Digitale Beeldbewerking

 

Digitale beeldbewerking is het met software bewerken van afbeeldingen. Deze digitale afbeeldingen kunnen op een computer gemaakt zijn maar ook gedigitaliseerd of nog een andere digitale bron. Ook wanneer er een afbeelding gescand is waarbij een afdruk als een digitaal bestand opgeslagen wordt, wordt vaak naderhand m.b.v. software de afbeelding bewerkt.

De bewerking dient ervoor om het beeld te verbeteren, of om een artistieke bewerking toe te passen of om de aandacht meer op een bepaald onderdeel te richten. Behalve zichtbare wijzigingen zoals contrast, helderheid, gamma, afmeting e.d. kunnen ook onderliggende eigenschappen worden gewijzigd zoals het bestandsformaat en de bestandsgrootte.

Ook kunnen afzonderlijke beeldelementen gewijzigd, verwijderd en/of toegevoegd worden. Hoewel dit ook beeldbewerking is wordt dit doorgaans beeldmanipulatie genoemd.

Inhoud

Geschiedenis van de beeldbewerking

Soorten digitale beeldbewerking

Retoucheren

Kleuren en helderheid aanpassen

Contrast en helderheid

Niveaus en curven

Verzadiging

Beeldverbetering en filters

Verscherpen

Onscherpheidsmasker

Ruis verminderen

Foto vergroten

Foto verkleinen

Omzetten naar een vectortekening

Artistieke bewerkingen

Beeldverbetering in speelfilms

Beeldverbetering bij beveiligingscamera's

Professionele software voor beeldbewerking

 

 

Geschiedenis van de beeldbewerking

Voordat huidige software als Adobe Photoshop begin jaren 90 zijn intrede deed werd (digitale) beeldbewerking uitgevoerd op gespecialiseerde (zeer kostbare) workstations zoals Scitex en Quantel (Paintbox).

Voor de jaren 80 konden complexe beeldbewerkingen alleen analoog uitgevoerd worden. In de donkere kamer werd het benodigde materiaal afgedrukt en een retoucheur (dat is iemand die beelden bewerkt) ging aan het werk met mes, penseel, lijm en verf om het beoogde resultaat te verkrijgen.

Sinds ongeveer 1990 kunnen foto's met echte kleuren op de computer bewerkt worden.

Soorten digitale beeldbewerking

Retoucheren

Retoucheren is het met de  bewerken van een schilderij of een afbeelding. Bijvoorbeeld krassen en vlekken van een oude foto verwijderen. Wanneer niet alleen krassen en vlekken worden verwijderd, maar de foto een heel andere inhoud wordt gegeven, wordt dat beeldmanipulatie genoemd.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9a/Example-retouch-1.jpg

Origineel

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9b/Example-retouch-2.jpg

Geretoucheerd

In het origineel van een afbeelding van het Paleis op de Dam uit 1900 zit een storende vlek. Hier is een klein deel van deze afbeelding te zien. De vlek is in het tweede plaatje weggehaald door er een stukje lucht overheen te plakken. Het stukje lucht is er vlakbij weggehaald en is met vage randen over de vlek heen geplaatst.

Kleuren en helderheid aanpassen

Contrast en helderheid

Door het contrast (het verschil tussen tegenstellingen bv. donker en licht) aan te passen, kan het verschil tussen donkere en lichte gedeelten versterkt of verzwakt worden. Dit gaat vaak in combinatie met een aanpassing van de helderheid, omdat anders de foto te licht of te donker zou worden.

Niveaus en curven

Met niveaus (Engels: levels) kan de helderheid van de verschillende kleuren aangepast worden. Met curven kan de helderheid volgens een bepaalde grafiek aangepast worden.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/09/Example-curves-1.jpg

Origineel

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e1/Example-curves-2.jpg

Bewerkt met curve

Dit voorbeeld geeft aan waar de curven voor gebruikt kunnen worden. Bij de bewerkte foto zijn de lichte delen (zoals de muur) gelijk gebleven, alleen de donkere kleuren zijn verander terwijl zwart toch zwart blijft.

Verzadiging

Met behulp van de kleurverzadiging kunnen de kleuren van een fletse foto versterkt worden.

Het omgekeerde kan ook, de kleuren kunnen verminderd of helemaal weggehaald worden. Als de kleuren worden weggehaald is het een zwart-witfoto geworden.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2f/Example-saturation-1.jpg

Origineel

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2a/Example-saturation-2.jpg

Met verhoogde verzadiging

Het origineel is een foto van een zeeaster, en had weinig kleuren. Door die foto te verkleinen en te comprimeren naar een JPG-bestand zijn de kleuren nog verder verdwenen. In het tweede plaatje zijn de kleuren versterkt met de kleurverzadiging. Bij een dergelijk klein plaatje mogen de kleuren zelfs wat overdreven worden, voordat het hinderlijk wordt.

Beeldverbetering en filters

Het verbeteren van een foto is niet altijd succesvol. Vaak moet je een beetje aanvoelen wat beter is en wat niet. Om een foto van goede kwaliteit te maken is allereerst een goede opname nodig, bijvoorbeeld met een goede digitale camera. Een foto van slechte kwaliteit kan achteraf nooit meer verbeterd worden tot een foto van goede kwaliteit.

Verscherpen

Een foto die wazig is, kan verscherpt worden. Als bijvoorbeeld een foto is genomen met een camera die op een verkeerde afstand is scherpgesteld, dan is wiskundig te berekenen hoe de onscherpte (gedeeltelijk) ongedaan kan worden gemaakt. Daardoor zal echter ook de beeldruis in de foto versterkt worden. Ook kunnen hinderlijke randen ontstaan.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d5/Example-sharpen-1.jpg

Origineel

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/39/Example-sharpen-2.jpg

Verscherpt

De tweede foto is verscherpt, waardoor de gele bloemen wat beter afsteken tegen de achtergrond. Het lijkt misschien iets beter, maar de kwaliteit is er niet beter op geworden, zelfs iets slechter omdat de afzonderlijke pixels nu zichtbaar zijn.

Onscherpheidsmasker

Het "onscherpheidsmasker"(Engels: unsharp mask) maakt de foto scherper waar er overgangen in de foto zijn (bijvoorbeeld de rand van een voorwerp) en niet waar de foto vrij egaal van kleur is (bijvoorbeeld blauwe lucht). Hierdoor wordt de foto scherper, zonder dat de beeldruis versterkt wordt.

De techniek komt uit de analoge fotografie. Daarvoor werd een tweede negatief gemaakt, wat opzettelijk wazig werd gemaakt, en wat omgekeerde kleuren had. Daardoor werd het in feite een transparant positief. Dit tweede negatief werd bovenop het originele negatief geplaatst. Door fotopapier te gebruiken met een hoger contrast werd zo de uiteindelijke foto scherper.

Ruis verminderen

Door een foto wazig te maken, zal de ruis verminderen. Om te voorkomen dat hele foto waziger wordt, zijn er technieken die vergelijkbaar zijn met onscherpheidsmasker. Door slimme berekeningen kunnen bijvoorbeeld alleen vlakken met egale kleuren wazig gemaakt worden.
Ook zijn er filters die een foto ontspikkelen.

Een jpeg-bestand wat sterk gecomprimeerd is, vertoont zogenaamde "jpeg-jitter" dat is dus ruis die alleen op jpeg bestanden voorkomt. Sommige programma's hebben speciale filters om deze ruis te verminderen.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/41/Example-denoise-1.jpg

Origineel

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ae/Example-denoise-2.jpg

Minder ruis

De tweede foto is bewerkt met de ontspikkel functie en is ook verscherpt. De achtergrond bevat minder ruis, maar in het verendek van de kanarie is nu ook detail verloren gegaan. Het was dus beter geweest om enkel de achtergrond te bewerken.

Foto vergroten

Als een digitale afbeelding sterk vergroot wordt, dan worden alle beeldpunten zichtbaar. Daarom zijn er manieren om de tussenliggende beeldpunten in te vullen, aan de hand van de originele beeldpunten. Daarvoor zijn verschillend algoritmes ontwikkeld:

-         Zonder algoritme (dichtstbijzijnde beeldpunt)

-         Bilinear

-         Bicubic (ook wel Bicubic interpolation genoemd)

-         Mitchell filter

-         Lanczos filter

Ook zijn er programma's die proberen na te gaan wat de vorm is van de voorwerpen op de foto. Zij proberen dan extra beeldpunten toe te voegen terwijl de vorm in stand blijft. Dit kan ook nadelig zijn. Des te intelligenter een programma is, des te meer keuzes zal het moeten maken. Bij een foute keuze zal er beeldinformatie verloren gaan.

Bij het vergroten van een foto komt alle ruis en oneffenheden extra duidelijk in beeld. Dat kan storend werken en de aandacht van de foto afleiden. Daarom kan een (lichte) bewerking de foto verbeteren.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/70/Example-enlarge-1-original.png

Origineel

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b1/Example-enlarge-2-none.png

Zonder algoritme

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/89/Example-enlarge-3-lineair.png

Bilinear

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3d/Example-enlarge-4-cubic.png

Bicubic

Deze heel eenvoudige voorbeelden laten het effect van het vergroten zien. Het origineel is het eerste kleine plaatje, en wordt op verschillende manieren acht maal vergroot.

Foto verkleinen

Bij het verkleinen van een foto kunnen de afzonderlijke beeldpunten al te sterk zichtbaar worden. Daarom kan net als bij het vergroten van de algoritmes gebruikgemaakt worden bij het verkleinen van een foto. Het nadeel is dat daarbij het resultaat enigszins wazig is. Daarom kan daarna de foto nog wat verscherpt worden.

Omzetten naar een vectortekening

Een eenvoudige afbeelding kan omgezet worden naar een vectortekening. Een vectortekening heeft als voordeel dat onbeperkt vergroot kan worden, terwijl toch alle lijnen vloeiend blijven, en ook zonder dat het wazig wordt.

Daarvoor zijn alleen eenvoudige afbeeldingen geschikt. Een normale foto kun je vaak niet goed om zetten naar een vectortekening.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/48/Example-vector-1.png

Bitmaptekening

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/80/Example-vector-2.png

Vectortekening

Het origineel is de bitmap tekening, die uit afzonderlijke pixels bestaat (hier uitvergroot). Daar is door een programma een vectortekening van gemaakt. De afbeelding is wat vervormd, maar de vectortekening kan onbeperkt vergroot worden, zonder dat de pixels zichtbaar zullen worden.

Artistieke bewerkingen

Bij de meeste grafische computerprogramma's zijn een groot aantal filters meegeleverd, waarmee effecten zijn te maken.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/91/Example-artistic-1.jpg

Origineel

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0a/Example-artistic-2.jpg

Artistieke bewerking

Dit voorbeeld laat enkele mogelijkheden zien. De bewerkte foto heeft ronde randen, een schaduw, de groene bladeren zijn blauw geworden, en het lijkt alsof het op doek is gedrukt. De grote hoeveelheid mogelijkheden zorgen dus niet altijd voor een mooier resultaat.

Beeldverbetering in speelfilms

In speelfilms en in televisieseries heeft men soms een slechte foto, waarop het beeld van de dader te onduidelijk is om te herkennen. Na uren rekenen op de computer wordt het beeld steeds beter, en uiteindelijk komt er een herkenbare foto van de dader tevoorschijn.
Dit is echter niet mogelijk. Het is niet mogelijk om iets aan de foto toe te voegen, als die informatie niet al in de foto zelf aanwezig is. Een foto kan wel aangepast worden zodat sommige dingen beter herkenbaar zijn.

Beeldverbetering bij beveiligingscamera's

Beveiligingscamera's of webcams die in het donker een onduidelijke video-opname hebben gemaakt, zijn soms wel geschikt om de foto te verbeteren. Door het gemiddelde van een aantal beelden te nemen, kan de ruis die de camera zelf toevoegt eruit gefilterd worden. Daarbij moet de lens van de camera van goede kwaliteit zijn, en ook moet de camera gedurende de verschillende opnames stil gehangen hebben. Dit werkt natuurlijk alleen bij stilstaande voorwerpen.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/Example-average-1.jpg

Een enkele foto

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a7/Example-average-2.jpg

Gemiddelde van meerdere foto's

Bij dit voorbeeld is een webcam met zeer weinig belichting gebruikt. De enkele foto laat daarom veel ruis zien. De tweede foto is het gemiddelde van 250 van zulke foto's, waardoor de ruis van de beeldchip is weg gefilterd.

Professionele software voor beeldbewerking

-         De GIMP

-         Paint Shop Pro

-         Corel PHOTO-PAINT

-         Ulead PhotoImpact

-         Adobe Photoshop

-         Digikam

-         ACDSEE Pro 2.5

-         Image Analyzer

De meeste van deze software is voor een gewoon persoon niet te betalen met uitzondering van Gimp, Image Analyzer en ACDSee. Daarom leveren fabrikanten van scanners en digitale camera's hierbij vaak gratis beeldbewerkingsoftware, dit zijn meestal uitgeklede versies van de professionele programma's.

De toets

Nu gaan we jullie kennis van die hoofdstuk overhoren door een woordpuzzel. Als je alles invult zie je van boven naar beneden in de zwarte kolom een woord staan laat dit controleren door je leraar.

Toets