Kuvatiedostojen ominaisuudet

Tässä luvussa esitellään kuvatiedostojen keskeiset ominaisuudet eli spatiaalinen resoluutio, bittisyvyys ja väritila. Niitä koskevat objektityyppikohtaiset suositukset eri laatutasoille on esitelty luvun "Suositukset eri objektityyppien digitointiin" taulukoissa.

Spatiaalinen resoluutio

Spatiaalinen resoluutio ilmaisee rasterikuvatiedoston sisältämän informaation määrän pikselien lukumääränä mittayksikköä kohti. Se ei kuitenkaan määrittele tai takaa tämän informaation laatua.

Spatiaalinen resoluutio määrittelee, miten tiheässä tai harvassa yksittäiset pikselit ovat. Mitä korkeampi spatiaalinen resoluutio, sitä tiheämmässä pikselit ovat mittayksikköä kohden ja sitä suurempi on niiden kokonaismäärä. Mitä matalampi spatiaalinen resoluutio, sitä laajemmalle tietty pikselimäärä jakautuu mittayksikköä kohden ja sitä pienempi on pikselien kokonaismäärä.

Spatiaalinen resoluutio mitataan pikseleinä tuumalle (pixels per inch, PPI). Toisinaan käytetään myös yksiköitä pikseleitä millimetrille (ppmm, pixels/mm) tai pikseleitä senttimetrille (ppcm, pixels/cm).

Tulostimen resoluutioon viitataan usein termillä pistettä tuumalle (dots per inch, DPI). Usein termejä PPI ja DPI käytetään kuitenkin toistensa synonyymeinä. Koska rasterikuvatiedostot koostuvat pikseleistä, teknisesti PPI on tarkempi termi ja siksi sitä käytetään tässä asiakirjassa.

Spatiaalinen resoluutio ja kuvan mitat määrittävät pikselien kokonaismäärän kuvassa.

Esimerkiksi:

• jos 8” x 10” (20 x 25 cm) kokoinen valokuva skannataan 100 ppi:n tarkkuudella, saadaan aikaan digitaalinen kuva, jonka koko on 800 x 1000 pikseliä eli yhteensä 800 000 pikseliä.
• jos 4 x 6” (10 x 15 cm) kokoinen valokuva skannataan 300 ppi:n tarkkuudella, saadaan aikaan digitaalinen kuva kooltaan 1200 x 1800 pikseliä eli yhteensä 2 160 000 pikseliä.

Pikselirivien ja -sarakkeiden lukumäärää (eli kuvan korkeutta ja leveyttä pikseleinä) kutsutaan pikselimatriisiksi. Kun määritellään haluttua tiedostokokoa, on aina ilmoitettava sekä resoluutio että kuvan mitat. Esimerkiksi 300 ppi koossa 10 x 15 cm tai 300 ppi alkuperäiskoossa.

Resoluution kasvattaminen lisää pikselien kokonaismäärää, jolloin kuvatiedoston koko kasvaa. Toisin sanoen, mitä korkeampi resoluutio sitä suurempi kuvatiedosto.

Myös digitoitavan originaalin koko vaikuttaa kuvatiedoston kokoon. Esimerkiksi A1-kokoisen kartan digitointi 1:1 koossa ja tallennus resoluutiolla 300 ppi tuottaa enemmän pikseleitä ja siten suuremman kuvatiedoston kuin esimerkiksi A4-kokoisen asiakirjan digitointi 1:1 koossa samalla resoluutiolla. Toisin sanoen, mitä suurempi originaali sitä suurempi tiedostokoko valitulla spatiaalisella resoluutiolla.

Korkeampi spatiaalinen resoluutio tallentaa yleensä enemmän originaalin yksityiskohtia digitaaliseen kuvaan, joskaan ei aina. Käytännössä tarkkuus riippuu myös skannerin tai digitaalikameran spatiaalisesta taajuusvasteesta (spatial frequency response, SFR), tehdystä kuvankäsittelystä ja digitoitavan ominaisuuksista.

Huom! FADGI-suosituksen suhtautuminen tavoiteresoluutioihin poikkeaa merkittävästi Suomen museokentän käytännöistä.

FADGI-suositus kehottaa määrittelemään resoluution siten, että digitoitavan aineiston mitat säilyvät myös digitaalisessa tallenteessa. Tällöin digitaalinen tallenne on saman kokoinen kuin alkuperäinen objekti, vaikka digitoitava objekti olisi esimerkiksi vain postimerkin kokoinen. Luvun "Suositukset eri objektityyppien digitointiin" taulukoiden resoluutioarvot noudattavat tätä lähestymistapaa. Resoluutio voi olla myös taulukoissa esitettyjä arvoja suurempi, mutta FADGI-suositus ei edellytä sitä. Poikkeuksen muodostavat vain läpivalaistavat aineistot, joiden tavoiteresoluutiot FADGI-suositus määrittelee aineiston koon mukaan.

Suomen museokentällä yleinen käytäntö on ollut digitoida aineistot suurimmalla mahdollisella resoluutiolla siten, että lopputulos on vähintään A3, 300 dpi.

Esimerkiksi oheinen Kansallisarkiston määrityksissä esiintyvä taulukko kuvaa, miten valokuvakokoelmien digitoinnissa huomioidaan digitoitavan objektin koko resoluutiota määritettäessä.

Taulukon mukaan meneteltäessä päädytään alkuperäisaineiston koosta riippumatta aina suunnilleen A3-kokoiseen (n. 3508 x 4960 px) arkistotallenteeseen resoluutiolla 300 ppi.

Analogisen aineiston koko	Resoluutio
6 x 9 cm	1600 ppi
9 x 12 cm	1200 ppi
13 x 18 cm	900 ppi
18 x 24 cm	600 ppi
29 x 42 cm (eli A3)	300 ppi

Huomioi, että taulukossa on esitetty vähimmäissuositukset. Aineistot on suositeltavaa digitoida korkealla resoluutiolla, jos se on mahdollista tai tarkoituksenmukaista esim. IT-infrastruktuurin ja palvelintilaratkaisujen näkökulmasta.

Etenkin pienikokoiset alkuperäisaineistot on suositeltavaa digitoida vähimmäissuosituksia korkeammalla resoluutiolla, jotta arkistotallenne on riittävän kokoinen jatkokäyttöä varten.

Laadunhallinnan ohjeistuksessa on pidättäydytty FADGI-suosituksen mukaisissa tavoiteresoluutioissa erityisesti siitä syystä, että digitoinnin laadunarviointiin kehitetyt analysointiohjelmistot noudattavat tavoiteresoluutioiden analysoinnissa samaa logiikkaa kuin FADGI-suositus.

Organisaatioita suositellaan kuitenkin määrittelemään sopiva resoluutio digitoitavan objektin fyysisten ominaisuuksien, koon ja halutun detaljitason välisen suhteen perusteella, huomioiden sen mahdollisen vaikutuksen erityisesti FADGI-suosituksen mukaisen laatuanalyysin tuloksiin.

Jos objektia ei digitoida sen alkuperäisessä koossa, digitoitavan objektin mittojen on sisällyttävä pakollisiin metatietoihin.

Bittisyvyys

Bittisyvyys eli signaaliresoluutio määrittelee sävyjen ja värien enimmäismäärän digitaalisessa kuvatiedostossa mutta ei määritä tai takaa tämän informaation laatua. Usein bittisyvyydestä käytetään myös termiä värisyvyys.

1-bittisessä tiedostossa kukin pikseli esitetään yhdellä binäärinumerolla (joko 0 tai 1), jolloin pikseli voi olla joko musta tai valkoinen. Tällöin on vain kaksi mahdollista nollien ja ykkösten yhdistelmää, 21 = 2.

Harmaasävy- ja värikuvissa käytetään yleensä 8 bittiä (kahdeksan binäärinumeroa kutakin pikseliä kohden) dataa kanavaa kohden. Tämä mahdollistaa enintään 256 sävyä kanavaa kohden, mustasta valkoiseen. Tällöin mahdollisia nollien ja ykkösten yhdistelmiä on 28 = 256.

8-bittinen digitointi rajoittaa kuvankäsittelyä sekä kuvan käyttötarkoituksen muuttamista. 8-bittisten digitaalisten kuvien voimakas käsittely voi aiheuttaa sävyjen katoamista ja sen myötä posterisaatiota sävyjen määrän vähentyessä. Suurempi sävymäärä on tarpeen, jos digitaalisten kuvien käyttötarkoitusta muutetaan tai jos niiden sävyjakaumaan tai väritasapainoon on tehtävä suuria muutoksia.

Korkeabittinen eli 16-bittinen (16 binäärinumeroa kutakin pikseliä kohden) data kanavaa kohden mahdollistaa yli 65 000 sävyä. Tällöin mahdollisia nollien ja ykkösten yhdistelmiä on 216 = 65 536. Laadukkaalla digitointilaitteella luodut 16-bittiset digitaaliset kuvat vastaavat valokuvaoriginaalien sävy- ja tiheysaluetta.

Huom! FADGI-suosituksen 3 tähden laatutaso edellyttää useiden objektityyppien (mm. diat ja negatiivit) kohdalla 16-bittistä digitointia.

Väritila

Harmaasävykuvien tiedostot sisältävät yhden kanavan, joka tavallisesti on joko 8 bittiä (256 tasoa) tai 16 bittiä (65 536 tasoa) pikseliä kohden ja jonka sävyarvot vaihtelevat mustasta valkoiseen.

Värikuvat sisältävät kolme tai useampia värikanavia, jotka välittävät väri- ja kirkkausinformaation. Yleisiä väritiloja ovat

• RGB (punainen, vihreä, sininen)
• CMYK (syaani, magenta, keltainen, musta)
• L*a*b* (vaaleus, punavihreä, sinikeltainen).

Väritiedostojen kanavat voivat olla joko 8-bittisiä (256 tasoa) tai 16-bittisiä (65 536 tasoa).

RGB on additiivinen eli lisäävä värisekoitus, jossa punainen, vihreä ja sininen valo yhdistyvät valkoiseksi valoksi. Tätä lähestymistapaa käytetään yleisesti tietokonenäytöissä ja televisioissa sekä kameroissa, skannereissa ja tulostuslaitteissa, joiden toiminta perustuu RGB-väritilaan.

RGB-tiedostoissa on kolme värikanavaa:

• 3 kanavaa x 8 bittiä (24-bittinen väritiedosto)
• 3 kanavaa x 16 bittiä (48-bittinen väritiedosto).

Skannerit ja digitaalikamerat luovat RGB-tiedostoja mittaamalla jokaisesta pikselistä punaisten, vihreiden ja sinisten suodattimien läpi kulkevan (digitoitavasta objektista heijastuvan) valon määrän.

Musta vastaa RGB-yhdistelmää 0-0-0 ja valkoinen RGB-yhdistelmää 255-255-255. Tämä perustuu 8-bittiseen digitointiin ja 256:een eri tasoon (tasoihin 0–255). Tätä käytäntöä käytetään myös 16-bittiseen digitointiin, vaikka sävyjä on enemmän. Kaikilla neutraaleilla väreillä on samat tasot kaikissa kolmessa värikanavassa. Puhdas punainen väri esitetään tasoina 255-0-0, puhdas vihreä 0-255-0 ja puhdas sininen 0-0-255.

Arkistotallenteeksi suositellaan tämän ohjeistuksen mukaisesti valmistettuja ja yhdessä sopivan ICC-väriprofiilin kanssa tallennettuja RGB-tiedostoja.

CMYK-tiedostot ovat digitaalinen esitys subtraktiivisesta eli vähentävästä värisekoituksesta, jossa syaani (C), magenta (M) ja keltainen (Y) yhdistetään mustaksi. CMYK-tiedostot sisältävät neljännen kanavan, joka vastaa mustaa painoväriä (K).

Subtraktiivista värisekoitusta käytetään painokoneissa (neliväripaino), joissakin värimustesuihku- ja värilasertulostimissa ja lähes kaikissa perinteisissä värivalokuvaprosesseissa. CMYK-tiedostot on tarkoitettu painoa tai tulostusta varten: digitaalinen kuva usein muunnetaan CMYK-tiedostoksi ennen kuin se voidaan tulostaa.

Huom! Älä tallenna tiedostoja CMYK-tilassa. CMYK-tiedostot eivät sovellu arkistotallenteiksi digitointihankkeissa. RGB–CMYK-muunnoksessa osa neutraalista väristä korvautuu mustalla värillä (K), eikä muunnosta ole mahdollista palauttaa RGB:ksi menettämättä kuvan väritarkkuutta.

L*a*b*-väritila on laiteriippumaton väritila, joka mallintaa ihmissilmän havaintoa. Sen kolme kanavaa vastaavat vaaleutta (L), punaista ja vihreää informaatiota (A) sekä sinistä ja keltaista informaatiota (B). L*a*b*-väritilassa on teoriassa omat hyötynsä (ei esim. vaadi väriprofiileja), mutta vain harvat sovellukset ja tiedostomuodot tukevat sitä. L*a*b -väritilan käyttöön tulisikin olla jokin selkeä syy ja henkilökunnan ammattitaitoista, sillä esimerkiksi muunnokset RGB ja L*a*b -väritilojen välillä voivat aiheuttaa merkittävää värien leikkautumista.

Adobe RGB ja sRGB väriavaruuksien eroavaisuutta havainnollistava kaavio. Kuva: Mbearnstein37, CC BY-SA 3.0 / Wikimedia Commons