Das klassische Zählmaß

Es wird die Menge der Linien gezählt, die noch unterscheidbar sind. Als Ergebnis entsteht ein Zahlenwert. Mit dieser Methode werden oft Objektive, Drucker, Kameras und andere technische Geräte bewertet.

Ein Beispiel: Im Schärfemuster 2 ist eine kleiner werdende Schrift dargestellt. Wird diese Schrift mit der kleinen Schrift eines Druckerzeugnisses verglichen, so ist die kleinste Schrift auf dem Druckerzeugnis schärfer zu erkennen. Trotzdem wird das Monitorbild auch als scharf empfunden, weil Monitore selbst leuchten. Dadurch entsteht ein hoher Kontrastumfang, der wiederum einen hohen Schärfeeindruck entstehen lässt.

Die künstlerische Bildaussage

In der Kunst ist Schärfe ein besonderes Kontrastmittel. Erst durch den Unterschied zwischen scharf und unscharf werden die zusätzlichen Bildinformationen übertragen. Ästhetisch betrachtet kann in einem Bild weniger Schärfe (= weniger Details) zu sehen sein, trotzdem kann dieses Bild mehr Informationen transportieren.

Der subjektive Schärfeeindruck

Diese Schärfebewertung dominiert unsere tägliche Sehgewohnheit. Abhängig von den konkreten Umständen (Medienauflösung, Bildgröße, Betrachtungsabstand und -zeit, Bildaussage und eigene Erwartung) entsteht ein individuelles Schärfemaß.

Diese Art der Schärfebeurteilung wird von sehr vielen subjektiven Dingen beeinflusst – daher auch der Name subjektiver Schärfeeindruck.

Kantenschärfe

In der Optik, Fotografie und Kinematografie wird damit ein spezielles Kriterium bezeichnet, das sich an Kanten beobachten lässt. Je abrupter dabei die Übergänge von Dunkel zu Hell sind, desto schärfer ist die Abbildung. Das Ausmaß der Kantendarstellung wird in der Fotografie als Akutanz bezeichnet.

In der Theorie der Optik heißt es dazu: Ein unendlich kleines Loch in der Camera Obscura lässt ein unendlich scharfes (ohne Berücksichtigung der Beugungseffekte), aber auch unendlich dunkles Bild entstehen. Wenn man das Loch endlich groß macht, wird das Bild heller, aber auch weniger scharf.

Messverfahren

Neben geeigneten technischen Geräten wie z. B. einem Entfernungsmesser (Kamera) sind bei der Messung von Schärfe drei Methoden wichtig:

Einfluss auf den Schärfeeindruck

1. Den wichtigsten Einfluss auf den Schärfeeindruck hat die Bildoptimierung.

• Es ist unmöglich, die Rohfassung eines Fotos mit irgendeinem bildgebenden Verfahren darzustellen. In jedem bildgebenden Verfahren entsteht eine Veränderung des Bildes.

Alle Methoden und damit verbundene Geräte (Drucker, Monitore, Ausbelichter …), die Fotos zur Darstellung bringen können, werden bildgebendes Verfahren genannt.

• Die ursächlichste Form, ein Foto in seiner Rohfassung zu sehen, bietet nur das Dia. Aber selbst hier reicht schon die Änderung der Farbtemperatur, mit der das Dia angesehen wird, um den Bildeindruck zu ändern.
• Da ein Foto in jedem Verarbeitungsschritt verändert wird, versucht man diese Veränderung zu steuern (die Bilder zu optimieren).
• In der Profifotografie versucht man die Auswirkungen dieser Veränderungen gering zu halten, indem alle bildverändernden Dinge aufeinander abgestimmt werden (Kalibrierung, Profile, …). Aber auch hier ist die Veränderung vorhanden.

2. Den zweitwichtigsten Einfluss hat die physikalische Schärfe.

• Damit ist die Schärfe der Rohfassung eines Fotos gemeint (Film nach standardisierter Entwicklung oder RAW-Dateiformat einer Digitalkamera). Bis zu diesem Zeitpunkt entscheiden hauptsächlich optische, mechanische und physikalische Effekte der Bilderzeugung (chemisch oder photoelektrisch) über den Schärfeeindruck.

3. Den drittwichtigsten Einfluss hat die Auflösung.

• Die häufigste Annahme ist: viele Pixel = viel Schärfe. Schärfe wird aber vor allem durch die Unterschiede in Helligkeit, Farbe und Sättigung wahrgenommen.
• Natürlich spielt auch die Pixelmenge eine Rolle, diese ist aber drittrangig.

Beurteilung des Schärfeeindrucks

Zur Beurteilung des Schärfeeindrucks sind Tests notwendig. Werden diese unter Berücksichtigung der typischen Problembereiche durchgeführt, werden die Mängel sichtbar, die sich gravierend auf die Minderung des Schärfeeindrucks auswirken.

• Beispieltest 1: Im Schärfemuster 10 sind links und mittig zwei Bildmotive zu sehen, die als Muster für eine Aufnahme mit der eigenen Kamera dienen können.

Wichtig sind sehr dunkle und sehr helle Bilddetails, kombiniert mit einer typischen Mischfarbe (Haut).

Von der fertigen Aufnahme muss ein Foto mindestens in der Größe 20 cm × 30 cm gefertigt werden. Dieses Foto muss neben das Original (das Model) gehalten werden.

Wie viele Bilddetails sind in den dunklen und hellen Bildteilen noch sichtbar? Stimmt der Hautton? Gibt es einen Farbstich?

• Beispieltest 2: Von dieser Testdatei muss ein Foto mindestens in der Größe 20 cm × 30 cm gefertigt und mit dem Monitorbild verglichen werden.

Es gibt kein bildgebendes Verfahren ohne Mängel.

Alle Methoden und damit verbundene Geräte (Drucker, Monitore, Ausbelichter, …), die Fotos zur Darstellung bringen können, werden bildgebendes Verfahren genannt.

Zeichnung

Als Zeichnung bezeichnet man die Erkennbarkeit von Einzelheiten und Strukturen in lokalen Bereichen eines Bildes. Ist keine Zeichnung mehr vorhanden, enthält das Bild in diesen Bereichen statt der Strukturen nur noch kontrastarme Flächen. Zeichnung ist ein Begriff zur subjektiven (Schärfe-)Bewertung eines Fotos.

Schärfebeispiele

100%ige Kantenschärfe wäre der Idealzustand eines scharfen Fotos – dieses ist aber unmöglich.

Was diesem Ideal (der 100%igen Schärfe) am nächsten kommt, ist die Vektorgrafik. Allerdings können damit nur Linien und Kanten dargestellt werden.

Die Wesensmerkmale von Fotos sind aber:

• weiche Verläufe zwischen den Farben
• Farbflächen mit natürlicher Strukturierung
• Verschmelzungen verschiedener Bildelemente (ohne Kanten, die „wie mit der Schere geschnitten“ aussehen).

Jedes Foto enthält Unschärfe.

Entscheidend für den Eindruck hoher Schärfe ist daher:

• die Anwendung des Fotos (Verwendungszweck, Betrachtungsabstand, Umgebungslicht, …)
• die Erwartung des Betrachters (technische „Perfektion“, hoher Erinnerungswert, „Just for Fun“, …)
• die richtige Mischung zwischen Schärfe und Unschärfe (künstlerische Unschärfe, Bewegungsunschärfe, …)
• die Qualität der Bildoptimierung (physikalische Schärfe beeinflusst nur zu 25 % der Schärfeeindruck)

Kontrast

Helligkeitsunterschiede sind die stärksten Unterschiede, die das menschliche Auge in einem Foto wahrnehmen kann. Diese Helligkeitsunterschiede können sowohl global (das ganze Bild betreffend) als auch lokal (zwischen einzelnen Bildelementen) wahrgenommen werden. Diese Unterschiede werden Kontrast genannt. Mit einem hohen Kontrast lässt sich der subjektive Schärfeeindruck erhöhen – meist zu Lasten der physikalischen Schärfe.

Kontrastumfang

Der größte Kontrastunterschied in unserem Alltag existiert zwischen tiefster Nacht und gleißendem Sonnenschein. Man spricht hierbei von einem großen Kontrastumfang. Das menschliche Auge passt sich diesem Unterschied durch Öffnen und Schließen der Pupille an. Fotoapparate benutzen durch das Öffnen und Schließen der Blende eine vergleichbare Methode.

Ein hoher Kontrastumfang liefert eine hohe Schärfe – allerdings gibt es kein Bildsystem, das den Kontrastumfang der Natur vollständig in einem Bild fixieren kann. Daher muss der natürliche Kontrastumfang eines Motivs vor der Bildspeicherung reduziert werden.

• In der Alltagsfotografie kann ein durchschnittlicher Kleinbildnegativfilm einen Kontrastumfang (Motivkontrast) von mindestens acht Blendenstufen (ohne nennenswerte Artefaktbildung) aufzeichnen. Zur Verdeutlichung: Das entspricht einem Helligkeitsunterschied von 1:256.
• Einfache Digitalkameras bieten mindestens 6 Blendenstufen Kontrastumfang (ohne nennenswerte Artefaktbildung). Das entspricht einem Helligkeitsunterschied von 1:64. Moderne hochwertige digitale Systemkameras erreichen Kontrastumfänge von 12 bis 13,5 Blendenstufen, was Helligkeitsunterschieden von bis zu mehr als 1:10000 entspricht.

Kontrastdifferenzierung

Der Kontrastumfang eines Fotos wird mit dem Bereich zwischen hellster und dunkelster Stelle definiert. In der technischen Darstellung werden dazu Schwarz und Weiß benutzt.

Je nach Anzahl der Differenzierungsstufen ist ein Foto in der Lage, Bildinformationen zu transportieren (= scharf zu sein). In der Digitalfotografie werden meist 8 bit (= 256 Abstufungen pro Farbkanal) benutzt. Damit ist im Alltag ein ausreichendes Maß an Schärfe gewährleistet.

Fotoqualität

> wörtliche Übersetzung: „Beschaffenheit eines Lichtbildes“

Unter Fotoqualität versteht man die Gesamtheit aller Einflussfaktoren, die die Qualität eines Fotos beeinflussen. Die Art der Aufnahme (analog oder digital) hat nur bedingt Einfluss auf die Fotoqualität. Man kann mit alten analogen Kameras, die über keinerlei Elektronik verfügen, exzellente Bilder machen und mit einer teuren Digitalkamera unbrauchbare Schnappschüsse.

Neben der Schärfe, die für Laien oft einziges Qualitätsmerkmal ist, spielen auch viele andere Kriterien eine Rolle:

• technische Parameter: Farbe, Helligkeit, …
• subjektive Parameter: Erwartungshaltung, Erfahrung, …
• Umgebungsbedingungen: Lichtverhältnisse, Präsentationsform, …

Jede Bedingung, die die Fotoqualität beeinflusst, beeinflusst auch die Schärfe. Daher kann die differenzierte Beurteilung von Schärfe exemplarisch für die Beurteilung der Fotoqualität betrachtet werden.

Komprimierung

> wörtliche Übersetzung: „zusammendrücken“

Würde das Foto einer Kamera mit 10 Millionen Pixeln ohne Komprimierung abgespeichert, würde die Datei 30 Megabyte groß sein. Das entspricht ungefähr der Menge von 20 Fotos, wenn dieselbe Kamera die Fotos mit JPEG-Komprimierung (hoher Qualitätsstufe) speichern würde. Speicherplatz kostet Geld. Daher sind alle Hersteller von Bildsystemen bemüht, die Dateigröße zu reduzieren. Aus diesem Grund wird komprimiert.

Hierbei wird zwischen verlustfreier und verlustbehafteter Komprimierung unterschieden.

• Verlustfreie Komprimierungen reduzieren die Dateigröße auf die Hälfte oder ein Drittel der Originalgröße. Das Problem: Die entstandenen Dateien sind meist nicht universell – es wird eine spezielle Software benötigt.
• Verlustbehaftete Komprimierungen können die Dateigröße auf bis zu 5 % der Originalgröße reduzieren. Möglich wird dies durch das Löschen von nicht dominierenden Bildinformationen. Die entstandenen Dateien sind universell und können von den meisten Computerprogrammen genutzt werden.

Verlustbehaftete Komprimierung ist immer mit einem Schärfeverlust verbunden.

Bildoptimierung

> sinngemäß für: den Qualitätseindruck eines Fotos verbessern

• Die Bildinformation jedes Digitalfotos wird beeinflusst durch:
  • elementare Grundfunktionen der Kamerasoftware wie Weißabgleich, Gammakorrektur, Komprimierungsverfahren
  • nicht zu verhindernde Schärfeverluste in der Verarbeitungskette, wie
  • Interpolationsverluste zwischen den Pixeln (Dichteinterpolation)
  • Interpolationsverluste innerhalb der Pixel (Farbinterpolation)
  • automatische Optimierung bei der Bildfertigung
  • manuelle Optimierung bei der Bildfertigung

Die Bildoptimierung versucht, jede dieser Veränderungen zu steuern. Die wichtigsten Methoden sind:

• Kanten und Konturen betonen:
  • Unscharfmaskierung
  • Pinselretusche
• Kontrasterhöhung:
  • Korrektur von Härte, Gamma, Gradation, …
• Kontrastumfang erhöhen:
  • selbstleuchtende Projektion (Dia, Beamer, …)
  • Papier hoher Weißheit benutzen (mehr Licht wird reflektiert) und Schwarz hoher Reinheit benutzen (weniger Licht wird reflektiert)
    • Für Tintenstrahldrucker werden spezielle Fotopapiere angeboten. Mit diesen werden die o. g. Voraussetzungen erfüllt.
  • Helligkeiten beeinflussen (Nachbelichtungen, Tonwertspreizungen, …)
    • Bei Tintenstrahldruckern wird generell mehr Schwarz zugemischt, als technisch nötig wäre. Dies dient der Erhöhung des Schärfeeindrucks.
• kontrastreiche Unterschiede schaffen:
  • Hintergrund im Foto ändern
  • Bildrahmen und Präsentationsort ändern
  • und weitere …

Alle genannten Methoden können analog und digital angewendet werden.