Wie die digitale Bildschärfung funktioniert und warum Sie sie verwenden sollten

Die Bildschärfung ist möglicherweise der am wenigsten genutzte Trick der digitalen Fotografie auf dieser Seite des Histogramms. Lesen Sie weiter, während wir erklären, was Bildschärfung ist, warum wir sie brauchen, was sie tut und warum Sie sie großzügig auf Ihre eigenen Bilder anwenden sollten, um unscharfe Kanten zu verbannen und Ihre Bilder hervorzuheben.

Warum sind Bilder in erster Linie unscharf?

Bevor wir uns mit dem Schärfen Ihrer Bilder befassen, ist es wichtig, genau zu verstehen, warum digitale Bilder überhaupt geschärft werden müssen. Digitale Bilder, sowohl solche, die in einer Digitalkamera als auch durch Scannen von Bildern erzeugt werden, um digitale Kopien von analogen Werken zu erstellen, leiden unter Beschränkungen, die durch den Sensor des digitalen Geräts auferlegt werden.

Während die Einschränkungen der Sensoren im Vergleich zum menschlichen Auge zahlreich sind, gibt es eine besondere Einschränkung, die zu weiche oder unscharfe Bilder erzeugt. Das menschliche Auge ist in der Lage, Kontrastlinien mit unglaublicher Klarheit und Schärfe zu unterscheiden. Der Sensor einer Digitalkamera ist jedoch durch die Anzahl der Pixel oder Datenpunkte begrenzt, die er sammeln kann.

Wenn die Szene davor eine höhere Auflösung hat, als sie erfassen kann (was sie immer ist), ist sie gezwungen, den Durchschnitt der einzelnen Pixel auf dem Sensor zu erfassen. Das Ergebnis ist ein unscharfes Bild, da die Kamera (oder der Scanner) gezwungen ist, mit der begrenzten Datenmenge, die sie erfassen kann, ihr Bestes zu geben.

Schauen wir uns einige digitale Modelle dieses Phänomens an, um den Effekt zu demonstrieren, bevor wir mit der Arbeit mit tatsächlichen Fotos fortfahren. Im Bild unten haben wir den Raum in zwei Dreiecke unterteilt, ein schwarzes und ein weißes.

Bei Betrachtung aus der Ferne auf Ihrem typischen Bildschirm sieht es aus wie eine scharfe und durchgehende Linie zwischen den schwarzen und weißen Abschnitten. Nehmen wir zur Demonstration an, dass das obige Bild kein digitales Bild ist, das Ihnen auf einem digitalen Bildschirm präsentiert wird, sondern der Schnittpunkt zweier Räume in der realen Welt. Sagen wir zwei Hälften einer Leinwand, die mit äußerster Präzision bemalt wurden, sodass die Linie selbst bei sehr naher Betrachtung mit einer Lupe in der Hand klar und deutlich bleibt. Diese Linie wird dann von unseren Augen bis zur maximalen Auflösung aufgelöst und wir nehmen sie als sehr scharf und knackig wahr.

Sehen wir uns das gleiche Modell von zwei Dreiecken an, als ob es von einem sehr niedrig auflösenden Bildsensor aufgenommen würde. Während das obige Bild fast 200.000 Pixel enthält, ist das Bild unten eine Darstellung von Schwarz- und Weißraum, als ob der Auflösungsgrad kaum über 200 Pixel läge.

Wir wissen, wenn die Abgrenzungslinie zwischen dem weißen und dem schwarzen Bereich für das menschliche Auge gestochen scharf ist, sollte sie in der Kamera gestochen scharf sein, oder? Das Problem ist, dass, wenn diese gestochen scharfe Abgrenzung so fein ist, dass sie ein bestimmtes Pixel auf dem Sensor der Kamera durchläuft, das einzelne Pixel nicht sagen kann: „OK, die Hälfte von mir ist weiß, die Hälfte von mir ist schwarz.“

Es kann nur ein einzelner Wert für das gesamte Pixel aufgezeichnet werden. Als solches ist es gezwungen zu sagen: „OK, der Durchschnitt des auf mich treffenden Lichts ist grau“, weil es nicht einen Teil schwarz und einen Teil weiß aufzeichnen kann, sondern nur den Durchschnitt der Photonen, die auf das einzelne Pixel treffen.

Je mehr Pixel Sie in einen Sensor packen, desto mehr Details können Sie auflösen, aber letztendlich kommt bei jeder digitalen Bilderzeugung ein Punkt, an dem die eingehenden Daten (das Licht, das vom fotografierten Motiv oder das gescannte Foto reflektiert) die Leistungsfähigkeit des Sensors verzichten die einzelnen Pixel auf die Auswahl eines Best-Estimate-Farbtons und der Kontrast zwischen den Rändern wird unscharf.

Unscharfe Fotos mit der Unscharfmaske korrigieren

Jetzt, da wir wissen, was unscharfe Fotos verursacht, schauen wir uns an, was Sie tun können, um das Problem zu beheben und Ihren Bildern eine Schärfe zu verleihen, die ihnen wirklich hilft, sie hervorzuheben (ob Sie sie einrahmen oder auf Facebook hochladen).

Glücklicherweise ist das Konzept, das wir gerade im vorherigen Abschnitt skizziert haben, in der fotografischen Gemeinschaft bekannt und verstanden, und es gibt mehrere Möglichkeiten, es zu korrigieren. Die gebräuchlichste Methode, auf die wir uns heute konzentrieren werden, ist das Auftragen einer sogenannten „unscharfen Maske“.

Die kontraintuitiv benannte unscharfe Maske wird ein wenig intuitiver benannt, wenn Sie verstehen, wie der Prozess funktioniert. Wenn Sie die Unschärfemaske auf ein Bild anwenden, erstellt die Bearbeitungsanwendung eine temporäre Maske, mit der verglichen wird, welche Bildbereiche scharf (mit hohem Kontrast) und unscharf (mit niedrigem Kontrast) sind. Es schärft dann die unscharfen Bereiche (unter Verwendung dieser Maske als Richtlinie), bis der Unterschied zwischen den Bereichen mit hohem und niedrigem Kontrast gemäß den Spezifikationen des Benutzers ausgeglichen ist. Die Unschärfemaske ist also kein Unschärfewerkzeug, wie der Name auf den ersten Blick vermuten lässt, sondern ein Werkzeug, das Ihnen sagt, welche Bildteile unscharf sind und diese korrigiert.

Lassen Sie uns die Hilfe unseres freundlichen Bürohundes Cricket (siehe oben) in Anspruch nehmen, um genau zu demonstrieren, wie die unscharfe Maske funktioniert und welche Anpassungen wir daran vornehmen können. Obwohl wir heute Adobe Photoshop für die Demonstration verwenden werden, ist das Unscharfmasken-Tool in einer Vielzahl von Bildbearbeitungsanwendungen zu finden, da es so etwas wie ein Industriestandard ist. Die Begriffe und Methoden, die Sie hier sehen, gelten für kostenlose Bearbeitungslösungen wie GIMP genauso gut wie für Photoshop.

Betrachten wir zunächst das Foto. Das obige Bild, direkt von der Kamera ohne Bearbeitung, wird einfach verkleinert, um es in diesen Artikel einzufügen. An dem Foto ist überhaupt nichts auszusetzen. Das Motiv ist zentriert, das Gesicht des Motivs ist scharf, es gibt nichts besonders Anstößiges (es sei denn, Sie mögen kleine Hunde nicht). Aber lasst uns heranzoomen und uns das Bild genauer ansehen.

Wenn wir ganz nah herankommen, wird deutlich, dass das Bild sehr weich aussieht. Das ist nicht die Schuld des Objektivs (wir haben dieses Bild mit einer sehr scharfen Festbrennweite aufgenommen), sondern ein Nebeneffekt der Art und Weise, wie das Bild in der Kamera verarbeitet wird, wie wir zuvor besprochen haben.

Um das Bild zu schärfen, starten wir die unscharfe Maske. Bereiten Sie sich zunächst auf die Unscharfmaske vor, indem Sie Ihr Bild entweder auf 100 Prozent oder 50 Prozent Zoom einstellen. Anti-Aliasing-Algorithmen, die sowohl vom Editor als auch von Ihrem Betriebssystem verwendet werden, können die Effekte des Schärfungsprozesses bei anderen Zoomstufen verzerren.

In Photoshop finden Sie es unter Filter -> Sharpen -> Unscharf maskieren.

Wie bereits erwähnt, ist das Erscheinungsbild des Unscharfmaskenwerkzeugs ziemlich universell und Sie finden die drei Einstellungen Betrag, Radius und Schwellenwert, unabhängig vom verwendeten Bildbearbeitungswerkzeug. Der einfachste Weg zu verstehen, was sie tun, besteht darin, einfach mit ihnen herumzuspielen, aber wir werden hier die wichtigsten Punkte hervorheben.

Betragen: Immer in Prozent angegeben, gibt der Betrag den Grad der Anpassung an (wie viel Licht die helleren Kanten und wie dunkel die dunkleren Kanten werden). Am unteren Ende der Einstellung ist es schwer zu bemerken, aber wenn Sie es maximieren, wird der Kontrast sehr extrem. 50-100 Prozent sind ein sicherer Ausgangspunkt.

Radius: Gibt an, wie groß ein Bereich um jeden korrigierten Punkt ist, auf den der Effekt angewendet wird. Der Radius und der Betrag sind miteinander verflochten; Wenn Sie Ihren Betragswert reduzieren, können Sie Ihren Radiuswert erhöhen (und umgekehrt). Das Erhöhen beider auf hohe Werte führt zu erheblichen Farb- und Kontrastverzerrungen (was ein wünschenswerter künstlerischer Effekt sein kann, aber kein natürlich aussehendes Bild ergibt).

Schwelle: Die Schwellenwertfunktion bestimmt, wo der Schärfungsalgorithmus basierend auf einem minimalen Helligkeits-/Kontrastwert angewendet wird. Diese spezielle Einstellung ist sehr nützlich, um den Kontrast in Bereichen mit hohem Kontrast (wie um die Augen) selektiv zu erhöhen, aber nicht um Bereiche zu schärfen, die glatt bleiben sollen (wie die Haut im Gesicht). Je niedriger der Wert, desto gleichmäßiger wird das Bild geschärft. Je höher der Wert, desto mehr Bereiche werden ausgeschlossen. Wenn Sie also möchten, dass der Schärfungseffekt auf das gesamte Bild so gleichmäßig wie möglich angewendet wird, würden Sie ihn auf Null setzen und wenn Sie die Details im Gesicht einer Person (wie das Muster ihrer Iris und Wimpern) schärfen möchten, ohne ihre Poren und Fältchen auffallen, würden Sie den Wert erhöhen, bis Sie das gewünschte Gleichgewicht erreicht haben.

Sie werden auch feststellen, dass das kleine Vorschaufenster ebenfalls auf 50 Prozent eingestellt ist (die gleichen Anti-Aliasing-Probleme gelten sowohl für die Vorschau des gesamten Bildes als auch für die Vorschau des Bildes im Feld Unscharf maskieren.

Das Anwenden der oben genannten Einstellungen (100/4/3 für dieses spezielle Bild) schärft das Bild erheblich; Werfen wir einen Blick auf genau die gleiche Ernte, die wir oben gemacht haben, um den Unterschied zu sehen.

Aus der Nähe betrachtet sind die Veränderungen leicht zu erkennen. Es gibt einen viel höheren Kontrast um die Augen herum, die Glanzlichter in den Augen sind schärfer und das Fell von Schnauze und Gesicht ist deutlicher.

Bei Betrachtung mit dem gleichen Ausschnitt wie das retuschierte Originalbild sind die Veränderungen weniger dramatisch (da sie nicht so nah zu sehen sind), aber sie heben die Details im Bild, wie das Fell um die Schnauze, hervor.

Das ist das eigentliche Ziel des Schärfens eines Bildes. Du möchten die Schärfe des tatsächlichen Motivs mit dem menschlichen Auge wiedergeben, aber nicht einen so intensiven und auffälligen Kontrast erzeugen, dass sich der Betrachter fragt, welche Art von Manipulation an dem Foto vorgenommen wurde.

Beim Betrachten des Fotos ist es wichtig, darauf hinzuweisen, was die unscharfe Maske nicht kann. Es lässt den fokussierten Bereich eines Fotos fokussiert aussehen, indem die Kanten geschärft und ihm ein scharfes Aussehen verliehen wird, aber es kann keine Details hinzufügen, die nicht existieren. Sie werden feststellen, dass auf dem obigen Foto die Augen, die Schnauze und die Nase schärfer wurden (sowie das Fell des umgebenden Gesichts), die Leine, der Beton, das Moos und die Blätter jedoch nicht. Diese Objekte waren im Originalfoto so weit unscharf, dass keine noch so scharfe Schärfe auch nur den Anschein erwecken konnte, als ob sie sich in der Brennebene befänden.

Tipps und Tricks zum Unscharfmaskieren

Obwohl Menschen und Tiere von der Anwendung der Unscharfmaske profitieren (besonders um die Augen herum, die viel besser aussehen, wenn sie scharf und hell sind als weich fokussiert), hilft die Unscharfmaske wirklich bei fast jedem Bildknall.

Im obigen Vergleich ist zum Beispiel am linken Bild nichts auszusetzen, aber sobald die Weichheit mit der Unscharfmaske korrigiert wurde, hilft der erhöhte Kontrast im rechten Bild wirklich, das Bild hervorzuheben und ihm ein schönes scharfes Aussehen zu verleihen.

Um das Beste aus Ihrer Unscharfmaskierungsanwendung herauszuholen, unabhängig vom Motiv, lassen Sie uns einige Tipps und Tricks durchgehen, die sicherstellen, dass der Schärfvorgang reibungslos verläuft.

Deaktivieren Sie das Schärfen in der Kamera. Vor allem möchten Sie das Schärfen in der Kamera deaktivieren. Point-and-Shoot-Kameras haben fast immer eine Onboard-Schärfung, während High-End-DSLR-Kameras selten dies tun (die Annahme seitens des Herstellers ist, dass der Point-and-Shoot-Benutzer keine Nachbearbeitungsarbeit leistet, während der Besitzer der DSLR die meisten wahrscheinlich). Fotos, die mit einer unscharfen Maske doppelt bearbeitet wurden, sehen in der Regel ziemlich schrecklich aus, daher ist es am besten, wenn Sie die Kamera in der Kamera deaktivieren und die Schärfung auf Ihrem Computer feinjustieren.

Fokus ist König. Ein scharfer physischer Fokus in der Kamera ist mehr wert, als Ihnen jede unscharfe Maske geben kann. Perfektionieren Sie Ihre Fokusfähigkeiten (und lassen Sie Ihr Objektiv fallen, wenn es locker und weich im Fokus ist). Wie bereits erwähnt, gibt es keine magische Möglichkeit, die Fokusebene eines Fotos mit der Unscharfmaske zu erweitern oder zu fixieren. Sie können nur schärfen, was bereits scharfgestellt ist.

Weniger ist mehr. Verwenden Sie die unscharfe Maske gerade genug, um dem Bild einen kleinen Pop zu verleihen. Denken Sie an den Unterschied zwischen der Betrachtung eines 1080p-Displays und eines 4K-Displays. Das 1080p-Bild ist schön und sehr hochauflösend (im Vergleich zu alten Standard-Definition-Fernsehern), aber der 4K hat diese Schärfe, die direkt aus dem Bildschirm platzt. Wenn Sie Ihre Fotos anpassen und vergleichen, möchten Sie genau die richtige Schärfesteigerung einfangen, die das Bild von „Ja, das ist schön“ verschiebt. zu „Wow, das ist knackig.“ Es ist jedoch ein schmaler Grat; Sobald Sie diesen Sweet Spot erreicht haben, führt eine weitere Erhöhung der Schärfung oft zu einem unheimlichen bis völlig unnatürlich aussehenden Bild.

Zuletzt schärfen. Wenn Sie andere Bildbearbeitungen, Farbanpassungen, Staubkorrekturen oder festsitzende Pixel oder anderweitige Bearbeitungen des Bildes vornehmen, speichern Sie den Schärfungsvorgang immer zum Schluss. Stellen Sie sich das Schärfen eines Bildes so vor, als ob Sie ein Schmuckstück polieren, nachdem Sie es fertig bearbeitet haben. Es ist der letzte Schritt, nachdem jedes Stück platziert, jedes Metallstück gebogen und gelötet wurde, und es ist bereit für die Galerie.

Ausgestattet mit einem Verständnis des Schärfungsprozesses und dessen optimaler Nutzung können Sie ihn auf Ihre eigenen Fotos anwenden, um gute (wenn auch weiche) Fotos in auffällige Fotos zu verwandeln, die wirklich von der Leinwand oder der Wohnzimmerwand abspringen , oder wo immer sie sich finden sollen.

Haben Sie eine dringende Frage zur Bildbearbeitung, Fotografie oder zur optimalen Nutzung Ihrer Digitalkamera? Schicken Sie uns eine E-Mail als ask@howtogeek.com und wir werden unser Bestes tun, um sie zu beantworten.