PROJEKTNA NALOGA PRI PREDMETU INFORMATIKAsspimule/jest/Sola/Digitalna_fotografija.pdfDigitalna fotografija in obdelava fotografij 3 1. Zgodovina digitalne fotografije Vse se je začelo

PROJEKTNA NALOGA PRI PREDMETU INFORMATIKA

Primož Zadravec, 1. letnik Ekonomski tehnik MENTOR: g. Iztok Mulej, univ. dipl. inž. LJUDSKA UNIVERZA RADOVLJICA Kranjska cesta 4, 4240 Radovljica Radovljica, November 2002

DDiiggiittaallnnaa ffoottooggrraaffiijjaa iinn oobbddeellaavvaa ffoottooggrraaffiijj

1

Kazalo vsebine Uvod ...........................................................................................................................................2 1. Zgodovina digitalne fotografije ..........................................................................................3 2. Analogno / digitalno ...........................................................................................................4 3. Digitalna znanost ................................................................................................................5 4. Človeško oko ......................................................................................................................6 5. LOČLJIVOST, BARVNA GLOBINA, POČRNITEV ......................................................7 6. Piksel in ppi - pixel per inch (točk na palec) ......................................................................8 7. Kaj je D?.............................................................................................................................9 8. Zaslon in njegova ločljivost..............................................................................................10 9. Ločljivost, ppi – dpi..........................................................................................................11 Zaključek ..................................................................................................................................12 Viri............................................................................................................................................13


2

Uvod

V seminarski nalogi bom predstavil digitalno fotografijo, saj le ta v zadnjem času predstavlja največ navdušenja. Med vsemi elektronskimi igračami na svetu so ravno digitalni fotoaparati najbolj čudoviti. Ponujajo namreč vse, kar zahtevajo pravi ljubitelji žepnih napravic:

• so uporabni, • hitri, • lahko jih povežemo z računalnikom, • so zelo, zelo všečni.

Če se spustimo na osnovnejšo raven, ugotovimo, da digitalni fotoaparati pravzaprav niso nič drugega kot preprosti prenosni optični bralniki. Večina tehnologije je pravzaprav identična. Vse druge razlike – za in proti – in še nekaj tehničnih lastnosti pa sem vam opisal v nadaljevanju.


3

1. Zgodovina digitalne fotografije

Vse se je začelo z raziskovanjem vesolja in možnostjo prenosa podatkov direktno na zemljo v sredino 60-tih. CCD (Charge Coupled Device) vezje so pri Bell Laboratories iznašli že leta 1968. Izumili so ga kot novi tip računalniškega spomina. Kmalu so ugotovili, da je uporaben tudi za procesiranje slikovnih signalov. Sony je konec leta 1980 predstavil prototip digitalne kamere z magnetnim zapisom, imenovano Mavica. Mavica velja za prvo digitalna kamero na svetu. Kamera ni doživela uspeha, je pa nakazala, kaj vse zmore digitalna tehnologija. Leto za Mavico je Canon predstavil celoten digitalni sistem v barvnem magnetnem zapisu z nazivom Still video. Sistem je sestavljala digitalna kamera z magnetnim zapisom ločljivosti 350.000 točk, s prenosom digitalnih signalov prek javne telefonske linije in s tiskalnikom. Japonska časopisna hiša Yomiuri Shimbun je opremo testirala deset mesecev pred otvoritvijo olimpijskih iger leta 1984 v Los Angelesu. Po petih mesecih testiranj in izboljšav je bila kamera nared za preizkus na igrah. Sistem se je dobro obnesel. Maraton so prvič posneli z digitalno kamero. V spremljevalnem avtomobilu so imeli procesorsko enoto za pretvorbo podatkov v električne impulze in elektronske podatke so nato poslali po javni telefonski liniji na Japonsko v sprejemnik, ki je iztiskal barvne slike, primerne za časopisni tisk. Tehnologija je na ta način že kazala možnosti zajemanja slike, telefonskega prenosa podatkov in kakovost izpisovalne tehnologije. Zaradi cene kompleta Still videa, ki je bila nad 50.000 USD, in dokaj slabe slike se sistem ni prijel. Vseeno pa so bili uporabniki in konstruktorji z delovanjem opreme zadovoljni in tako pridobili veliko znanja za nadaljnje delo.

Slika 1: Digitalni fotoaparat Sony


4

2. Analogno / digitalno

V analogni fotografiji imamo za oceno tehnične kakovosti samo dve možnosti: dobro, ni dobro. Filmi so v letih svojega razvoja doživeli vrhunec in izredno kakovost. Vemo, kdaj uporabiti diapozitivni, kdaj negativni film, kdaj film višje občutljivosti ali takega za večje povečave. Kemična obdelava posnetega filma je avtomatizirana in večina fotografov se ne srečuje s tem postopkom. Tako tudi nima vpliva na možne korekture. Fotografije na fotografski papir izdelujejo v večini labolatorijev z avtomatskimi stroji. Tako je osnova za oceno kakovosti samo pogled na diapozitiv ali fotografijo na papirju. Fotograf ve, kakšna mora biti kakovost, in ob ogledu lahko fotografijo oceni samo z dobro ali ni dobro.

� Analogna tehnologija izdelave je dovršena in tehnično na zelo visokem nivoju, fotografija s filma pa je vrhunska tako po barvnih vrednostih kot po ostrini in kontrastu.

� Digitalna tehnika nam prinaša več pogledov na tehnično kakovost izdelane fotografije. V tem primeru je izdelava fotografije v laboratoriju samo ena izmed več možnosti, ki jih lahko uporabimo, in edina, ki nam omogoča pravilno oceno razlike v kakovosti analogne in digitalne tehnike, filma in tipala. Kritično oko takoj opazi, da fotografija s filma po tehnični kakovosti še vedno prekaša tisto iz tipala.

Toda ali ni ocena kakovosti osebno mnenje vsakega fotografa posebej!? Ali vsi potrebujemo kakovost fotografije, izdelane s filma? Ali ni možnost vplivanja na fotografijo prek računalniških programov in takojšen izpis s tiskalniki na delovni mizi večje zadovoljstvo kot pogled na bolj kakovostno fotografijo?! Z vstopom v digitalno tehniko se pojem kakovosti, kot ga gledamo v analogni tehniki, meri drugače. Prvi, ki so po letu 1991 začeli uporabljati digitalne kamere, so bili računalniški zanesenjaki. Že takrat so tej novosti začeli peti hvalospeve, saj sami s kakovostno fotografijo niso imeli stika. Pred sedmimi leti so kamere predvsem zaradi vse boljših svetlobno občutljivih tipal začele pridobivati za uporabnike zadovoljivo kakovost. Predvsem takojšen ogled slike na računalniškem zaslonu in pridobitev časa v primerjavi s fotografiranjem na film sta bila glavna vzroka, da je digitalna fotografija kljub slabšemu zapisu postala bolj uporabna. In določen del uporabnikov jo je sprejel. Moto: “Ni važna kakovost, ampak hitrost!” je začel prevladovati tudi v fotografiji. V uvodu v digitalno fotografijo je treba razložiti nekaj osnovnih računalniških pojmov, ki nas bodo vseskozi spremljali in s katerimi se do sedaj nismo srečevali. Pojme “film”, “zrnatost” in “razvijanje” menjajo novi pojmi “tipalo”, “ločljivost”, “računalniški program” in “tiskalniki”. Kdaj RGB ali CMYK, zakaj 300 dpi in ne 100 dpi? Kako do 16 milijonov barv in več!? Vse to je za fotografa, ki si je z računalnikom prinesel labolatorij na svojo delovno mizo, nekaj novega. Tudi pojma svetlobe in barvnega mešanja, ki ju klasični fotograf delno že pozna, je treba podrobneje razložiti zaradi možnosti barvnih korektur in uporabe RGB in CMYK mešanja.


5

3. Digitalna znanost

Na svetlobo občutljivo tipalo je odličen pripomoček za dosego cilja. Z njim pridobimo predvsem pri času od ideje in ekspozicije do izdelane fotografije. Toda vse drugo je še v povojih. Predvsem v računalniških revijah je videti, da postajajo računalničarji najboljši fotografi. V opisih preizkusov digitalnih kamer zasledite toliko napisanega o ločljivosti tipal, kot da samo ločljivost vpliva na kakovosten posnetek. Ni opisa pravilnosti delovanja ekspozicije, zaslonke, pravilnosti merjenja svetlobe, osvetlitve z bliskavico ali kakovosti delovanja objektiva. Ne verjamem, da jih zanima hitrost ostritvenega mehanizma v objektivu, robustnost kamere ali možnost dodatne opreme. Vse je podrejeno tipalu. Ali ste pri nakupu klasične kamere že kdaj najprej prebrali vse o preizkusih filmov in o njihovi zrnatosti in se šele potem odločali o nakupu kamere?! Niste! Svetlobno tipalo še močno zaostaja za klasičnim filmom in dokler tipalo ne bo primerljivo s filmom, toliko časa nam bodo prodajali meglo in digitalno tehniko razlagali kot veliko znanost. Pravega fotografa zanima število točk na tipalu samo toliko, kot v analogni fotografiji številka občutljivosti filma.

Slika 2: LCD zaslon digitalnega fotoaparata


6

4. Človeško oko

Množica slikovnih točk in barvnih stopenj je pomembna zaradi enega samega razloga, človeškega očesa. Ta organ, ki daje človeku več kot 90 odstotkov vseh dojemljivih informacij iz okolice, zmore ločiti v povprečju samo okoli 10 linij na milimeter. To pomeni, da moramo 35-milimetrski diapozitiv z ločljivostjo 100 linij na milimeter desetkat povečati, da bo oko opazilo prve napake v povečavi. Ker pa laže tako človeško oko kot filmska emulzija, še bolj pa algoritmi, ki procesirajo električne signale iz tipala, so vse te številke relativne. Teoretično je možno, da s tipalom, ki premore 2000 X 3000 točk in 36-bitno barvno globino, dobimo kakovostno fotografijo, primerljivo z analogno, če je osvetljena na digitalni laserski enoti v velikosti 24 X 36 centimetrov. Oko sprejme vidne dražljaje, nato pa nam naši možgani posredujejo sliko kot dovolj kakovostno in brez napak, recimo sliko poštnega nabiralnika. Določeni, vsak dan videni motivi so shranjeni v našem spominu in nepopolna slika nam je kljub nepopolnosti všeč, pa četudi je zrnata, točkasta, kontrastna ali nekoliko neostra - razen če primerjamo fotografiji istega motiva, posnetega na film ali na tipalo. Povsem drugače je pri fotografiranju neznanih predmetov, kjer je množica podatkov v različnih barvah. Tu interpolacija in algoritmi ne premorejo te moči, da bi izigrali naše oko. S sliko že pri manjši povečavi nismo več zadovoljni. Tonske vrednosti so slabo izražene, močno je vidna interpolacija in z njo neostrina in neenakomerna barvna skala določenih tonskih vrednosti posameznih barv. Takoj opazimo, da različni odtenki, recimo pri fotografiranju portreta, niso zarisani v lepem tonskem zaporedju kot na filmu, ampak so toni med seboj ločeni stopničasto. Večja je interpolacija, večje je odstopanje med posameznimi odtenki.


7

5. LOČLJIVOST, BARVNA GLOBINA, POČRNITEV

Če razumete ločljivost in barvno globino, v digitalni tehniki razumete takorekoč vse. S tema pojmoma se v analogni fotografiji nismo srečevali. 85 odstotkov fotografskega trga predstavljajo tako imenovani družinski fotografi, ki svojih fotografij nikoli ne povečujejo prek velikosti 10 x 15 centimetrov. Povprečni filmi, fotografski papirji in objektivi so tako dobri, da krepko presegajo njihove zahteve. Samo majhen del naprednejših fotografov in poklicni fotografi znajo uporabljati razliko med večjo in manjšo ločljivostjo filma, med različnimi barvnimi toni in njihovo zasičenostjo. Vemo, da manj občutljivi filmi prinašajo boljšo ločljivost, večji kontrastni razpon, počrnitev in zasičenost z barvami. Poleg objektiva tako le še film določa pojem ločljivosti v analogni fotografiji. Njegov kontrastni razpon in barve pa v celoti zadovoljujejo. V digitalnem svetu je drugače. Ločljivost in barvna globina tipal CCD in CMOS, računalniškega zaslona, možnost spremembe ločljivosti v računalniškem programu in različne zahteve tiskalnikov glede ločljivosti končnega izpisa fotografu postavljajo prva vprašanja, kako pripraviti digitalno datoteko za kakovostno izdelane fotografije na različnih enotah za izpis. Govorim o kakovostni fotografiji, zato bom vedno navajal vrednosti, ki jo zagotavljajo. Večje ločljivosti, na primer, ne potrebujete, manjša pa vsekakor prinaša slabšo kakovost. Sami se na podlagi preizkusov odločite, ali vam slabša kakovost zadošča.


8

6. Piksel in ppi - pixel per inch (točk na palec)

Vse digitalne fotografije so sestavljene iz slikovnih elementov, imenovanih piksel, točka. Vsaka točka na tipalu ima svoj lasten zapis tako glede velikosti kot tonske vrednosti. Začnimo z zanimivim dejstvom. Točka (piksel) nima merske enote, oblike in ni narejena po nikakršnem kalupu. Rodila se je v digitalnem svetu in je kot statičen električni naboj na vašem telesu. V življenje prihaja šele z osvetlitvijo slikovnega tipala. Točke, ki sestavljajo digitalno sliko, nimajo fizične dimenzije. So le skupek digitalnih vrednosti 0 in 1. Točka bo pokazala svojo obliko in velikost šele v napravah, ki projecirajo električne signale. Več točk premore tipalo, večjo fotografijo bomo lahko dovolj dobro prikazali. Število točk na tipalu v kamerah lahko označimo na dva načina: z velikostjo tipala v številu točk po xy osi ali z največjim številom točk na tipalu. Na primer: 1.800 x 1.600 točk po xy smeri ali pomnoženo 1.800 x 1.600 točk je 2,88 milijona točk.

Slika 3: Slika s stranicami 10 centimetrov in ločljivostjo 72 pik/palec


9

7. Kaj je D?

D je enota za počrnitev. Počrnitev merimo v razponu od največje svetlosti (D = 0) do popolne počrnitve (D = 4). Manj je svetlosti, večja je zasičenost. Počrnitev merimo z logaritemsko skalo. D 3.0 je 10-krat večja od D 2.0. Kontrastni razpon 100 : 1 pomeni počrnitev 2.0 D, razpon 1000 : 1 pa že 3.0 D. Z napravo, ki jo imenujemo denzitometer, lahko na fotografiji izmerimo Dmin in Dmax in tako dobimo počrnitveni razpon med največjo svetlostjo in počrnitvijo. Če je Dmin 0.1 in Dmax 3.5, je počrnitveni razpon 3.4 D. Večji je počrnitveni razpon, večji zapis tonskih vrednosti dosežemo. Seveda pa vedno obstajajo če-ji. Za to poskrbi počrnitvena krivulja, ki pove, ali je film, fotografski papir ali zaslon preveč ali premalo kontrasten. Počrnitveno krivuljo zapisujemo in merimo z gama vrednostjo, ki je merilo za kontrastnost v območju med Dmin. in D max.


10

8. Zaslon in njegova ločljivost

Točke (piksli) postanejo vidne šele na napravi, ki lahko digitalne podatke prikaže kot sliko. Ko podatke, shranjene v pomnilniku, prenesemo prek računalnika, grafične kartice in programov na zaslon, vidimo sliko v različnih velikostih in v različni kakovosti. Velikost slike na zaslonu določamo s tremi dejavniki: ločljivostjo zaslona, velikostjo zaslona in s številom točk, ki sestavljajo sliko. Z ločljivostjo zaslona določamo velikost vsake točke (piksla) na njem. V tabeli si lahko ogledate priporočljivo ločljivost svojega zaslona glede na njegovo velikost. Še pred sedmimi, osmimi leti so zasloni imeli fiksne ločljivosti, s sodobnejšimi grafičnimi karticami pa ločljivost zaslona lahko nastavljamo. Današnje grafične kartice so že tako zmogljive, da brez težav dosežete optimalne ločljivosti za 14-, 15- in 17-palčne zaslone. Ali vaša grafična kartica zmore priporočljivo ločljivost 19- in 21-palčnih zaslonov, pa boste izvedeli pri svojem prodajalcu računalniške opreme.


11

9. Ločljivost, ppi – dpi

Pri barvnih osvetljevalnih napravah za opis ločljivosti slike uporabljamo število točk na palec (ppi). Pri tiskalnikih in grafičnih osvetljevalnih enotah pa zaradi rasterskega zapisa uporabljamo enoto dpi (Dot Per Inch). Piksel je celota. Kot celotno točko ga lahko s tremi RGB svetlobami osvetlimo na zaslon ali z barvno osvetljevalno napravo na fotografski papir. Iz večjega števila majhnih pik (dot) pa sestavljamo celoto - piksel. Pri tiskanju tonske vrednosti vsake posamezne barve CMYK sestavljamo z množico manjših pik (dot); različne tonske vrednosti se mešajo in dobimo različne barvne vzorce.

Slika 4: Slika s stranicami 10 centimetrov in ločljivostjo 600 pik na palec

Prikaz ločljivosti digitalnih fotoaparatov:

LOČLJIVOST UPORABNOST

320X200 ni kaj prida uporabna, samo za drobne posnetke

640X480 spletne strani, slike JPEG in GIF

1024X768 barvne fotografije z merami 12x17 cm


12

Zaključek

»Kot sem zapisal v začetku poglavja: Če razumete ločljivost in tonske vrednosti, v digitalni fotografiji razumete skoraj vse. Vse številke so zapisane v največji vrednosti, ki še zagotavljajo dobro kakovost. Več ne potrebujete, s preizkusi pa boste sami ugotovili, ali vam zadošča tudi slabša kakovost. Perfekcioniste pa tako ali tako nič ne zadovolji!“ Matjaž Intihar


13

Viri

� Matjaž Intihar, http://www.najdi.si/digitalna fotografija � Dan Gookin, Optično branje in digitalna fotografija; Ljubljana: Pasadena 2001 � Revija MONITOR, letnik 12, številka 11, nov. 2002, str. 115

Documents

PROJEKTNA NALOGA PRI PREDMETU INFORMATIKAsspimule/jest/Sola/Digitalna_fotografija.pdfDigitalna fotografija in obdelava fotografij 3 1. Zgodovina digitalne fotografije Vse se je začelo