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© Scott Matthews, sxc.hu

Scharfe Sache

Bilder mit Gimp nachträglich schärfen

24.02.2010 Sowohl die kamerainterne Verarbeitung als auch widrige Umstände sorgen oft für Fotos, denen es an Schärfe fehlt. Gimp bietet eine Reihe von Verfahren, um diese Schwächen nachträglich auszubügeln.

Oft erscheinen Fotos nicht so knackig, wie es sich der Fotograf wünscht. Speziell bei kostengünstigen Kompakt- und Bridge-Kameras zeichnen dafür oft eine minderwertige Optik und die kamerainterne Bildverarbeitung verantwortlich. Letztere fällt aufgrund der beschränkten Hardwareressourcen einer Digicam oft um einige Größenordnungen schlechter aus als die selbst einfacher Bildbearbeitungsprogramme. Das führt nicht selten dazu, dass selbst einfarbige klare Linien nicht perfekt scharf erscheinen und mitunter so genannte Halos auftreten. Diese Art von Fehlern gleicht Gimp [1] mit einer Reihe von Scharfzeichnern (siehe Kasten "Schärfungsverfahren für Gimp") aus.

Schärfungsverfahren für Gimp

  • USM: Die unscharfe Maskierung (das wichtigste Verfahren).
  • High-Pass: Eine auf Kantenerkennung basierende Methode.
  • Wavelet-Methoden: Spalten die Bilder in mehrere Ebenen unterschiedlicher Detailgröße auf und schärfen diese.
  • HSV/LAB-Schärfen: Nur auf Lumineszenz- und Helligkeitskanäle angewendete Schärfungen, die auf den vorstehenden Methoden basieren.
  • Andere Verfahren: Viele Verfahren wie das Smart Sharpening kombinieren die oben genannten Methoden.

Was ist Schärfe?

Das menschliche Auge interpretiert harte Kontraste, also starke Übergänge in Farben oder Helligkeiten auf kurzem Raum, als scharfe Kanten. Diese Eigenschaft machen sich alle Schärfungswerkzeuge zunutze, um die Schärfe in Bildern nachträglich zu verbessern. Mehreren Pixel breite Kanten sieht das Auge kaum als wirklich scharf an. Je höher aber die Kontraste auf beiden Seiten der Kante ausfallen, um so schärfer erscheint sie.

Es gibt mehrere Gründe für Unschärfe. Einen davon stellt das Bildrauschen dar, das meist von den Kamerasensoren stammt. Oft hilft es, mit speziellen Filtern zunächst das Rauschen zu reduzieren ("Denoise"), was zu einer subjektiv besseren Bildschärfe führt. Bei verwackelten Bildern gilt im Prinzip dasselbe: Egal, ob sich das Objekt oder die Kamera bei der Aufnahme bewegten – in beiden Fällen erscheinen die Objektkanten durch die Bewegung breiter, als sie bei einer unbewegten Aufnahme wären. Es gibt bisher keine Methoden, derartige Fehler vollständig zu eliminieren. Oft führen aber auch die gängigen Schärfefilter zu brauchbaren Resultaten.

Das Auge löst feine Farbnuancen weniger gut auf, da es dafür deutlich weniger Sensoren als für Schwarz und Weiß besitzt. Deswegen ist es oft sinnvoll, nicht das gesamte Bild zu schärfen, sondern nur die Kanäle mit den Helligkeitsinformationen. In vielen Farbmodellen heißen diese "V" (für "Value") oder "L" (für Lumineszenz).

Die Bildschärfe lässt sich nur in der 1:1-Darstellung (ein Bildschirmpixel stellt ein Bildpixel dar) korrekt beurteilen. In Vergrößerungen oder Verkleinerungen führt das Wiedergabesystem aus Anzeigeprogramm, X-Server und Monitor für eine eigene Interpretation der Bilddaten.

Vor dem Schärfen

Alle gängigen Schärfungsverfahren arbeiten mit Kontrasterhöhung. Deswegen empfiehlt es sich, vorab zunächst das Rauschen sowie eventuelle Flecken (was alle Unregelmäßigkeiten in Farben und Helligkeiten umfasst) aus den Bildern zu entfernen. Andernfalls verstärken die Scharfzeichner auch diese Artefakte.

Am effektivsten reduzieren Sie solche Bildfehler, indem Sie die Aufnahme drastisch verkleinern. Dabei reduzieren sich die Unregelmäßigkeiten proportional, was gelegentlich schon ausreicht. Allerdings setzt diese Methode Ausgangsbilder in hoher Auflösung voraus. Auch das Überlagern mehrerer Bilder führt eventuell zum Erfolg – Sie benötigen dafür aber Aufnahmen, die ein statisches Objekt von exakt dem gleichen Standpunkt zeigen.

Gimp stellt unter Verbessern | Flecken entfernen einen speziellen Filter bereit, um Flecken und Fehler aller Art ohne Bildgrößenmodifikation zu entfernen (Abbildung 1).

Abbildung 1

Abbildung 1: Um zu verhindern, dass die Schärfungswerkzeuge Bildfehler verstärken, gilt es zunächst, diese mit dem Fleckentferner zu eliminieren.

Beim Starten initialisiert sich der Filter mit zumeist sinnvollen Vorgaben. Die Option Anpassend bewirkt, dass Gimp den Radius für die Berechnungen selbst ermittelt, was normalerweise besser funktioniert, als das manuelle Einstellen. Der Radiusregler besitzt dann keine Funktion. Durch Rekursiv wendet der Bildeditor den Filter mehrfach hintereinander an, was den Effekt verstärkt. Die Schwellwerte für Weiß und Schwarz steuern, ab welchen Helligkeitsstufen Gimp zu helle respektive zu dunkle Pixel als Fehler wahrnimmt und entfernt. Die Vorschau hilft, geeignete Werte zu finden.

Gimp besitzt zum Verringern von Bildfehlern und dem Verbessern der Schärfe noch ein zweites, weniger bekanntes Werkzeug mit: Den nichtlinearen NL-Filter (Abbildung 2). Er kennt drei Modi: Alphabasierter Mittelwert zeichnet weich und entfernt Flecken, Optimale Schätzung betont das Weichzeichnen und Kantenverstärkung entspricht dem Schärfen. Letztere nutzen Sie erst nach dem dem Aufruf der beiden anderen Filter. In allen drei Modi steuern die Parameter Alpha (hat nichts mit dem Alphakanal zu tun) und Radius die Wirkung der Filter.

Abbildung 2

Abbildung 2: Der wenig bekannte NL-Universalfilter leistet sowohl beim Entfernen von Flecken als auch beim nachträglichen Schärfen gute Dienste.

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