2. Bildschärfe

Mit Schärfe ist in der Fotografie meist die Unterscheidbarkeit von Details in einer Aufnahme gemeint. Diese simple und auf den ersten Blick einleuchtende Definition lässt aber nicht einmal im Ansatz erahnen, welche komplizierten und für die fotografische Praxis wichtigen Sachverhalte sich hinter dem Begriff der Bildschärfe verbergen.

Tatsächlich ist der Begriff der Schärfe so komplex, dass ich in diesem Kapitel nur im Ansatz versuchen kann, den Begriff fassbar und verständlich zu machen. Zunächst will ich in diesem Abschnitt versuchen, die oben gegebene Definition ein wenig zu konkretisieren, bevor in den folgenden Abschnitten die Einzelheiten vertieft werden.

Die Schwierigkeit, den Begriff der Schärfe eindeutig zu definieren, ergibt sich unter anderem daraus, dass Schärfe aus dem Zusammenspiel der im Foto vorhandenen Bildinformationen und der ganz subjektiven Wahrnehmung dieser Informationen durch den Bildbetrachter entsteht. Schärfe ist ein Phänomen der Wahrnehmung. Ein Punkt ist scharf abgebildet, wenn er im Foto als Punkt und nicht als Fläche erkannt wird.

Schärfe/UnschärfeWie wir Bildinformationen wahrnehmen, wird von einer Reihe von Faktoren beeinflusst, die wie die Sehstärke sehr individuell sein können. Stellt man jedoch generalisierend auf einen durchschnittlichen Betrachter mit normaler Sehleistung und auf ideale Sichtbedingungen ab, lassen sich Anforderungen definieren, unter denen eine Bildinformation "Punkt" wahrscheinlich vom Betrachter als Punkt und nicht als Fläche wahrgenommen wird.

Auflösungsvermögen des Auges

Die Fähigkeit des menschlichen Auges Details differenziert zu erkennen ist begrenzt. Diese Fähigkeit wird Auflösungsvermögen genannt. Auf kurze Entfernung können wir selbst kleinste Details erkennen, die mit zunehmender Entfernung miteinander verschmelzen.

AuflösungDie nebenstehende Grafik zeigt drei Quadrate vor einem grauen Hintergrund, die jeweils wie ein Schachbrett aus schwarzen und weißen Punkten zusammengesetzt sind. Das linke Quadrat sollte deutlich zu erkennen sein. Auch im mittleren Quadrat dürfen die schwarzen und weißen Punkte noch zu sehen sein. Beim linken Quadrat müssen Sie wahrscheinlich schon etwas näher an ihren Bildschirm herangehen, um die Punkte zu erkennen.

Wenn Sie sich von ihrem Bildschirm weg bewegen, werden zuerst im rechten, etwas später im mittleren und schließlich auch im linken Quadrat die schwarzen und weißen Punkte zu einer einheitlich grauen Fläche verschwimmen. Das Auge kann die einzelnen Punkte mit zunehmendem Abstand nicht mehr auflösen.

AuflösungsvermögenWeil mit zunehmenden Abstand ein Detail immer größer werden muss, um als solches erkannt zu werden, wird das Auflösungsvermögen mit einem Winkel angegeben, dessen Schenkel sich mit zunehmender Entfernung immer weiter voneinander entfernen. Unter idealen Bedingungen liegt das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges bei etwa zwei Winkelminuten, das entspricht rund 0,033 Grad.

Für die Bildschärfe ist das Auflösungsvermögen deshalb von besonderer Bedeutung, weil im einem Foto die kleinsten Bilddetails (Punkte) dann scharf abgebildet sind, wenn sie nur so groß abgebildet sind, dass das Auge sie gerade noch auflösen kann. Ein Punkt ist also scharf abgebildet, wenn er gerade noch als Punkt zu erkennen ist. Bei normalen Betrachtungsabstand sind in der Grafik oben je nach Bildschirm die Punkte im mittleren oder rechten Quadrat scharf abgebildet; im linken Quadrat sind die Punkte unscharf, weil sie wegen ihrer Größe als Fläche wirken. Vergrößern Sie den Betrachtungsabstand auf zwei bis drei Meter, sind die Punkte im linken Quadrat scharf abgebildet, während die Punkte den anderen Quadraten nicht mehr zu erkennen sind. Die Bildschärfe hängt also von Abstand des Betrachters zum Bild ab. Bei größerem Abstand können auch größer abgebildete Punkte scharf wirken, die bei geringerem Abstand zu groß und deshalb unscharf wirken.

Aus welcher Entfernung ein Foto betrachtet wird, hängt meist von der Größe des Bildes ab. Ein Poster wird meist aus einem größeren Abstand betrachtet als eine Postkarte. Um die Beurteilung der Bildschärfe messbar zu machen, wird in der Fotografie unterstellt, dass der Betrachtungsabstand eines Bildes der Länge seiner Bilddiagonalen entspricht. Ein Foto im Format 10 x 15 cm würde demnach aus einem Abstand von 18 cm betrachtet, ein Foto im Format 30 x 40 cm aus einem Abstand von 50 cm. Dies ist eine reine Unterstellung. Tatsächlich dürfte der Betrachtungsabstand bei handlichen Bildformaten größer und bei großformatigen Postern jedoch kleiner sein.

Betrachtungsabstand, Bilddiagonale, SehwinkelWenn man diese Annahme dennoch zugrunde legt, so ergibt sich, dass der Sehwinkel, mit dem das Bild erfasst wird, ungefähr 50 Grad oder 3000 Winkelminuten entspricht. Da das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges etwa zwei Winkelminuten beträgt, ergibt sich ferner, dass ein Punkt dann scharf abgebildet ist, wenn er nicht größer als (2 : 3000 =) 1/1500stel der Bilddiagonalen ist. Bei einem Bildformat von 20 x 25 cm wären dies (320,2 mm : 1500 =) 0,22 mm. Die offizielle Norm der Schärfe liegt für dieses Bildformat bei 0,25 mm.

Bildauflösung

Glaubt man der Werbung der Kamerahersteller, könnte man meinen, dass nur die modernen Kameramodelle mit hochauflösendem Sensor scharfe Bilder liefern würden. Doch wie meist darf man nicht alles glauben, was die Werbung verspricht.

Mit der Auflösung wird bei Kamerasensoren oder digitalen Bildern angegeben, wie viele unterschiedliche Bildinformationen theoretisch vom Sensor erfasst bzw. im Bild wiedergegeben werden können. Genannt wird die Anzahl der Pixel des digitalen Bildes. Je größer die Anzahl der Pixel ist, umso mehr unterschiedliche Bilddetails können potentiell abgebildet werden.

Auflösung & SchärfeDennoch ist die Auflösung nur ein Faktor von sehr vielen, der Einfluss auf die Bildschärfe nimmt. Das nebenstehende Foto einer Sonnenaugenblüte hat nur eine sehr geringe Auflösung von 250 x 166 Pixel. Dennoch werden Sie mir vielleicht zustimmen, dass die Blüte im kleinen Bild scharf abgebildet ist. Wenn Sie nun auf dieses Foto klicken, erscheint eine Vergrößerung dieses gering aufgelösten Bildes im Format 800 x 531 Pixel. Da bei der Vergrößerung keine neuen Bildinformationen hinzugekommen sind, wirkt die Vergrößerung unscharf. Die Bildinformationen des kleinen Fotos werden in der Vergrößerung einfach größer dargestellt, weshalb die Blüte nun unscharf ist.

Die Angaben zur Bildauflösung sind vergleichbar mit der Literangabe einer Flasche. Eine 2-Liter-Flasche kann mehr Flüssigkeit fassen als eine 1-Liter-Flasche. Das sagt aber nichts darüber, ob die Flasche voll oder leer ist, ob sie ein köstliches Getränk oder doch nur Abwässer enthält. Ein hoch auflösender Sensor kann mehr Bildinformationen erfassen, diese Informationen müssen dann aber während der Aufnahme entsprechend scharf auf den Sensor projiziert werden.

Das obige Beispiel zeigt, dass die Bildauflösung in erster Linie bestimmt, wie weit eine scharfe Aufnahme vergrößert werden kann, ehe der Eindruck von Unschärfe entsteht. Ein hochaufgelöstes Foto kann stärker vergrößert werden als ein niedrigaufgelöstes (Einzelheiten siehe Kapitel Digitaltechnik – Sensor).

Das Beispiel zeigt aber auch ein weiteres Phänomen der Bildschärfe. Wenn ein Foto in einer bestimmten Vergrößerung unscharf wirkt, wirkt es oft trotzdem scharf, wenn es in einem kleineren Format ausgegeben wird. So kann eine Aufnahme unscharf sein, wenn sie im Format 20 x 30 cm ausgedruckt wird, im Format 10 x 15 cm jedoch scharf wirken. Dies ist einer der Gründe, weshalb bei vielen Fotowettbewerben die Einsendung eines Abzugs mindestens im DIN A4-Format verlangt wird. Bei dieser Vergrößerung kann die Bildschärfe viel strenger beurteilt werden.

Kontrast

Ob kleinste Bilddetails in einem Foto gut zu erkennen sind, hängt nicht allein von der Größe ihrer Darstellung, sondern auch davon ab, wie deutlich sich die Objekte von ihrer Umgebung abheben. Ein schwarzer Punkt auf schwarzem Hintergrund ist nicht zu erkennen, weil er mit dem Hintergrund verschmilzt. Ein schwarzer Punkt auf weißem Hintergrund springt hingegen sofort ins Auge.

Die Unterschiede zwischen Bilddetail und Umgebung können sich aus der Helligkeit, dem Farbton und/oder der Farbsättigung ergeben:

  • Helligkeit
    Helligkeit
  • Farbton
    Farbton
  • Sättigung
    Sättigung

Die Beispiele zeigen, je höher der Kontrast zwischen den Linien ist, umso deutlicher sind sie zu erkennen und umso stärker ist der Schärfeeindruck. Ist der Kontrast hingegen gering, sind die Linien nur schwer zu erkennen und wirken verschwommen unscharf.

Für die Bildschärfe von besonderem Interesse ist der Kontrast an den Grenzen zwischen Bilddetail und Umgebung. Dieses Phänomen nutzen die meisten Scharfzeichnungsfilter der Bildbearbeitungsprogramme, wie z.B. der Filter "Unscharf maskieren" in Gimp oder Photoshop. Sie erhöhen den Kontrast bei Helligkeits- oder Farbwechseln, indem sie genau an der Grenze die dunklere Seite abdunkeln und die andere Seite aufgehellen. Dies führt dazu, dass die Grenze stärker wie eine Linie wirkt, die besser wahrgenommen werden kann.

Scharfzeichnungsfilter

Der Effekt dieser Filter kann verblüffend sein. Dennoch ist bei der Anwendung Vorsicht geboten. Wird eine Aufnahme zu stark scharfgezeichnet, können an den Objekträndern hässliche Säume oder ähnliche Artefakte entstehen, die die Bildwirkung und damit auch den Schärfeeindruck zerstören.

Neben dem lokalen Kontrast an den Objektkanten haben auch der Tonwertumfang und die Tonwertverteilung der gesamten Aufnahme Einfluss auf die Schärfenwirkung. Ist der Tonwertumfang eingeschränkt, so können auch die Tonwertunterschiede zwischen einzelnen Bildelementen nicht groß sein, der Kontrast ist also gering. Einzelne Bilddetails sind schwieriger zu erkennen, weshalb die Aufnahme nur einen geringen Schärfeeindruck vermittelt.

Eine Bildoptimierung mithilfe eines Bildbearbeitungsprogramms bzw. einer entsprechenden RAW-Konvertierung sorgt in diesen Fällen nicht nur für eine bessere Tonwertverteilung, sondern auch für eine Steigerung des Schärfeeindrucks. Deshalb sollte der Einsatz eines Schärfefilters auch immer erst am Ende einer Bildoptimierung erfolgen, da die Optimierung selbst bereits für ein "nachschärfen" sorgt (Einzelheiten siehe Dunkelkammer - Gimp).

Subjektiver Schärfeeindruck

Wenn man akzeptiert, dass die Bildschärfe ein Phänomen der Wahrnehmung ist, so wird auch verständlich, dass die Schärfe noch durch Faktoren beeinflusst wird, die gänzlich außerhalb des Fotos liegen. Neben objektiven Einflüssen auf den Betrachter, z.B. den oben erwähnten Betrachtungsabstand oder den Lichtverhältnissen während der Betrachtung, können auch ganz subjektive Vorstellungen und Erwartungen des Betrachters Einfluss auf den Schärfeeindruck nehmen.

Die meisten Menschen habe die Erwartung, dass das wichtigste Objekt eines Motivs im Foto scharf abgebildet ist. Selbst leichteste Unschärfe in diesem Bereich führt meist dazu, dass der gesamte Schärfeeindruck des Fotos als unzureichend wahrgenommen wird. Umgekehrt kann Unschärfe in unwichtigen Bereichen der Aufnahme den Schärfeeindruck deutlich verbessern.

Besonders drastisch ist dieses Phänomen bei Porträtaufnahmen. Bei ihnen sind die Augen des Porträtierten die wichtigsten Bildelemente. Sind diese Augen im Foto nicht deutlich und scharf zu erkennen, wirkt die gesamte Aufnahme unscharf, selbst wenn das übrige Gesicht gestochen scharf ist. Sind die Augen jedoch scharf abgebildet, stört Unschärfe in anderen Bildbereichen meist nicht, sondern ist z.B. zum Kaschieren von Hautunreinheiten ein bewährtes Gestaltungsmittel.

In späteren Abschnitten werden Sie noch sehen, dass Schärfe bzw. Unschärfe vom Fotografen ganz gezielt zur Gestaltung seiner Aufnahme eingesetzt werden können. Die Bildschärfe als Gestaltungsmittel beeinflusst dabei die Wahrnehmung der Bildschärfe selbst, während gleichzeitig die Wahrnehmung den Schärfeeindruck erzeugt. Gerade diese wechselseitige Abhängigkeit von Schärfe und Wahrnehmung gestaltet den Umgang mit der Bildschärfe für den Fotografen oft so schwierig.