Der Computer lernt knipsen

Als Alternative zu Malprogrammen bietet sich die Bild-Digitalisierung an. Besonders aufwendige Grafiken lassen sich auf elektronischem Wege schneller in den Computer zaubern.

Bild 1. Es ist stets nur ein Ausschnitt des digitalisierten Bides auf dem Bildschirm zu sehen Bild 2. Bestechende Bildqualität weist der Atari 520 ST auf

Wer sich schon mit diversen Malprogrammen abgequält hat, weiß wie schwer es ist, realistische Bilder auf den Bildschirm eines Computers zu zaubern. Die richtigen Proportionen, das Verhältnis von Licht und Schatten und die räumliche Wirkung stellen auch geübte »Computerkünstler« vor große Probleme. Einfacher und schneller, wenn auch mit geringerem künstlerischen Anspruch, ist das Digitalisieren von »echten« Objekten.

Unter Digitalisierung versteht man allgemein das Umsetzen eines analogen Signals in eine Reihe aus einzelnen Werten. Nehmen wir als Beispiel eine Zeile eines Fernsehbildes. Am linken Ende sei sie ganz dunkel, also schwarz. Nach rechts soll sie immer heller werden, bis sie am rechten Rand in strahlendem Weiß endet. Das dafür zuständige Zeilensignal ähnelt einem Sägezahn oder einer steilen Rampe. Beim Digitalisieren wird nun in gleichmäßigem Abstand die Spannung dieses Zeilensignals gemessen und in einen Spannungswert übersetzt, der aus einer Zahl besteht. Diese Zahl kann nun in einer Speicherzelle eines Computers abgelegt werden. Wenn man den umgekehrten Weg geht und aus solchen einzelnen Zahlenwerten wieder ein Zeilensignal rekonstruiert, entsteht anstelle einer Rampe eine treppenförmige Spannung. Deshalb ist das charakteristische Merkmal eines digitalisierten Bildes eine mosaikartige Struktur. Jedes »Mosaiksteinchen« entspricht einer Treppenstufe. Natürlich kann man die Stufen so klein machen, daß der Mosaikcharakter praktisch verschwindet, aber das ist eine Frage des technischen Aufwands.

Da ein Videobild sehr schnell aufgebaut wird (25 Bilder pro Sekunde), muß man zu einigen Tricks greifen, um mit einem Heimcomputer so ein Bild in einzelne Werte zerlegen zu können. Deshalb brauchen die entsprechenden Digitizer-Schaltungen (Analog-Digital-Wandler) mehr als nur ein Videobild für die Aufbereitung.

Ein Trick besteht darin, daß man das Zeilensprung- und Bildkippsignal selbst für die Abtastung einsetzt. Dabei geschieht die Umsetzung des Videobildes nicht zeilenweise, wie man vermuten würde, sondern spaltenweise. Der eigentliche Abtastimpuls entsteht durch das um einen bestimmten Betrag verzögerte Zeilensprungsignal. Angenommen, wir verzögern immer um einen festen Betrag, dann mißt unser A-D-Wandler pro Zeile die Helligkeit von immer genau einem Punkt und legt den Meßwert im Computer ab. Diese Punkte aller Zeilen liegen um jeweils den gleichen Betrag nach rechts verschoben genau untereinander. Das ergibt exakt eine Spalte. Gestalten wir jetzt die Verzögerung variabel und koppeln wir die Verzögerung mit einem Zählbaustein, der nach jedem Bildkippsignal die Verzögerung um einen bestimmten Betrag erhöht, tastet der A-D-Wandler nach jedem Bild eine Spalte rechts von der vorhergehenden ab Je nach gewünschter Auflösung und Schrittweite des Zählbausteins ist nach einer bestimmten Anzahl von Bildern die gesamte Bildfläche spaltenweise abgetastet. Dann muß der Zählbaustein auf Null zurückgesetzt werden. Diese Methode hat den Vorteil, daß keinerlei Synchronisierung nötig ist, da alle Taktsignale vom Videobild selbst stammen. Bislang war diese Form der Bildumsetzung allerdings mehr im industriellen Sektor zu finden. Vor allem aus finanziellen Gründen war das Digitalisieren von Bildern im Heimbereich kaum anzutreffen. Der nötige Gerätepark, Videokamera und A-D-Wandler, waren lange Zeit sehr teuer. Durch die Kostensenkung im Bereich der Videotechnik und der Elektronik wird diese Technik aber immer billiger.

Der Digitizer: klein aber fein

Neben dem geringen Preis erstaunt der hier getestete Digitizer mit dem Namen »Video Digitizer« allerdings hauptsächlich durch den minimalen Aufwand an Hardware. In einem Kästchen von der Größe einer Zigarettenschachtel hat die gesamte Elektronik Platz gefunden. Diese Elektronik ist in der Lage, Videosignale in computergerechte Daten umzuwandeln. Die Video-Signale können wahlweise von einem Videorecorder oder einer Videokamera stammen. Wichtigste Voraussetzung für ein sauberes Bild ist neben einem einwandfreien Signal, eine stillstehende Vorlage, da der Computer etwa fünf Sekunden zum digitalisieren eines Bildes benötigt. Nimmt man das Bild also von einem Videorecorder ab, so empfiehlt es sich ein Standbild zu wählen. Verwendet man eine Videokamera, dann sollte das zu digitalisierende Objekt über diese Zeitspanne hinweg ruhig verharren.

In der vorliegenden Version für Atari-Computer wird der Digitizer an die Joystickports 1 und 2 angeschlossen. Die Joystick-Anschlüsse dieser beiden Ports münden ja bekanntlich in die sogenannte PIA, einem I/O-Baustein. Diese PIA fungiert als 8-Bit-parallel-Schnittstelle und kann so die vom Digitizer kommenden Daten umsetzen.

An den Digitizer schließt man nun eine geeignete Videosignalquelle an und bootet das zugehörige Programm von Diskette. Daraufhin erscheint ein Hauptmenü, das übersichtlich alle Funktionen dieses Programms zeigt. Da der Atari 800 XL über eine reiche Auswahl verschiedener Grafikstufen verfügt, sind im Programm zwei unterschiedliche Formate zur Digitalisierung vorgesehen. Das eine Format erreicht man über »Digit 4«. Es entspricht der Darstellung, wie sie auch in verschiedenen Malprogrammen, wie beispielsweise dem Micropainter oder dem Micro Illustrator benützt wird. Bei einer Auflösung von 160 x 192 Punkten und gleichzeitiger Verwendung von vier verschiedenen Farben handelt es sich also um die Grafikstufe 15 des Atari-Computers. Da vom Digitizer jedoch ein Bild mit der Auflösung von 256 x 256 Punkten geliefert wird, bedient man sich eines Tricks, um diese Differenz zu umgehen. So werden die Bildinformationen intern — wie vom Digitizer geliefert — in einem Format 256 x 256 Punkten gespeichert. Sichtbar ist jedoch immer nur ein Bildausschnitt, der der Grafikstufe 15 entspricht. Ein Bereich von 96 Punkten in der Breite und 64 Punkten in der Höhe bleibt also verdeckt (Bild 1).

Mit den Cursortasten kann man jedoch diese unsichtbaren Bildteile in den sichtbaren Bildschirmbereich scrollen und sich so stufenweise das gesamte Bild ansehen.

Das zweite Format nennt sich »Digit 16«. Es entspricht der Grafikstufe 9, die eine Auflösung von 80 x 192 Punkten erreicht. Die interne Speicherung des Bildes umfaßt jetzt nur noch 128 x 256 Punkte, also halb so-viele wie im anderen Format. Der Vorteil dieser Grafikstufe liegt allerdings in der größeren Anzahl von Farbabstufungen (Grafik 9 läßt eine Farbe in 16 Helligkeitsstufen zu), so daß eine differenzierte Darstellungsweise erreicht wird. In beiden Modi kann man nachträglich die verwendeten Farben beziehungsweise Graustufen verändern. In »Digit 4« geschieht dies durch die Tasten »0« bis »3«. Jedem der vier Farb-register wird durch wiederholtes Betätigen der entsprechenden Taste eine beliebige Farbe zugeordnet. In »Digit 16« wählt man mit der Taste »3« eine der 16 Grundfarben. Die einzelnen Abstufungen können jedoch nicht direkt beeinflußt werden. Bei der Einfärbung der Bilder zeigt sich ein interessanter Nebeneffekt, der sonst vorwiegend in der Technik zum Einsatz kommt. Es handelt sich um den sogenannten Falschfarbeneffekt. Dabei werden einzelne Bildstrukturen mit auffälligeren (aber »falschen«) Farben hinterlegt, um sie optisch hervorzuheben.

Welche der beiden Modi man nun wählt, hängt von verschiedenen Faktoren ab. In der Praxis hat es sich gezeigt, daß die Digitalisierung in Grafik 9 in der Regel problemloser vonstatten geht. Wegen der 16 verfügbaren Farbabstufungen wirkt das Bild plastischer. Auch muß man in diesem Modus die Umgebungsbeleuchtung und den Kontrast zwischen Objekt und Umgebung nicht besonders beachten, und erhält trotzdem akzeptable Bilder.

Micropainter-Bilder

Allerdings wirken die Bilder aufgrund der niedrigen Auflösung zwangsläufig ein wenig eckig, was jedoch nicht immer störend wirkt. Kommt es aber vor allem auf feine Linien oder möglichst gleichmäßige Rundungen an, so empfiehlt sich die Wahl »Digit 4«. Hierbei erwies es sich meist als zweckmäßig und auch notwendig, den Digitizer nachzuregeln. Da dies vom Hersteller vorgesehen ist, gibt es drei Einstellregler, die durch Öffnungen im Gehäuse des Digitizers zugänglich sind. Zum einen läßt sich hier die Helligkeit und der Kontrast einstellen. Der Helligkeitsregler kann eine ungenügende Raumbeleuchtung ausglei-chen. Der Kontrastregler dient auch dazu, unterschiedlich starke Videosignale an den Digitizer anzupassen. Der dritte Regler bestimmt die Bildbreite. Vor allem in Grafikstufe 9, in der ja nur 128 Punkte horizontal zur Verfügung stehen, wirkt das digitalisierte Bild oft leicht verzerrt. Besonders bei der Digitalisierung von Personen fallen abweichende Proportionen auf. Staucht man das Bild jedoch vor dem Digitalisiervorgang etwas, kann man diesen Fehler wieder ausgleichen. Durch eine bewußte Verzerrung ergeben sich andererseits ganz neue Effekte.

Das Speichern der Bilder kann auf zwei verschiedene Arten erfolgen. Mit »Save« speichert man das ganze digitalisierte Bild, so wie es intern abgelegt wurde. Also entweder im Format 128 x 256 oder 256 x 256 Punkte. Zur weiteren Verarbeitung sind diese Formate aber wenig geeignet, denn man benötigt immerhin 132 Sektoren auf der Diskette. Auch sind diese Formate nicht ohne weiteres für die Verwendung in eigenen Programmen geeignet. Daher wurde der Menüpunkt »MICROSAVE« in das Programm aufgenommen. Mit dieser Anweisung erreicht man, daß nur das momentan auf dem Bildschirm stehende Tailbild gespeichert wird. Alle Bildinformationen, die zu diesem Zeitpunkt nicht zu sehen sind, gehen dabei also verloren. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt, neben dem nunmehr sehr geringen Speicherbedarf auf Diskette (62 Sektoren), vor allem in der einfacheren Art und Weise, wie man ein derartiges Bild weiterverarbeiten kann. Dieses Format wird nämlich, vorausgesetzt man hat in »Digit 4« digitalisiert, von verschiedenen weitverbreiteten Malprogrammen akzeptiert. Zudem kann man diese Bilder in beiden Formaten auch leicht in eigene Programme integrieren.

Natürlich kann man digitalisierte Bilder auch auf einem Drucker wiedergeben. Vor allem hierfür zahlt es sich aus, wenn man seine Bilder in der ganzen Größe gespeichert hat. Auf dem Papier gilt nämlich die Einschränkung des Bildschirms nicht mehr. Man kann also das gesamte, intern gespeicherte Bild aus-drucken lassen. Dabei wird jeder Graustufe, bei der Druckerausgabe, ein bestimmtes Bitmuster zugeordnet, so daß auch bei einem ganz normalen Drucker ein Halbtonbild entsteht. Die Größe dieses Bildes kann in weiten Bereichen variiert werden. So läßt sich sowohl die Breite wie auch die Höhe des Ausdrucks zwischen 1 und 2000 Pixeln einstellen. Die tatsächliche Bildqualität hängt hierbei natürlich stark vom verwendeten Drucker ab. Jedoch kann man beispielsweise mit einem FX 80 die zur Verfügung stehenden 2000 Pixel in der Breite gar nicht ausnutzen, da dieser zwar in einem speziellen Modus 1920 Pixel pro Zeile darstellen könnte, tatsächlich aber nur der normale Grafikmodus mit 512 Pixel pro Zeile angesprochen wird. Bild 1 zeigt übrigens eine solche Hardcopy. Die Qualität des Ausdrucks läßt keine Wünsche offen. Der rote Rahmen deutet den jeweils sichtbaren, digitalisierten Bildbereich auf dem Bildschirm an.

Kamera und Computer als Alarmanlage

Wie weit man einen Digitalisierer praktisch einsetzen kann, hängt weitgehend von der Fantasie des Einzelnen ab. Die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten sind auf den ersten Blick gar nicht abzusehen. In der Anleitung des Digitizers wird beispielsweise vom Hersteller zusätzliche Software angekündigt, mit der eine Raum- oder Objektüberwachung möglich sein soll. Digitalisiert man in regelmäßigen Abständen ein Objekt, so kann durch Vergleichen der aufeinanderfolgenden Digitalbilder festgestellt werden, ob sich das Objekt immer noch an Ort und Stelle befindet. Jedoch scheint dies nicht so ohne weiteres realisierbar, da schon Beleuchtungsschwankungen zu unterschiedlichen Bildern führen. Hilfreich kann der Digitizer allerdings bei der Gestaltung von Spielszenen in Adventures oder anderen Spielprogrammen eingesetzt werden. So kann man eigene Zeichnungen, Fotografien oder ähnliches schnell und problemlos auf den Bildschirm projektieren und dann nachbearbeiten. Auch ist das Erzeugen von bewegten Bildern in gewissem Rahmen denkbar. Läßt man beispielsweise ähnliche Bilder in schneller Folge auf dem Bildschirm erscheinen, kommt dies einem Trickfilm-Effekt schon sehr nahe. Hier sind dann nur durch die Speicherkapazitäten Grenzen gesetzt. Es gibt auch das Beispiel eines Friseurs, der die Gesichter seiner Kunden digitalisiert und dann auf dem Bildschirm die verschiedensten passenden Frisuren präsentiert. So vermittelt er den Kunden schon vorab eine ziemlich genaue Vorstellung davon, wie sie mit anderem Haarschnitt aussehen könnten. Die Anwendungsmöglichkeiten sind also wirklich vielfältig.

Digitizer auch für den 260 ST

Setzt man voraus, daß schon eine Kamera oder ein Videorecorder vorhanden ist, kommt man als Atari 800 XL/130 XE-Besitzer schon für knapp 400 Mark zu dem Vergnügen. Es gibt den Video-Digitizer auch in einer Commodore 64-Version für 398 Mark. Weiterhin wird bereits auf der diesjährigen Systems von der gleichen Firma noch eine Version für den Atari 520 ST vorgestellt. Zum Zeitpunkt des Tasts stand leider noch kein Preis fest. Allerdings konnten wir schon eine Vorabversion des Programms begutachten. Bild 2 zeigt ein Beispiel eines auf dem Atari 520 ST digitalisierten Bildes. Hier kommt die hohe Auflösung des Computers und die Qualität des Schwarzweiß-Monitors voll zur Geltung. Benötigt man aber noch eine Kamera, so muß man mit zusätzlichen Kosten von rund 600 Mark rechnen. In diesem Fall sollte doch ein rentabler Einsatz geplant sein, denn nur als Spielerei scheint dies ein wenig teuer.

(Wolfgang Czemy/wb)