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Schärfen (Einführung)

Digitale oder elektronische Bildbearbeitung | Schärfen (Vorgehen) | Gezieltes Überschärfen | Verkleinern | Foto optimieren


Inhaltsverzeichnis

Was passiert eigentlich beim Schärfen?

Zunächst möchte ich vor dem Irrtum warnen, dass man sehr unscharfe Bilder durch das Schärfen nachträglich scharf machen kann. Was verdorben ist, ist verdorben, Information, die verlorengegangen ist, kann man nicht einfach auf Knopfdruck wiederherstellen. Man kann es natürlich versuchen, und oft erzielt man auch eine Verbesserung, aber man darf keine Wunder erwarten.

Das Nachschärfen kann einen sehr überraschenden Effekt haben. Bei nur wenig unscharfen Bildern kann man die Brillanz deutlich verbessern. Man darf es nur nicht übertreiben. Nehmen wir als Beispiel die Kante zwischen zwei Grautönen. Die Kante sieht ein wenig unscharf aus. Bei näherer Betrachtung der einzelnen Pixel (mal ganz ranzoomen!) stellt man fest: der Verlauf der Helligkeitsänderung geht über mehrere Pixelreihen. Ein echtes Schärfermachen würde bedeuten, dass man die Zwischentöne beseitigt und die Grautöne mit einem krassen Spung der Helligkeit aneinander setzt. Man kann das von Hand Pixel für Pixel machen, aber einerseits ist das sehr mühselig, andererseits sieht es auch ziemlich unnatürlich aus. Wer schon per Hand freigestellt hat, weiß, was ich meine.

Was macht nun der Computer?

Er erhöht den Kontrast, aber nicht im ganzen Bild, sondern nur an der Kante. An der dunkleren Seite wird eine Pixelreihe noch etwas dunkler gemacht, an der helleren Seite wird eine Reihe etwas heller gemacht. Der Helligkeitsverlauf dazwischen ist etwas steiler als vorher. Die beiden Pixelreihen am Anfang und am Ende der "Helligkeitsböschung" kann der Computer nicht aufeinander zugehen lassen, d. h. die Breite dieses Streifens wird nicht verändert. Trotzdem hat dieses Verfahren den bekannten frappierenden Effekt. Nachgeschärfte Fotos, auch wenn sie so vorsichtig nachgeschärft sind, dass es überhaupt nicht auffällt, kann man erkennen, wenn man sie (im Bildbearbeitungsprogramm) so nah ranzoomt, dass man die einzelnen Pixel gut erkennen kann. Dann sieht man an hell/dunkel-Kanten die Pixelreihen, bei denen der Helligkeitskontrast ein wenig übertrieben ist.

Warum sehen wir das Bild dann schärfer?

Der Effekt beruht auf der Funktion unserer Sehzellen in der Netzhaut. Sie reagieren besonders empfindlich auf Kontrastunterschiede benachbarter Sinneszellen. Wenn alle Sinneszellen einer Area das gleiche Helligkeitssignal bekommen (wenn also keine Kante, kein Kontrast da ist), reagieren sie überhaupt nicht, eine einfarbige Fläche ohne Kontraste liefert kein Signal an den Sehnerv! Dies ist das Prinzip der lateralen Hemmung (Gucke mal hier:[1] (http://www.sinnesphysiologie.de/hvsinne/auge/lateral.htm) oder in Wikipedia:[2] (http://de.wikipedia.org/wiki/Laterale_Hemmung)). Es entsteht durch die Verschaltung der Sehzellen untereinander mit hemmenden Neuronen. Die Netzhaut ist schon ein Teil des Gehirns, die NDV (Neuronale Datenverarbeitung) fängt bereits im Auge an. Das Prinzip der lateralen Hemmung liefert eine sehr effektive Datenkompression.

Nun werdet Ihr sagen: Ich sehe da aber doch deutlich eine einheitlich gefärbte Fläche. Wie ist das möglich, wenn der Sehnerv gar keine Signale liefert? Ja, das ist möglich. Die Sehzellen am Rande dieser Fläche liefern ja ein Signal, und die NDV geht davon aus: Solange keine andere Kante kommt, geht die Fläche immer so weiter. Unser Gehirn ergänzt also die fehlende Information.

Besonders schön läßt sich das am Blinden Fleck in unserem Auge zeigen, den jeder hat, aber es normalerweise gar nicht merkt, weil das Gehirn die fehlende Information ergänzt. (Gucke mal bei Wikipedia: Blinder Fleck (http://de.wikipedia.org/wiki/Blinder_Fleck_%28Auge%29)) Die entscheidende Information wird also von den Kanten geliefert. Und die wird durch das Nachschärfen ein bisschen verstärkt, ein ganz natürlicher Vorgang eigentlich.

Zu viel des Guten

Sollte der Effekt beim ersten Mal nicht stark genug sein, nicht noch einmal nachschärfen. Dann kann es zu unschönen Doppelkonturen kommen, weil ja die zu dunklen und zu hellen Pixel jetzt ja auch einen Kontrast zu ihrer zugehörigen Fläche haben, der dann verstäkt wird. Lieber mit "undo" das Schärfen rückgängig machen und noch einmal stärker schärfen.

Macht man es zu stark, dann sieht man am Rand einer dunklen Fläche auf der hellen Seite einen hellen Rand, auf der dunklen Seite einen besonders dunklen Rand. Das sind die erkennbaren Artefakte. Macht man es richtig, sind diese Ränder zwar auch da und werden vom Auge wahrgenommen als scharfe Begrenzungslinie, aber nicht als helle und dunkle Ränder.

Auch auf (scheinbar) einheitlichen Flächen kann zu starkes Schärfen zu Artefakten führen. Da entstehen dann merkwürdige Mäandermuster. Die waren vorher auch schon da als kleine Schwankungen (Rauschen), aber so schwach, dass sie nicht wahrgenommen wurden (unterschwellig). Durch das Schärfen werden sie dann überschwellig und damit sichtbar (wieder ein neuronaler Effekt. Neuronen können nur feuern oder nicht feuern, etwas dazwischen gibt es nicht). Besonders auf Haut wirkt das sehr unschön, die abgebildete Person sieht dann ziemlich krank aus. Auch Poren und Hautunreinheiten werden durch das Schärfen verstärkt. Deshalb empfehle ich, die zu schärfenden Bildteile zu maskieren und nur diese zu schärfen (z. B. die Haare. Wenn man die Haare zählen kann, macht das Bild schon mal einen scharfen Eindruck.)

Weitere Anwendung: Nachzeichnen kontrastarmer Umrisslinien

Man kann die Funktion "Nachschärfen" auch zur einer lokalen Kontrasterhöhung (das ist ja das Eigentliche, was sie tut) verwenden, z.B. in high-key-Fotos. Wenn z.B. der hell beleuchtete Körper kaum noch vom Hintergrund absticht, kann man dadurch ganz fein den Umriss betonen, ohne den Kontrast und die Helligkeit großflächig zu verändern. Probiert's mal aus! Es ist den Versuch wert! Es hat nichts damit zu tun, dass Euer high-key-Bild unscharf wäre!

(Ursprünglicher Text: Hermann A.)



  Letzte Änderung: 10:00, 30. Mrz 2011 von Hermann A. . Basiert auf dem Text von Marc S. und Franz-Josef Wirtz. - Aufrufe: 14887
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