Wie viele Byte belegt dieser eine Pixel im RGB-Bild?Byte
Jeder Filter ist reine Rechnung auf Zahlen — das Bild „sieht“ niemand, es wird nur umgerechnet. Deshalb lässt sich jeder Schritt exakt vorhersagen. Beachte die ersten beiden Zeilen: 140 gegen 149 — der ungewichtete Mittelwert liegt hier um 9 Stufen daneben, weil er den hellen Grün-Anteil zu schwach zählt.
Graustufe = gewichtete Summe: 0,299 · R + 0,587 · G + 0,114 · B (der ungewichtete Mittelwert ist nur der Vergleichswert in Zeile 1). Für den Kontrast gilt: neu = 128 + 2 · (alt − 128). Bleibt ein Wert über 255, wird auf 255 abgeschnitten.
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Trickfrage: Zurück zum Original?
AFB III
Ein Filter erhöht alle Grauwerte um 60, ein zweiter senkt sie danach wieder um 60. Grauwerte liegen zwischen 0 und 255. Kreuze für jeden Ausgangswert an, was zutrifft.
Setze in jeder Zeile überall dort ein Kreuz, wo die Aussage zutrifft — es können mehrere pro Zeile sein. Enter setzt und löscht.
Ausgangswert
Wird beim Erhöhen abgeschnitten
Kommt exakt zum Ausgangswert zurück
Ist am Ende dunkler als vorher
Grauwert 0
Grauwert 10
Grauwert 100
Grauwert 195
Grauwert 230
Grauwert 255
Sobald ein Wert über 255 rutscht, wird er auf 255 gekappt (Clipping) — und diese Information ist unwiederbringlich weg. Deshalb arbeitet man in der Bildbearbeitung mit Einstellungsebenen statt direkt auf den Pixeln.
Was passiert mit 230 + 60? Ein Grauwert kann nicht größer als 255 werden — der Rest wird einfach abgeschnitten.
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Fünf Aussagen zur Bildbearbeitung
AFB II
Stimmt die Aussage oder nicht? Eine Fehleinschätzung beendet die Serie.
Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5
Die Leitfrage bei jeder Operation lautet: Wird Information nur verschoben oder wirklich vernichtet? Drehen und Invertieren verschieben, Abschneiden am Rand des Wertebereichs vernichtet.
Denk an die Grenzen des Wertebereichs 0–255 und daran, welche Operationen Information vernichten.
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Punktoperation oder nicht?
AFB III
Manche Werkzeuge betrachten jeden Pixel für sich, andere brauchen die Nachbarpixel oder ordnen Pixel neu an. Sortiere die sechs Karten.
Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Punktoperation (Pixel für Pixel)
2Braucht die Nachbarpixel
3Ordnet Pixel nur um
Diese Einteilung erklärt, warum Weichzeichnen deutlich mehr Rechenzeit kostet: Für jeden Pixel muss die Umgebung mitgelesen werden. Punktoperationen dagegen lassen sich für alle Pixel unabhängig und damit hochgradig parallel berechnen — genau das macht eine Grafikkarte so schnell.
Frage dich: Könnte ich diesen Effekt berechnen, wenn ich nur einen einzigen Pixelwert kenne?
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Paare finden: Werkzeug und Wirkung
AFB I
Acht Werkzeuge der Bildbearbeitung — finde zu jedem die passende Rechenregel. Du hast höchstens 16 Versuche.
Decke zwei Karten auf, die zusammengehören. Mit der Tastatur: Tab zur Karte, Enter aufdecken, Pfeiltasten zum Wandern.
Versuche: 0 von 16
Die meisten Karten beschreiben Punktoperationen — nur Weichzeichner und Kantenerkennung brauchen die Nachbarpixel, und die Filtermatrix ist genau das Werkzeug dafür. Genau diese Unterscheidung entscheidet, wie aufwendig ein Filter zu berechnen ist.
Zwei Werkzeuge schauen auf die Nachbarn, die übrigen rechnen nur mit dem Pixel selbst.
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Der Weichzeichner bei der Arbeit
AFB II
Spiele durch, wie der Weichzeichner einen einzelnen Pixel neu berechnet.
Spiele den Ablauf Schritt für Schritt durch: Was passiert als Nächstes? Nur die richtige Karte bringt dich weiter.
Ein einziger Klick auf „Weichzeichnen“ löst also Millionen von Mittelwert-Rechnungen aus. Dass sich das flüssig anfühlt, liegt an der schieren Rechengeschwindigkeit moderner Prozessoren — nicht daran, dass die Aufgabe klein wäre.
Denke daran, was den Weichzeichner von einer Punktoperation unterscheidet.
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Rechne wie der Weichzeichner
AFB I
Ein Pixel und seine acht Nachbarn haben die Werte 90, 100, 110, 100, 100, 100, 90, 110, 100. Welchen Wert bekommt der mittlere Pixel nach dem Weichzeichnen?
Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Die Summe ist 900, geteilt durch 9 ergibt 100. Auffällig: Der Wert ändert sich kaum, weil die Umgebung schon ähnlich war — der Weichzeichner wirkt nur dort stark, wo ein Pixel deutlich aus seiner Nachbarschaft herausfällt. Genau deshalb entfernt er Bildrauschen.
Addiere alle neun Werte und teile durch 9 — die Zahlen sind absichtlich freundlich gewählt.
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Welches Werkzeug hilft hier?
AFB II
Ein Nachtfoto ist stark verrauscht: einzelne Pixel stechen hell heraus. Arbeite dich durch die Entscheidungsfragen zum passenden Werkzeug.
Beantworte die Fragen des Entscheidungsbaums mit Ja oder Nein und schau, wo du herauskommst.
Rauschen besteht aus einzelnen Ausreißer-Pixeln — und genau dagegen ist der Mittelwert der Nachbarn das perfekte Mittel. Der Preis: Auch echte feine Details werden mitgeglättet. Jedes Werkzeug ist ein Tauschgeschäft.
Störpixel sind Ausreißer gegenüber ihren Nachbarn — welches Werkzeug rechnet mit Nachbarn?
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Fehlersuche: der Spickzettel zur Bildbearbeitung
AFB III
Auf diesem Merkzettel stehen sechs Sätze — drei davon sind falsch. Klicke genau diese drei an.
In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Zwei Fehler betreffen die Frage „Punkt- oder Nachbarschaftsoperation?“, der dritte ein Naturgesetz der Bildbearbeitung: Filter können Information verlieren oder umformen — aber niemals neue erschaffen.
Prüfe bei jedem Satz: Woher nimmt das Werkzeug seine Zahlen — und kann dabei Information entstehen?
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Rückblick: Farbtiefe aus 2.1.5
AFB II
Ein Foto liegt mit 24 Bit Farbtiefe vor. Du reduzierst es auf 8 Bit. Was passiert dabei?
Farbtiefe sagt, wie viele Bit pro Pixel zur Verfügung stehen. Die Zahl der Pixel bleibt davon unberührt.
