Multimedia Praktikum  Bildgewinnung und Bilddarstellung 

Bildbearbeitung

Im professionellen Bereich strebt man stets an, die gesamte Kette vom Scanner über die Archivierung bis zur Darstellung weitgehend zu automatisieren. Nur mit einem standardisierten Workflow werden reproduzierbare Ergebnisse erreicht. Wir haben die Möglichkeit zu dieser Standardisierung nicht. Für uns ist stattdessen unser ästhetisches Empfinden oder unsere Erinnerung an die Aufnahmesituation das Maß unseres Handelns.

 

Mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit wird ein mit dem Scanner erfasstes Foto diesem Kriterium nicht gerecht werden. Deshalb ist beim Scannen von Bildern fast immer ein gewisses Maß an Bildbearbeitung erforderlich. Manche Scanner oder besser gesagt manche Scanner-Treiber bieten die Möglichkeit, diese Bearbeitung vom Scanner selbst vor dem Scan-Vorgang vornehmen zu lassen. Dadurch werden Bilder mit höchst möglicher Bildinformation gewonnen. Alle im Folgenden beschriebenen Bearbeitungsschritte können auch auf das eingescannte Foto angewendet werden. Im Allgemeinen wird man in diesem Fall jedoch ein Bild mit einer nicht optimalen Bildinformation als Ausgangspunkt verwenden.

 

Bei dem Epson-Scanner werden die im Folgenden beschriebenen Bearbeitungsverfahren nach dem Scannen angewandt. Beim Canon-Scanner werden wir die Möglichkeit nutzen, das Bild im Scanner zu optimieren.

 

Für die Darstellung dieser Lektion machen wir zur Vereinfachung zwei Annahmen:

In Wirklichkeit sind alle beschriebenen Manipulationen mit 16-Bit-Farbtiefe ausgeführt worden. Erst ganz am Ende wurden die Bilder auf 8-Bit-Farbtiefe reduziert, um sie in eine Internet-Seite einbinden zu können. Die unten eingeführten Histogramme haben bei der Darstellung in den Bildverarbeitungsprogrammen stets auch nur eine Skala von 0 bis 255, auch wenn die realen Helligkeitswerte von 0 bis 65535 reichen.

Tonwertumfang

Ein Bild im RGB-System kann man in seine RGB-Komponenten, Farbkanäle genannt, zerlegen. Man erhält dann drei Bilder, ein rotes, ein grünes und ein blaues.

In jedem der Kanäle kann es Punkte mit Helligkeitswerten von 0 bis 255 geben. Trägt man nun die Anzahl der Punkte mit gleichem Helligkeitswert über einer Skala von 0 bis 255 auf, so erhält man ein Tonwerthistogramm für die entsprechende Farbe. Für das obige Foto erhält man folgende Histogramme:

An diesen Histogrammen kann man z.B. ablesen, dass helle grüne und blaue Farbtöne relativ selten in dem Bild vorkommen. Nur Rottöne sind ziemlich gleichmäßig vorhanden. Insgesamt ist das Bild farblich sehr gleichmäßig verteilt.

 

Betrachten wir dagegen dieses Bild:

Es ist ein Bild von einer so genannten Kodak-Photo-CD. Die Erstellung einer Foto-CD ist ein Dienst, der lizensiert von Kodak, von einigen Laboren in Deutschland zur Erfassung von Bildern angeboten wird. Die Bilder werden mit relativ hoher Auflösung gescannt und in verschiedenen Auflösungsstufen auf die CD gebrannt. Das Scannen der Bilder erfolgt als so genannter Roh-Scan. Das heißt, dass die Bilder nicht bearbeitet werden. Dementsprechend ist das obige Bild relativ flau und grünstichig. Betrachten wir das zugehörige Tonwerthistogramm:

Was sofort auffällt, sind die fehlenden hellen und dunklen Töne in allen Farben. Das bedeutet, dass das volle Helligkeitsspektrum ungenügend ausgenutzt wird. Spreizt man nun für jeden Kanal einzeln das jeweilige Tonwertprofil so, dass alle Werte von 0 bis 255 vorkommen, so ergeben sich die folgenden Histogramme:

Natürlich sehen diese Histogramme nicht wesentlich anders aus als die ursprünglichen. Das zugehörige Bild hat jedoch eine erstaunliche Verbesserung erfahren.

Die vorgenommene Manipulation des Bildes kann man auch anders beschreiben. Wir haben innerhalb des Bildes den in allen Kanälen hellsten Punkt herausgesucht. Beachten Sie, dass es diesen Punkt nicht im Bild geben muss, da wir die Farbkanäle unabhängig voneinander behandelt haben. Diesen Punkt haben wir auf den Punkt mit den RGB-Werten (255,255,255) abgebildet. Ebenso haben wir den dunkelsten Punkt des Bildes bestimmt und diesen auf den RGB-Wert (0,0,0) geschoben. Alle anderen Helligkeitswerte wurden entsprechend linear skaliert.

 

 

Letztlich läuft das Einstellen des Tonwertumfangs darauf hinaus, dass der Dynamikumfang des Bildes erhöht wird. Es ist dringend zu empfehlen, gerade diese Spreizung der Dynamik schon im Scanner vorzusehen. Nur dadurch erhält man Bilder mit einer möglichst ausgeglichenen Helligkeitsverteilung einschließlich aller Zwischentöne. Scannt man dagegen mit einem eingeschränkten Tonwertumfang und zieht diesen nachträglich auseinander, so fehlen Helligkeitswerte im Gesamtspektrum. Das Histogramm zeigt Lücken.

 

Die meisten Bildbearbeitungsprogramme, die eine Farbumfangskorrektur gestatten, bieten auch noch an, so etwas wie einen Mittelpunkt für die mittleren Töne zu bestimmen. Die helleren Werte werden dann mit einem anderen Faktor skaliert als die dunkleren.

 

Bei dem obigen Bild brachte diese Spreizung des Farbumfangs sehr schöne Ergebnisse. Aber diese Vorgehensweise ist kein Zauberstab für jede Situation. Insbesondere Lichtstimmungen können hierbei leicht verloren gehen. Betrachten wir das folgende Bild, das den Kilimandscharo in der Abendsonne zeigt.

Wird der Tonwertumfang im oberen Sinne optimiert, so verliert das Bild völlig seine Abendstimmung.

Auch Bildern von Sonnenuntergängen ist diese Manipulation meistens nicht zuträglich. Wir hatten am Anfang gesagt, dass unser ästhetisches Empfinden das Maß sein soll, nach dem wir Fotos den letzten Schliff geben. Konkret heißt dies, dass wir häufig mehrere Einstellversuche benötigen, um ein für uns optimales Bild zu erreichen. Die Bildverarbeitungsprogramme bieten im allgemeinen drei Regler für jeden Kanal an:

Diese Regler werden so lange hin- und hergeschoben, bis das Foto unseren Erwartungen entspricht.

 

Das sei aber viel Arbeit, wenden Sie ein? Darauf gibt es nur eine Antwort:  Ja!

Gradationskurven

Ben Wilmore schreibt in seinem Insiderbuch Photoshop sinngemäß:

Nehmen wir an, ich würde auf eine einsame Insel verbannt. Nehmen wir weiter an, ich dürfte nur ein Bildbearbeitungswerkzeug mitnehmen. Ich würde die Gradationskurven wählen.

Nun, ich denke, ich kann mir auch Anderes vorstellen, was ich mitnehmen würde, aber die Gradationskurven wären sicher auch dabei. Richtig beherrscht und richtig angewandt, ersetzen sie fast alle anderen Werkzeuge. Auch der Tonwertumfang kann mit ihnen eingestellt werden, Kontrast und Helligkeit sowieso, und man erzielt durch ihren Einsatz bessere Ergebnisse als mit dem Schärfungswerkzeug. Der einzige Grund für den Gebrauch dieser anderen Werkzeuge liegt in der einfacheren Handhabung. Ganz einfach zu benutzen sind Gradationskurven nicht. Auch bedarf es einiger Erfahrung, ihre Auswirkungen auf das Bild vorherzusehen.

 

Was sind nun Gradationskurven?

 

Unter einer Gradationskurve versteht man eine Abbildung von Helligkeitswerten auf andere Helligkeitswerte.

 

Dargestellt werden Gradationskurven als Kurvendiagramm.

     

Horizontal werden die ursprünglichen Helligkeitswerte oder auch Graustufenwerte abgetragen, vertikal die Helligkeitswerte, auf die abgebildet wird.

 

Die links abgebildete Gradationskurve ist so etwas wie die Mutter aller Gradationskurven. Jeder Graustufenwert wird auf sich selbst abgebildet. Diese Kurve wird immer angezeigt, wenn dieses Werkzeug gestartet wird. Natürlich kann wieder jeder Farbkanal unabhängig von den anderen bearbeitet werden.

 

Die rechts abgebildete Kurve wirft alle dunklen Grauwerte auf schwarz, alle hellen auf weiß. Es entsteht ein Schwarzweißbild.

 

Eine geradezu klassische Anwendung ist die so genannte S-Kurve.

Sie hellt die dunklen Stellen eines Fotos auf und dunkelt die hellen etwas ab.

 

   

 

Auf dem mit der Powershot gemachten Bild des Stalls meines Nachbarn (diesmal ohne Hühner) versinkt der Holzstapel in Dunkelheit. Die Anwendung der S-Kurve erzielt ein Foto mit ausgeglichenen Helligkeitswerten.

Eine Tour d'Horizon durch die Gradationskurvenwelt

Gradationskurven sind ein ausgesprochen vielseitiges Instrument. Einige der Anwendungsmöglichkeiten werden im Folgenden demonstriert. Ausgangspunkt ist stets dieses Foto einer etwas bizarren Orchidee:

 

Für einige Bilder ist es vor der Anwendung der Gradationskurve in ein Graustufenbild umgewandelt worden.

Farbstich entfernen

Das obige Bild hat zwar keinen Farbstich, wenn es Ihnen jedoch zu blau ist, so können Sie den Blauanteil durch die nebenstehende Gradationskurve verringern.

Blaukanal

Rotlichtbild

Es kann ein Kanal herausgefiltert werden, indem die anderen Kanäle alle mit der nebenstehenden Gradationskurve bearbeitet werden.

Grün- und Blaukanal

Negatives Farbbild

Schwarzweißbild vom Graustufenbild

 

Poster

 

Solarisation

Als Solarisation bezeichnet man ein aus der klassischen Fotografie bekanntes Verfremdungsverfahren, bei dem Farbwerte invertiert werden. Man erreicht diesen Effekt, indem man ein entwickeltes, aber noch nicht fixiertes Papierbild dem Sonnenlicht aussetzt.

Und weil es so schön ist, noch eine Solarisation:

Schärfung von Bildern

Der Markt und die Fotografen verlangen nach scharfen Bildern. Dies ist eine der Grundannahmen von Kamera- und Scanner-Herstellern. Dementsprechend werden Bilder schon in den Geräten oder spätestens in den Treibern kräftig geschärft. Manchmal kann man dies abschalten, aber nicht immer.

 

Was ist eigentlich Schärfung? Wann ist ein Bild scharf?

 

Betrachten Sie dazu die beiden Streifenmuster aus einiger Entfernung:

  

Das linke werden Sie als schärfer einschätzen, da man die Streifenstruktur auch aus einiger Entfernung noch gut erkennen kann, während das rechte etwas flau wirkt und die Linien schwer zu trennen sind. Vergrößert man die Bilder, so sieht man, dass beide aus glatt begrenzten Grauflächen bestehen. Nur der Kontrast zwischen den beiden Flächen ist links wesentlich größer als rechts.  Genau das ist es aber, was wir scharf nennen:

 

Ein Bild gilt als scharf, wenn die in ihm vorkommenden Kanten zu ihrer Umgebung einen hohen Kontrast aufweisen.

 

Damit ist aber auch klar, wie man vorgehen muss, wenn man ein Bild schärfen möchte. Man erhöht längs seiner Kanten den Kontrast. Hierfür bieten die Programme eine Reihe von Schärfungswerkzeugen an. Viele von ihnen können in einem so genannten Automatikmodus benutzt werden. Hier ist höchste Vorsicht geboten. Übertreibungen der Schärfung sind an der Tagesordnung. Betrachten Sie das Bild der kleinen Laubheuschrecke in der Blüte einer Stockrose:

Im Programm PhotoImpact der Firma ULead gibt es den Befehl Enhance. Wird dieser auf das obere Bild angewandt, so erhält man folgendes Ergebnis (Ausschnitt):

Zur Rettung der Ehre von PhotoImpact sei gesagt, dass dieser Befehl bei anderen Bildern recht gute Ergebnisse liefert. Was oben empfohlen wurde, gilt auch hier: man muss mehrere Schärfungsarten durchprobieren, um zufrieden stellende Ergebnisse zu bekommen.

 

Alle Programme bieten die Schärfungsarten Scharf zeichnen, Stark Scharf zeichnen und Unscharf maskieren an. Während Scharf zeichnen und Stark Scharf zeichnen automatische Verfahren sind, kann Unscharf maskieren parametriert werden. Über drei Werte kann die Schärfung beeinflusst werden.

  

Als Standardwerte gelten eine Stärke von 100 %, ein Radius von 1 und ein Schwellenwert von 0. In dem Artikel über Schärfung im digifoto werden folgende Werte empfohlen: Stärke 300, Radius 0,3 und Schwellenwert 0.