Video- ja valokuvauksen tekniikka sekä kuvankäsittely - Luento 4

Luennon ensimmäisenä aiheena on video- ja valokuvauksen tekniikka pääpiirteittäin. Luento keskittyy pääasiassa valokuvauksen tekniikkaan, mutta samat asiat pätevät soveltaen myös videokuvauksessa. Luennon toisena aiheena on kuvankäsittelyn perusteet ja GIMPin käyttö.

Luentotaltiointi

Ongelmia videon katselussa?

Video- ja valokuvauksen tekniikka

Video- ja valokuvauksessa on tärkeätä tuntea etenkin seuraavat peruskäsitteet:

Videokameran perusasetukset

Valotusaika (Shutter speed)

Valotusaika määrää kuinka pitkän ajan kennolle pääsee valoa.

Hyvässa valaistuksessa käytetään lyhyttä valotusaikaa, esim. 1/1000 sekuntia.

Heikossa valaistuksessa valotusaikaa pidennetään jopa useaksi sekunniksi. Mitä pitempi valotusaika, sitä helpommin kuva tärähtää.

Oikea valotus

Esimerkki valotusajan muuttumisesta

Polttoväli (Focal length)

Polttoväli vs. zoom: Polttoväliä vaihdetaan zoomia käyttämällä.

Polttovälin vaikutus riippuu miten suurelle alalle kuvataan. Perinteisessä filmikamerassa filmi on 35 mm levyinen.

Laajakulmaobjektiivi on polttoväliltään alle 30 mm.

Teleobjektiivi on polttoväliltään > 70 mm.

Digikameroissa kenno on huomattavasti filmiä kapeampi eli yleensä 5-10 mm.

Pienestä kennosta johtuen digikameroiden objektiivit ovat polttoväliltään huomattavasti pienempiä kuin filmikameroiden.

Usein digikameroiden yhteydessä ilmoitetaan filmikokoa vastaava polttoväli eli vaikka oikea polttoväli olisi 6 mm, niin ilmoitetaan 24 mm.

Mitä suurempi polttoväli on, sitä herkemmin kuva tärähtää. Jos polttoväli on esim. 150 mm, niin valotusajan on oltava 1/150 tai nopeampi.

Mitä suurempi polttoväli, sitä kauempaa voi kohteesta ottaa kuvan.

Muuttamalla polttoväliä ja pitämällä kohteen kuvassa samankokoisena kaikilla polttoväleillä on kuvan perspektiivi erilainen jokaisella polttovälillä.

Focal length comparison (Tamron)

Focal length comparison (Canon)

Focal length

Maisema laajakulmalla

Maisema telellä

Kalansilmäobjektiivi

Polttovälin kasvamisen vaikutus perspektiiviin

Aukko (Aperture)

Aukon koko määrää kuinka paljon valoa kulkee kennolle asti.

Aukon koko määritellään f-luvulla. Mitä pienempi f-luku, niin sitä suurempi on aukko.

Mitä suurempi aukko, sitä lyhyempi on kuvan syväterävyysalue.

Pieni aukko suurentaa syväterävyysaluetta ja vaatii pitemmän valotusajan. Suuri aukko pienentää syväterävyyttä ja vaatii lyhyemmän valotusajan.

AukkoValotusaika
2.01/250
2.81/125
4.01/60
5.61/30
81/15
111/8
161/4
221/2

Syväterävyys (Depth of field, DOF)

Syväterävyysalue kasvaa kun polttoväli pienenee tai tarkennusetäisyys kasvaa tai aukko pienenee.

Digikameroissa syväterävyysalue on suurempi kuin filmikameroissa käytettyjen objektiivien todellisten polttovälien pienuudesta johtuen.

DOF-cartoon

Potretti, jossa tausta epäterävä

Potretti, jossa tausta liian terävä

Herkkyys (ISO)

Kameran kyky kuvata hämärässä, herkkyys valolle.

Erot eri videokameroissa ovat huomattavia. Yleensä isommalla kennolla varustetut ovat herkempiä.

Digikameran kennon herkkyys määritellään ISO-luvulla, joka on esim. 100, 200, 400, 800 tai 1600.

Kaksinkertaistamalla ISO-arvo saadaan puolitettua vaadittava valotusaika.

Mitä suurempi ISO-arvo on, sitä rakeisempi on kuva.

Esimerkki

Aukko (aperture)Valotusaika (shutter)Herkkyys (ISO)
2.01/250100
2.81/125100
4.01/60100
5.61/30100
81/15100
111/8100
161/4100
221/2100
221/4200
221/8400
221/15800
221/301600

Miten valitsen oikean aukko/valotus/herkkyys -yhdistelmän?

Valinta riippuu täysin siitä minkälaisen kuvan haluat ottaa. Apuna voi käyttää laskuria.

Kamerat

Pokkaridigikameroista (Compact) ja järjestelmädigikameroista löytyy kaikista yleensä ainakin useita seuraavista ominaisuuksista:

Automaattivalotus

Auto-ohjelmassa kamera keksii mieleisensä aukon ja valotusajan yhdistelmän. Tämä riittää asetuksena useimmille ihmisille valokuvatessa.

Ohjelmoitu auto -ohjelmassa (Program) kamera keksii mieleisensä aukon ja valotusajan yhdistelmän, mutta käyttäjä voi halutessaan korjata valotusta.

Aika-automatiikkaohjelmassa (Shutter priority) kuvaaja määrää valotusajan ja kamera laskee tarvittavan aukon.

Aukko-automatiikkaohjelmassa (Aperture priority) kuvaaja määrää aukon ja kamera laskee tarvittavan valotusajan.

Valotusta voi yleensä korjata (kompensoida) haluaamaansa suuntaan. Esim. +2.

Haarukoinnilla (Bracketing) voi kameran määrätä ottamaan samalla kerralla useamman kuvan erilaisilla valotuksilla.

Manuaaliohjelmassa kuvaaja määrää sekä aukon että valotusajan.

Erilaisia valotusmittaustapoja ovat esim. seuraavat:

Kamera kuvittelee maailmaa keskiharmaaksi.

Histogrammi paljastaa osuuko valotus oikeaan.

Histogrammin tulkinta

Tarkennus (Focus)

Automaattitarkennusta käytettäessä kamera pyrkii etsimään kuva-alalta todennäköisimmän kohteen ja tarkentaa siihen.

Käytetystä ohjelmasta riippuen kamera etsii kohdetta joko koko kuva-alalta tai vain keskeltä.

Tarkennuksen ja samalla myös valotuksen voi lukita painamalla laukaisin puoleen väliin.

Valkotasapaino (White balance)

Ihmissilmä sopeutuu kameraa paremmin eri valolähteiden väreihin ja esittää aina valkoisen valkoisena.

Digitaalikamerat osaavat vaihtelevalla laadulla saada kuvan valkoisen näyttämään luonnolliselta eli säätämään kuvan valkotasapainoa.

Valkotasapainon käsisäädöllä voi auttaa kameraa asettamaan oikean valkotasapainon. Käsisäädössä valkotasapaino mitataan valkoisesta paperista tai muusta valkoisesta kohteesta.

Laukaisuviive

Digitaalikameroissa esiintyy lähes poikkeuksetta selkeä laukaisuviive eli aika, joka kuluu laukaisimen painalluksesta kuvan ottamiseen.

Laukaisuviive muodostuu tarkennukseen kuluvasta ajasta ja varsinaisesta laukaisuajasta. Tarkennusaika on merkittävin tekijä laukaisuviiveen muodostumisessa.

Laukaisuviivettä voi merkittävästi lyhentää tarkentamalla kamera etukäteen painamalla laukaisin puoleen väliin.

Salama

RAW

RAW-tiedostot ovat digikameroiden versioita filminegatiivista.

RAW on siis valmistajakohtainen digikameran raakakuvan häviötön tiedostomuoto, mihin pikseleitä tallentuu yhtä monta kuin kameran kenno toistaa. Kuva tallentuu sellaisenaan ilman pakkaamista tai värikorjauksia, joita esimerkiksi JPG:n kohdalla aina tehdään. Sen sijaan RAW:n mukaan tallentuu tieto kuvaushetkellä valittuna olleista säädöistä, jotka on mahdollista kumota ja muokata uudelleen kuvankäsittelyohjelmalla, minkä takia RAW:ia kutsutaan häviöttömäksi tiedostomuodoksi.

Lisätietoja

Kuvankäsittelyn perusteita

Tärkeimmät kuvatiedostotyypit

JPG

GIF

BMP

PNG

TIFF

Kuvan resoluutio

Kuvan resoluutio tarkoittaa erottelutarkkuutta, eli pikseleiden (pikseli = kuvan pienin yksittäinen osa) määrää tietyllä alueella. Yksikkönä käytetään esimerkiksi dpi:tä, joka tarkoittaa pikseleitä tuumalla (dots per inch). Käytössä on myös lyhenne ppi. Mitä suurempi resoluutio kuvassa on, sitä tarkempi se on. Kun kuvan resoluutio tuplataan, nelinkertaistetaan samalla pikselien määrä ja kuvan tiedostokoko suurenee samassa suhteessa. Resoluutio vaikuttaa ainoastaan paperitulosteiden tarkkuuteen.

Kuvan resoluutioksi valitaan kyseiseen tilanteeseen sopiva niin, että kuvan tiedostokoko pysyy tietyissä rajoissa. Esimerkiksi Internet-sivuille sijoitettavan valokuvan resoluutioksi riittää 72 dpi ja monistettavan kuvan resoluutioksi 150 dpi. Sen sijaan painettavan julkaisun resoluutio on huomattavasti suurempi ja sen määrittelee usein kyseinen kirjapaino (neliväripainatuksessa yleensä 300 dpi tai enemmän), jolloin kuvat usein myös skannataan kyseisessä kirjapainossa. Turhan suuri resoluutio ei paranna kuvan laatua, vaan hidastaa laitteistojen toimintoja ja vaatii suuria kiintolevytiloja.

Kun kuvan resoluutio on esimerkiksi 150 dpi:tä, on kuvassa yhden neliötuuman alueella 150 x 150 pikseliä eli yhteensä 22500 pikseliä. Jos taas kuvan resoluutio on 50 dpi:tä, on siinä kyseisellä alueella silloin 2500 kuvapistettä (pikseliä). Mitä suurempi resoluutio kuvalla on, sitä enemmän sen kokoa voidaan suurentaa kuvan laadun kärsimättä, eli pikseleiden koko pysyy vielä niin pienenä, ettei ihmissilmä erota niitä.

Kuvan resoluutio määritellään digitaalikamerassa ennen kuvan ottoa ja samoin skannerissa ennen skannausta. Kuvankäsittelyohjelmassa ei kuvan resoluutiota enää suurenneta (ei lisää kuvan tarkkuutta, koska kuvapisteiden määrä on vakio), sen sijaan sitä voidaan siellä pienentää. Resoluution muutos vaikuttaa aina myös kuvan pikselikokoon, joten jos sitä on muutettava, tehdään se ennen kuvakoon muutosta.

Kuvan fyysinen koko

Kuvan tiedostokoko

Skannaaminen

Kuvan skannaaminen tapahtuu suunnilleen samalla periaatteella käytettävästä ohjelmasta riippumatta. Ainoastaan ohjelmien valikkokomennot voivat hieman poiketa toisistaan. Yleensä valitaan ensin Tiedosto | Tuo | Skannerista tai kamerasta (File | Import | From Scanner or Camera), jolloin avautuu varsinainen Windows XP -käyttöjärjestelmän skannaustoiminto. Tämän jälkeen skannaaminen etenee seuraavasti:

Skannauksen valmistuttua kuva ilmestyy kuvankäsittelyohjelmaan, jossa sitä voidaan muokata tai tallentaa se haluttuun sijaintiin (kansioon).

GIMP

Seuraavaksi käydään läpi GIMP-kuvankäsittelyohjelman peruskäyttöä. Ohjelma löytyy valmiiksi asennettuna Agoran mikroluokista. Ohjelman saa ladattua ilmaiseksi kotikoneellekin osoitteesta: http://www.gimp.org/downloads/.

GIMPin käyttöön löytyy erinomaisia ohjeita myös Jaakko Joutsin kotisivuilta.

Yleistä GIMP:istä

Kuvan koon (pikselikoon) muuttaminen

Kuvan rajaaminen

Tekstin liittäminen kuvaan

Suotimien käyttäminen

Kuvan liittäminen toiseen kuvaan

Muutamia muita käyttökelpoisia perustyökaluja

Demoissa 7 ja 8 tutustutaan myös GIMPin monipuolisempiin ja haastavimpiin kuvan muokkausominaisuuksiin.

Käyttäjien kommentit

Kommentoi tätä sivua Lisää uusi kommentti
Kurssimateriaalien käyttäminen kaupallisiin tarkoituksiin tai opetusmateriaalina ilman lupaa on ehdottomasti kielletty!
http://appro.mit.jyu.fi/ope/luennot/luento4/
© Antti Ekonoja (antti.j.ekonoja@jyu.fi) <http://users.jyu.fi/~anjoekon/>
Tommi Lahtonen (tommi.j.lahtonen@jyu.fi) <http://hazor.iki.fi/>
Jukka Mäntylä (jmantyla@iki.fi) <http://www.iki.fi/jmantyla/>
2008-10-13 15:53:37
Informaatioteknologia - Jyväskylän yliopiston IT-tiedekunta ja avoin yliopisto