MikroPC 14/98, Markus Huhtinen 2003: Kuvankäsittelyn aakkoset

Kuva tietokoneessa

Kun otamme kuvan digitaalikameralla tai luemme sen skannerilla, muunnamme kaiken kuvainformaation ykkösiksi ja nolliksi l. digitalisoimme kuvan. Voidaan pelkistetysti sanoa, että mitä enemmän ykkösiä ja nollia käytetään, sen tarkemmin saamme kuvainformaation talteen. Terävät ja värikkäät kuvat vievät siis enemmän muistitilaa kuin karkeat vähillä  väreillä toteutetut kuvat. 

Kuvan peruskoko mitataan pikseleinä l. kuvapisteinä. Kuvalla on joku kuvapistekoko aivan kuten tietokoneesi kuvaruudullakin. Esimerkiksi 1024*768 pisteen kokoinen kuva täyttää samalle resoluutiolle asetetun näytön kokonaan.

Yksibittinen kuva    

Kuvapikselin saama informaatio muodostaa sen "värin". Yksibittisessä kuvassa kuvapiste voi saada ainoastaan arvot 1 ja 0. Tällöin kuvassa on ainoastaan mustia ja valkoisia pisteitä. Yhden kuvapisteen tallentaminen vie tilaa ainoastaan yhden bitin l kahdeksasosan tavua (1 tavu = 8 bittiä).

Harmaan sävyjä voidaan jäljitellä tihentämällä mustien pisteiden osuutta, mutta lopputulos esimerkiksi valokuvia skannattaessa on kehno. Muistamme kaikki vanhanaikaisten analogisten kopiokoneiden huonon kuvatoiston.  

Yksibittinen kuva on sitä vastoin erittäin käyttökelpoinen tallennettaessa vaikkapa teknisiä piirustuksia tai karttapohjia. Koska muistitilaa ei kulu väri-informaatioon, voidaan skannaustarkkuus valita hyvin suureksi, ja tuottaa teknisesti korkealaatuisia kopioita piirroksista.

Edellä mainittu 1024*768 pisteen kuva 1-bittisenä vaatii siis1024*768/8 =  98304 tavua eli n. 98 kilotavua tallennustilaa. 

Kahdeksanbittinen kuva

Jos kuvaamme yhden kuva-alkion l. pikselin värisävyä yhdellä tavulla l. 8 bitillä, saamme käyttöömme 256 sävyä. Nämä sävyt voidaan jakaa mustavalkokuvan harmaasävyiksi tai 256 väriksi erillisen väripaletin l. indeksin mukaan. Indeksi voi olla ohjelmisto-, tulostin- tai käyttöjärjestelmäkohtainen 

8-bittinen kuva on erityisen käyttökelpoinen esimerkiksi grafiikan esittämisessä. Grafiikassahan on harvoin kovin montaa värisävyä. Värisävyistä voidaan myös osa määritellä läpinäkyviksi tai näkymättömiksi (GIF89A-formaatti), jolloin esimerkiksi logo istuu ilman taustaa vakkapa WWW-sivun päälle. Häviöttömästi pakkaavalla GIF-formaatilla pakattu  8-bittinen indeksoitu värikuva onkin yleisin tapa esittää grafiikkaa WWW-sivuilla ja multimediaesityksissä.  

Em. 1024*768-pisteinen kuva vie 256-värisenä tilaa siis 1024*768 = 786 432 tavua l. n. 780 kilotavua.

Esimerkkilogo on tallennettu GIF89A-formaatissa.  Kuvan taustaväri on  määrätty läpinäkymättömäksi, jolloin kuva voidaan laittaa monen väristen taustojen päälle. Kyseessä on vielä erikoistapaus, ns. animoitu GIF-kuva, joka muodostuu useista vaihtuvista osakuvista. Kokeile! 

 

24- tai 32-bittiset kuvat

Näissä kuvatyypeissä kuva luetaan kolmeksi tai neljäksi erilliseksi kuvaksi kolmen eri aallonpituusalueita havainnoivan sensorin avulla. Yleisimmät kanavayhdistelmät ovat punainen, vihreä ja sininen (RGB) tai syaani, magenta, keltainen ja musta (CMYK).

Jokainen osaväreistä tallennetaan yleensä omaksi 8-bittiseksi 256-sävyiseksi kuvakseen. Näin jokainen kuvapiste voi saada esim. RGB-kuvassa 256*256*256 = 16.7 miljoonaa mahdollista värisävyä. Jokainen kuvapiste vie siten myös 3 tavua tallennustilaa.  Edellisten esimerkkien 1024 * 768 pisteen kuva vie siis tilaa 1024*768*3 = 2359296 tavua l. 2.3 Mt.

Täysvärikuva tallennetaan yleensä häviöllistä JPEG-pakkausta käyttäen. Kerran JPEG-pakattua kuvaa ei voi enää palauttaa ennalleen. Toisaalta useimmat digitaalikamerat tallentavat kuvat suoraan JPEG-muotoon. Pakkaus on tehokas, eikä sen vaikutusta huomaa yleensä kuin kuvaa suurennettaessa.


  Väritermit sekaisin
Alkuun