Beispiele zu Schärfungstechniken

Tipp: Beispiele zu Schärfungstechniken
(c) 2005 Thomas Stölting, Stand: 25.3. 2005
Das Schärfen gehört sicherlich zu den wichtigen Techniken bei der Elektronischen Bildverarbeitung
(EBV). Allerdings ist richtiges Schärfen schwieriger als man zunächst denken mag.
Mit der EBV kann natürlich die Schärfe eines Bildes nachträglich nicht wirklich erhöht werden. Bei
der EBV bedeutet Schärfen lediglich eine Kontrastverstärkung an Hell/Dunkel-Übergängen. Durch
den erhöhten Kontrast wird der Schärfeeindruck scheinbar erhöht. Leider ist das nachträgliche
Schärfen mit Hilfe der EBV auch immer mit mehr oder weniger sichtbaren Nachteilen, wie z.B. hellen
oder dunklen Säumen verbunden. Den Schärfeeindruck auf ein gewünschtes Maß zu erhöhen und
dabei gleichzeitig die o.g. Nachteile zu minimieren, ist die eigentliche Herausforderung. Die Auswahl
der geeigneten Schärfungstechnik und die Einstellung der optimalen Parameter sind bildspezifisch
und die Grundlage für ein gelungenes Ergebnis.
DIE richtige Technik mit DER richtigen Einstellung gibt es nicht.
Im folgenden werden einige Techniken und die Auswirkungen der jeweiligen Einstellungen an einem
einfachen, standardisierten Versuchsbild in der Größe von 100 x 100 Pixel demonstriert. Man sollte
sich darüber bewüßt sein, daß es sich hier um ein "künstliches" Bild handelt. An realen Bildern kann
die eine oder andere Schärfungstechnik, die bei diesen Beispielen nicht so gut bewertet werden
kann, durchaus gute Ergebnisse liefern.
ACHTUNG: Grundsätzlich sollte die Schärfe immer nur in der 100%-Zoom-Ansicht beurteilt werden.
Dies trifft bei den hier gezeigten Beispielen zu.
Ungeschärft sieht das Original wie folgt aus:
Bei den folgenden Beispielen wird beim Überfahren mit der Maus stets dieses ungeschärfte Original
zum Vergleich eingeblendet.
Unscharf maskieren
Eine der gebräuchlisten und auch in Kombination mit den meisten anderen Techniken sehr häufig
eingesetzten Schärfungtechnik ist der Filter "Unscharf maskieren". Die Details zu diesem Technik
sind hier genauer beschrieben.
Dieser Filter verfügt über drei Einstellungen, mit denen das Ergebnis gesteuert werden kann.
● Die Stärke (S angegeben in %)
●
Der Radius (R angegeben in Pixel)
●
Der Schwellenwert (angegeben in Stufen)
In der folgenden Tabelle wird der Parameter "Schwellenwert" konstant gehalten und die beiden
erstgenannten Einstellungen variiert. Der "Schwellenwert" dient bei einem realen Bild dazu, ein Maß
dafür angeben zu können, ab welchem bereits vorhandenem Kantenkontrast dieser noch verstärkt
wird. Die Einstellung 0 Stufen, wie sie in den folgenden Beispielen vorgegeben wurde, verstärkt

jeden vorhandenen Kontrast unabhängig von seiner Ausgangsstärke. Durch Erhöhen des
Schwellenwerten werden nur Kantenkontraste verstärkt, die bereits eine erhöhte Ausgangsstärke
haben. Weniger stark ausgepägte Kantenkontraste werden nicht verstärkt.
USM R= 1 Px R= 2 Px R= 3 Px R= 5 Px R= 20 Px
S= 100 %
S= 200 %
S= 400 %
An diesen Beispielen wird sehr schnell deutlich, welchen Einfluß die Stärke und der Radius auf das
Ergebnis haben. Während die Stärke die Helligkeit der erzeugten Kantenkontur bestimmt, bestimmt
der Radius die Breite der Kontur. Es wird auch sofort klar, daß der Radius stark von der
gewünschten Ausgabegröße bzw. der Auflösung des Bildes abhängt.
Eine einfache Regel besagt, daß der Radius pro 150 dpi Auflösung des fertigen Bildes ca. 1 Pixel
nicht überschreiten sollte. Das bedeutet, daß bei einer Bildschirmausgabe (kleiner 100 dpi) der
Radius kleiner als 1 Pixel sein sollte und bei Ausdrucken oder Ausbelichtungen etwa 2 Pixel nicht
überschreiten sollte. Aber es gibt keine Regel ohne Ausnahme. Oftmals liefern gerade extreme
Radien und kleinere Stärken (siehe Beispiele in der Tabelle rechts oben) Ergbnisse, bei denen der
Schärfeeindruck erhöht wird und trotzdem die hellen Lichtsäume weniger extrem stören.
An den Beispielen wird auch deutlich, daß die hellen Säume in den hellen Bildbereichen (obere
Quadranten) meist mehr stören als die dunklen Säume in den dunklen Bereichen (untere
Quadranten). Diese Tatsache macht man sich bei den von uns "Getrenntes Schärfen" bzw.
"Schatten schärfen" genannten Verfahren zu nutze.
Getrenntes Schärfen / Schatten schärfen
Das Prinzip dieser Technik besteht darin, daß eine neuen Ebenenkopie des Bildes angelegt und diese
mit dem Filter "Unscharf maskieren" geschärft wird. Nach dem Schärfen wird diese Ebene wiederum
dupliziert. Während die eine Ebene den Ebenenmodus "Aufhellen" bekommt und damit nur die hellen
Kontrastkonturen aus dieser Ebene übernommen werden, wird der anderen neuen und geschärften
Ebene der Ebenenmodus "Abdunkeln" gegeben. Aus dieser Ebene werden dadurch nur die dunklen
Kontrastkonturen übernommen. Durch Einstellung von unterschiedlichen Ebenendeckkräften können
nun die hellen und die dunklen Kontrastkonturen in unterschiedlicher Stärke übernommen werden.
Ein Sonderfall des "Getrennten Schärfen" ist das s.g. "Schatten schärfen". Bei diesem wird die
Ebenendeckkraft der aufhellenden Ebene auf 0 gesetzt, d.h. die hellen Kontrastkonturen werden
nicht übernommen.
Ein weiterer Sonderfall ist die Einstellung der Ebenendeckkräfte für beide Ebenen auf 100 %.
Dadurch wird das "Getrennte Schärfen" zu einem ganz normalen "Unscharf maskieren".

Die folgende Tabelle zeigt einige Parametervariationen dieser Technik. Die Stärke S des für beide
Ebenen verwendeten USM-Filters beträgt bei allen Beispielen 100%.
Getrenntes Schärfen R= 1 Px R= 2 Px R= 5 Px
Ebenendeckkräfte:
Aufhellen= 100%
Abdunkeln=100%
wie USM
Ebenendeckkräfte:
Aufhellen= 40%
Abdunkeln=100%
Ebenendeckkräfte:
Aufhellen=100 %
Abdunkeln= 40%
Ebenendeckkräfte:
Aufhellen= 0%
Abdunkeln= 100 %
wie "Schatten schärfen"
Besonders wenn man die Beispiele der ersten Tabellenzeile (reines USM) mit den Beispielen der
zweiten Zeile (verstärkte Übernahme der dunklen Kontrastkonturen) vergleicht, wird der Vorteil
dieser Technik deutlich. Die Beispiele aus der dritten Zeilen hingegen sind das Negativbeispiel. Hier
wurden die hellen Kontrastkonturen stärker übernommen. Die hellen Säume kommen noch mehr zum
Vorschein als beim reinen USM. Die Beispiele in der letzten Zeile zeigen das reine "Schatten
schärfen". In diesen Beispielen gibt es an den Kanten überhaupt keine hellen Säume. Die
Kontrastverstärkung wird nur durch dunkle Konturen erzeugt.
Natürlich kann diese Technik auch noch weiter verfeinert werden, in dem für die beiden neu
erzeugten Ebenen unterschiedliche Einstellung für den USM-Filter verwendet werden. Dabei machen
sowohl unterschiedliche Radien als auch unterschiedliche Stärken durchaus Sinn. Dies muß von Bild
zu Bild individuell entschieden werden.
Das "Getrennte Schärfen" ist ein für sehr viele Bilder sehr gut geeignetes Verfahren, da es sehr
flexibel angewendet werden kann. Zudem kann es durch Anlegen einer Aktion auch sehr gut
automatisiert werden, so daß diese Technik in Photoshop auch auf Knopfdruck zur Verfügung steht.
Schärfen mit USM und Versetzung
Diese Schärfungstechnik ist um einiges komplizierter und aufwändiger als die meisten anderen
Techniken. Vereinfacht dargestellt besteht diese Technik aus einer "Unscharf Maskierung" und der
anschließenden Überlagerung mit einem leicht versetzten und weichgezeichneten Relief des
Originalbildes. Durch die Relief-Überlagerung werden die Kantensäume weiter reduziert. Die Details
zu diesem Verfahren sind hier genauer beschrieben.
Mit den dort beschriebenen Standardeinstellungen für die Reliefüberlagerung (Versetzungsmatrix)
und Variation der USM-Parameter bei konstantem Schwellenwert von 0 ergeben sich folgende
Unterschiede:

USM+Versetzung R= 1 Px R= 2,5 Px R= 5 Px
S=100%
S= 150 %
S= 200%
Gegenüber dem reinen "Unscharf maskieren" (siehe obige Tabelle USM) wird deutlich, daß besonders
bei großen USM-Radien die hellen und dunklen Säume reduziert werden.
Mit den Standardeinstellungen für das "Unscharf maskieren" (R= 2,5 Px, S= 150%) und Variation des
Radius für die Gaußsche Weichzeichnung (Relief) bzw. für das Skalieren der Versetzungsmatrix
ergeben sich folgende Ergebnisse:
USM+Versetzung R= 1 Px R= 2 Px R= 5 Px R= 10 Px
Skalierung
Horizontal: 3 Px
Vertikal:3 Px
Skalierung
Horizontal: 5 Px
Vertikal: 5 Px
Wie man sieht, ist der Einfluß der horizontalen und vertikalen Skalierung bei der Versetzung auf das
Ergebnis relativ gering. Eine Radius-Erhöhung der Gaußschen Weichzeichnung hingegen führt zu
deutlich ausgeprägteren hellen Säumen.
Schärfen mit dem Hochpassfilter
Diese Technik verzichtet komplett auf einen USM-Filter. Die Kantenkontrastverstärkung kommt bei
dieser Technik durch die Überlagerung mit einem Relief (Hochpaßfilter).
Hochpass-Schärfen R= 1 Px R= 2 Px R= 5 Px R= 10 Px

Füllmethode:
Überlagern
Füllmethode:
Hartes Licht
Diese Technik ist ähnlich wie das "Unscharf maskieren". Die Beeinflußungsmöglichkeiten sind
allerdings noch geringer und die Ergebnisse nicht besser.
Konturenschärfen
Auch diese Technik verzichtet komplett auf "Unscharf maskieren". Es wird eine Relief erzeugt, das
dann dem Originalbild über den Ebenenmodus "Hartes Licht" überlagert wird. Variiert man die Stärke
und die Höhe des Reliefs ergeben sich folgende Ergebnisse:
Konturenschärfen H= 1 Px H= 2 Px H= 3 Px H= 5 Px
S= 100%
S= 200%
Wie man der Tabelle entnehmen kann, sind die Auswirkungen sehr extrem. Es kommt zu sehr hellen
und breiten Säumen. Diese Technik ist für das Schärfen von Fotos nur bedingt geeignet.
Externe Plugins
Für Photoshop gibt es auch zahlreiche externe Plugins zum Schärfen von Fotos. Diese Plugins sind
meist alle kostenpflichtig und verwenden oftmals sehr ausgeklügelte Techniken zur Reduzierung der
Kantensäume. In einer späteren Ausgabe dieses Tipps wird auf einzelne Beispiele näher eingegangen
werden.
Selektives Schärfen mit Ebenen-Masken
Durch Luminanz-, durch Farbkanal-, durch Flächenschutz-, durch Auswahl- oder auch durch
manuell mit dem Pinsel-Werkzeug angelegte Ebenen-Masken kann das Schärfen auch auf einzelne
Bildbereiche beschränkt bzw. unterschiedlich stark angewendet werden. Hierdurch kann dem

individuellen Bedürfnissen einzelner Bilder noch mehr Rechnung getragen werden. In Kombination mit
diesen Maskentechniken können alle Schärfungstechnik nach Bedarf zur Anwendung kommen.
Fazit
Auch nach den hier vorgestellten Ergebnissen, muß die Eingangsbemerkung, daß es DIE
Schärfungstechnik und DIE Einstellungsparameter nicht gibt, unterstrichen werden. Fotos sind zu
unterschiedlich und dadurch variieren die Anforderung ans Schärfen sehr stark.
Aber eins kann sicherlich genauso sicher gesagt werden:
Eine gute Schärfungstechnik zeichnet sich durch eine möglichst variable Anwendung mit klar
erkennbaren Einflüßen der einzelnen Einstellungsparameter aus. Das oben vorgestellte "Getrenntes
Schärfen" hat dabei sicherlich die Nase vorn. Vor allem wenn man zusätzlich durch Masken weiter
die Anwendung auf einzelne Bildbereiche beschränkt bzw. die Schärfung auf unterschiedliche
Bildbereiche unterschiedlich stark anwendet.