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Tipps zur Scharfzeichnung

  • praktisch jedes Bild muss geschärft werden
  • Scharfzeichnung ist abhängig von der Bildauflösung
  • Scharfzeichnung ist i.d.R. der letzte Schritt der Bildbearbeitung
  • empfohlene Ausgangswerte (Photoshop, Gimp):
    Monitor: Radius 0,3 Pixel, Stärke 120%;
    Druck: Radius 1 Pixel, Stärke 120%

Die Schärfe eines Fotos wird nicht nur von den Aufnahmebedingungen bestimmt. Erst durch die richtige Nachbearbeitung werden Bilder wirklich scharf. Der Artikel erläutert die Grundlagen von Schärfe und Scharfzeichnung und gibt praktische Tipps zur richtigen Bildbearbeitung.

Was ist Schärfe?

Um diese grundlegende Frage zu beantworten vergleicht man am besten drei Bilder. Das erste zeigt eine Abfolge weißer und schwarzer Streifen die hart aneinandergrenzen, beim zweiten und dritten Bild werden die Grenzen von einem weichen Verlauf gebildet, dessen Ausdehnung zunimmt. Das erste Bild wird von uns als scharf empfunden, das zweite als unscharf und das dritte als noch unschärfer.
Entscheidend für den Schärfeeindruck ist die geometrische Ausdehnung des Übergangs zwischen den verschiedenen Bildteilen, oder einfacher Ausgedrückt: je klarer die Kontur eines Bildteiles, desto schärfer ist es erkennbar. Schärfe ist damit nichts anderes als ein möglichst großer Helligkeits- oder Farbunterschied an den Kanten eines Bildobjekts auf möglichst kleinem Raum – und damit letztlich ein hoher Kantenkontrast.

Was ist Schärfe? Je kleiner der Übergangsbereich zwischen Weiß und Schwarz, desto schärfer erscheinen die Streifen.

Laterale Hemmung

Unsere optische Wahrnehmung ist auf die Erkennung von Kanten und Linien hin optimiert. Das ist sinnvoll, da wir so in der Lage sind Objekte und Bewegungen schneller zu erfassen. Ein zentraler Mechanismus dieser verstärkten Erkennung von Kanten ist die sogenannte laterale Hemmung bei benachbarten Sehzellen der Netzhaut unseres Auges.

Schema der lateralen Hemmung: auf die mittlere Sehzelle trifft mehr Licht als auf die beiden äußeren. Die mittlere Sehzelle hemmt die äußeren daher stärker als umgekehrt. Die im Gehirn resultierende Abbildung ist deshalb für die mittlere Zelle heller und für die äußeren Zellen dunkler als es dem tatsächlich einfallenden Licht entspricht.

Trifft Licht auf eine der Sehzellen wird ein Signal an das Gehirn gesendet. Je heller das Licht umso stärker auch das Signal. Gleichzeitig werden aber auch die benachbarten Sehzellen in ihrer Signalleistung vermindert, und zwar ebenfalls umso mehr, je stärker das eigene Signal ist. Durch diesen Regelkreis pendelt sich die Signalstärke benachbarter Sehzellen in Bruchteilen von Sekunden auf ein Muster ein, das den Kantenkontrast der auf der Netzhaut abgebildeten Objekte erhöht, indem der dunkle Teil einer Kante noch dunkler und ihr heller Teil noch heller erscheint.

Unscharfmaskierung

Nach genau dem selben Prinzip funktioniert eine gängige Methode zur Scharfzeichnung von Fotos, die Unscharfmaskierung. Die Konturen des Fotos werden mit einem unscharfen Saum umgeben und ihr Kantenkontrast so angehoben. Der Schärfeeindruck wird dadurch erhöht, obwohl das Bild in Wirklichkeit sogar an Detailinformation verliert.

Das Beispiel zeigt die Anwendung der lateralen Hemmung auf das Streifenmuster. Subjektiv ist das mittlere Bild schärfer als das Ausgangsbild links. Erzeugt wird der Effekt durch eine Anhebung des Kantenkontrasts, der im rechten Bild noch verstärkt wurde und gut erkennbar ist.

Technisch funktioniert das so: Zuerst wird eine unscharfe Kopie des Bildes erstellt und diese dann digital vom Originalbild subtrahiert.

Der Zugewinn an Schärfe hängt nun in erster Linie von der Unschärfe der Bildkopie ab: Je unschärfer die Kopie, desto stärker der Effekt. Gleichzeitig steigt aber auch der Verlust an Bilddetails, weil der Kantensaum sich ebenfalls vergrößert, so dass schließlich dieser Effekt überwiegt.

Für unser Auge sind nun zwei Eigenschaften der Unscharfmaskierung ins Gleichgewicht zu bringen: Die Breite des Unschärfesaums und die zusätzliche Verstärkung des Kantenkontrasts durch Aufhellung und Abdunklung. In Bildbearbeitungsprogrammen wie Photoshop oder Gimp sind dies die Größen Radius (in Pixeln) und Stärke.

Im Beispiel zeigt das dritte Bild die aus der Subtraktion der Bilder eins und zwei entstandene Unschärfemaske, mit deutlich erkennbaren Säumen um die Konturen. Wird diese Maske in das Originalbild einkopiert, entsteht der selbe Effekt wie bei der lateralen Hemmung und das Bild wirk schärfer.

Schärfe und Bildauflösung

Wie Anfangs gezeigt ist Schärfe nichts anderes als die geometrische Ausdehnung des Übergangs zwischen einzelnen Bildteilen. Eine Übergangszone von 10 Bildpunkten (Pixel) wirkt unschärfer als eine Übergangszone von nur einem Bildpunkt. Die Bildpunkte allein sind als Maß für den Schärfeeindruck aber unzureichend, denn sie sind in Wirklichkeit gar kein geometrisches Maß. Um zu einem wirklichen Maß zu kommen müssen die tatsächlichen Ausdehnungen der Bildpunkte einbezogen werden, also die Bildauflösung.

Bei einem gängigen Monitor beträgt die Seitenlänge eines Pixels ca. 0,3 mm. Auf dem Bildschirm ist die tatsächliche Länge einer Übergangszone von 10 Pixeln also 3 mm. Ganz anders sieht es bei einem gedruckten Foto aus. Ein in guter Druckqualität gedrucktes Pixel hat eine Seitenlänge von nur 0,02 mm, ist also viel kleiner als ein Bildschirmpixel! Damit schrumpft die selbe Überganszone von 10 Pixeln auf eine tatsächliche Länge von nur noch 0,2 mm und damit erscheint das Foto viel schärfer!

Es wird leider noch komplizierter. Normalerweise wird ein Foto nicht in voller Größe ausgedruckt, sondern in einem bestimmten Bildformat, wie z.B. 10 x 15 cm. Dafür muss es skaliert, in der Regel also verkleinert werden. Und mit der Verkleinerung schrumpft nun ebenfalls die Übergangszone und das Bild wirkt schärfer.

Letztlich entscheidet somit die Auflösung des fertigen Bildes über die Bildschärfe. Um den selben Schärfeeindruck zu erzielen, muss ein Foto für die Bildschirmansicht weniger stark geschärft werden, als für den Druck, und ein Foto für einen Print von 10 x 15 cm wiederum weniger als für einen Print von 20 x 30 cm. Als Konsequenz muss demnach praktisch jedes Foto – egal ob mit perfekter Schärfe aufgenommen oder nicht – für den gewünschten Verwendungszweck geschärft werden, um ein optimales Darstellungsergebnis zu erzielen.

Praxis

Für die Scharfzeichnung von Fotos ergeben sich als Grundregeln:

  • Jede Scharfzeichnung ist in Abhängigkeit von Größe und Auflösung des fertigen Bildes vorzunehmen. Die Bildschärfung steht damit am Ende der Bildbearbeitung.
  • Für eine gelungene Schärfung ist eine Balance zu finden zwischen Verstärkung des Kantenkontrasts und Detailverlust. Überschärfung zeigt sich in deutlich sichtbaren Säumen und Treppchenbildung und vermindert stark den Qualitätseindruck. Wie stark eine Unscharfmaskierung wirkt hängt dabei aber leider auch von der Qualität des Monitors oder des Druckers ab. Moderne Flachbildschirme haben generell ein schärferes Bild als Röhrenmonitore und eine Überschärfung wird hier schneller sichtbar.
  • Je kleiner die Auflösung desto kleiner auch der Radius der Unschärfemaskierung. Um die selbe Schärfung zu erzielen ist dieser Radius für die Bildschirmwiedergabe sehr viel kleiner als für den Druck.
  • Stärke vor Radius. Breite Säume um Konturen wirken unnatürlich. Wählen sie den Radius der Unscharfmaskierung deshalb so klein wie möglich und erhöhen dafür die Stärke. Für den Photoshop-Filter „Selektive Scharfzeichnung“ sind gute Ausgangswerte für die Bildschirmwiedergabe ein Radius von 0,3 Pixeln und eine Stärke von 120%. Für den Druck müssen die Radiuswerte dagegen meist über 1 Pixel liegen.

 

7. November 2009 | Blog, Fotografie, Tutorial | 19.788 views

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