Digitalisierung

Rasterung und Quantisierung

Die Digitalisierung von analogen Bildern, wie sie unser Auge wahrnimmt, erfolgt in zwei Schritten:

1. Rasterung (Abtastung, räumliche Diskretisierung)
2. Quantisierung (Rundung)

Rasterung meint, dass das (kontinuierliche) analoge Bild in endlich viele kleine Teile gleicher Größe und gleicher Abstände zerlegt wird. Mann nennt sie Bildelemente oder engl. Picture Elements oder einfach abgekürzt: Pixel. Die am meisten verbreite Rasterungsart ist die 4er-Rasterung (quadratisch, ähnlich einem Schachbrett). Es existieren aber auch andere Arten der Rasterung z. B. 6er (hexagonal, wie eine Bienenwabe) oder 3er Rasterung (triagonal) diese treten allerdings nur sehr selten auf. Die Auflösung eines Bildes mit 4er Rasterung bezeichnet die Anzahl der Rasterpunkte/Pixel in X- und Y-Richtung. Je höher die Auflösung, desto größer ist der benötigte Speicher.

Die Quantisierung ist das Runden der Helligkeits oder Farbwerte. Jedes Pixel enthält Helligkeits- und Farbinformationen des analogen Bildes in Form von (Zahl-)Werten, diese sind jedoch nicht mehr kontinuierlich, sondern endlich. So kann unser Auge Helligkeit und Farbe 'stufenlos' eben kontinuierlich wahrnehmen, Daten können im Computer allerdings nicht kontinuierlich abgespeichert werden. Deshalb wird der gesamte Farb- und Helligkeitsbereich in endlich viele Stufen zerlegt, die dann abgespeichert werden können. Hier tritt also ein Rundung der Farbwerte auf. Je mehr Stufen verwendet werden, desto präziser wird die Rundung. Die Farbtiefe gibt die Anzahl der Bits an, die verwendet werden um ein bestimmte Menge von Rundungsstufen zu erreichen. Z. B. werden für 256 Grauwertstufen 8 Bit benötigt (weil 2^8=256). Für die Darstellung realitätsnaher Abbildungen wird eine Farbtiefe von mindestens 8bit pro Farbe, also 24 Bit benötigt, die Abstufung ist dann so fein, dass das Auge diese nicht mehr wahrnimmt. Man spricht dann von Echtfarbdarstellung.

Vergleiche dazu Kodierung, Datenformate.

Die oben genannte Auflösung sollte nicht mit der Dichte der Abtastung oder Darstellung eines Bildes (auch oft als Auflösung bezeichnet) verwechselt werden. Die Dichte ist eine Maß, das angibt wieviele Bildpunkte pro Längeneinheit dargestellt oder abgetastet werden können. Eine Maßeinheit ist beispielsweise DPI (dots per inch), sie gibt an, wieviele Pixel innerhalb eines Zolls (ca. 2,45cm) dargestellt oder abgetastet werden.

z.B. Bildschirm ca. 72dpi, Drucker >300dpi, Scanner >1200dpi