Introduction to Digital Images (13 mins)

Bu bölümde sayısal görüntülerin bilgisayarda nasıl çalıştığını anlatmak istiyorum.

İşte, burada bir örnek var: Birkaç sarı çiçeğin görüntüsü. Baktığımız şey

organik, yuvarlak hatlı, bütünsel bir görüntü. Bilgisayarda ise görüntü

çok sayıda küçük sayıya dönüşecek. Peki bu nasıl oluyor?

Şimdi, sol üstteki şu çiçeğe biraz yaklaşalım. Ortasında minik bir şey olan

şu küçük yeşil alanı görüyorsunuz. Tam o karenin üzerine on kat yaklaşırsam,

işte böyle görünür. Demek ki, farkettiğiniz gibi,

görüntü şu minik kare şeylerden oluşuyor. Bunlara piksel deniyor. Her bir piksel

kare şeklindedir. Son derece küçüktürler. Bunun için kesin bir sayı veremeyiz ama

santimetreye 40 kadarı sığıyordur. Her piksel sadece tek bir renk gösterir. Yani, tek bir renkten oluşan

bir kare olarak orada durur. İlginç olan şu ki; burada baktığınız zaman

son derece yapay ve keskin kenarlı bir görüntüsü var çünkü piksel

o kadar küçük ki şuraya, orijinal görüntüye baktığınızda tamamen

doğru görünüyor. Göz öteki türlü algılamıyor. Piksellerin yeterince küçük olmasından dolayı, o küçük keskin

kenarları görmüyorsunuz. Yakınlaştığınızda ve parçaları algıladığınızdaysa böyle görüyorsunuzi

Bir görüntüde kaç piksel olduğunu merak ediyorsanız, bu sadece basit bir çarpım

işlemi gerektirir. 800 piksel genişliğinde ve 600 piksel yüksekliğinde bir görüntüm varsa

gerisi sadece çarpma yapmaya bakıyor. Dolayısıyla ikisini çarpıyorum ve

sonuç 480.000 piksel. Megapiksel terimini duymuşsunuzdur. Genellikle bilgisayar, kamera ve

benzeri araçlara ilişkin kullanılır. Bir megapiksel bir milyon pikseldir. Bendeki 800x600 görüntüde

480.000 piksel var. Bu da demektir ki yaklaşık olarak yarım megapiksel ediyor.

Aslında güncel standartlar ışığında çok büyük bir görüntü sayılmaz. Günümüzde

sayısal bir kamera, hattâ telefonların üzerindekiler bile, beş megapiksel,

on megapiksel, belki yirmi megapiksel büyüklüğünde görüntü üretiyor. Bu da hayli büyük

görüntü demektir. Evet, şimdi bu şeyin nasıl çalıştığına bakalım. Şöyle bir şey yaptım.

Daha canlı olsun diye şu diyagramı hazırladım. Elimde bir görüntü olduğunda bunu karelerden oluşan bir

ızgara sistemi olarak düşünebilirim. Her bir kare bir pikseli temsil ediyor ve sadece

tek bir renkten oluşuyor. Şimdi her pikselin diğerlerine göre yerini belirlemek bakımından bir adresleme

planı yapmamız lazım. Bunu yapmak için de şurada, üstte bir dizi x sayısından yararlanıyoruz.

Öyle ki, sıfır en solda ve artarak devam ediyor. Sağa doğru gidiyor.

Ve y yönü de kendine özgü bir biçimde uzanıyor. Öyle ki,

sıfır en yukarıda, en üst surada ve y sayıları da aşağı doğru akıp gidiyor. Gösterdiğim biçim, sadece

bilgisayarlarda unsurların numaralanmasının geleneksel yoludur. Öyleyse bazı basit

örnekler yapabilirim. Diyelim ki en üst en sol piksel (0, 0) konumunda veya

x=0 y=0 diyebilirim. Onun hemen sağındaki piksele bakacak olursak; şuradaki piksel

x=1, y=0 konumunda. Geleneksel olarak koordinatlardan söz ettiğimizde

önce x sayısını, ardından y sayısını söyleriz. Demek ki şöyle diyebilirim: (1, 0).

Şimdi de şuradaki piksele bakalım. Kolayca okuduğunuz gibi, o da

x=2, y=2 konumunda. Ya da sadece (4, 2) diyebilirim. Aslına bakarsanız, belirli pikselleri

tanımlamak için bu x-y sayılarıyla uzun uzadıya uğraşmayacağız.

Bu yerleştirme düzeninin varlığını bilmeniz yeterlidir. Demek oluyor ki,

elimizde on milyon piksel de bulunsa, her bir pikselin onu diğer piksellere göre adresleyen bir

x-y sayısı vardır. Öyleyse şu soruya gelelim: Bu pikseller elimde olmasına elimde ama

herhangi belirli bir pikselin ne renk olacağını nasıl kodlayacağım? Bunu anlatmak için önce kısa bir

tarihsel yan yola sapacağım: Bu deneyi 1660larda Newton yapmıştı.

Deneyde, benim de burada benzerini çizdiğim bir prizma kullanmıştı. Yani, üçgen yüzeyleri olan

bir cam parçası. Şuradan, sol taraftan beyaz güneş ışığı geliyor ve

prizma ışığı renk tayfına ayırıyor. Burada benim bir parça beyaz

kağıt üzerine yansıttığım gibi. Bunun gösterdiği şu ki; beyaz ışık

bölünemez saf bir varlık değil. Aksine, yapısını oluşturan bu saf renklere ayrıştırılabiliyor.

Gökkuşağında gördüğünüzle bu, tamamen aynı şeylerdir.

Ayrışan renkler aslında süreklilik gösteren bir tayf halindedir ama Newton

belirli bazı renkleri tanımladı. Yani onlara isimler verdi. Bir uçta, şurada, kırmızıdan başlayıp

ardından turuncu ve sarı ve yeşil diye giden meşhur dizi işte budur. Nihayetinde,

şurada, uzak kenarda mavi, çivit mavisi ve mor var.

Bilgisayara gelirsek: Bu saf renkleri bir tür palet olarak düşünüyorum.

Aslında kullanacağımız yöntem paletten kırmızı, yeşil ve maviyi almaya dayanıyor.

Bu renkleri bir anlamda dilediğimiz diğer renkleri oluştururken yapıtaşları

gibi kullanıyoruz. Sonuç olarak, şöyle düşünebilirsiniz: Şuradan, sol taraftan gelen beyaz ışığımız var ve

şurada da yapıtaşlarını elde ettik. Yani, süreci tersinden düşünmeniz de

mümkündür. Şöyle ki, yapıtaşı renkleri alır ve bunları şu yönde geriye doğru

birleştirirsem, beyaz ışık elde ederim. Fiziktekiyle tamamen aynı değil ama

yine de konu hakkında fikir veriyor. Bilgisayarda da yapıtaşlarını alıyor ve

onları birleştiriyoruz. Öte yandan burada çivit mavisiyle ilgili biraz komik bir durum var.

Newton bunları adlandırdığında, mavi ve mor arasında çivit mavisi rengimiz oldu ve aslında benziyor da.

Acaba öyle mi? Bunun için ayrı bir isme çok ihtiyacımız varmışçasına , özel olarak

adlandıracağımıza, sadece "mavi" deyip geçemez miydik? Komik olan, bunun 1600lerde yaşamın nasıl olduğuyla biraz bağlantısı var.

Newton'un bazı mistik inançları vardı ve biz bunları bilimsel olmyan yaklaşımlar

olarak değerlendiriyoruz. O dönemde, bilinen yedi gezegen vardı ve

Newton renklerin sayısı gezegenlerin sayısıyla aynı olmalı gibi bir fikre saplanmıştı.

Kanımca Newton çivit mavisini orada araya sokuşturuverdi ki

sayılar tutsun. Evet. Şimdi yapacağım şey, belirli bir rengi kodlamak için RGB renk uzayı adı verilen

renk uzayını kullanmak. RGB kısaltması kırmızı, yeşil, mavinin baş harflerinden oluşuyor.

Ve bu yöntemle veya bunu yapmak için bir kodlama yoluna ihtiyacım var.

Oradaki ızgara sisteminde her unsurun bir rengi var. RGB renk uzayından yararlanarak ve saf kırmızı,

yeşil ve mavi ışıkları kullanıp, bunları farklı oranlarda karıştırarak

herhangi bir rengi yaratmak olası. Bunun üzerine konuşmaya devam etmektense

bir örneğe bakmak daha yararlı olacak. Şimdi şuradaki RGB Explorer gösterim

sayfasına gidiyorum. Bu bana işleyişi göstererek anlatma olanağı verecek. Şöyle:

Sol tarafta üç tane kayan kontrol düğmesi var. Şuradaki

kırmızı ışığı kontrol ediyor. Bunlara sayısal karşılıklar vereceğiz. Kırmızı en koyuya geldiğinde,

buna sıfır diyeceğiz. Ve eğer sonuna kadar açacak olursam; buna da,

255 diyeceğiz. Aslında şuraya, aşağıya bakarsanız; kayan düğmelerin sayısal karşılıklarını

oradan okuyabilirsiniz. Üç tane kayan güğmem var: Kırmızı için bir düğme,

yeşil ışık yapmak için bir düğme ve mavi ışık yapmak için de bir mavi düğmesi.

RGB renk uzayı için stratejimiz budur. Elinizde bu üç düğme var.

Üçünü kullanarak kırmızı, yeşil ve mavi ışıkların parlaklıklarını değiştirebiliyorum.

Sonuçta öyle oluyor ki; kırmızı, yeşil ve maviyi uygun oranlarda karıştırarak dilediğiniz

her rengi elde ediyorsunuz. Bazı örnekler göstereceğim. Açıktır ki, kırmızı yapmak istersem

kırmızı düğmesini sonuna kadar açacağım. Benzer şekilde, yeşil yapmak istersem, yeşil güğmesini

sonuna kadar açacağım. Düğmeyi sonuna kadar getirirseniz, bir anlamda rengin en açık

tonunu elde ediyorsunuz. Daha koyu bir yeşil isterseniz, yeşil düğmesini alıp

aşağı doğru çekiyorsunuz. Böylece daha koyu bir yeşil oluyor. Aslında

şu en solda dayandığı yer, sıfır sayıları, siyahı ifade eder. Bir anlamda, yaptığım şey

yeşili almak ve onu siyaha doğru yaklaştırmak oluyor.

Ve bu da koyu yeşil. Öte yandan, beyaz yapmak istersem, bu defa

kırmızıyı alıp sonuna kadar açıyorum. Yeşili ve maviyi de

açıyorum, sonuna kadar; ve beyaz elde etmiş oluyorum. Bu durumda bütün renkler 255 değerinde ve

bu da beyaz. ve ardından, hepsini en aşağı çekersem, hepsini sıfır yaparsam

bu da siyah. Şimdi de bazı karışımlar yapayım. Bana kalırsa en ilginci

kırmızıyla yeşili birlikte kullanmak. Kırmızıyı açarsam ve ardından

yeşili sonuna kadar açarsam, sarı elde ederim. Birazcık daha

koyu sarı istersem, kırmızı ve teşili birbirine biraz yakın tutarım ama

ikisini birden azar azar siyaha doğru götürürüm ve böylece

daha koyu bir sarı elde ederim. Veya şu yöne gider ve daha da koyu bir sarı elde ederiz.

Turuncu elde etmek istersem ne yapmam gerekir? Turuncuyu bir karışım olarak düşünelim.

Sarıyı biraz andırıyor ama kırmızı ve yeşilin benzer miktarda olması yerine

kırmızı biraz daha baskın. Kırmızı ve yeşil renklerim şurada. Kırmızıyı biraz daha

açıyorum ve yeşili biraz daha kısıyorum. Böylece hoş bir turuncu

elde ediyoruz. Yol işaretlerinin turuncusu gibi; hoş bir turuncu oldu. Demek oluyor ki

bunları azar azar o yana bu yana çekiştirerek sonunda çok sayıda hoş

renk elde edebilirsiniz. Şimdi bakalım; yapmak istediğim birşey daha var.

Evet, bir çeşit açık yeşil yapacağım. Şimdi size pastel sarı yapmanın

yolunu göstereyim. Şurada elimde kırmızı var ve yeşil en sona kadar

açılmış. Böylece bu çok parlak sarıyı elde ediyorum. Pastel renkleri açık ve soluk, adeta dumanlı

olarak düşünürüz. Bunu yapmanın yolu da şudur:

İçine biraz mavi ekleyeceğim. Dolayısıyla şuradan maviyi 180, 185 civarına açıyorum.

Ve gördüğünüz gibi, elimizde hâlâ sarı renk var ama bu kez daha pastel bir ton; biraz dumanlı.

Bunu şöyle de düşünebilirsiniz: Üç düğmenin üçünü de sonuna dek açsaydım,

beyaz elde ederdim. Demek ki maviyi biraz açarak, bir anlamda beyaza biraz yaklaştım

ama tam beyaz yerine kırmızı ve yeşili mavinin

birazıyla kullanarak bu sarıyı elde ediyorum. Bu sınıf için

bu kadarı yeterlidir. Her ayrı renk için üç sayının da ne olduğunu

bilmenizi beklemiyorum sizden. Sadece renkleri elde etmenin temel

yöntemini kavramanız yeterlidir. Bu temel yöntem de kırmızı, yeşil ve maviyi değişen

ornlarda karıştırmaktan ibarettir. Göstermek istediğim birşey daha var; şimdi ona bakalım.

Kırmızı, yeşil ve mavi var elimizde ve diğer bileşimleri

elde edeceğiz. Mavi ve yeşili, gördüğünüz gibi bir tür turkuaz veriyor. Bir tür yeşilimsi mavi

olduğu için, beklenen bir durum. Son karışımımız da kırmızı ve mavi olacak.

Kırmızı ve mavi kullanarak bir tür mor elde edersiniz. Bu da kırmızı ve mavi karışımı

için beklenmedik değildir. Evet, şimdi kendi görüntülerimize dönelim.

Kırmızı, yeşil ve maviışığı alıp bunları birbiriyle karıştırma yöntemini öğrendik.

Demek ki, çok sayıda piksel içeren bir görüntü bakımından da bu böyle ve

her bir pikselin belirli bir rengi var. Bu renk ise kırmızı, yeşil, mavi

seviyelerince tanımlanıyor. Veya, sayısal olarak bunun anlamı,

temelde her pikselin sadece üç sayısı olduğudur. Yani, şöyle diyebilirm: Kırmızı 250 ve yeşil 10 ve

mavi de 240'dır. Ama aslında, büyük olasılıkla şöyle diyeceğiz:

(250, 10, 40) pikseli. her zaman bu sırayı kullanacağız. Önce kırmızının değeri,

ardından yeşilin değeri ve ardından mavinin değeri. Demek ki şuradaki diyagramımı biraz daha iyileştirebilirim.

Izgara planlı piksellerim burada. Görüntüyü bunlar oluşturuyor. Önceden olduğu gibi,

şimdi de x ve y'lerimiz var. Dikkat ederseniz şimdi bu pisellerin her biri

kendi üçlü sayılarını yansıtıyor. Demek ki, belki şuradaki

(6, 250, 7) oluyor. 6 oldukça düşük; yeşil 250, çok yüksek ve mavi 7,

bu da düşük. Demek ki, bu esas olarak yeşil, değil mi? Yeşilin değeri hayli yüksek. Ve şu piksel de

(241, 252, 23) olabilir. Kırmızı ve yeşil epeyce yüksek, mavi düşük. Ve zaten bu da aslında

sarının bir tonu. Şunu söylemeliyim ki, gerçek dünyada sayısal görüntüleri

ele aldığımızda işler biraz farklıdır. Kayan düğmelerle oynarken, hatırlarsınız, renkleri

ya 250 ya 0 yapmaya eğilimliydim. Gerçek dünyada her zaman bunların arasında bir

sayı bulursunuz. 237 gibi veya 26 gibi. İçlerindeki renk her neyse

o belirli tonu yapmak için karıştırılmış birşeyler vardır. Bir görüntüyü bir anlamda tanımlamak için

şimdilik söyleyeceklerimiz bunlar. Demek ki, elimizde piksellerden oluşan bu büyük

ızgara planı var. Her piksel, her tek piksel sadece bir renk gösteriyor. Ve bu renk

sadece üç sayı tarafından belirleniyor. Şimdi biraz geri gidip bakalım. Biliyorsunuz başlangıçta

şu tam, büyük görüntüyle başlamıştık. Ardından daha küçük parçasına geçmiştim çünkü bunun ızgara planı

çok fazla miktarda sayı içerecekti. Aslında bu yaptığım bilgisayar biliminde

çok sık kullanılır. Bütün bir görüntüyle veya bütün bir sesle veya

bütün bir ansiklopediyle vb. başlarsınız. İnsanlar olarak bizler bunu

organik bir bütün olarak kavrarız. Bilgisayarda ise kaçınılmaz olarak tüm bu verinin

çok sayıda küçük sayıya indirilmesini sağlayacak yöntemlere gereksinim vardır. Bütünün

bilgisayarda temsil edilmesinin yolu budur. Veri üzerinde yapılan bir işlemi

düşünelim. Diyelim ki bir görüntüyü alıp onu biraz daha açık hale getirmek istiyorum.

Bilgisayarda, bunu sayılar üzerinde bazı işlemlere tercüme etmemiz gerekir.

Bir görüntüyü az daha açık hale getirmek istersem ne yaparım?

İyi ki elimizde tüm bu kırmızı, yeşil, mavi sayıları var. Belki de yapmam gereken sadece

bunların her birine on eklemektir. RGB Explorer'ı hatırlayacak olursanız

her bir düğmeyi birazcık daha sağa kaydıracağım yani. Böylece görüntü biraz daha

açık hale gelecek. Her neyse; bunu bir iki bölüm sonra göreceğiz. Ama genel olarak konuşursak,

bilgisayarlarda [duyulmuyor] çok sayıda küçük sayı bulunur.

Bilgisayarın dünyası böyle bir alandır. Bunun üzerinde şimdiden sonra da

çokça duracağız.