ideal: einstellige ms-Werte

13. Technische Voraussetzungen
2. Der Monitor
• Monitorgröße
– Angabe in Zoll
– Bsp.: 17“: 768 Zeilen, pro Zeile 1024 Bildpunkte
=> Raster von 1024 x 768 Bildpunkten
– Mehrfrequenzmonitore lassen sich auch umstellen

14. Technische Voraussetzungen
3. Eingabegeräte
• Obligatorisch: Tastatur und Maus
• Grafiktablett für die einfache Handhabung von Mal- und
Retuscheanwendungen
– Überträgt genauste Linienführung und ist
druckempfindlich => Intensitäten lassen sich
wiedergeben

15. Wichtige Farbmodelle
1. RGB-Modell
• Additive Farbmischung:
RotGrünBlau aufaddiert =
weiß
• Vertreten in Geräten, die mit
Lichtstrahlen arbeiten:
Scanner, Monitor, digitale
Kameras
• Unterschiedliche Farb- und
Lichtintensitäten bilden
Zwischentöne
• Ergibt zusammen 16,7 Mio.
Farben bei 8Bit Farbtiefe
( (2^8)^3 )

16. Wichtige Farbmodelle
2. CMYK – Farbmodell
• Subtraktive Farbmischung:
CyanMagentaYellowblacK
subtrahiert = schwarz
• Grundlage für Vierfarbdruck
• Vertreten in
Tintenstrahldruckern
• Alle Mischungen zusammen
ergeben ideal ca. 5000
Farben

17. Wichtige Farbmodelle
Probleme bei RGB/CMYK
• Kombination von RGB und CMYK ist schwierig, da RGB
aus 16,7 Mio. aber CMYK nur aus ~ 5000 Farben
wählen kann
• Bildbearbeitungsprogramme können RGB-Farben in
CMYK-Farben umwandeln
=> Man arbeitet nur mit den Farben, die auch gedruckt
werden können
• Eine Rückumwandlung ist nicht möglich, da
Farbinformationen reduziert wurden

18. Wichtige Farbmodelle
3. CIE-L*a*b* - Modell
• a und b definieren Buntton und
Buntheit
• L definiert die Helligkeit
• Beschreibt alle Farben, der
Mensch sehen kann
• Geräteunabhängige
Beschreibung
• Umfasst RGB- und CMYK-
Modelle und mehr

19. Bildbearbeitung
• Möglichkeiten sind sehr zahlreich
=> Vorstellung der Gängigsten:
– Composing/Merging
– Colorkey
– Ebenen
– Korrektur
– Scharfzeichnen/Weichzeichnen
– Skalierung

20. Bildbearbeitung
Composing/Merging
• Zusammenfügen einzelner Fotos oder Bilddateien
• U.a. angewandt bei mehreren größeren Fotos, z.B.
Zusammenfügen des M. sexta Gehirns

21. Bildbearbeitung
Colorkey
• Der Hintergrund wird
monochrom koloriert
• Mittels Kolorieren wird ein
wichtiges Bilddetail farblich
hervorgehoben

22. Bildbearbeitung
Ebenen
• Verschiedene Bildelemente können übereinander gelegt
werden
• Ähnlich wie Composing/Merging ermöglicht es Erstellung
eines Komplexes aus verschiedenen Einzelbildern

23. Bildbearbeitung
Korrektur
• Korrektur von Helligkeit, Kontrast und Tonwert
• Behebung fotografischer Fehler
• Qualitätsoptimierung

24. Bildbearbeitung
Scharfzeichnen/Weichzeichnen
• Scharfzeichnen: Heraufsetzen der Bildschärfe
• Weichzeichnen: Herabsetzen der Bildschärfe
– Bewusst soll Unschärfe erzeugt werden

25. Bildbearbeitung
Skalieren
• Interessant für
Conforming/Merging
• Verkleinern oder Vergrößern
von Bildern
• Maßstab = Skalierungsfaktor

26. Bildbearbeitungsprogramme
Photoshop
• Marktführer im Bereich der Bildbearbeitung
• Erhältlich für Mac OS X und Microsoft Windows
• Hoher Marktpreis, daher eher für Profis attraktiv

27. Bildbearbeitungsprogramme
GIMP
• Vorteil gegenüber Photoshop: Freeware
• Zudem: Open-Source
– Vorteil: Verbesserungen durch User möglich
Kein Warten auf Firmwareupdates
– Nachteil: Programmierkenntnisse nötig
Bei Unkenntnis, Wahrscheinlichkeit des Fehlereinbaus
• Keine Bearbeitung von CMYK-Daten möglich

28. Quellen
• Digitale Bildbearbeitung, Thomas Maschke, Springer-
Verlag Berlin Heidelberg New York, 2004
• http://de.wikipedia.org/wiki/
• http://www.grafipress.de/lexikon/lab.jpg
• http://www.uni-
marburg.de/fb17/forschung/fobericht/Foberichtneu/homb
erg3_antennallobus_modell.jpg
• http://www.cecs.csulb.edu/~jewett/colors/cmyk.jpg
• http://www.satimage.fr/software/images/rgb.png