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Vimage Grundlagen

Grauwerte, Schwarz- und Weißpegel und Radionormen

Grauwerte sind Zahlen, die einem Pixel zugeordnet sind und grundsätzlich dessen Helligkeit angeben. Sie konstituieren die Radiometrie eines Bildes. Einem Pixel können auch mehrere Grauwerte zugeordnet sein, z. B. für Rot, Grün, Blau, wodurch sich Farben modellieren lassen.

Weil das Auge etwa 100 Helligkeitswerte unterscheiden kann, kennen die meisten Bildverarbeitungsprogramme einen Grauwert-Wertebereich von 0 bis 255. Ein Grauwert entspricht einem Byte, Grauwert Null wird z. B. weiß, Grauwert 255 schwarz zugeordnet. Höhenmodelle können allerdings auch Werte von -11034 oder +8848 Metern enthalten. Aus diesem Grund speichert Vimage Grauwerte intern nicht als Bytes, sondern als Gleitkommazahlen. Damit sind nicht nur Werte bis zu ±1038 möglich, es können auch bis zu 7 Nachkommastellen gespeichert werden. Praktische Werte können bis etwa ±200000 gehen.

Schwarz und Weiß in Vimage

Wie aber einen so großen Wertebereich darstellen? Wenn man Weiß der Zahl 0 und Schwarz dem Wert 255 zuordnet, dann werden alle Hochgebirge, egal, ob mit Höhenwert 1000, 2000 oder 8000 m als Höhenmodell schwarz dargestellt. Ordnet man hingegen Weiß der Zahl -10000 und Schwarz der Zahl +10000 zu, dann ist 0 ein 50-%-Mittelgrau und 255 ein fast identisches 50,2-%-Mittelgrau und man erkennt auch nichts.

Vimage nutzt darum keine festen Schwarz-Weiß-Werte, sondern es ist ein Schwarzpegel und eines Weißpegel variabel einstellbar. Die Einstellung erfolgt über Bildverwaltung/Radiometrieparameter erreichbare Fenster:

Die Einstellung dieser Werte heißt Radiometrienormierung. Für verschiedene Zwecke sind jeweils verschiedene „Grauwertnormen“ empfehlenswert.


Druckfarbnorm

Die Zuordnung weiß=0 und schwarz=255 heißt Druckfarbnorm:

Wichtigste Grauwertzuordnung. Der große Vorteil der Druckfarbnorm ist, dass Kontrastveränderungen einfach durch bloße Multiplikationen erfolgen können. Weiß bleibt als Grauwert 0 dabei unverändert.

Wenn Bilder in anderen Normen vorliegen, so kann man diese per Radiometrie/In Druckfarbnorm transformieren umwandeln. Hierbei werden die Pegel auf 0 bzw. 255 gesetzt, gleichzeitig werden alle Grauwerte, so transformiert, dass der visuelle Eindruck unverändert bleibt.

Eine einheitliche Druckfarbnorm ist auch sehr zu praktisch, wenn mehrere Reliefdarstellungen zusammenkopiert werden sollen.


Lichtintensitätsnorm

Die Zuordnung schwarz=0 und weiß=255 heißt Lichtintensitätsnorm:

Die Lichtintensitätsnorm ist in der Bildverarbeitung verbreitet. Es ist dies auch die typische Radiometrienorm, die nach dem Import von RGB-Bildern anliegt. Visuell ist die Lichtintensitätsnorm aber oft ungünstig, weil Kontraständerungen unerwartet ausfallen können. Empfehlung: Bilder per Radiometrie/In Druckfarbnorm transformieren in Druckfarbnorm transformieren.


Gouachfarbnorm

Die Zuordnung schwarz=127,5 udn weiß=-127,5 heißt Gouachefarbnorm. Grauwert 0 bedeutet grau:

Akademisch.


Licht-Schattennorm

Die Zuordnung weiß=127,5 und schwarz=-127,5 heißt Licht-Schattennorm. Grauwert 0 bedeutet grau:

Eine wichtige Einstellung für die Gestaltung von Schräglichtschummerungen, liegt doch hier genau der mittelgraue Ebenenton auf Wert 0. Kontraständerungen erhalten den Ebenenton. Lichter und Schatten werden betont oder abgeschwächt.

Vor dem Abspeichern im Datentype BYTE sollen die Bilder unbedingt in Druckfarbnorm umwandelt werden, denn Bytebilder können keine negativen Grauwerte speichern.


Freie Norm

Alle anderen Normen heißen „freie Normen“. Der typischer Anwendungsfall der freien Norm ist das Höhenmodell, hier mit weiß=-20 und schwarz=3000 demonstiert:

Andere Beispiele für freie Normen:

  • Lambert-Farbschummerungen haben „zufällige“ Ebenentöne und stehen deshalb grundsätzlich in freien Normen.
  • Für Schummerungen können modifizierte Normen wie z. B. schwarz=-64, weiß=192 (bei Ebenenton 0) gestalterisch interessante Einmischungen bewirken.
  • Mit dicht beieinanderliegenden Werten lassen sich Daten analysieren, z. B. können in einem Höhenmodell mit der Radionorm schwarz=-0,5 und weiß=+0,5 sehr gut Küstenverläufe analysiert werden.


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