Rastrový obrázek se skládá z mnoha bodů – pixelů. Jejich počet závisí na počtu prvků snímače digitálního fotoaparátu, tedy na rozlišení.
Počet pixelů v tomto obrázku lze zvětšit nebo zmenšit, odborně této operaci říkáme převzorkování neboli resampling. Jestliže rastrový obrázek zmenšíte, musí se některé body vypustit. V opačném případě musíte nějaké body přidat. Interpolace má smysl pouze tehdy, pokud ji provádí zkušený uživatel kvalitního bitmapového editoru (např. Adobe Photoshop, Zoner Photo Studio 7) a přesně ví, proč a co s obrázkem dělá, respektive ví, jak fungují resamplovací algoritmy. Vlastnosti přidaného nebo odebraného pixelu totiž vytvoří program právě na základě výpočtů nadefinovaných v resamplovacím algoritmu.
Dobrý bitmapový editor je vybaven několika algoritmy, a nepočítáme-li jednoduchou metodu „nejbližší soused“, pak mezi nejobvyklejší patří například bikubická nebo bilineární metoda interpolace. Například Zoner Photo Studio 7 disponuje osmi interpolačními algoritmy. Můžete si sami vyzkoušet, že nejde o marketingový trik, protože ani jeden nefunguje shodně a navíc zjistíte, že pracuje-li metoda bikubické interpolace nejlépe pro zvětšování snímků, pak pro zmenšení je nejvýhodnější použít takzvaný Supersampling.
Při každém převzorkování dojde v menší či větší míře ke ztrátě detailů, rozostření a někdy ke zkreslení barev. Proto je také vhodné fotografii i po zmenšení lehce doostřit, aby se dosáhlo dojmu shodného s původním snímkem.
Když fotografii s více body vytisknete nebo ji necháte vyvolat ve fotolabu (při daném formátu), bude mít vyšší plošné rozlišení – dpi. Při zvětšování plochy obrázku (formátu) může později vykazovat viditelnost bodů, tzv. pixelizaci. Dpi je zkratka dot per inch (počet bodů na palec). Tato hodnota popisuje hustotu obrazové informace, tedy jak jsou jednotlivé body rozmístěny na ploše (proto ji označujeme jako plošné rozlišení). Pokud se budeme bavit o rozlišení přístroje, který provádí digitalizaci obrazu (fotoaparát), mluvíme pouze o bodech obrazové informace.
Něco jiného je plošné rozlišení v dpi na výstupním zařízení (tiskárna, osvitka). Zde jde o to, jak jemně jsou rozloženy jednotlivé zaznamenané obrazové pixely na plochu média. Na vstupu do tiskárny dáváme pomocí programu příkaz třeba „udělej obrázek 18 × 24 cm z 1920 × 2560 (4,91 mil) obrazových bodů“. Čím vyšší rozlišení v dpi, tím větší hustotou se mohou pixely poskládat. Výstupní zařízení pak obraz převzorkuje podle svého charakteru a svého rozlišení (počtu tiskových bodů na palec), ovšem pokud bude obrazových pixelů popsáno málo na vstupu, vykreslí je mnoha body tiskové barvy a dojde k pixelizaci. Navíc neplatí, že bod tiskárny, sázený na plochu papíru, je totožný s pixelem pořízeným digifotoaparátem. Body některých výstupních zařízení (zejména inkoustových fototiskáren) se různě spojují, překrývají a pokládají vedle sebe, aby zobrazily popisovaný pixel, a to i v případě, že dpi na vstupu je dostatečné. Přesné údaje zná jenom výrobce výstupních zařízení. Pro vyvolání fotek v digilabu je potřeba 300–400 dpi, pro inkoustovou fototiskárnu 150 – 300 dpi.
V problematice se příliš neorientuje ten, kdo žádá obrázek o rozlišení např. 300 dpi, ale neudá výstupní velikost obrázku.
Platí vztah: Výška (nebo šířka) obrázku v pixelech × 2,54/ Výška (nebo šířka) papíru v cm = dpi
V našem případě:
1920 × 2,54/18 = 271 dpi
2560 × 2,54/24 = 271 dpi
Obrázek pořízený digitálním fotoaparátem o velikosti 1920 × 2560 pixelů vytištěný na plochu 18 × 24 cm bude tedy mít 271 × 271 dpi. Protože jde o zpracování obrazu, hovoříme ne o přímce, ale o ploše. To znamená, že rozlišení obrázku v dpi při daném počtu bodů vodorovně a svisle a dané délce vodorovně a svisle může být oběma směry různé (i když v praxi se u většiny zařízení používá plošné rozlišení shodné v obou směrech).
Pro větší přehlednost používám výraz velikost obrázku pro údaj o množství pixelů a výraz plocha obrázku pro fyzickou velikost (např. 18 × 24 cm). Rozlišení obrázku je nepřímo úměrné ploše obrázku (vyjádřené v jednotkách délky) při daném počtu bodů obrázku. Představme si obrázek o ploše 1" (palec = 2,54 cm) × 1" při rozlišení 300 dpi. Stejný obrázek může mít také 2" × 2" v rozlišení 150 dpi. Zvýšení rozměrů snižuje rozlišení obrázku a zobrazené pixely jsou zde větší, aby jejich stejný počet zaplnil větší plochu. Žádný pixel se neztratí ani nezmění, nedojde ke změně velikosti (počtu obrazových bodů) obrázku, pouze hustota pixelů je poloviční.
Fotografováno 35 × 35 pixelů (výřez), dpi 4× menší při stejné ploše obrázku
Fotografováno 140 × 140 pixelů (výřez), dpi 4× větší při stejné ploše obrázku
Fotografováno 35 × 35 pixelů (výřez), brutálně převzorkováno na 140 × 140 pixelů
Co se týká převzorkování na uvedeném příkladu s obrázky, jedná se o hrubý zásah pro větší názornost. Prakticky se tato metoda používá v menší intenzitě a po menších dávkách, případně s dalšími úpravami.
Pokračování 2 / 3
Barevná hloubka
Důležitou vlastností pixelů je jejich barevná hloubka. Každý takový bod (pixel) je popsán jedním nebo více bity informací o jeho barvě a jasu (proto se rastrovému obrázku říká též bitmapa). Větší hloubka obrazových bodů (více bitů pro každý bod) znamená více dostupných odstínů barev, které dané zařízení může přiřadit jednotlivým obrazovým bodům. Bit (b) je binární číslo a vyjadřuje nejmenší jednotkou informace, dva stavy (např. ano – ne, bílá – černá, nízké napětí – vysoké napětí atd). Numericky se vyjadřuje 0 nebo 1.
Nejběžněji používané bitové hloubky pixelů jsou 1, 4, 8, 16, 24, 32. Obrazy v barevném modelu RGB, Lab, stupních šedi, CMYK, obsahují většinou 8 (někdy 16) bitů dat na jeden barevný kanál. Z toho vyplývá 24 bitová hloubka u RGB barevného modelu (8 bitů × 3 kanály), 24 bitová hloubka u LAB modelu (8 bitů × 3 kanály), 8 bitová hloubka ve stupních šedi (8 bitů × 1 kanál), 32 bitová hloubka u modelu CMYK (8 bitů × 4 kanály). Bitová hloubka udává, kolik hodnot může každý pixel obrazu mít. Pro n bitů je to 2n hodnot (stavů). 1 bit znamená 21 = 2 tj. monochromatický rastrový obraz s černými nebo bílými pixely (dva možné stavy). 8 bitů na pixel může být vyjádření černobílého rastrového obrázku s polotóny 28 = 256 odstínů barvy na pixel (v případě černobílého obrázku šedé barvy). 24 bitů na pixel (8 bitů na jednu barvu: červená, zelená, modrá) je vyjádření rastrového obrázku True Color (věrná barva) 224 = 16,7 milionu barev.
Byte (Bajt = B) je nejmenší adresovatelná jednotka v paměti počítače a skládá se z osmi bitů. V bajtech se udává kapacita paměti. Bitová hloubka krát počet pixelů bitmapy děleno 8 (8 bitů je jeden bajt v paměti) udává velikost paměti, potřebné k uchování dané nekomprimované bitmapy.
Příklad: kolik „spotřebuje“ v paměti fotoaparátu snímek o velikosti 1 920 × 2 560 pixelů v nejlepší kvalitě? Jedná se o nekomprimovaný rastrový obrázek složený z 1 920 x 2 560 = 4,9 mil. bodů,
24 bitů na pixel. 4 900 000 pixelů × 24 (bitů) = 117 600 000 děleno 8 (8 bitů = 1 bajt paměti) =
14 700 000 bajtů = 14 MB paměti. Zkráceně: 1920 × 2560 x 3 = 14 700 000 B = 14 MB paměti.
1 MB = 1 048 576 B, 1 KB = 1 024 B.
Vyskytl se nám nový termín: nekomprimovaný rastrový obrázek. Co je tedy komprese?
Pokračování 3 / 3
Komprese
Komprese je proces, který zmenší množství dat (ne pixelů) popisující danou bitmapu a přitom ji ochudí o relativně málo důležité informace potřebné pro výsledný obraz. Typickým zástupcem jsou obrázky formátu JFIF (algoritmus JPEG). Jde o typ softwarového zpracování a uložení. Jak funguje?
V blocích 8 x 8 pixelů se podobné (nebo stejné) pixely zapíší jako jeden záznam. Podobnost se netýká odstínu barev, ale tónů (jasu), na které je lidské oko méně citlivé. Místo 256 odstínů, např. modré, digitální fotoaparát zapíše u obrázku pouze 128 odstínů modré a ty podobné zaznamená stejným zápisem. Počet bodů v obrázku zůstane stejný, pouze jejich zápis se zjednoduší. Pro porovnání: když uložíte fotografii, tedy soubor dat, v nekomprimovaném formátu (TIFF, BMP), každý pixel se zapíše s kompletní informací o hodnotě kanálu červeného, zeleného a modrého.
Kompresní poměr ve formátu JPEG můžete měnit a tím stanovit, jak hrubé měřítko bere software na „podobnost“. U digitálních fotoaparátů je obvykle na výběr možnost uložení s různou úrovní komprese. Menší komprese přináší lepší kvalitu a větší datový objem, větší komprese kvalitu zhoršuje, ale velikost dat naopak zmenšuje. Velikost kompresního poměru je kompromisem mezi velikostí obrázku v bajtech a kvalitou obrázku s přihlédnutím k jeho použití. V mezním případě se zapíše např. 8x modrá (různého jasu) jako jeden záznam místo osmi záznamů modrých. Pokud z takto komprimovaných dat necháte vyvolat fotku, objeví se osm stejně modrých bodů.
Pokud obrázek z výše uvedeného příkladu o velikosti 14 700 000 bajtů uložíte (nebo přímo nafotíte) ve formátu JPEG s kompresním poměrem 1:20, bude mít soubor velikost 14 700 000 : 20 = 735 000 bajů. Je velmi důležité si uvědomit jednu skutečnost, protože zejména začátečníci v tomto dost často chybují: pokud sebevíce zkomprimovaný soubor převedete zpět na nekomprimovaný, velikost souboru se sice opět zvětší na původní velikost, protože každý bod se zapíše zvlášť (byť stejnou hodnotou), ovšem kvalita obrázku se už na původní nikdy nevrátí.