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Was ist Bildschärfe?
| Inhalt | ||
| 1. Warum ist der Begriff der Bildschärfe wichtig? | ||
| 2. Auflösung gleich Bildschärfe? | ||
| 3. Wie kann man Bildschärfe quantitativ erfassen? | ||
Man kann auch fragen: WANN ist ein Bild scharf?
Diese Fragestellungen erscheinen auf den ersten Blick überflüssig, da man bei der Betrachtung eines Fotos sofort sagen kann, ob es "scharf" oder "unscharf" ist.
Die ersten diesbezüglichen Probleme treten bereits bei der Vergrößerung des Bildes auf: Ein Foto, dessen Papierabzug in Postkartengröße makellos ist, kann sich bei einer Vergrößerung auf 30*45 cm als hoffnungslos unscharf erweisen (vorausgesetzt, dass die Anzahl der Pixel eine einwandfreie Nachvergrößerung auf dieses Format grundsätzlich ermöglicht). Die Frage, ob das Bild als solches scharf ist oder nicht, hängt also sehr stark von den Vorlieben und Ansprüchen des Betrachters ab: Was für den einen noch scharf ist, mag für einen Betrachter mit professionellen Ansprüchen inakzeptabel sein.
Bildschärfe ist also, zumindest bei der Betrachtung eines Fotos, ein subjektives Qualitätskriterium, zumal die feinsten erkennbaren Strukturen und Schärfe des betrachteten Bildes auch von der individuellen Sehschärfe des Betrachters abhängen.
Warum ist der Begriff der Bildschärfe wichtig?
In der Astrofotografie werden Mond- und Planetenaufnahmen nahezu ausschließlich mit Webcams und verwandten Aufnahmesystemen angefertigt, die ein Video des Objektes aufnehmen. Dieses Video wird in seine Einzelbilder, häufig mehrere tausend, zerlegt, aus denen eine Software die schärfsten Fotos, also die mit den geringsten störenden Einflüssen der Luftunruhe, aussucht und diese zu einem Gesamtbild aufaddiert.
Genau hier liegt das Problem. Ein Computerprogramm kann nur Befehle ausführen und nicht wie ein Betrachter subjektiv entscheiden "Das Bild ist noch scharf." oder "Das Bild ist schon zu unscharf.". Es benötigt klare Definitionen, wann ein Bild zu verwenden ist und wann nicht.
Wir benötigen also eine eindeutige, wenigstens halb-quantitative Definition der Bildschärfe.
Auflösung gleich Bildschärfe?
Die Fotoindustrie definiert die Bildschärfe als auflösbare Linien pro Millimeter auf dem Film bzw. Sensor. Das ist grundsätzlich richtig, da dieses Kriterium von der Korngröße des Films bzw. der Pixelanzahl und -größe abhängt. Ein korrekt fokussiertes Foto eines grobkörnigen Films bzw. Sensors mit wenigen Pixeln wird beim Vergrößern schneller unscharf als ein Foto aus einem feinkörnigen Film bzw. vielen Megapixeln.
Diese Linien pro Millimeter, die durch das Filmkorn bzw. die Pixelanzahl und -größe festgelegt werden, besagen aber nichts über die tatsächliche Schärfe eines korrekt fokussierten Fotos, da diese direkt von der Luftunruhe abhängt. Ein Stern oder Monddetail, das unter Idealbedingungen und korrekter Fokussierung z. B. zwei Pixel groß ist, kann bei starker Luftunruhe auf dem Sensor drei oder vier Pixel groß und noch dazu diffus und somit unscharf erscheinen. Da dann alle Details eine größere Fläche einnehmen, überlagern sie sich gegenseitig, und die Anzahl der Strukturen und somit die Auflösung verringern sich.
Ein feinkörniger Film oder ein zehn Megapixel-Sensor können also im Falle einer starken Luftunruhe, die Feinstrukturen verschwimmen lässt, unschärfere Fotos liefern als ein grobkörniger Film oder ein Sensor mit weniger Pixeln, der dafür eine perfekte Luftruhe als Grundlage hat.
Ein Maß für die Bildschärfe scheint also bei einer großen Anzahl Fotos des gleichen Motivs die Anzahl der erkennbaren Details und damit die Auflösung zu sein, nicht jedoch der Absolutwert in Linien bzw. Pixel pro Millimeter.
Wie kann man Bildschärfe quantitativ erfassen?
Im Falle von Sternen ist es einfach: Vergleicht man mehrere Fotos des gleichen Sterns, ist das Foto mit dem kleinsten scheinbaren Durchmesser des Sterns die schärfste Aufnahme. Man braucht also nur den Durchmesser der kleinsten Abbildung ein und desselben Sterns zu ermitteln und man hat ein absolutes Maß für die Bildschärfe aller Aufnahmen.
Bei Mond- und Planetendetails ist das in der Form nicht möglich, da sich ihre Durchmesser wegen ihrer unregelmäßigen Formen nicht ohne weiteres pixelgenau bestimmen lassen. Es muss also ein anderes Schärfekriterium gefunden werden. Wir haben oben gesehen, dass die Anzahl der erkennbaren Details bei korrekter Fokussierung ein direktes Maß für die Schärfe einer Mond- oder Planetenaufnahme ist. Es ist jedoch nicht möglich, diese Details zu zählen.
Je detailreicher eine Aufnahme ist, umso mehr Helligkeits- und ggf. Farbinformationen müssen digital gespeichert werden. Die Konsequenz ist, dass scharfe Fotos mehr Speicherplatz benötigen als unscharfe Fotos. Dies wurde experimentell bestätigt.
Computerprogramme, die aus einer großen Anzahl von Fotos die besten Aufnahmen aussuchen sollen, analysieren die Dateigrößen. Das größte Foto wird als das beste angesehen. Gibt man zum Beispiel an, die besten 10 Prozent aller Aufnahmen sollen aufaddiert und gemittelt werden, werden ausgehend von der größten Datei die nächstgrößeren Bilder genommen, bis 10 Prozent aller Fotos addiert sind.