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DJ4UF > LEHRGANG 12.03.01 21:45l 225 Lines 11242 Bytes #-8763 (0) @ DL
BID : C3BDB0ACH01M
Read: DK4RM DL1JAN DO1NDP DL2NAH DO3NG DK0RMR DK2ZA GUEST DG9NBR DJ0JB DD3IA
Read: DO2BFW
Subj: Bilduebertragung (komprimieren)
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Sent: 010312/1932z @:DB0ACH.#NRW.DEU.EU [BCM Aachen, JO30BS] bcm1.43l
From: DJ4UF @ DB0ACH.#NRW.DEU.EU (Eckart)
To: LEHRGANG @ DL
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Eckarts LEHRSTUNDE
Thema: Packet-Radio - Bilder senden
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In dieser Lehrstunde geht es um Bilddateiformate, um Komprimieren von
Bilddateien und schließlich um die Übertragung per Packet-Radio.
Neulich hat mir ein Funkfreund ein Urlaubsbild über Packet-Radio in meine Box
gelegt, das aus zwanzig Dateien mit je zwanzig Kilobyte im 7-Plus-Format
bestand. Ich habe für die Übertragung mit 9K6 aus der Box mehr als eine Stunde
gebraucht, obwohl kein Übertragungsfehler auftrat. Ansonsten hätte ich erst noch
die Korrekturdatei anfordern müssen. Als ich das Bild schließlich zusammen
gesetzt hatte und auf dem Bildschirm betrachtete, war es zwar ein nettes Motiv,
aber doch ärgerlich, dass die Übertragung so viel Zeit gekostet hatte.
Ich wandelte das Bild in ein anderes Dateiformat um und schickte es ihm als
Binärdatei. Die Datei hatte nur noch 27 Kilobyte und die Übertragung dauerte
wenige Minuten. Der OM meinte direkt, dass er keinen großen Unterschied erkennen
könne. Um dieses Dateiformat geht es hauptsächlich in dieser Lehrstunde.
Etwas Theorie zu Grafikformaten
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Bilder werden digitalisiert, indem man diese zeilenweise Punkt für Punkt
abtastet. Wird für jeden einzelnen Punkt der Farbton und der Kontrast in eine
Tabelle eingetragen, kommt es darauf an, wie viele Farben zugelassen werden. Hat
man acht Bit (gleich ein Byte) zur Verfügung, ergeben sich 28=256 Farbwerte. Bei
einem Bild von der Größe 640 x 480 ergeben sich 640 mal 480 gleich 307200 Punkte
mal ein Byte, also 307200 Byte, geteilt durch 1024 gleich 300 Kilobyte.
256 Farben sind aber für ein Foto zu wenig. Es sieht etwas sehr grob aus. Für
Fotos werden mindestens 24 Bit verwendet, das sind 224=16,7 Millionen Farben.
Bei 24 Bit je Pixel ergeben sich für ein Bild der Größe 640 x 480 genau
640 x 480 x 24 = 7372800 Bit. Teilt man diese Zahl durch acht (8 Bit = 1 Byte)
und durch 1024 (1024 Byte = 1 Kilobyte), erhält man das Ergebnis in Kilobyte.
7372800 : (8 x 1024) = 900
In diesem sogenannten Bitmap-Format benötigt eine solche Fotobilddatei der Größe
640 mal 480 also 900 Kilobyte. Dazu kommen noch ein paar Bytes für die
Dateiformatkennzeichnung.
Bei einem heutzutage normal großen Bild für einen Monitor mit 1024 mal 768
Bildpunkten ergeben sich nach dieser Rechnung
1024 x 768 x 24 : (8 x 1024) = 2304 Kilobyte oder geteilt durch 1024 sind es
2,25 Megabyte.
Komprimierung
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Werden die Farbwerte nicht für jeden Punkt einzeln gespeichert sondern bei
gleichen Farbpunkten nebeneinander einfach nur die Anzahl der Punkte notiert,
kann man die Dateien erheblich verkleinern. In der Art und Weise, wie man diese
Komprimierung durchführt, ohne zu viel an Qualität zu verlieren, unterscheiden
sich die Bilddateiformate.
Das Foto einer Antenne eignet sich gut für Komprimierungsversuche
(siehe http://www.qsl.net/dj4uf --> Computer
Vergleich der Formate
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Ein Foto
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Wenn Sie ein eingescanntes Foto abspeichern, werden Sie eine riesige Auswahl von
Bildformaten vorfinden. Das Bitmapformat (siehe oben) hat die Kennzeichnung BMP.
Es hat keine Verluste, aber den größten Speicherbedarf. In der kommerziellen
Bildverarbeitungstechnik wird das TIFF-Format verwendet, das zum Bitmap-Format
noch Informationen zum Druck hinzufügt. Diese Dateien sind noch ein wenig
größer.
Bei der Datenübertragung kommt es wie bei Packet-Radio auf eine hohe
Übertragungsgeschwindigkeit an. Die Dateien sollten also möglichst geringen
Umfang haben. Zwei Dateiformate haben sich durchgesetzt. Da ist zum einen das
J-PEG-Format (Dateiendung JPG, gesprochen: dschäi-päg) für Fotos und das GIF-
Format für Zeichnungen (max. 256 Farben).
Um einmal einen Vergleich zu haben, wie viel es "bringt", die Originaldateien
in diese Formate umzuwandeln, habe ich mit dem sehr guten Freeware Bild-
betrachtungs- und Umwandlungsprogramm "Irfan View (deutsch)" einige Versuche
gemacht. Den Irfan-Viewer kann ich sehr empfehlen. Nicht nur ich sondern auch
viele Leute, die mit Bildverarbeitung zu tun haben, halten es für das beste
Programm in dieser Hinsicht. Es kann nicht nur Bilddateien in praktisch allen
Formaten sehr schnell darstellen, sondern auch Musikdateien (MP3) abspielen oder
Videos ablaufen lassen. Sie finden es im Internet unter
http://stud1.tuwien.ac.at/~e9227474/main3_de.htm. Wenn Sie diese lange URL-
Bezeichnung nicht abtippen wollen, können Sie den Link von meiner Homepage
benutzen. Gehen Sie bei www.qsl.net/dj4uf zu "Links" und dann zu "Software
allgemein".
Ich habe drei Sorten von Bilddateien für die Komprimierungsversuche verwendet.
Eines war ein Foto (Bild von der Antenne). Ich habe diese Foto ausgewählt, weil
man bei den dünnen Linien (Antennenstäbe) vor einem fast gleichmäßigen Hinter-
grund (Himmel) am besten die Qualität der Komprimierung bei den einzelnen
Verfahren erkennen kann. Bei den Bildformaten JPEG und LWF entstehen bei zu
hoher Komprimierung nämlich hässliche Zusatzpixel an den Übergängen.
Zunächst habe ich das Bild im Format 1024 mal 768 Bildpunkte im Bitmap-Format
abgespeichert, Dateigröße: 2,3 Megabyte (siehe oben). Dann habe ich 640 mal 480
Bildpunkte gewählt, Dateigröße im BMP-Format: 901 Kilobyte, also entsprechend
der kleineren Fläche weniger als die Hälfte. Wenn man für Packet-Radio oder
Internet die Höhe und die Breite nochmals halbiert, kommt man auf ein weiteres
Viertel der Fläche und damit des Speicherbedarfs. Also: Halten Sie Ihre Bilder
möglichst klein!
Ausgehend von dem Format 640 x 480 Bildpunkte habe ich die Datei in verschie-
denen Qualitätsstufen von JPEG, dann auch in GIF und in das Lura Wave Format
(LWF) gewandelt. In der Tabelle 1 finden Sie die Ergebnisse. Die Zahl in der
Tabelle gibt bei JPG die Qualitätsstufe in Prozent an. Beim Irfan Viewer stellt
man diese Qualitätsstufen bei "Optionen" ein, wenn man "Bild Speichern unter
..." gewählt hat. Bei LWF bedeutet die Zahl die gewünschte Dateigröße in
Kilobyte.
Dateiformat Dateigröße Subjektive
in Kilobyte Qualitätsbeurteilung
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BMP 901 fehlerlos
JPG100 193 sehr gut (wie BMP)
JPG90 109 sehr gut
JPG80 37 gut (erste Zusatzpixel sichtbar)
JPG50 23 brauchbar (wenige Zusatzpixel)
JPG40 18 brauchbar (mehr Zusatzpixel)
JPG30 14 schlecht (viele Zusatzpixel)
LWF 402 sehr gut (fehlerlos, wie BMP)
LWF 37k 37 viel schlechter als JPG 80
LWF 23k 23 so schlecht wie JPG 30
Tabelle 1: Umwandlung einer Bilddatei (Foto 640 x 480 Pixel)
Folgerungen: Zum Aufbewahren des Fotos für das "digitale Fotoalbum" kann ich JPG
mit der Qualitätsstufe 90 oder 80 Prozent empfehlen. Für die Übertragung bei
Packet-Radio genügt die Stufe 40 Prozent. Bei Fotos mit weniger kritischem
Inhalt genügt sogar eine Stufe von 30 Prozent. Weniger kritisch sind Fotos, wo
keine scharfen Katen vor glatten Flächen auftreten (z.B. Bild 5, siehe unten).
Damit hätten wir die Datei von 901 KB auf zirka 18 KB komprimiert, was einem
Kompressionsfaktor von 1 : 20 entspricht.
Farbige Zeichnung
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Als zweites habe ich eine alte QSL-Karte mit farbigen Linien genommen. In der
Tabelle 2 finden Sie die Ergebnisse. Bei GIF bedeuten die Zahlen die einge-
stellte Größe der Farbpalette (256 oder 16 Farben).
Dateiformat Dateigröße Subjektive
in Kilobyte Qualitätsbeurteilung
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BMP 300 fehlerlos
JPG90 91 sehr gut
JPG50 45 gut (erste Zusatzpixel sichtbar)
JPG30 34 ausreichend
JPG10 16 schlecht
GIF256 145 sehr gut (fehlerlos, wie BMP)
GIF16 63 gut (leichte Farbänderung)
GIF2 19 Schärfe sehr gut, aber nur noch schwarz-weiß
Tabelle 2: Umwandlung einer Farbbilddatei mit maximal 256 Farben
(Farbige Zeichnung 640 x 480 Pixel)
Folgerungen: Während bei JPG keine Farbverfälschungen vorkamen, änderten sich
die Farben etwas bei der Reduktion auf 256 Farben und noch einmal bei Verwendung
von nur 16 Farben. Bei solch einer Zeichnung aber spielen die tatsächlichen
Farben eigentlich eine untergeordnete Rolle. Die Schärfe der Linien ist viel
wichtiger. Diese bleibt bei 16 Farben und natürlich auch bei nur zwei Farben
(schwarz-weiß) erhalten.
Schwarz-Weiß-Zeichnung
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Zum Schluss folgt der Vergleichstest mit einer Schwarz-Weiß-Strichzeichnung
640 x 480 Bildpunkte (Schaltung). Bei einer Schaltung kommt es auf die Schärfe
an, nicht auf die Farbwidergabe. Deshalb brauchten wir JPEG eigentlich gar nicht
erst zu testen. Die Ergebnisse finden Sie in Tabelle 3.
Dateiformat Dateigröße Subjektive
in Kilobyte Qualitätsbeurteilung
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BMP 38 fehlerlos
JPG50 48 gut (erste Zusatzpixel sichtbar)
GIF 14 sehr gut (wie BMP)
Tabelle 3: Umwandlung einer Bilddatei (Schaltung 640 x 480 Pixel)
Folgerung: Bei Schwarz-Weiß-Strichzeichnungen kommt nur das GIF-Format infrage,
da es bei schärfster Wiedergabe die geringste Dateigröße liefert.
Dateiübertragung in Packet-Radio
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Nun können Sie das Bild Ihrem Freund über Packet-Radio schicken. Öffnen Sie Ihr
Packet-Radio-Programm. Verbinden Sie sich mit der Mailbox. Geben Sie den
Sendebefehl mit "s do1xxx Test Bilddatei binär" (also: senden - Zielrufzeichen -
Titel). Wenn die Meldung kommt, dass Sie den Text eingeben sollen, schreiben Sie
kurz ein paar Worte zu dem gleich folgenden Bild und gehen Sie dann in Ihrem
Packet-Programm auf den Menüpunkt "Datei - senden - binär". Suchen Sie in der
Verzeichnisstruktur die Bilddatei, wählen diese aus und klicken auf senden.
Sodann wird diese Datei angehängt und als Binärdatei übertragen. Sie bleibt also
so, wie sie war. Warten Sie, bis Sie das "OK" haben, dass die Datei vollständig
übertragen wurde (zum Beispiel BIN-RX OK, 13405 Bytes, 3 Zeilen fuer DJ4UF @
DB0ACH abgespeichert) und beenden Sie die Aussendung.
Auf der Empfangsseite wird Ihr Freund beim Lesen der Nachricht die Meldung
erhalten "Empfang einer Binärdatei" (zum Beispiel:
BIN_#13405#_435$2909A583#Schaltung GIF.gif oder ähnlich) und automatisch wird
die Datei gespeichert. Nach erfolgreicher Übertragung erfolgt eine Meldung (zum
Beispiel: BIN-TX OK CRC: 435/01B3h, 107240 bit/s, 13405 byte/s). Normalerweise
speichern die Programme die automatisch dekodierten Dateien in einem
Unterverzeichnis "Save" im Packet-Ordner, es sei denn, Sie haben ein anderes
Verzeichnis zum Speichern angegeben. Unter Windows kann man mit einem
Doppelklick das Bild auf dem Monitor sichtbar machen.
Weitere Informationen mit Bildern finden Sie auf der Homepage der Uni Köln unter
http://www.uni-koeln.de/themen/multimedia/grafikformate
und auf meiner Homepage unter
http://www.qsl.net/dj4uf --> Computer
03/2001 Eckart K. W. Moltrecht, DJ4UF
zur Zeit EA7/DJ4UF/M
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