Artefakt

Es gibt verschiedene Arten von Artefakten, die in digitalen Bildern auftreten können. Artefakte sind Störungen in einem Digitalsignal, die durch Kompression oder Digitalisierung entstehen. Sichtbar als Bildfehler wie Treppen, Farbblöcke oder Farbflimmern oder in Tonsignalen als Nebengeräusche wie Zirpen und Klicken. Artefakte entstehen, wenn ein Digitalsignal komprimiert oder digitalisiert wird. Dies geschieht in der Regel, wenn ein analoge Signal in ein digitales umgewandelt wird. Artefakte sind also Fehler, die bei diesem Prozess entstehen. Artefakte sind ungewollte Abweichungen von der ursprünglichen Bildquelle. Typische Artefakte  umfassen: Bildrauschen, Körnigkeit, Farbstiche und Blooming, Säume, Moiréeffekt, unscharfer Rand bei bewegten Objekten, sowie Kompressionsverzerrung wie z.B. Farbfleckigkeit , Unschärfe etc.   

Im digitalen Zeitalter müssen wir mit neuen Arten von Artefakten umgehen: digitale Artefakte. Dies sind keine physischen Objekte wie Felsen oder Gebäude und unterliegen keinen Naturgesetzen. Sie können als künstliche Signale (Störungen in digitalen Signalen) betrachtet werden, die unsere Wahrnehmung beeinflussen.

Ein Beispiel ist die Artefaktkunst. Artefakte können durch Komprimierungstechniken (wie Codecs) oder durch Digitalisierungstechniken (wie bildbasierte Bilderkennung und Computer Vision) erstellt werden, werden aber auch digital erstellt. Zu den digitalen Artefakten gehören Flimmern, Farbblock und Farbflimmern. Flimmern ist das bekannte rote und blaue Flackern auf einem Beamer oder Monitor; Farbblöcke ähneln dem schwarzweißen Fernsehen, das blockweise erscheint, während Farbflimmern das Farbauslaufen ist, das schnell in einen anderen Farbton übergeht.

Artefaktartefakte sind Störungen in digitalen Signalen, die durch Komprimierung oder Digitalisierung verursacht werden. Sie können als Treppen, Farbblöcke oder Farbflimmern in einem Bild gesehen werden. Diese Artefakte treten auf, wenn die Datenmenge zu gering ist, um die Details in einem Signal aufzulösen, und verursachen ein Artefakt.

Ein winziges bisschen Rauschen wird von der Signalverarbeitungs-Engine verstärkt. Wenn dieses Rauschen stark genug wird, um die Energiemenge in einem Signal zu erhöhen, verursacht es eine Verzerrung dieses Signals.

Ein Farbflimmern ist ein Artefakt der Digitalisierung. Es passiert, wenn ein digitales Bild vom Computer komprimiert wird, was zu einer Veränderung der einzelnen Farben und Helligkeiten führt. Wenn ein Farbflimmern nicht oft auftritt, wird es möglicherweise nicht bemerkt. Wenn es aber ständig auftritt, kann es vom menschlichen Auge sofort als „Flimmern“ wahrgenommen werden.

Artefakt kann als Beispiel für einen Informationsverlust (oder -gewinn) angesehen werden, der durch Komprimierung/Digitalisierung verursacht wird. Dieser Verlust zeigt sich darin, dass Künstler, wenn sie Bilder malen oder zeichnen, ihre Bilder in der Regel nicht komprimieren, um Speicherplatz zu sparen. Das häufigste Artefakt ist das Farbflimmern, da dieses Artefakt nicht entfernt werden kann, ohne dass Informationen (z. B. Helligkeit oder Farbton) verloren gehen. Im Gegensatz zu Artefakten, die durch Komprimierung verursacht werden, sind Artefakte aufgrund digitaler Verbesserung als unterschiedliche Helligkeitsstufen und Farben in digitalen Bildern (z. B. Schattierung und Sättigung) sichtbar.

Artefakte sind Störungen in einem digitalen Signal, die durch Komprimierung oder Digitalisierung verursacht werden.

Um die Auswirkungen von Artefakten auf digitale Signale zu verstehen, müssen wir zunächst verstehen, wie Daten von Computerprozessoren verbraucht werden – was wir „Komprimierung“ oder „Dekomprimierung“ nennen. Daten werden dekomprimiert, wenn Sie sie von einem Dienst zu einem anderen herunterladen, normalerweise als HTML-Seite oder in einer E-Mail-Nachricht. Daten können auch dekomprimiert werden, wenn Sie sie mit einer App von Ihrem Telefon von einem Dienst zu einem anderen hochladen – meistens auf Ihrem Computer. Dieser Vorgang findet täglich und an vielen Orten gleichzeitig statt: Ihr Browser lädt Daten von mehreren verschiedenen Seiten gleichzeitig herunter; Ihr Telefon lädt Daten von vielen verschiedenen Apps gleichzeitig herunter; Ihr Computer lädt Daten von mehreren verschiedenen Diensten gleichzeitig herunter; und so weiter…

Die Natur von Artefakten ist, dass sie sichtbar sind und von der Wahrnehmung des Quellsignals ablenken können. Wenn digitale Signale komprimiert werden, erscheinen Artefakte als Verzerrungen in diesem Signal. Verzerrungen erscheinen als Rauschen in einer Datei oder einem Bild und sind somit als Störung im Bild erkennbar.

Der Begriff „Artefakt“ könnte austauschbar mit anderen Begriffen wie „Verzerrung“ oder „Defekt“ verwendet werden, aber ich finde es nützlich, sie durch die Linse der Frequenz zu unterscheiden: Verzerrungen treten typischerweise als Frequenzen über 12 kHz auf (z. B. 20-kHz-Aliasing ), während oberhalb von 1 kHz Artefakte auftreten (z. B. Farbflimmern).

In einem Bild können diese Artefakte bei jeder Frequenz über 12 kHz auftreten, wobei einige frequenzabhängige Verzerrungen stärker auffallen als andere (siehe Beispiel für Farbflimmern). Verzerrungen sind in einem Videoclip auch bei jeder Bildrate zu sehen, jedoch in geringerem Maße, da das Video bei höheren Bildraten nicht so stark komprimiert wird.

Ich möchte keine Debatte über die Vor- und Nachteile digitaler Komprimierungstechnologien führen, aber ich möchte einige Beobachtungen machen.

Erstens ist die digitale Komprimierungstechnologie zwar ein sehr nützliches Werkzeug, um Medieninhalte in besserer Qualität zu produzieren, sie hat aber auch andere Verwendungsmöglichkeiten. Vor allem wird es für die Speicherung und Verteilung großer Datenmengen verwendet. Digitale Speichergeräte wie Festplatten und Flash-Speicher verwenden häufig die Technik, um noch größere Dateien zu speichern, die andernfalls zu lang für das herkömmliche Speichermedium wären, und werden daher so komprimiert, dass sie auf eine einzige physische Festplatte passen. Dasselbe gilt für Videodateien, die in Videoformaten wie MPEG-1 oder AVCHD gespeichert sind. 

Dieser Vorgang wird allgemein als Datenkomprimierung oder Datenreduktion (manchmal auch nur „Reduktion“) bezeichnet. Was ist also das Problem bei einer solchen Verwendung? Erstens vermischt das Wort „Reduktion“ in diesem Zusammenhang oft zwei verschiedene Dinge: Man nimmt etwas bereits Reduziertes (in diesem Fall: eine unkomprimierte Version einer Originalvideodatei) und ersetzt es dann durch eine andere unkomprimierte Version; der andere nimmt einfach eine vorhandene unkomprimierte Version und erschwert die Anzeige, da seine Größe reduziert wurde. Dies kann durch die Nutzung eines Programms erfolgen, das eine unkomprimierte Version von etwas, das auf eine Standardfestplatte passt, in etwas Kleineres komprimiert, das in den Speicher passt, ohne überhaupt an Qualität zu verlieren (und daher keine zusätzliche Hardware erfordert). ). Zweitens komprimieren einige Komprimierungsalgorithmen tatsächlich einige Informationen an ihrem Ziel besser als an der Quelle; Diese Algorithmen neigen jedoch dazu, bestimmte wichtige Fakten in ihren Zielkopien auszulassen oder auszulassen, wie etwa Urheberrechtsinformationen oder Lizenzbedingungen. 

Störungen in digitalen Signalen können durch Komprimierung, Digitalisierung, Änderung von Inhalten und Metadaten oder andere Arten der Verarbeitung verursacht werden. Störungen in digitalen Signalen werden oft durch Komprimierung oder andere Verzerrungen verursacht, können aber auch durch jede dieser anderen Verarbeitungsarten verursacht werden.

Eine Störung ist ein Artefakt. Der Begriff "Störung" bezieht sich auf das sichtbare Artefakt, das möglicherweise nicht da gewesen wäre, wenn das Signal nicht komprimiert oder anderweitig verändert worden wäre. Störungen können als solche erscheinen, weil das Artefakt eine Folge eines Prozesses (z. B. einer Komprimierung) oder aufgrund eines nicht beabsichtigten Prozesses (z. B. eines anderen Prozesses, der Metadaten ändert) ist. Störungen können auch auftreten, wenn eine Komponente für die Verzerrung verantwortlich ist, aber keine andere Komponente, die sie verursacht und daher davon unbeeinflusst wäre.

Es gibt viele Arten von Störungen:

1) Komprimierungsartefakte: Clipping-Artefakte (normalerweise weißes Rauschen), Farbflimmern und Kantendefekte sind Beispiele für Komprimierungsartefakte.

2) Digitalisierungsartefakte: Bitsprünge, Aliasing, Unschärfe und Farbveränderungen durch die Digitalisierung.

3) Andere Verarbeitungsartefakte: Rundungsfehler während der Bearbeitung und/oder Farbänderungen beim Anzeigen einer Datei auf einem Scanner oder Drucker sind Beispiele für Verarbeitungsartefakte.

4) Metadatenänderungen: Änderungen des Dateinamens, der Erweiterung, des Speicherorts auf der Festplatte usw. gegenüber früheren Versionen, die durch Metadatenänderungen aufgrund einer Änderung auf Dateisystemebene verursacht wurden; dies kann Änderungen an Zeitstempeln von Dateien umfassen, die zuvor eindeutige Kennungen für jede Version der Datei waren, die aber später in eindeutige Kennungen für jede Version der Datei umgekettet wurden; dies kann Änderungen an Dateinamen von Dateien umfassen, die zuvor an anderen Orten gespeichert wurden, als sie derzeit gespeichert sind; dies kann das Ändern interner Datenstrukturen von Dateien umfassen, die zuvor in anderen Datenbanken gespeichert wurden, als sie sie derzeit speichern;