Bilder – Rastergrafiken

In diesem Abschnitt sind Hinweise zum Umgang mit Rastergrafiken gesammelt. Neben einem ausführlichen Abschnitt über Digitalfotografie gibt es kürzere Erläuterungen mit Literatur- und Programmhinweisen über das Rastern von Vektorgrafiken, die Konvertierung und Überprüfung von Dateiformaten, das Ergänzen und Extrahieren von Metadaten, die Stapelverarbeitung und Digitalisate.

Außerdem werden einige Angaben über Anforderungen an die benötigte Hardware gemacht.

Digitalfotografie

Die digitale Fotografie hat bis auf wenige Ausnahmen und spezielle Anwendungen die analoge Fotografie weitgehend abgelöst. Um aber auch hier mit der digitalen Fotografie einen möglichst hohen Standard in Bildqualität und für die Archivierung zu gewährleisten, so wie er aus der analogen Fotografie bekannt ist und sich bewährt hat, bleibt es unerlässlich, Mindestanforderungen an Hard- und Software zu stellen und diese auch einzuhalten.

In diesem Falle ist unter Hardware die Kameraausrüstung und Speichermedium zu verstehen und unter Software die Programme, mit der die Fotos nach der Aufnahme kameraintern bzw. extern zum Bearbeiten bzw. Speichern und zur Langzeitarchivierung aufbereitet werden.

Während der Aufnahme speichert die Kamera Metadaten im standardisiertem Exif-Format und bettet sie in die Bilddatei ein. Diese enthalten u.a. Datum, Uhrzeit, aufnahmespezifische Parameter wie Blende, Verschlusszeit, Brennweite, laufende Nummerierung und evtl. auch GPS-Koordinaten. Um korrekte Exif-Daten zu speichern, müssen Datum und Uhrzeit kameraseitig richtig eingestellt werden.

Je nach Kameramodell und Einstellung können die Bilddaten als unkomprimierte Rohdaten (RAW), bereits interpoliert als unkomprimiertes TIFF oder komprimiert als JPEG auf der Speicherkarte abgelegt werden. Verschiedene Kameramodelle lassen sich so einstellen, dass auf der Speicherkarte gleichzeitig ein RAW und JPEG bzw. TIFF und JPEG abgelegt werden. Diese Methode belegt allerdings sehr viel mehr an Speicherplatz. Einige wenige Kameramodelle gestatten auch das Speichern der Aufnahmen im unkomprimiertem JPEG-Format.

Die kameraabhängigen Rohdaten sind um 30% kleiner als TIFF-Dateien, da ihnen der Datenzuwachs durch die Interpolation fehlt; diese findet erst beim Öffnen der Bilddatei statt. JPEG-Dateien können in Abhängigkeit vom gewählten Kompressionsfaktor bis auf unter 1/10 der Rohdaten-Dateigröße bei entsprechendem Qualitätsverlust komprimiert werden.

Bei der Neubeschaffung einer Kamera ist zu bedenken, dass die Bildqualität einer digitalen Kamera nicht nur von der Auflösung, also der Pixelzahl, abhängig ist. Weitere wichtige Aspekte sind Objektivqualität, Sensorgröße, Rauschverhalten, Dynamikbereich, Farbdarstellung etc. Weiterhin sind auch die Handhabung und die Kompaktheit der Kamera wichtige Auswahlkriterien. Die Kamera sollte die Aufnahmen idealerweise als RAW, DNG oder TIFF speichern.

Sollte nur eine Kamera zur Verfügung stehen, die nur im JPEG-Format speichern kann, so sollte man mit der höchsten Bildqualität fotografieren. Die Bilder müssen zum nächstmöglichen Zeitpunkt in das TIFF-Format konvertiert werden, um dem Generationsverlust vorzubeugen.

Digitale Kameras gibt es in drei prinzipiellen Grundbauarten:

  • Kompaktkamera mit optischem Sucher, seitlich versetzt vom Aufnahmeobjektiv angeordnet und mit Display, je nach Modell schwenkbares Display. Das Objektiv ist fest eingebaut. Kein Eindringen von Staub und Fremdkörpern auf den Sensor.
  • Systemkamera mit elektronischem Sucher und Okular, fest eingebautes oder auswechselbares Objektiv und rückseitigem fest eingebauten oder schwenkbaren Display. Kann sowohl automatisch, als auch manuell betrieben werden.
  • DSLR-Kamera (Digitale Spiegelreflex-Kamera) mit Wechselobjektiven und rückseitigem Display, fest eingebaut oder schwenkbar.

Unabhängig davon, ob es sich um eine digitale Kompakt-, System- oder Spiegelreflexkamera handelt, sind gewisse Ausstattungsmerkmale erforderlich, um geforderte Standards in Bezug auf Bildqualität und Dateiformat einzuhalten. Sowohl die Qualität des Objektives als auch eine evtl. ab Werk eingestellte kamerainterne Datenkompression nehmen direkten Einfluss auf die Bildqualität.

Derzeit gebräuchliche Bildwandlerformate (kurz als Chip bezeichnet) sind:

  • Kleiner und bis¼-Format-Chip für Mini-, Kompakt- und Sucherkameras
  • ½-Format-Chip für DSLR- und Monitor-Sucher-Kameras mit und ohne Wechselobjektiven
  • Vollformat-Chip für DSLR Kameras mit Wechselobjektiven
  • Großformat-Chips für Mittelformat-Rückteile, Kamera-Scanner etc.

Das Chip-Format und die Anzahl der Pixel beeinflussen direkt die Schärfeleistung, Kontrastwiedergabe und Farbtrennung.

Die "Normal-Brennweite" des Objektives berechnet sich nach der Diagonale des verwendeten Chips; sie entspricht der Diagonale des Bildwandlers, angegeben in Millimetern. Die Qualität des Objektives beeinflusst ebenfalls direkt die Bildqualität und die effektive Auflösung des Bildwandlers.

In der Regel hat der Bildwandler das Format 3:4, die (theoretische) Auflösung berechnet sich aus der Anzahl der Pixel in Breite × Höhe (z.B.: 1500 × 2000 Pixel entsprechen einer Auflösung von 3 Megapixeln und einer unkomprimierten Bilddatengröße von ca. 9 Megapixel).

Die Angabe des rechnerischen Pixelmaßes kann durchaus um mehr als 10% über der effektiv nutzbaren Pixelzahl liegen. Bei Neubeschaffung einer Kamera sollte derzeit eine effektive Auflösung von mindestens 10 Millionen Pixel nicht unterschritten werden.

Weitere Ausstattungsmerkmale, wie USB-Anschluss zur direkten Datenübertragung von Kamera zum Notebook, Macro-Bereich, schwenkbares Display, externer Blitzanschluss, elektrischer Draht- oder Fernauslöser sind zusätzliche Funktionen, welche die Arbeit mit der digitalen Kamera erheblich erleichtern können.


Rastern aus Vektorgrafiken

Tritt der Fall ein, dass Grafiken, die ursprünglich als Vektordatei vorlagen, in eine Rastergrafik konvertiert, also gerastert werden sollen, so muss eine geeignete Bildgröße ausgewählt werden, die den gewünschten Anforderungen genügt. Die orginale Vektordatei sollte zu Archivierungszwecken ebenfalls aufbewahrt werden.

Das Rastern kann am besten in dem Programm gemacht werden, in dem die Grafik erstellt wurde. Dazu wählt man entweder die Option Speichern unter oder Export. Die weiteren Einstellungen werden dann üblicherweise von dem Programm abgefragt.

Stapelverarbeitung

Oft tritt der Fall ein, dass eine ganze Reihe von Bildern mit gleichförmigen Abläufen, wie etwa Umbenennen oder Beschneiden, bearbeitet werden muss. Mittels Stapelverarbeitung (auch Batchverarbeitung) kann dies automatisch und zügig gemacht werden.

Für sogenannte Batch-Jobs bieten die verschiedenen Betriebssysteme eigene Skriptsprachen an, wie etwa Microsoft Batch. Speziell für die Bildverarbeitung gibt es eigene spezialisierte und bedienfreundliche Programme. Beispielsweise ist in der Creative Suite von Adobe das Programm Bridge enthalten, dessen Funktionsumfang beachtlich ist. Eine gern verwendete kostenlose und nicht ganz so umfangreiche Alternative ist IrfanView.


Dateiformate konvertieren und überprüfen

Möchte man Bilder von einem Format in ein anderes überführen, so kann man dies am besten mit den üblichen Grafikprogrammen machen. Mittels \emph{Speichern unter} oder der Exportfunktion können die meisten Formate konvertiert werden. Allerdings muss man dabei beachten, dass eingebettete Metadaten aus dem Quellformat auch ins Zielformat überführt werden.

Generell müssen die verschiedenen Bildeinstellungen beachtet werden, weshalb geprüft werden sollte, ob das Zielformat die gewünschten Anforderungen erfüllt.

Neben den Grafikprogrammen findet man im Internet auch zahlreiche Online-Dienste, die Dateikonvertierungen anbieten. Ein Beispiel für so einen Online-Dienst ist Zamzar.

Speziell für digitale Fotos im RAW-Format eignet sich der frei verfügbare DNG Converter von Adobe. Weitere DNG Converter werden von Kameraherstellern zur Verfügung gestellt und sind oft speziell für ein bestimmtes Kameramodell gemacht.

Dateiformate können mit speziellen Programmen überprüft werden. Auch wenn das Dateiformat unbekannt ist, kann ein solches Programm helfen. Ein Programm, das speziell für die Langzeitarchivierung geeignete Datenformate überprüft ist JHOVE. Das Programm bildet die Grundlage für JHOVE2, einem Nachfolger von JHOVE.


Ergänzen und extrahieren von Metadaten

Technische Metadaten von Bildern werden in vielen Fällen schon bei der Erstellung einer Rastergrafik erzeugt und mit im Dateiformat abgespeichert (z.B. digitale Fotografie oder Scan). Weitere Metadaten können nachträglich hinzugefügt werden. Das kann man beispielsweise für einzelne Bilder in einem Grafikprogramm machen, welches die Funktionalität bietet, wie z.B. Photoshop oder Gimp (für Gimp muss allerdings noch ein Plugin installiert werden). Wenn es um eine sehr große Menge Fotos geht, empfiehlt sich ein eigenes Bildverwaltungsprogramm, wie z.B. Adobe Bridge, FotoWare oder XnView. Eine ausführliche Liste ist auf Wikipedia zu finden.

Für die Archivierung von Bildern ist es empfehlenswert, wenn man die Metadaten extrahiert und in einer eigenen Textdatei oder XML-Struktur unterbringt. Metadaten aus Bildern können aus den Bildverwaltungsprogrammen, wie Adobe Bridge oder FotoWare, exportiert oder mit eigenen Programmen extrahiert werden. Beispielsweise kann man das Metadata Extraction Tool, das ExifTool oder eines der Tools, die auf forensicswiki.org gelistet sind, verwenden. Es gibt auch die Möglichkeit mit dem ExifViewer die Metadaten online zu extrahieren.

Werden Bilder und deren Metadaten in einer eigenen Datenbank verwaltet, so muss der Abschnitt über Datenbanken für die Langzeitarchivierung berücksichtigt werden.


Digitalisate

Für die Digitalisierung von analogen Vorlagen mittels eines Scanners, gibt es ausführliche Hinweise in den DFG-Praxisregeln "Digitalisierung"

Eine kurze Übersicht aus dem oben angegebenen Dokument ist in der folgenden Tabelle zu finden:

Vorlage Auflösung Farbtiefe
Aufsichtsvorlagen (z.B. Fotos) von Farb- und Graustufenabbildungen min. 300 dpi Farbe: 24 Bit; Grau: 8 Bit
Durchsichtsvorlagen (z.B. Dias) im Kleinbildformat (24 × 36 cm) 3000 dpi Farbe: 48 Bit; Grau: 16 Bit
Die Speicherung erfolgt in Form unkomprimierter Baseline TIFF-Dateien

Die DFG-Praxisregeln beziehen sich teilweise auf die Richtlinien der Federal Agencies Digitization Guidelines Initiative (FADGI), die in englischer Sprache in dem Dokument "Technical Guidelines for Digitizing Cultural Heritage Materials: Creation of Raster Image Master Files" zu finden sind.

Bei der Neubeschaffung eines Scanners muss darauf geachtet werden, dass er die Mindestanforderungen für den jeweiligen Digitalisierungszweck erfüllt.

Letzte Änderung: 12. Mai 2016