JENIFFER: Wie die Farbe in das Digitalbild kommt

Präsentation zum Thema: "JENIFFER: Wie die Farbe in das Digitalbild kommt"—  Präsentation transkript:

1 JENIFFER: Wie die Farbe in das Digitalbild kommt
Claudia Grosch Joachim Groß

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Gliederung Wie kommt die Farbe in das Digitalbild Interpolationsverfahren Dateiformate: Von JPEG zu NEF und DNG JENIFFER: Die Oberfläche JENIFFER: Arbeitsweise JENIFFER: Die Verfahren JENIFFER: Die Softwarestruktur Ausblick JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

3 Farbe in der Fotografie
Fotografische Verfahren gibt es seit ~ 1823 erste Versuche zur Farbfotografie ab 1877 ernsthafte Verfahren seit ~ 1950 Farbfilm: Drei Farbfilter übereinander, Silberbromidfilm jeder Bildpunkt hat die Information aller drei Grundfarben Rot – Grün – Blau (RGB) JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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dreifarbiger Pigmentdruck: Ducos du Hauron, 1877 JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

5 …in der Digitalfotografie jedoch…
im Digitalen ist die Situation grundlegend unterschiedlich statt des Films: Digitalsensor (CCD oder CMOS) bestehend aus einzelnen Pixeln heute typischerweise bis zu 8 Millionen Pixel je Sensor aber: jedes Pixel „sieht“ nur Helligkeitsunterschiede die Digitalkamera ist prinzipiell farbblind JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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CMOS-Sensor der Nikon D2X mit 12,4 Megapixel JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Dr. Bryce E. Bayer Kodak (Dr. Bryce E. Bayer ) erfindet deshalb das Bayer-Mosaik: Bedampfung des Sensors mit Mosaik in den Farben RGB 50 % Grün (jedes 2. Pixel), 25 % Rot und 25 % Blau (je jedes 4. Pixel) die Bildverarbeitungssoftware muss dieses Muster auflösen, so dass jedes Pixel alle 3 Farben hat: Demosaicing („Debayerize“) JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Das Bayer-Mosaik JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Demosaicing Auflösung des Bayer-Mosaiks: mathematische Interpolation es gibt zahlreiche unterschiedliche Verfahren sehr schnelle – aber ungenaue Verfahren wie „Nächster Nachbar“ sehr hochwertige, aber rechenintensive Verfahren wie das beliebte „Bikubisch“ am besten: Adaptive Verfahren JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

10 Vergleich verschiedener Verfahren
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11 …und welches Verfahren nehmen Sie???
die meisten Kameras wenden bereits in der Kamera ein Interpolationsverfahren an die Kamera ist dann wirklich die „Black Box“ kein Einfluss auf das Verfahren keine Möglichkeit der Optimierung JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Dateiformate (I) JPEG beliebtes verlustbehaftet komprimiertes Dateiformat dreifarbige Pixel: Interpolation ist bereits erfolgt nettes kompaktes Endformat, für die Bearbeitung ungeeignet TIFF Universales Dateiformat, nicht verlustbehaftet komprimiert dreifarbige Pixel sehr große Dateien JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Dateiformate (II) viel besser: Digitale Roh-Formate: RAW Rohdaten direkt aus dem Sensor ohne Bildverarbeitung in der Kamera herstellerspezifische Formate Nikon: nef, Canon. crw (alt) und cr2 (neu) neuer Ansatz (Herbst 2004): Adobe Universalformat DNG (Digitales Negativ) die meisten proprietären Formate können nach DNG konvertiert werden aber: RAW-Verarbeitung benötigt Software JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Java Extended Nef Image File Format EditoR erste und einzige RAW-Software mit verschiedenen, offengelegten und frei wählbaren Interpolationsverfahren 2004: Michael Keßler Diplomarbeit JENIFFER 2005: Praxissemesterarbeit am CCIDT JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

15 JENIFFER: Die Oberfläche
beim ersten Start Wahl zentraler Parameter Sprache (deutsch/englisch/spanisch) Speicherbedarf der Software zentrale Elemente Hauptfenster (Einzelbild, „Leuchttisch“) Werkzeugleiste Metadaten Histogramm JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Ziele Vereinfachung des Startprozesses Mehrsprachigkeit Gedächtnisfunktionen undo Überarbeitung von Algorithmen Erweiterung der BV-Funktionen JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Startprozess JENIFFER benötigt Parameter für JVM Vorher: Parametereingabe über Konsole Parametereingabe über Entwicklungsumgebung (z.B. eclipse) Jetzt: Zwei Java Virtual Machines: Startdialoge (2 MB) JENIFFER (Xms, Xmx) JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Die Startdialoge JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

19 Die Benutzeroberfläche
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Der Dateibrowser JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Der Interpolationsdialog JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Ziele eigenständiges Look-And-Feel Überarbeiten des Entwicklungsworkflow Analyse der Metadaten Anpassung des Weißabgleichs Überarbeitung der Farbkorrektur Zusätzliches Analysewerkzeug Histogramm JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

23 JENIFFER: Wie die Software arbeitet
Verarbeitungsschritte von JENIFFER Öffnen der RAW-Datei die eigentliche Interpolation Einrechnung des Weißabgleichs Farbkorrektur Umwandeln in LAB Berechnung der Gradationskurve weitere Optimierungen und Funktionen (Schärfen, Helligkeit, Kontrast, Drehen, Spiegeln, Invertieren, Zoomen …) JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Ausgangsbild nach Interpolation Farbkorrektur Weißabgleich JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Weißabgleich je Farbtemperatur Anpassung der RGB-Werte Kelvin-Werte müssen in Koeffizienten umgerechnet werden und mit kameraspezifischen Werten verrechnet werden Danach werden RGB-Werte angepasst R’ = R · α1kamera · α1temp G’ = G · α2kamera · α2temp B’ = B · α3kamera · α3temp JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Farbkorrektur grundlegender Entwicklungsschritt: die Farbkorrektur R’ = R · α1 + G · β1 + B · γ1 G’ = R · α2 + G · β2 + B · γ2 B’ = R · α3 + G · β3 + B · γ3 JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Gradationskurven Gradationskurve: Zusammenhang von hervorgerufener Schwärzung in Abhängigkeit von einfallender Lichtmenge in RAW-Datei als Matrix mit Werten zu je 8 bit hinterlegt Vom Benutzer frei definierbar JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Gradationskurven JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

29 Die Benutzeroberfläche
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Das Look-And-Feel Erweiterung des Standard Metal-Theme Änderungen der Grundfarben Problem: Peer-Klassen Überschreiben entsprechender UI-Deligierten JRootPaneUI TitelPane JTabbedPaneUI JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Das Histogramm Erweiterte Möglichkeiten zur Bildanalyse Intensitätswerte zählen und in Array eintragen JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Das Histogramm JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Benötigte Pakete Benutzt NEF-IO von Fabrizio Giudici erweitert für neue Kameramodelle benötigt ImageJ, eine Bildverarbeitungsapi JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Weitere Funktionen JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Der Laplace-operator Multiplikation mit Filtermatrix Addition der Ergebnisse Subtraktion vom Ausgangswert JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Kantendetektion JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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Ausblick JENIFFER wird als Projekt unter Federführung des CCIDT entwickelt einzige RAW-Software mit transparenten und frei wählbaren Interpolationsverfahren plattformunabhängig, da Java erweiterbar um neue Interpolationsverfahren Grundlage für Highend-Entwicklung des digitalen Negativs JENIFFER: Wie Farbe in das Digitalbild kommt

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