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Vier W-Fragen bei der digitalen Bildschärfung (2)

Der nachfolgende, mehrteilige Artikel über die digitale Bildschärfung soll helfen, einige Antworten auf grundsätzliche Fragen (warum, wie, wann und was) der digitalen Bildschärfung zu finden.

Im ersten Teil ging es um das “Warum” des Schärfens. In diesem zweiten Teil möchte ich mich nun mit dem “Wie”, also den verschiedenen Methoden des Schärfens befassen …

Wie?

Unscharf Maskieren

Noch aus der Ära der analogen Dunkelkammer stammt (wie im ersten Teil bereits angedeutet) das Prinzip der “Schärfung durch Maskierung der Unschärfe”, kurz auch USM. Ich will diese analoge Prozedur ein wenig erläutern, da sie für das Verständnis der digitalen USM-Variante wichtig ist. Beim Film erzeugte man Schärfe (akzentuierte man also die Kontrastkanten) dadurch, daß man von einem unscharfen Negativ eine noch unschärfere Variante anfertigte und dann beide Bilder übereinander belichtete. Der Clou das Ganzen war, daß die noch unschärfere Variante als transparentes Positiv Verwendung fand – so gelang der verstärkte Schärfeeindruck dadurch, daß man vom unscharfen Ausgangsbild das noch unschärfere Zwischenbild quasi subtrahierte.

Schema der Wirkung des "Unscharf Maskierens"

Schema der Wirkung des "Unscharf Maskierens"

“Das klingt aber ziemlich aufwendig!”

Das war es auch, und es gehört zu den unzweifelhaften Fortschritten der Digitalfotografie, daß wir hierdurch ein recht flottes und zugleich fein dosierbares Instrument an die Hand bekommen zu haben. Schauen wir uns dieses Werkzeug also einmal genauer an – die grundsätzliche Funktionsweise ist übrigens in Adobe Bridge mit Camera Raw, in Lightroom oder in Photoshop (und meines Wissens auch in Gimp und anderen maßgeblichen Programmen) gleich.

Im obenstehenden Bild seht Ihr links oben einen exemplarischen Bildausschnitt mit einem Tonwertabfall von Dunkelgrau zu Hellgrau. Um diese Kontrastkante geht es, hier spielt sich die Schärfungsprozedur ab. In einer schematischen Darstellung ist das Ganze rechts oben nochmals als ungeschärfte Variante abgebildet. Nun schaut Euch bitte die Abbildung links unten an, hier kommt die Schärfung durch Betonung der Kontrastkanten (in einem schmalen Streifen wird das Dunkelgrau in Richtung Schwarz, das Hellgrau in Richtung Weiß verschoben; in der Abbildung grün hervorgehoben) zum Tragen. Dies ist der entscheidende Punkt, dadurch wird unserem Auge (unserer Sehrinde müßte man korrekterweise eigentlich sagen) ein Schärfeeindruck vorgegaukelt. Und bei der Bemessung der Effektstärke scheiden sich (wie Ihr Euch denken könnt) die Geister dahingehend, ob die Schärfung zu gering, angemessen oder im Sinne einer verstärkten Artefaktbildung (Bildrauschen, Lichtsäume, Farbverschiebungen und desgleichen) unangenehm auffällt. Über das Schicksal der Schärfung entscheiden drei Parameter: die Stärke (wie stark also die Verschiebung von Dunkelgrau in Richtung Schwarz und von Hellgrau in Richtung Weiß ausfällt; in der Abbildung rot hervorgehoben), der Radius (wie weit jene Kontrastverstärkung in das restliche Bild hineinreicht; in der Abbildung blau hervorgehoben) und der Schwellenwert (wie ausgeprägt also der Tonwertunterschied an der Kontrastkante sein muß, damit die Verstärkungsprozedur greift; in der Abbildung gelb hervorgehoben).

Nach dem “Unscharf Maskieren” möchte ich nun noch auf einige weitere, wichtige Schärfungsprozeduren eingehen.

Selektiver Scharfzeichner

Die Prozedur “Selektiver Scharfzeichner” bietet gegenüber dem “Unscharf Maskieren” erweiterte Einstellungsmöglichkeiten.

Interessant sind insbesondere die Möglichkeiten, die Schärfungseffekte an Lichtern und Tiefen separat auszusteuern bzw. nach Bedarf abzuschwächen und im Verringerungsmodus “Bewegungsunschärfe” gerichtete Verwackler zu eliminieren. Ein Nachteil ist allerdings das (kaum verständliche) Fehlen der Schwellenwerteinstellungen, so daß nur Bildmaterial mit geringem Rauschen sinnvoll verwendet werden kann.

Schärfen im Lab-Modus

Mit dem “Schärfen im Lab-Modus” kann man schärfungsbedingte Farbsäume vermeiden und ein vorbestehendes Farbrauschen vermindern. Ein vorbestehendes Helligkeitsrauschen wird hingegen unangenehm verstärkt.

Dazu konvertiert man das Bild über “Bild > Modus > 16 Bit/Kanal” und “Bild > Modus > Lab-Farbe” und wechselt in die Kanal-Ansicht. Der L-Kanal trägt nun die für die Schärfeeindruck wesentlichen Luminanz- bzw. Helligkeitsinformation und wird dann am besten mittels “Selektivem Scharfzeichner” und einer maximalen Minderung der Tiefen- und Lichterwirkung geschärft. Die Farbkanäle a und b tragen hingegen die Farbinformationen (beinhalten also auch das Farbrauschen) und werden mit dem “Gaußschen Weichzeichner” und einem Radius von 2,0 Pixeln weichgezeichnet. In der Zusammenschau auf “Kanal Lab” zeigt sich nun das Schärfungsergebnis.

Schärfen mittels Hochpassfilter

Eine sehr effektive und fein steuerbare, allerdings auch aufwendige und einige Erfahrung erfordernde Methode stellt das “Schärfen mittels Hochpassfilter” dar.

Zur Durchführung wird zunächst das Bild dupliziert (Strg+J). Auf diese zweite Ebene wird dann der Hochpassfilter (Filter > Sonstige Filter > Hochpass) gelegt. Die Bemessung des Filterradius’ erfordert ein wenig Fingerspitzengefühl und ist natürlich auch vom Ausgangsmaterial abhängig. Die maßgeblichen Konturen sollten gerade eben sichtbar werden, was meistens mit einem Filterradius von 5,0 bis 15,0 Pixeln zu bewerkstelligen ist.

Der erste Schärfungsakt erfolgt nun (und hierin unterscheidet sich dieses Verfahren maßgeblich von den bisher vorgestellten) durch die Wahl der Ebenenüberlagerung. Wenn wir die duplizierte und gefilterte Ebene mit “Weichem Licht” überlagern, resultiert eine dezente Schärfung. Bei “Ineinanderkopieren” ergibt sich eine normalen Seherwartungen resultierende Schärfung, bei “Hartem Licht”, “Strahlendem Licht” und “Strahlendem Licht” zunehmend stärkere Schärfungsgraduierungen. Das Bestechende an dieser Technik ist, daß durch die Anpassung der Ebenendeckkraft die Effekte sehr feindosiert abgestuft werden können (und bei den drei letztgenannten Modi auch müssen).

In einem zweiten, optionalen Schärfungsakt kann nun noch das “Unscharf Maskieren” auf die duplizierte, gefilterte und variabel überlagerte Ebene angewendet werden, um noch die letzten, allerfeinsten Detals herauszuarbeiten. Eine Stärke von 80 bis 100 Prozent, ein Radius von 0,5 bis 0,8 Pixel und ein Schwellenwert von 0 bis 3 Stufen sind hierfür erfahrungsgemäß geeignet. Es empfiehlt sich dabei aber, den Zweitschärfungsaspekt mit “Bearbeiten > Verblassen: Unscharf Maskieren” und eine Deckkraft von 75 Prozent im Modus “Überlagern” zu mildern, um helle Säume zu vermeiden.

Soweit in diesem zweiten Teil zum “Wie”. Im abschließenden dritten Teil soll es noch um das “Wann” und “Was” des Schärfens gehen …

 

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Digitale Lochkamera: Tipps für Einsteiger

21.11.2012, 1 KommentareDigitale Lochkamera:
Tipps für Einsteiger

Eine Lochkamera zu bauen, ist nicht nur ein beliebtes Projekt für Schüler, weil es ja eigentlich nur einer Kiste mit Loch bedarf, ausgerüstet mit lichtempfindlichen Material. Es gibt auch eine ganze Sparte von Fotografen, die Lochkamerafotografie regelrecht als Kult betreibt.

2 Kommentare

  1. Man kann/sollte lineare Filter im Frequenzbereich analysieren. Unscharf-machen ist ein Tiefpassfilter [F1]… tiefe Frequenzen bleiben erhalten (langsame Änderung der Grauwerte), hohe Frequenzen werden unterdrückt. Tiefpassfilter sind z.B. der Gaussfilter, Bildung des Mittelwertes, etc.. Subtrahiert man anschließend das gefilterte Bild vom Original [F2=1-F1], entsteht ein Hochpassfilter. Das liegt daran, dass die hohen Frequenzen bei der Subtraktion erhalten bleiben, die tiefen jedoch abgeschwächt werden. Zur Zeiten der analogen Fotografie, musste man diesen komplizierten Weg gehen… heute benutze ich direkt den Hochpassfilter (der genau dasselbe macht, nur mit Zahlen halt).
    Viele Grüße,
    Tilman

    • Vielen Dank für diese Ergänzung. Da lerne ich als praxisorientierter Fotograf noch etwas dazu, wie hier über physikalische bzw. mathematische Grundlagen solcher Filterungsprozesse und deren Entsprechungen in der analogen und digitalen Fotografie.

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  1. [...] hat 3 Artikel zum Schärfen geschrieben “4 W-Fragen bei der Bildschärfung” Teil 1, Teil 2 und Teil [...]

  2. […] Frage ist: “bei Kameras mit Tiefpaß- bzw. Antialias-Filter immer”. Was ist damit gemeint? Bildbearbeitung: Vier W-Fragen bei der digitalen Bildschärfung (2) › fokussiert.com. Der nachfolgende, mehrteilige Artikel über die digitale Bildschärfung soll helfen, einige […]

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