GöRÜNTÜ İŞleme

3. Temel kavramlar

3.1.Piksel

Piksel (Pixel PIcture (x) ELement) kare şeklinde olan görüntünün en küçük birimidir. Sayısal görüntüler yan yana gelen pikseller topluluğundan oluşmaktadır (Şekil 4). Sayısal görüntü, imgenin eninde ve boyunda bulunan piksel sayısı ile tanımlanır. Pikselin kendi başına en ve boy değerleri yoktur. Dikdörtgen biçimindeki tek bir piksel 1x1 mm, 1x1 cm hatta 3x2 m bile olabilir. Tersi belirtilmedikçe piksellerin en ve boy oranı eşittir. Çözünürlük ise boyut tanımlamalarında ek olarak gereken bir kavramdır. Kendi başlarına boyut sahibi olmayan piksellere çoğu zaman bir boyut değeri tanımlamak gereklidir. Bu şekilde piksellerin boyutu belirlendiğinde uzunluk biriminde kaç piksel bulunacağı da belirlenmiş olur. Örneğin bir pikselin boyutu 1 mm olarak tanımlanmışsa her santimetrede 10 piksel bulunacaktır.

Şekil 4. Piksel

Kapladığı alan ne olursa olsun görüntü birimi olan her piksel sadece tek bir renk değeri içerebilir. Piksel tabanlı sayısal görüntü işleme programları görüntü üzerinde işlem yaparken inç ve santimetre değerlerini kullanmazlar. Tüm kesme, yapıştırma, yer değiştirme işlemlerinin tamamı piksellere uygulanır. Vektörel görüntü dosyalarından farklı olarak noktasal görüntü dosyaları için çözünürlük ve içerdiği piksel sayısı çok önemlidir. Dokümandaki işlemlerin hepsi piksellerin rengi veya konumunu değiştirerek etki yapar. İşlemlerin ne kadar süreceği ise üzerinde işlem yapılan piksel sayısına ve işlemin karmaşıklığına bağlıdır.

3.2.Çözünürlük

Çözünürlük, uzunluk biriminde birbirinden ayırt edilebilen nokta sayısıdır. Çözünürlük hesaplarında uzunluk birimi olarak inç veya santimetre kullanılır.

3.2.1.PPC, PPI (Pixel Per Cm - Inch)

Kullanabilecek en iyi birimdir. Genellikle DPI ile karışır ancak ikisi farklı birimlerdir. Piksel/(santimetre) inç, bir (santimetreye) inç'e düşen piksel sayısıdır. Bu, görüntünün öznitelikleri ile ilgili bir kavramdır. Diğer ölçüler gibi, yazıcı veya tarayıcılar ile doğrudan ilgili değildir.

Görüntüde birim olarak piksel/inç veya piksel/cm kullanılması yaygındır. 10 cm uzunluğunda ve 20 cm enindeki bir görüntü, 100 ppc çözünürlüğe sahip ise, boyunda 10cm x 100ppc=1 000 piksel, eninde ise 20cm x 100ppc=2 000 piksel vardır. Görüntüdeki toplam piksel sayısı (en x boy) =2 000 x 1 000 = 2 000 000 piksel'dir.

Sayısal görüntülerin tamamında kare şeklinde, görüntünün parçalanamaz birimi olan piksel yatmaktadır. Bu pikseller yan yana geldikçe ana görüntü oluşmaktadır. Görüntü boyutu bu nedenle bilgisayar için hep piksel olarak hesaplanmaktadır. Kesme, yapıştırma, montaj gibi işlemlerde bilgisayar görüntünün piksel olarak değerini dikkate alır. Eninde 2, boyunda 3 piksel olan bir görüntüde toplam 2x3=6 piksel vardır. En ve boy oranları arttıkça piksel sayısı ve dosya boyutu kenarların çarpanı kadar artmaktadır. Piksellerin kendi başlarına bağımsız enleri ve boyları yoktur. Örneğin 2x3 piksel boyutundaki bir görüntü 2x3 cm olarak basılabiliyorken, 2x3 metre veya 2x3 mm olarak da basılabilir. Her durumda uzunluk birimine düşen piksel sayısı değişmektedir.

Örneğin 1 cm başına 2 piksel düşüyorsa görüntü çözünürlüğü 2 piksel/santimetredir. Bu değer ppc olarak ifade edilmektedir. 1mm başına iki piksel düşen ikinci örnekte ise çözünürlük yine santimetre olarak hesaplanmaktadır. Tanımda birim olarak santimetre kullanıldığından görüntü boyutu ne olursa olsun önce santimetre başına düşen piksel sayısının hesaplanması gerekir. 1mm'de 2 piksel varsa çözünürlük, 20 ppc veya santimetre başına 20 piksel olacaktır.

Ayrıca monitörde çözünürlüğün hesaplanmasında en iyi referans PPC ve PPI'dir. Örneğin 14 inç bir ekranda 800x600 modunda çalışırken ekranın köşegeninde en ve boy boyutunun çarpanının karekökü kadar (692) piksel vardır. Bu durumda ekran çözünürlüğü 692/14=49 PPI'dir. Ancak ekran ile ilgili dikkat edilecek bir nokta var. Görüntünün ekrandaki boyutu sadece eninde ve boyunda bulunan piksel sayısından etkilenir. Çözünürlük değeri, dosya içerisindeki çözünürlük değerinden değil, ekran çözünürlüğünden alınır.

Bu nedenle 300x200 piksel boyutlarında ve sırasıyla 75, 150 ve 300 ppi çözünürlüğe sahip üç görüntü varsa her üçü de ekranda aynı boyutta görünür. Modern görüntü biçimlerinin hemen hepsinde çözünürlük değeri görüntü ile birlikte PPC/PPI olarak kaydedilmektedir.

3.2.2.SPC, SPI (Samples per centimeter, Samples per inch)

Örnekleme/Santimetre, Örnekleme/Inç: Bir santimetreden alınan gerçek örnek sayısıdır. Bu birim tarayıcı cihazlarının taranan cisimden örnekleme aralığını gösterir. Maksimum örnekleme aralığı tarayıcı cihazının üretimi sırasında belirlenmiştir. Ancak bazı tarayıcı üreticileri örnekleme değerlerini daha yüksekmiş gibi gösterebilmektedirler. Kullanıcı onlardan yüksek değerlerde tarama yapmasını istediğinde cihaz tarayabildiği en yüksek değerde görüntüyü tarayıp, görüntü işleme programına taradığından daha yüksek bir değerde sunabilmektedir. Bu nedenle tarayıcı cihazları satın alırken üzerinde yazan çözünürlük değerinin yanısıra "Optik Çözünürlük" değerini de göz önünde bulundurmak gerekir.

3.2.3.LPI (Lines Per Inch)

Çizgi/Inç veya bir inç'e düşen çizgi sayısıdır. Baskı teknolojisinde kullanılan tarama dokusu (tram) bir birine açılar ile dizilmiş paralel çizgiler yardımı ile CMYK adı verilen Turkuaz (Cyan), Magenta, Sarı ve Siyah mürekkeplerini kağıda aktarır. Bu çizgilerin yoğunluğu ve aralığı baskı kalitesini belirler. En çok kullanılan tarama dokusu aralıkları 175, 150, 133, 120, 110, 100, 85 ve 65 çizgi/inç (lpi) dir. Ppi değeri baskıda kullanılacak lpi değerinin yaklaşık iki katı kadar olmalıdır (tam olarak 2.2 katı).

• 
  20 lpi, duvar panoları,
  
• 
  50 lpi, lazer yazıcılar,
  
• 
  85 lpi, gazete,
  
• 
  150 lpi, kaplanmış kağıt
  
• 
  175 lpi, sanat dergileri.
  

3.2.4.DPC, DPI (Dots Per Centimeter, Dots Per Inch)

Nokta Vuruşu/Santimetre, Nokta Vuruşu/İnç, yazıcı çıktısının birimidir. Yazıcıların çoğu baskılarını nokta vuruşları yardımı ile yaparlar. Yan yana konan CMYK adı verilen Turkuaz, Magenta, Sarı ve Siyah küçük mürekkep noktacıkları renkleri oluşturur. Yazıcının kullanabileceği en yüksek nokta yoğunluğu üretim sırasında belirlenmektedir. Genellikle satılan yazıcıların çoğu 300DPI (120DPC), 600DPI (240DPC), ve 1200DPI (470 DPC) olarak üretilirler.

Baskı cihazlarının çözünürlüğü ise dpi, yani bir inç başına vurduğu nokta sayısı ile ölçülür. İyi bir görüntü için, görüntü çözünürlüğü baskı cihazının sahip olduğu çözünürlüğün 1/4 kadarı olmalıdır. Bu değer 1/8'e kadar düşürülebilir. Örneğin son çalışma 300 dpi çözünürlüğe sahip bir yazıcı ile basılacaksa inç başına 75 piksel (300/4) görüntü çözünürlüğü kullanılmalıdır. Daha düşük çözünürlüklerde kalite kaybı, daha yüksek çözünürlüklerde ise gereksiz ve ek sorunlar yaratacak dosya boyutu artışları izlenmektedir.

LPI, DPI ve PPI birimleri arasındaki ilişki Çizelge 1’de gösterilmiştir

Çizelge 1. Yoğunluk Çizelgesi

LPI	PPI	PPC	DPI	DPC
150	300	120	2400	950
85	150	60	1200	480
40	80	30	600	240
20	40	15	300	120

Çözünürlük gereken ölçünün altında ise dosya boyutu küçük olur ancak çıkış biriminde pikseller kareler halinde görünür. Santimetredeki piksel yoğunluğu gerekenden fazla ise dosya boyutu gereksiz şekilde artar, tüm işlemler gerekenden fazla uzun sürer, sistem kaynakları tükenme noktasına gelebilir.

3.2.5.Yeni görüntüyü boyutunun belirlenmesi

Yeni görüntü oluşturulmadan önce hangi çıkış aygıtından çıkış alınacağına karar verilmelidir. Örneğin 600 dpi çözünürlükte bir yazıcı ile baskı yapılacaksa (dpc) dpi değerinden 4 kat daha düşük bir (ppc) ppi değeri yeterlidir. Bunun nedeni pikselin rengini ancak bir kaç yazıcı nokta vuruşu ile belirlenebilmesidir. Eğer yazıcı 600 dpi, santimetrede yaklaşık 240 nokta vuruşu gerçekleştirebilir (240 dpc). 240'ın dört'te biri olan 60 ppc en uygun değer olacaktır. Eğer görüntü bir kaç çıkış aygıtından ayrı ayrı çıkış almak üzere hazırlanıyorsa, bu hesaplama en yüksek çözünürlüğe sahip çıkış aygıtına göre yapılmalıdır. Bundan sonraki aşama görüntünün kağıt üzerindeki boyutunun belirlenmesidir.

Örnek olarak az önce hesaplanan yazıcı için 15x10 cm boyutunda bir resim hazırlansın. Yukarıda hesaplanan 60 ppc değerine göre görüntü boyutları 15x60=900 piksel ve 10x60=600 piksel olarak hesaplanır.

Eğer bu görüntüyü doğrudan yeni doküman komutu ile yaratacaksak en ve boy değerleri olarak 900 ve 600 piksel ve çözünürlük değeri olarak 60 ppc değerini kullanmak yeterli olacaktır.

3.2.6.Tarama çözünürlüğünün belirlenmesi

Bir görüntü, tarayıcı veya başka bir kaynaktan alınacaksa çoğu zaman resim boyutunda veya çözünürlüğünde bazı değişiklikler yapmak gerekebilir. Örneğin 36x24 mm boyutunda bir dia taranacak ve 10x15 cm boyutunda 600 dpi bir yazıcı ile basılacaksa öncelikle hangi boyutlarda bir görüntü gerektiği hesaplanmalıdır. 900x600 piksel boyutlarında bir görüntü için diadan örnekleme yaparken; 3,6 cm enindeki diadan 900 örnek almamız gerekir. Bu durumda 1 cm'de 250 spc, yani örnekleme çözünürlüğü 250 spc olacaktır.

Büyütme oranından yararlanarak; taramama çözünürlüğü: spc/spi=ppc/ppi x büyütme oranı bağıntısı ile de bulunabilir.

Büyütme oranı = 15cm/3,6 cm = 4,16

Tarama çözünürlüğü = 60x4,16 = 250 spc

Bu örnekte de yukarıdaki gibi görüntünün eninde ve boyunda bulunan piksel sayısı sabit kalmıştır. Yukarıdaki bağıntı hesapları inç'ten bağımsız yapmamıza yardım eder.

Örneğin hedeflenen görüntü çözünürlüğü 200 ppi ve görüntü boyutu 20x30 cm, taranacak görüntü boyutu 2x3 cm olsun. Tarama çözünürlüğü büyütme oranından kolayca bulunabilir.

Tarama çözünürlüğü (spi) = Büyütme oranı x hedeflenen çözünürlük 200 dpi = 200x10 = 2000 spi.

Yukarıdaki örnekte kağıt boyları için cm, tarama çözünürlüğü için inç birimini kullanılmıştır. Bu kolaylığı bize sağlayan büyütme oranının hesaplanmasıdır.

Taramadan önce dosya boyutunu tahmin etmek için;

Dosya boyutu (Bayt)=enindeki piksel sayısı x boydaki piksel sayısı x kanal sayısı

Görüntünün eninde ve boyunda bulunan piksel sayısını değiştirmeden çözünürlük değerini değiştirme işine örnek sayısının değiştirilmesi (resampling) denir. Bu işlem sırasında piksel sayısı değişmediğinden dosya boyutu değişmez. Örnekleme sayısı arttıkça resmin kağıt üzerindeki boyutu küçülür. Örnek azaltmanın bir sınırı vardır o da çıktı cihazı ile ilgilidir. Eğer örnek sayısı çıktı cihazının öngördüğünden çok daha az ise görüntüde kalite kaybı ve karelenmeler meydana gelir.

Başlangıç çözünürlüğü (ppc) x başlangıç boyutu (cm ) = Sonuç çözünürlük ( ppc) x Sonuç boyut (cm)

3.2.7.Piksel sayısını arttırma veya azaltma

Bir çok görüntü işleme programı büyütme ve küçültme işlemlerini en yakın komşu renk veya ara renkleri tahmin (interpolasyon) yöntemi ile yaparlar. Tahmin yönteminin sonuçları en yakın komşu yöntemine göre daha iyidir, ancak her iki yöntemde de büyütme sırasında kayıplar meydana gelmektedir. Küçültme sırasında meydana gelen kayıplar veri kaybı niteliğindedir. Bir görüntüdeki piksel sayısı azaltıldıktan sonra bazı bilgiler (ince çizgiler, dokular) yok olmaktadır. Büyütme sırasında ise her hangi bir yarar sağlanmadan dosya boyutu büyütülmüş olur.