Schärfe - Acutance

Ein Bild mit künstlich erhöhter Schärfe

Eine andere Abbildung zeigt, dass das Überschwingen, das durch die Verwendung von unscharfer Maskierung zum Schärfen des Bildes (untere Hälfte) verursacht wird, die Schärfe erhöht.

In Fotografie , beschreibt der Begriff „Acutance-“ eine subjektive Wahrnehmung von Schärfe , die an den Rand zusammenhängt Kontrast eines Bildes. Die Schärfe bezieht sich auf die Amplitude der Ableitung der Helligkeit nach dem Raum. Aufgrund der Natur des menschlichen Sehsystems erscheint ein Bild mit höherer Schärfe schärfer, obwohl eine Erhöhung der Schärfe die reale Auflösung nicht erhöht .

Historisch wurde die Schärfe chemisch während der Entwicklung eines Negativs (Hochschärfeentwickler) oder durch optische Mittel beim Drucken (unscharfe Maskierung) verbessert. In der digitalen Fotografie bieten Onboard-Kamerasoftware und Bildnachbearbeitungstools wie Photoshop oder GIMP verschiedene Möglichkeiten zum Schärfen, von denen die am weitesten verbreitete als „unscharfe Maske“ bekannt ist, weil der Algorithmus vom gleichnamigen analogen Verarbeitungsverfahren abgeleitet ist.

Im Beispielbild wurden zwei hellgraue Linien auf grauem Hintergrund gezeichnet. Da der Übergang augenblicklich ist, ist die Linie so scharf, wie sie bei dieser Auflösung dargestellt werden kann. Die Schärfe in der linken Linie wurde künstlich erhöht, indem ein ein Pixel breiter dunklerer Rand an der Außenseite der Linie und ein ein Pixel breiter hellerer Rand an der Innenseite der Linie hinzugefügt wurde. Die tatsächliche Schärfe des Bildes bleibt unverändert, aber die scheinbare Schärfe wird durch die größere Schärfe erhöht.

Künstlich gesteigerte Schärfe hat Nachteile. In diesem etwas übertriebenen Beispiel werden die meisten Betrachter auch die Ränder getrennt von der Linie sehen können, die zwei Lichthöfe um die Linie herum erzeugen, einen dunklen und einen hell schimmernden.

Werkzeuge

Mehrere Bildverarbeitungstechniken, wie beispielsweise unscharfe Maskierung , können die Schärfe in echten Bildern erhöhen.

Unbearbeitet, leichte Unschärfe, dann starke Unschärfe.

Resampling

Tiefpassfilterung und Resampling beeinflussen die Schärfe.

Tiefpassfilterung und Resampling verursachen oft ein Überschwingen , das die Schärfe erhöht, aber auch den absoluten Gradienten reduzieren kann, was die Schärfe reduziert. Filtern und Resampling können auch Clipping- und Ringing-Artefakte verursachen . Ein Beispiel ist die bikubische Interpolation , die in der Bildverarbeitung häufig zur Größenänderung von Bildern verwendet wird.

Definition

Eine Definition von Schärfe wird durch die Abbildung einer scharfen "Messerkante" bestimmt, die eine S-förmige Verteilung über eine Breite W zwischen maximaler Dichte D ₁ und minimaler Dichte D _{2 erzeugt} – steilere Übergänge führen zu höherer Schärfe.

Summiert man die Steigung G _n der Kurve an N Punkten innerhalb von W, so erhält man den Schärfewert A,

$${\displaystyle A=\left(D_{1}-D_{2}\right){\frac {1}{N}}\sum _{n=1}^{N}G_{n}^{2} }$$

Allgemeiner ausgedrückt ist die Schärfe an einem Punkt in einem Bild der Gradient der Dichte (oder Intensität) an diesem Punkt, eine Vektorgröße:

$${\displaystyle A=\nabla D}$$

Somit ist die Schärfe eines Bildes ein Vektorfeld.

Schärfe

Die wahrgenommene Schärfe ist eine Kombination aus Auflösung und Schärfe: Sie ist also eine Kombination aus der aufgenommenen Auflösung, die bei der Verarbeitung nicht verändert werden kann, und der Schärfe, die so verändert werden kann.

Genau genommen ist die wahrgenommene Schärfe die Steilheit der Übergänge (Steigung), die die Änderung des Ausgabewerts dividiert durch die Positionsänderung ist – daher wird sie bei großen Änderungen des Ausgabewerts (wie bei Schärfungsfiltern) und kleinen Positionsänderungen (hohe Auflösung) maximiert. .

Grobe Körnung oder Rauschen können wie Schärfungsfilter die Schärfe und damit die Wahrnehmung von Schärfe erhöhen, obwohl sie das Signal-Rausch-Verhältnis verschlechtern .

Der Begriff kritische Schärfe wird manchmal (analog zukritischer Fokussierung) für das "Erzielen der maximalen optischen Auflösung" gehört, wie durch denSensor/Filmund dasObjektiv begrenzt, und bedeutet in der Praxis die Minimierung vonKameraverwacklungen- durch Verwendung einesStativsoder einer alternativen Halterung,Spiegelvorauslösung, einKabelauslöseroder Timer,bildstabilisierendeObjektive – undoptimale Blendefür Objektiv und Szene, normalerweise 2–3 Blendenstufen nach unten (mehr für tiefere Szenen: gleicht Beugungsunschärfe mit Unschärfe-Unschärfe oder Objektivgrenzen bei weit geöffnetemBild aus) .

Siehe auch

• Kontrast (Sehvermögen)
• Kornsüße Illusion
• Kantenverbesserung
• Mach-Bänder
• Klingelartefakt

Verweise

Weiterlesen

• The Focal Encyclopedia of Photography , Focal Press, 1956, Ed. Frederick Purves

Externe Links

• Tutorials: Schärfe , bei Cambridge in Color
• Schärfe verstehen , bei The Luminous Landscape
• Objektivschärfe: The Never Ending Quest , bei The Luminous Landscape