MMT 106 Teknik Fotoğrafçılık 3 Digital Görüntüleme

Transkript

1 MMT 106 Teknik Fotoğrafçılık 3 Digital Görüntüleme Bahar Yarıyılı Ar. Gör. Dr. Ersoy Erişir

2 1 Konvansiyonel Görüntüleme (Fotografi) 2 Görüntü Tasarımı 3 Digital Görüntüleme 3.1 Renkler Temel Kavramlar Dijital Renklerin Oluşturulması ve Basılması 3.2 Dijital Görüntüleme Temel Kavramlar Dijital Görüntü Formatları Görüntü Yakalama (Capture) Geleneksel Fotoğraflardan Dijital Fotoğraflara Geçiş Dijital Görüntüleme Prosesi Baskı Teknolojileri Konu Başlıkları 2

3 TIFF Formatı TIFF (Tag Image File Format), özellikle tarayıcılardan, ekran yakalama kartlarından ve resim düzenleme programlarından alınan görüntülerin kaydedilmesi için 1986 yılında Aldus firması tarafından geliştirilmiştir. Günümüzde çok yaygın, güvenilir ve geniş olarak desteklenen bir formattır. Siyah/beyaz, gri, renkli görüntüleri farklı renk derinliklerinde tanımlayabilir. Pekçok sıkıştırma şeması kullanmaktadır ve belirli tarayıcı, yazıcı veya bilgisayar donanımına özgü değildir. Temel Terminoloji 3

4 PICT Formatı PICT (kısaltma değildir) formatı, Macintosh platformu için geliştirilmiştir. İlk olarak 1984 te MacDraw yazılımının piyasaya sürülmesiyle ortaya çıkmıştır. O tarihlerden beri pekçok uygulamada özellikle de monitör ekranında gösterim amaçlı hazırlanan görüntüler için kullanılmaktadır. Sunumlar, ekran üzerinde görüntüleme ve video çalışmaları için tercih edilmektedir. PICT formatı hem renk haritalamalı (bit-mapped) hem de vektör tabanlı grafiklere uygulanabilir. Kesilmiş veya belleğe kopyalanmış grafikler ve çıktısı alınacak çizimler için standartlaşmış bir formattır. Temel Terminoloji 4

5 EPS Formatı EPS (Encapsulated PostScript) yüksek çözünürlüklü PostScript verilerinin kaydedilmesi için standart formattır. PostScript, sayfa üzerinde şekil ve harflerin nasıl ve nerede görüneceğini hassas bir şekilde kontrol etmeyi sağlayan, Adobe firması tarafından geliştirilmiş bir sayfa tanımlama dilidir. Bir EPS dosyası genelde iki kısımdan oluşur: PostScript uyumlu yazıcının çözünürlükten bağımsız görüntüyü nasıl basacağını tanımlayan PostScript (metin) kısmı ve isteğe bağlı olarak ekran üzerinde ön-izleme amaçlı bir PICT görüntüsü kısmı. Temel Terminoloji 5

6 GIF Formatı GIF (Graphics Interchange Format), yaratılmalarında veya görüntülenmelerinde kullanılan donanımdan bağımsız bir şekilde grafik verilerinin değişim ve on-line taşınımı için geliştirilmiş bir protokoldür. GIF formatı, 1987 de CompuServe tarafından kendi servisleri içinde aktarılabilecek ve kullanıcılar arasında paylaştırılabilecek 8-bitlik görüntülerin sıkıştırılması için geliştirilmiştir. GIF dosyası, ilgili parametre ve grafik verilerini içeren bloklarve alt-bloklar ile tanımlanır. Bir GIF dosyasında pekçok grafik birarada kullanılarak hareketli görüntüler üretilebilir. Temel Terminoloji 6

7 JPEG Formatı JPEG, standartlaşmış bir görüntü sıkıştırma teknolojisidir. JPEG ismi, standardı geliştiren komitenin orijinal isminden (Joint Photographic Experts Group) gelmektedir. Aslında JPEG bir dosya formatından ziyade bir veri dosyasının boyutunu düşürmek için kullanılan bir veri şifreleme yöntemidir. JFIF ve TIFF gibi dosya formatlarında çok yaygın olarak kullanılmaktadır. JFIF (JPEG File Interchange Format), JPEG veri akışınının çok geniş bir platformlar ve uygulamalar yelpazesi içinde dönüştürülmesini sağlayan en basit dosya formatıdır. Bu en basit format, TIFF spesifikasyonunda veya herhangi bir uygulamaya özgü dosya formatında bulunan gelişmiş özelliklerin hiçbirini içermemektedir. Temel Terminoloji 7

8 Photoshop Formatı Photoshop formatı, Adobe Photoshop yazılımı için geliştirilmiş bir teknolojidir. Ancak günümüzde pekçok görüntü düzenleme yazılımı bu formatta kaydedilen görüntüleri açabilmekte ve değiştirebilmektedir. Photoshop formatının en büyük avantajı tabakalar (layer) ile çalışırken ortaya çıkmaktadır. Örneğin bir artalan (background) resmi bir tabaka üzerinde yaratılabilir, ardından değişik grafikler ikinci bir tabakaya, bir gölge efekti üçüncü tabakaya ve bir metin dördüncü tabakaya eklenebilir. Herbir tabaka diğerlerinden bağımsızdır. Diğer tabakaların içeriğini etkilemeksizin ayrı olarak düzenlenebilir veya değiştirilebilir. Temel Terminoloji 8

9 IVUE Formatı IVUE formatı, FITS (Functional Interpolating Transformation System) teknolojisi ile çalışmak üzere Live Picture firması tarafından geliştirilmiştir. Görüntü düzenleme basamakları matematiksel olarak bir FITS dosyasında kaydedilirken, orijinal görüntü verileri IVUE formatlı dosyada saklanır. Kümülatif işlem hatalarını elimine eden nihai bir RIP (Raster Image Processing) işleminde FITS dosyası ve IVUE görüntüsünden yeni bir çıktı dosyası yaratılır. Formatın en önemli avantajı, bir görüntüde yalnızca düzenleme yapılan kısım ile çalışabilmesi ve böylece her düzenleme kademesi arasında ekran görüntülerini hızlıca oluşturabilmesidir. Temel Terminoloji 9

10 PhotoCD (Image Pac) Formatı PhotoCD sistemi 1990 yılında Kodak tarafından tüketicilerin, resimlerini uygun bir CD üzerine kaydedebilecekleri ve bir televizyon veya bilgisayar sisteminde kolaylıkla izleyebilecekleri bir yöntem sunmak amacıyla geliştirilmiştir. Başlangıç olarak tasarlandığı şekliyle bir PCD (veya Image Pac) dosyası, 35 mm lik renkli veya siyah/beyaz negatiflerden veya renkli slaytlardan oluşturulabilmektedir. Geleneksel işlemlerden sonra film taranmakta ve dijital olarak PhotoCD diske kaydedilmektedir. Herbir disk yaklaşık olarak 100 görüntü saklayabilmektedir. Her görüntüye atanan bir dosya erişim numarası ile PhotoCD oynatıcısı destekli bir televizyondan veya CD-ROM destekli bir bilgisayardan disk üzerinde kayıtlı resimler kolaylıkla izlenebilmektedir. Temel Terminoloji 10

11 Nasıl başladı? George Smith ve Willard Boyle 1969 yılında Bell Laboratuvarlarında video-telefon cihazı için ilk CCD (chargede coupled device)-dedektörü ürettiler. Sonra bu dedektörlerin aslında video ve tv de kullanılan analog görüntü kalitesine (yarım milyon renk) uygun olduğu görüldü. Daha sonra, baskı kalitesine kadar geliştirilmişlerdir ve bugün fotografik filmler ile aynı çözünürlük elde etmek mümkündür. O günden beridir kameralardan faks ve scanner cihazlarına kadar birçok yerde CCD algılayıcı dedektörler kullanılmaktadır. Hatta 40 yıl sonra 2009 yılında iki bilim insanı Fizik alanında Nobel ödülü almışlardır. Son zamanlarda CMOS prosesi ile çalışan APS dedektörleri de geliştirilmiştir. Görüntü Yakalama 11

12 (a) (b) (c) Şekil 2.6. Film üzerine görüntü aktarım sistemi (a), bazı dijital fotoğraf makinalarında kullanılan CCD detektörü (b) ve CCD detektörün şematik yapısı (c). Görüntü Yakalama 12

13 (a) (b) (c) Şekil 2.7. Renk algılama düzeneğinin şematik yapısı (a), tarayıcılarda kullanılan doğrusal görüntü sensörü ve sistematiği (b) ve doğrusal görüntü sensörü ve şematik yapısı (c). Görüntü Yakalama 13

14 Dijital Görüntüleme Tarayıcı İle Görüntü Yakalama (a) (b) Şekil 2.8 Tarayıcı tipleri (a ve b).

15 Görüntü Yakalama 15

16 (a) (b) Şekil Tarayıcıda yatay ve düşey çözünürlük aynı anda örneklenir (a), fotosel sayısı düşey çözünürlüğü belirlerken örnekleme hızı yatay çözünürlüğü belirler (b). Tarayıcı ile Görüntü Yakalama 16

17 (a) (b) Şekil bitlik bir pikselde 16,7 milyon farklı renk elde edilebilir (a), her pikselin renk bileşenlerinin herbiri 0 ile 255 arasında sayısal bir değere sahiptir (b). Tarayıcı ile Görüntü Yakalama 17

18 Mikroskopla görüntüleme için genelde iki değişik tip elektronik kamera bulunmaktadır: (1) Tüp kameralar (vidicon grubu) (2) CCD (charge coupled device) kameralar. Her iki kamera tipi de düşük ışığa artırılmış duyarlılık için yoğunlaştırılabilir. Kamera İle Görüntü Yakalama 18

19 Dijital fotoğraflar, geleneksel fotoğraflarla benzer görünüşe sahip gibi görünebilir, ancak pekçok farklılık vardır. Geleneksel fotoğrafçılık için bir fotoğraf makinesi ve film ile ilgili kimyasallar, fotoğrafik baskı kağıdı ve büyütücü (enlarger) barındıran bir karanlık odaya ihtiyaç duyulur. Dijital görüntüle teknolojisinde ise yine bir fotoğraf makinesine ihtiyaç duyulur, fakat bilgisayar, yazılım ve yazıcı, dijital bir karanlık oda görevi üstlenir. Bilindiği üzere geleneksel fotoğraf makineleri, görüntüleri film üzerine kaydeder. Film daha sonra işlemlenir ve fotoğrafik baskıları alınır. Diğer taraftan dijital fotoğraf makinesi CCD yardımıyla görüntüleri elektronik olarak kaydeder. Kamera İle Görüntü Yakalama 19

20 Temel Terminoloji 20

21 Genel kullanım alanı bulan yazıcı teknolojileri aşağıda belirtilmiştir. Dye-Sub, Püskürtme (Inkjet), Lazer, Solid-Ink, Termal (Thermal Wax). Temel Terminoloji 21

22 Dye Sub Yazıcılar Şekil Dye-Sub yazıcıların çalışma prensibi (şematik). Baskı Teknolojileri 22

23 Püskürtmeli (Inkjet) Yazıcılar Şekil Püskürtmeli yazıcıların çalışma prensibi (şematik). Baskı Teknolojileri 23

24 Lazer Yazıcılar Şekil Lazer yazıcıların çalışma prensibi (şematik). Baskı Teknolojileri 24

25 Solid Ink Yazıcılar Şekil Solid-Ink yazıcıların çalışma prensibi (şematik). Baskı Teknolojileri 25

26 Termal (Thermal Wax) Yazıcılar Şekil Termal yazıcıların çalışma prensibi (şematik). Temel Terminoloji 26

27 a) Manzara b) Çizim programı ile eldilen görüntü c) Poster d) Mönitör görüntüsü e) Teknik çizim f) Barkod g) Parmak izi h) X-ışını filmi i) Mikroskop görüntüsü j) Uydu görüntüsü k) Radar görüntüsü (Kızıl ötesi) l) Astronomi Dijital görüntüler 27

28 Görüntü Formatını belirleyen kriterler: Görüntünün tipi (Siyah/beyaz, gri ton, renkli, taranmış görüntü, grafik vbg.) Dosya boyutu ve sıkıştırma (Görüntü ne kadar kayıplı sıkıştırılmış?) Uyumluluk (Görüntü verileri başka bir yere aktarılacak mı?) Kullanım yeri (Baskı, Web, Sunum, Görüntü analizi vbg.) Görüntü Formatları 28

29 Raster (Taramalı yada Bitmap) Grafik: Bir matris üzerine koordinat sistemi ile düzenlemiş olarak dizilen piksellerden oluşan görüntülerdir. BMP TIFF GIF JPEG PNG Vektör Grafik: Her görüntü oluşturulduğunda görüntü aygıtına (yazıcı, monitör vbg.) göre yeniden boyutlandırılabilen geometrik şekillerden oluşan görüntülerdir. CDR (CorelDraw-Windows) PICT (QuickDraw-Apple) EPS, PS (PostScript) PDF (Adobe) Raster-Vektör 29

30 TIFF Aldus ve Microsoft tarafından tarayıcı ile raster görüntüler elde etmek için geliştirilmiştir. Endian tipi Etiketlerin listesi TIFF dosyaları aynı görüntünün farklı versiyonlarını taşıyabilir (örn: Tumbnail gibi). Sıkıştırma için ZIP, LZW gibi farklı algoritmalar kullanılmış olabilir. TIFF 30

31 JPEG yada JPG Bu format dosya boyutlarını belirli bir kayıp dahilinde 1:16 ya kadar küçültmek için tasarlanmıştır. Pratikte 24-bit lik bir dosyayı 1-bit küçültebilmektedir ve bu sayede 1:25 sıkıştırma elde edilmiş olur. JPEG 31

32 1. Renk dönüşümü ve küçülterek örnekleme İnsan gözü renklerin parlaklığını çok geniş olarak ayırt edemez. Bu nedenle renk parlaklığına göre küçülterek yeniden örnekleme yapılır. RGB -> YC b C r 2. Kuzen dönüşümü Görüntü 8x8=64 ayrı bloğa ayrılır. Bu bloklar içinde kuzen dönüşümü uygulanır ve tablolar oluşturulur. 3. Kayıpsız sıkıştırma Elde edilen datalar belirli bir mantık çervesinde tekrar düzenlenir. JPEG sıkıştırma 32

33 Histogram Histogramlar sıklık dağılımı veren grafiklerdir, dijital görüntülemede ise bir görüntünün içerdiği ışık yoğunluğu dağılımını verirler. Histogramlar 33

34 Histogramlar 34

35 Histogramlar 35

36 Görüntü oluşumu sırasında meydana gelen hatalar - Işıklandırma - Kontrast - Dinamik aralık Görüntünün düzeltilmesi/onarılması sırasında oluşan hatalar Histogramlar 36

37 a) Işıklandırma düşük b) Optimum ışıklandırma c) Işıklandırma fazla 37 Görüntü oluşumu -> Işıklandırma hataları

38 a) Düşük kontrast b) Normal kontrast c) Yüksek kontrast 38 Görüntü oluşumu -> Kontrast

39 a) 256 b) 64 c) 6 39 Görüntü oluşumu -> Dinamik aralık

40 Görüntü düzeltmede oluşan kusurlar Görüntü düzeltme 40

41 a) Orijinal görüntü b) Histogram boşlukları (Kontrastı sonradan artırılmış) c) Histogram atlamaları (Kontrastı sonradan azaltılmış) 41 Görüntü düzeltme -> Boşluk ve Atlamalar

42 GIF sıkıştırma etkisi a) Orjinal görüntü histogramı (24-bit) b) GIF dönüşümü sonrası histogram (8- bit) c) Yeniden 24-bit e dönüşüm (interpolasyon ile kayıp renkler yeniden oluşturulmuş) 42 Görüntü düzeltme -> Sıkıştırma etkisi

43 JPEG sıkıştırma etkisi a) Orjinal görüntü sadece iki gri ton içeriyor b) Histogram c) JPEG dönüşümü sonrası birçok gri ton daha katılıyor. d) Histogram Her iki histogramda da hem lineer hem log değerler verilmiştir. 43 Görüntü düzeltme -> Sıkıştırma etkisi