Wie das digitale Bildschärfen funktioniert und warum Sie es verwenden sollten
Die Bildschärfung ist vielleicht der am wenigsten ausgenutzte digitale Fotografie-Trick auf dieser Seite des Histogramms. Lesen Sie weiter, wenn Sie erklären, was das Bildschärfen ist, warum wir es brauchen, was es bewirkt und warum Sie es großzügig auf Ihre eigenen Bilder anwenden sollten, um unscharfe Kanten zu verbannen und Ihre Bilder zum Platzen zu bringen.
Warum genau sind Bilder überhaupt erst unscharf??
Bevor wir uns näher mit dem Schärfen Ihrer Bilder beschäftigen, ist es wichtig, genau zu verstehen, warum digitale Bilder überhaupt erst eine Schärfung erfordern. Digitale Bilder, sowohl Bilder, die mit einer Digitalkamera erstellt wurden, als auch durch Scannen von Bildern, um digitale Kopien von analogen Werken zu erstellen, unterliegen Einschränkungen, die der Sensor des Digitalgeräts auferlegt.
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 kann Kontrastlinien mit unglaublicher Klarheit und Schärfe unterscheiden. Der Sensor einer Digitalkamera ist jedoch durch die Anzahl der Pixel oder die Datenpunkte, die er sammeln kann, begrenzt.
Wenn die Szene vor der Aufnahme eine höhere Auflösung hat, als sie aufnehmen kann (was immer der Fall ist), muss sie den Durchschnitt dessen erfassen, was die einzelnen Pixel auf dem Sensor sehen. Das Ergebnis ist ein Fuzzing von Bildern, da die Kamera (oder der Scanner) mit der begrenzten Datenmenge, die sie erfassen kann, das Beste tun muss.
Schauen wir uns einige digitale Modelle dieses Phänomens an, um den Effekt zu demonstrieren, bevor wir mit den eigentlichen Fotos arbeiten. Im Bild unten haben wir den Raum in zwei Dreiecke unterteilt, ein schwarzes und ein weißes.
Wenn Sie auf Ihrem typischen Bildschirm aus der Ferne betrachtet werden, sieht es aus wie eine scharfe und durchgehende Linie zwischen den schwarzen und weißen Bereichen. Lassen Sie uns aus Gründen der Demonstration so tun, als ob das Bild oben nicht ein digitales Bild ist, das Ihnen auf einem digitalen Bildschirm angezeigt wird, sondern der Schnittpunkt zweier Räume in der realen Welt. Sagen Sie zwei Hälften einer Leinwand, die mit äußerster Präzision gemalt wurden, sodass die Linie selbst bei sehr kurzer Entfernung mit einer Lupe in der Hand scharf und deutlich bleibt. Diese Linie wird dann von unseren Augen auf ihre maximale Auflösung aufgelöst und wir nehmen sie als sehr scharf und scharf wahr.
Lassen Sie uns dasselbe Modell von zwei Dreiecken betrachten, als ob es von einem Bildsensor mit sehr niedriger Auflösung aufgenommen würde. Das obige Bild enthält fast 200.000 Pixel, während das Bild unten Schwarz- und Weißraum darstellt, als ob der Auflösungsgrad knapp über 200 Pixel wäre.
Wir wissen, wenn die Grenzlinie zwischen dem weißen und dem schwarzen Bereich für das menschliche Auge gestochen scharf ist, dann sollte es in der Kamera gestochen scharf sein, oder? Das Problem ist, wenn die gestochen scharfe Abgrenzung so fein ist, dass sie durch ein bestimmtes Pixel des Sensors der Kamera geht, kann das einzelne Pixel nicht sagen: „Okay, 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 Lichts, das auf mich fällt, ist grau", weil es keinen Teil von Schwarz und Teil von Weiß aufnehmen kann, sondern lediglich den Durchschnitt der Photonen, die auf das einzelne Pixel treffen.
Je mehr Pixel Sie in einen Sensor einpacken, desto mehr Details können Sie auflösen. Letztendlich gibt es jedoch bei jeder digitalen Bilderstellung einen Punkt, an dem die eingehenden Daten (das Licht, das vom fotografierten Motiv oder das gescannte Foto abprallt) die Fähigkeit des Digitalbilds übersteigen Bei diesem Sensor werden die einzelnen Pixel mit der Auswahl einer Schätzung für den besten Schätzwert abgeglichen, und der Kontrast zwischen den Kanten ist unscharf.
Fuzzy-Fotos mit der Unscharf-Maske korrigieren
Nun, da wir wissen, was unscharfe Fotos verursacht, schauen wir uns an, was Sie tun können, um das Problem zu beheben, und geben Sie Ihren Bildern eine Schärfe, die sie wirklich zum Platzen bringt (ob Sie sie einrahmen oder auf Facebook hochladen)..
Glücklicherweise ist das Konzept, das wir im vorigen Abschnitt skizziert haben, in der fotografischen Community gut bekannt und verstanden, und es gibt mehrere Wege, um es zu korrigieren. Die gebräuchlichste Art und Weise, auf die wir uns heute konzentrieren, ist das Anwenden einer sogenannten "unscharfen Maske".
Die ungewollte Unscharfmaske wird intuitiver benannt, wenn Sie die Funktionsweise des Prozesses verstehen. Wenn Sie die unscharfe Maske auf ein Bild anwenden, erstellt die Bearbeitungsanwendung eine temporäre Maske, um zu vergleichen, welche Bildbereiche scharf (mit hohem Kontrast) und unscharf (mit geringem Kontrast) sind. Anschließend werden die unscharfen Bereiche (unter Verwendung dieser Maske als Leitfaden) schärfer, bis der Unterschied zwischen den Bereichen mit hohem Kontrast und niedrigem Kontrast gemäß der Spezifikation des Benutzers ausgeglichen ist. Daher ist die Unschärfemaske kein Unschärfewerkzeug, wie der Name auf den ersten Blick impliziert, sondern ein Werkzeug, das Ihnen mitteilt, welche Teile des Bildes unscharf sind und sie korrigiert.
Lassen Sie uns die Hilfe unseres freundlichen Bürohundes Cricket (oben gezeigt) in Anspruch nehmen, um genau zu zeigen, wie die unscharfe Maske funktioniert und welche Anpassungen wir daran vornehmen können. Obwohl wir Adobe Photoshop heute für die Demonstration verwenden, ist das Werkzeug für unscharfe Masken in einer Vielzahl von Bildbearbeitungsanwendungen zu finden, da es sich dabei um einen Industriestandard handelt. Die hier aufgeführten Begriffe und Methoden gelten für kostenlose Bearbeitungslösungen wie GIMP ebenso wie für Photoshop.
Lassen Sie uns zunächst das Foto studieren. Das obige Bild, direkt von der Kamera ohne Bearbeitung, wird für das Einfügen in diesen Artikel einfach verkleinert. Nichts falsch mit dem Foto. Das Motiv ist zentriert, das Gesicht des Motivs ist scharfgestellt, es gibt nichts Besonderes zu beanstanden (es sei denn, Sie wissen nicht, dass Sie sich nicht für kleine Hunde interessieren). Aber zoomen Sie heran und schauen Sie sich das Bild genauer an.
Wenn wir ganz nah dran sind, wird deutlich, dass das Bild sehr weich wirkt. Das ist nicht der Fehler des Objektivs (wir haben dieses Bild mit einem sehr scharfen Hauptobjektiv aufgenommen), sondern ein Nebeneffekt der Art, wie das Bild in der Kamera verarbeitet wird, wie bereits erwähnt.
Um das Bild zu schärfen, lassen Sie uns die unscharfe Maske einschalten. Bereiten Sie sich zunächst auf die Unschärfemaske vor, indem Sie Ihr Bild entweder auf 100% oder 50% zoomen. Anti-Aliasing-Algorithmen, die sowohl vom Editor als auch von Ihrem Betriebssystem verwendet werden, können die Auswirkungen des Schärfungsprozesses bei anderen Zoomstufen verzerren.
In Photoshop finden Sie es unter Filter -> Scharfzeichnen -> Unscharfmaske.
Wie bereits erwähnt, ist das Erscheinungsbild des unscharfen Maskenwerkzeugs ziemlich universell und Sie können die drei Einstellungen Amount, Radius und Threshold unabhängig von dem von Ihnen verwendeten Bildbearbeitungstool finden. Der einfachste Weg, um zu verstehen, was sie tun, ist, einfach mit ihnen herumzuspielen, aber wir werden hier die wichtigsten Punkte hervorheben.
Menge: Immer als Prozentsatz angegeben, gibt der Betrag den Grad der Anpassung an (wie viel Licht die helleren Kanten und wie dunkel die dunklen Kanten werden). Am unteren Ende der Einstellung ist es schwer zu bemerken, aber wenn Sie den Wert maximal herausnehmen, wird der Kontrast sehr extrem. 50-100 Prozent ist ein sicherer Startpunkt.
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 Amount-Wert verringern, können Sie den Radius-Wert erhöhen (und umgekehrt). Wenn beide Werte auf ein hohes Niveau angehoben werden, führt dies zu erheblichen Farb- und Kontrastverzerrungen (dies kann ein wünschenswerter künstlerischer Effekt sein, führt jedoch nicht zu einem natürlich wirkenden Bild)..
Schwelle: Die Schwellenwertfunktion legt fest, wo der Schärfealgorithmus basierend auf einem minimalen Helligkeits- / Kontrastpegel angewendet wird. Diese spezielle Einstellung ist sehr nützlich, um den Kontrast in kontrastreichen Bereichen (z. B. um die Augen) gezielt zu erhöhen, jedoch nicht zu stark schärfende Bereiche, die glatt bleiben sollen (z. B. Haut im Gesicht). Je niedriger der Wert, desto schärfer wird das Bild. Je höher der Wert, desto mehr Bereiche werden ausgeschlossen. Wenn Sie also möchten, dass der gesamte Schärfeffekt so gleichmäßig wie möglich auf das gesamte Bild angewendet wird, würden Sie es auf Null setzen und wenn Sie die Details auf dem Gesicht eines Motivs (wie das Muster der Iris und der Wimpern) schärfen möchten, ohne das Bild zu erstellen Wenn Poren und Falten hervorstechen, erhöhen Sie den Wert, bis Sie das gewünschte Gleichgewicht erreicht haben.
Sie werden auch bemerken, dass das kleine Vorschaufenster ebenfalls auf 50 Prozent festgelegt ist (die gleichen Anti-Aliasing-Probleme gelten sowohl für die Vorschau des gesamten Bildes als auch für die Vorschau des Bildes im Feld Unsharp Mask.).
Durch Anwenden der Einstellungen, die wir oben haben (100/4/3 für dieses bestimmte Bild), wird das Bild wesentlich schärfer. Schauen wir uns genau die Ernte an, die wir oben gemacht haben, um den Unterschied zu sehen.
Aus nächster Nähe sind die Änderungen leicht zu erkennen. Es gibt einen viel höheren Kontrast um die Augen, die Highlights in den Augen sind schärfer und das Fell von Schnauze und Gesicht ist deutlicher.
Wenn mit demselben Ausschnitt wie das ursprüngliche retuschierte Bild betrachtet wird, sind die Änderungen weniger dramatisch (da sie nicht in der Nähe zu sehen sind), aber sie lassen die Details im Bild wie das Fell um die Schnauze herausragen.
Das ist das eigentliche Ziel, ein Bild zu schärfen. Sie möchten die Schärfe des tatsächlichen Motivs mit dem menschlichen Auge wiedergeben, ohne jedoch einen so intensiven und wahrnehmbaren Kontrast zu erzeugen, dass der Betrachter sich fragt, welche Manipulation auf dem Foto vorgenommen wurde.
Beim Betrachten des Fotos ist es wichtig, darauf hinzuweisen, was die unscharfe Maske nicht kann. Dadurch wird der fokussierte Bereich eines Fotos aussehen besser Der Fokus wird durch das Schärfen der Kanten und ein scharfes Aussehen erzielt, es können jedoch keine Details hinzugefügt werden, die nicht vorhanden sind. Auf dem obigen Foto werden Sie feststellen, dass die Augen, die Schnauze und die Nase schärfer wurden (sowie das Fell des umgebenden Gesichts), die Leine, Beton, Moos und Blätter jedoch nicht. Diese Objekte waren in der Originalfotografie so weit unscharf, dass keine Schärfung die Illusion erzeugen konnte, dass sie sich in der Fokusebene befinden.
Unscharfe Maskentipps und Tricks
Obwohl Menschen und Tiere von der Anwendung der Unschärfemaske profitieren (insbesondere um die Augen, die viel besser aussehen, wenn sie scharf und hell erscheinen, anstatt weich zu fokussieren), hilft die Unschärfemaske wirklich bei jedem Bildrauschen.
Im obigen Vergleich ist beispielsweise das linke Bild nicht falsch. Sobald jedoch die Weichheit mit der Unschärfemaske korrigiert wird, hilft der erhöhte Kontrast im rechten Bild wirklich, dass das Bild hervorsticht und ein schönes, gestochenes Erscheinungsbild ergibt.
Um die unscharfe Maskenanwendung unabhängig vom Motiv optimal zu nutzen, gehen wir einige Tipps und Tricks durch, um sicherzustellen, dass der Schärfungsprozess reibungslos verläuft.
Deaktivieren Sie das Schärfen in der Kamera. Vor allem möchten Sie die Schärfung in der Kamera deaktivieren. Point-and-Shoot-Kameras verfügen fast immer über eine Schärfung an Bord, wohingegen High-End-DSLR-Kameras selten vorkommen wahrscheinlich wird) Fotos, die mit einer unscharfen Maske doppelt bearbeitet wurden, sehen in der Regel ziemlich schrecklich aus. Daher empfiehlt es sich, die Kamera in der Kamera zu deaktivieren und die Schärfung auf dem Computer zu optimieren.
Fokus ist König. Eine scharfe physische Fokussierung in der Kamera ist mehr wert, als jede unscharfe Maske Ihnen geben kann. Vervollkommnen Sie Ihre Fokussierfähigkeiten (und nehmen Sie Ihr Objektiv ab, wenn es lose und weich ist). Wie bereits erwähnt, gibt es keine magische Möglichkeit, die unscharfe Maske zu verwenden, um die Brennebene eines Fotos zu vergrößern oder zu fixieren. Sie können nur schärfen, was bereits scharfgestellt ist.
Weniger ist mehr. Verwenden Sie die unscharfe Maske gerade so, dass das Bild ein wenig knallt. Denken Sie an den Unterschied zwischen einem 1080p-Display und einem 4K-Display. Das 1080p-Bild ist schön und sehr hochauflösend (im Vergleich zu alten Standard-Definition-Fernsehern), aber der 4K hat diese Schärfe, die direkt vom Bildschirm sprengt. Wenn Sie Ihre Fotos anpassen und vergleichen, möchten Sie die richtige Bildschärfe erhöhen, wodurch das Bild von „Ja, das ist schön“ in „Wow, das ist scharf“ verschoben wird. Es ist jedoch eine feine Linie; Wenn Sie diesen Sweet Spot noch weiter erreichen, wird das Schärfen weiter verstärkt, was zu einem unheimlichen, völlig unnatürlich wirkenden Bild führt.
Zuletzt schärfen. Wenn Sie andere Bildbearbeitungen, Farbanpassungen, das Korrigieren von Staub oder verklebte Pixel vornehmen oder das Bild anderweitig bearbeiten, speichern Sie den Schärfevorgang immer zum Schluss. Stellen Sie sich vor, Sie sollten ein Bild schärfen, wenn Sie ein Schmuckstück polieren, nachdem Sie daran gearbeitet haben. Es ist der letzte Schritt, nachdem jedes Stück platziert, jedes Stück Metall gebogen und gelötet ist und fertig für die Galerie ist.
Bewaffnet mit dem Schärfungsprozess und wie Sie ihn am besten nutzen können, können Sie ihn auf Ihre eigenen Fotos anwenden, um gute (wenn auch weiche) Fotos in auffällige Fotos zu verwandeln, die wirklich vom Bildschirm, der Wohnzimmerwand, springen oder wo auch immer sie sich finden sollten.
Haben Sie eine dringende Frage zur Bildbearbeitung, zum Fotografieren oder zur optimalen Nutzung Ihrer Digitalkamera? Schicken Sie uns eine E-Mail unter [email protected] und wir werden unser Bestes tun, um die Frage zu beantworten.
