Bittikarttagrafiikka

Bittikarttakuvien käyttö

Bittikarttagrafiikka on yleisin tapa esittää kuvia tietotekniikassa. Sitä käytetään mm. valokuvien digitaalisessa tallennuksessa ja WWW-sivuilla esiintyvien kuvien ja kaavioiden esittämisessä. Kuvankäsittelyohjelmat muokkaavat ensisijaisesti bittikarttagrafiikkaa; vektorigrafiikkaohjelmia ei yleensä kutsuta kuvankäsittelyohjelmiksi.

Bittikarttakuvat kannattaa tehdä riittävän suureen pikselikokoon, josta voi myöhemmin tehdä pienempiä kopioita esim. WWW-käyttöä varten. Tiedostokoko bittikarttakuvia käsitellessä onkin usein suuri, ainakin pakkaamattomana.

Yleisesti käytettyjä bittikarttatiedostomuotoja ovat:

Pakkaamattomat: BMP ja TIFF
Häviöllisesti pakattu, valokuville tarkoitettu: JPEG
Häviöttömästi pakattuja, lähinnä piirroksille sopivia ovat PNG ja vanhempi GIF.

Kuvanlaatu

Bittikarttakuvan mahdollistaman kuvanlaadun määrää kaksi suuretta:

pikseliresoluutio eli kuinka monta pikseliä kuvassa on vaaka- ja pystysuunnassa
värisyvyys eli kuinka monta bittiä käytetään värin esittämiseen yhtä pikseliä kohden

Lisäksi mahdollinen häviöllinen kuvanpakkaus vaikuttaa lopputulokseen. (Tarkemmin ottaen häviöllisesti pakattu kuva ei välttämättä ole bittikarttakuva; pakkausdatasta muodostetaan sellainen katselua varten.) Sopivan paperikoko-kuvanlaatusuhteen etsimiseksi voidaan puolestaan laskea pikselitiheyksiä.

Pikseliresoluutio

Kuvan pikseliresoluutio (yleensä käytetään epäselviä ilmauksia resoluutio, erottelukyky tai koko) ilmaisee pikselien määrän leveys- ja korkeussuunnassa. Sen yhteyteen liitetään joskus myös värisyvyys. Resoluutio kirjoitetaan muotoon leveys × korkeus × syvyys.

Kuvan todellista erottelukykyä ei voida parantaa jälkeenpäin. Teknisesti pikseliresoluutiota voidaan kyllä kasvattaa erilaisilla algoritmeilla, mutta tästä on harvoin hyötyä: yksityiskohtia ei tule lisää, vaan kuva vain sumenee tai pikselöityy (”palikoituu”, ”legoilee”). Suuri pikseliresoluutio mahdollistaa kuvan suurentamisen tai pienentämisen, mutta ei takaa terävää kuvaa.

Seuraava kuva esittää pikseliresoluution vaikutusta bittikarttakuvan laatuun. Pikselit ovat piirretty terävärajaisiksi neliöiksi helpottamaan hahmotusta; usein pikselit näytetään pehmeästi toisiinsa sulautuneina.

Pikselitiheys eli painetun kuvan tarkkuus

Jotta kuva näyttäisi hyvältä paperilla, pikseleitä tulee olla riittävän tiheässä; siten silmä ei erota niitä neliöiksi. Pikseliresoluutioonsa nähden liian suurelle paperille tulostettu bittikarttakuva näyttää epäselvältä. Pikselitiheys määrää kuvan tarkkuuden luonnossa, ja sitä mitataan yksiköllä ppi (pixels per inch, pikseliä tuumalla). Se lasketaan jakamalla pituus pikseleinä pituudella tuumina. Tarkoituksesta riippuen yleensä 72–300 ppi riittää terävään bittikarttagrafiikkaan; kaupallisiin julkaisuihin 150 ppi on minimi ja 300 ppi suositus. Toki myös suunniteltu katsomisetäisyys vaikuttaa.

Toisinaan pikselitiheyttä kutsutaan fyysiseksi resoluutioksi tai vain tarkkuudeksi. Usein siitä käytetään virheellisesti yksikköä dpi (dots per inch, pistettä tuumalla). Oikeasti yksikköä dpi tulisi käyttää vain tulostimen resoluutiosta, joka on hyvinkin eri asia kuin pikselitiheys ppi.

Pikseleiden lukumäärä

Digikameroiden mainonnassa käytetään megapikseleitä, bittikarttakuvan kaikkien pikselien lukumäärää. Jos pikselitiheyttä pidetään kuvanlaadun mittarina, niin megapikselit ovat pikseliresoluutioon verrattuna harhaanjohtava tapa ilmaista kuvanlaatua: 10 cm × 13 cm kokoon tulostetun 3 megapikselin kuvan pikselitiheys on 400 ppi, 7 megapikselin kuvan 600 ppi. 7 megapikselin kameran kuva on siis vain 50 % parempi, ei 133 %.

Värisyvyys

Värisyvyys kertoo, kuinka monta bittiä käytetään värin esittämiseen pikseliä kohden. Nykyään kuvien värisyvyys on lähes aina 24 bpp (bits per pixel) eli kolme tavuaa pikseliä kohden: yksi tavu jokaiselle RGB-väriavaruuden komponentille. 24 bitillä voidaan esittää 16,7 miljoonaa väriä, jolloin silmä ei erota vierekkäisiä väriarvoja toisistaan. Pelkkä bittimäärä ei kerro kaikkea: esimerkiksi 8 bpp (256-värinen) kuva voi joko olla mustavalkoinen tai sisältää erityisen väripaletin, johon on valittu käytetyt värit. Värisyvyyksistä on enemmän tietoa artikkelissa värisyvyys.

Esimerkkejä

kuva pikseliresoluutio ja värisyvyys pikselitiheyksiä
valokuva (7 megapikseliä) 3072 × 2304 × 24 13 × 10 cm: 600 ppi
A4: 260 ppi (rajattuna täyttämään paperin)
valokuva (3 megapikseliä) 2048 × 1536 × 24 13 × 10 cm: 400 ppi
A4: 175 ppi (rajattuna täyttämään paperin)
17' näyttö 1280 × 1024 × 24 96 ppi
DVD-elokuva (PAL) 720 × 576 × 24 32' progressiivinen laajakuva: leveys 12 ppi, korkeus 32 ppi

Yhtälöitä

pikselitiheys = pikseliresoluutio / fyysinen koko
1 tuuma = 2,54 senttimetriä
kuvan koko pakkaamattomana = pikselileveys * pikselikorkeus * (värisyvyys bitteinä / 8)
megapikselien määrä = pikselileveys * pikselikorkeus / 1 000 000