Was ist der Unterschied zwischen einem weichen und einem scharfen Bild?

Ich habe mehrere Fragen gesehen, in denen es um weiche oder scharfe Bilder ging. Was ist der Unterschied? Ist weich in diesem Zusammenhang einfach das Gegenteil von scharf, oder steckt etwas mehr dahinter?

Beispielbilder würden wahrscheinlich viel helfen.

Schärfe ist das Gegenteil von Weichheit, aber es gibt ein ganzes Spektrum zwischen ihnen. In einem weichen Bild sind die Details weniger ausgeprägt, was bedeutet, dass der Unterschied zwischen benachbarten Pixeln kleiner ist. Wenn umgekehrt ein Bild schärfer ist, gibt es mehr Kontrast zwischen Pixeln, was manchmal als Mikrokontrast im Gegensatz zum Gesamtbildkontrast bezeichnet wird.

Die Schärfe hängt vom gesamten System ab , nicht nur vom Objektiv, sondern auch vom Anti-Alias-Filter, bis hin zu der Methode, mit der Farben von Sensoren interpoliert werden, die ein Farbfilter-Array verwenden (im Grunde Non-Foveon-Sensoren).

Schauen Sie sich diese Demo aus dem Pentax K-5-Test an . Die K-5 und K-7 verfügen über die ausgefeilteste Schärferegelung aller Digitalkameras. Die Schärfe wird in 9 Schritten auf einer von 3 Skalen eingestellt. Die Standardposition ist 0, aber wenn Sie -4 auf der unteren Skala wählen, sehen Sie ein sehr weiches Bild. Wenn Sie +4 wählen, sehen Sie ein scharfes Bild. Beachten Sie, dass die Einstellung von +4 als zu scharf bezeichnet wird, was bedeutet, dass der Kontrast zwischen benachbarten Pixeln so stark erhöht wurde, dass Artefakte entstehen (sehen Sie sich nur den Rand der Klammer links an).

Sie können auch eine andere Skala auswählen und den Unterschied zwischen der Schärfe- und der Feinschärfe- oder sogar der Extra-Feinschärfe- Skala feststellen . Diese verwenden unterschiedliche Schärfparameter, die für unterschiedliche Detailebenen ausgelegt sind. Im Extremfall der Extra-Fein-Schärfe- Skala wird das Rauschen sogar noch schärfer!

Was wirklich interessant ist, ist, dass dies dasselbe Bild ist, das Sie mit verschiedenen Schärfegraden sehen können . Es wurde nur eine Aufnahme gemacht und in der Kamera von DNG zu JPEG entwickelt, wobei alle möglichen Schärfeeinstellungen verwendet wurden. Natürlich hängt die Schärfe, mit der Sie beginnen und wie viel Sie daraus herausholen, von der Qualität des verwendeten Objektivs ab. Einige Objektive liefern von Natur aus weichere Ergebnisse, die Sie mit der Software schärfen können, beschränken sich jedoch darauf, wie weit Sie gehen können, ohne böse Artefakte einzuführen. Noch schlimmer ist, dass die Schärfe eines Objektivs nicht einheitlich ist, sondern in der Regel in der Mitte am höchsten ist und sich auch mit der gewählten Blende ändert.

Da ein Bild im Grunde eine zweidimensionale Zahlenmatrix ist (3. Dimension für Farben: RGB [A]), ist es möglich, einen "Schärfe" -Parameter dafür zu definieren, obwohl die Wahrnehmung subjektiv ist.

Die Schärfe hängt mit der Menge und "Schnelligkeit" der Farbänderungen zusammen und kann durch Ausführen der Fouriertransformation (die schnelle Fouriertransformation wird verwendet, weil sie schneller ist) über dem Bild bewertet werden.

So können Sie die Schärfe als Vorhandensein von Hochfrequenzinhalten und deren Intensität definieren. Eine Möglichkeit, eine indikative Bewertung zu erhalten, besteht darin, eine horizontale Pixelzeile auszuwählen und die Fouriertransformation darauf auszuführen.

Wenn Sie beispielsweise ein unkomprimiertes Bild mit nur schwarzen und weißen vertikalen Streifen auswählen (maximale Schärfe):

Wenn Sie nur eine horizontale Linie auswählen, erhalten Sie Folgendes:

Dies ist das Äquivalent einer Rechteckwelle, die wie folgt transformiert aussieht:

(Stellen Sie die Peaks dar, die sich bis ins Unendliche erstrecken, da die Kante praktisch augenblicklich ist).

Wenn Sie die Kanten glätten, wird das Ergebnis ungefähr so ​​aussehen:

Und das Spektrum (wieder nur als Anhaltspunkt):

Wie Sie sehen, ist nur die erste Harmonische (die die dunklen und hellen Bereiche definiert) gleich geblieben, während der höhere Frequenzgehalt stark abgenommen hat. Dies ist das Ergebnis der Bildglättung, und Sie können sehen, dass ein weicheres Bild weniger hochfrequenten Inhalt hat. Gleiches gilt für "normale" Bilder, bei denen eine Erhöhung des Kontrasts auch die Häufigkeit von Änderungen erhöht.

Als Beweis wird es auch bei der JPEG-Komprimierung verwendet, um den Inhalt mit der höchsten Frequenz (abhängig vom Qualitätsfaktor) zu entfernen und die Bildgröße zu reduzieren.

Wenn es mir gelingt, Matlab zum Laufen zu bringen, folgen detailliertere Beispiele.

Weichheit - im einfachsten Sinne ist ein Mangel an (oder weniger) Kantenschärfe (Kantenkontrast) und / oder feinen Details im Vergleich zu einem "scharfen" Bild.

Es ist nicht möglich, ein einfarbiges Bild (z. B. ein Bild, das nur eine rote Füllung enthält) oder ein Bild mit sehr geringen Details, z. B. eine sanfte Überblendung, als weich oder scharf einzustufen, da es keinen definierten Kontraktbereich gibt oder feine Details, um die "Schärfe" zu begründen.

Anti-Aliasing mildert Kanten, indem eine Farbe in eine andere überblendet wird, wodurch die "Schärfe" verringert wird

Sie können ein Bild weicher machen (Sie verlieren Informationen), aber Sie können ein Bild nicht genau schärfen (Sie müssen Informationen erraten / erfinden)

@paolo - es wäre technisch möglich, eine mathematische Bewertungsschärfe zu erstellen - stellen Sie sich ein Bild aus schwarzen Quadraten auf weißem Hintergrund vor - wenn das Bild pixelgenau wäre, gäbe es nur zwei Pixelfarben - schwarz und weiß Schärfebewertung von, sagen wir mal 2 (niedriger ist schärfer) - Wenn dieses Bild geglättet wäre, wäre der Rand leicht unscharf, was Ihnen ein paar zusätzliche Farben (Grautöne) gibt, was eine Schärfebewertung von, sagen wir mal 5 (schwarz, weiß) ergibt und 3 Grautöne).

Wenn Sie über Schärfe sprechen, bedeutet Weichzeichnung normalerweise eine geringe Schärfentiefe und einen leicht unscharfen Fokus, wodurch „weiche“ Kanten um das Motiv entstehen. Scharfer Fokus hat normalerweise eine größere Schärfentiefe und einen genauen Fokus auf das Motiv. Je stärker das Bild fokussiert ist, desto härter erscheinen die Kanten.

In der Praxis ist es, wie eng ein Punkt auf dem Bild gerendert wird ( Konfusionskreis ist ein Begriff), enger ist scharf, weniger ist weich. Scharf ist also ein Synonym für Fokussierung. Es gibt Softwaretechniken, mit denen versucht werden kann, die Schärfe zu verbessern oder zu verschlechtern, aber das Schärfen ist selten so überzeugend wie der Effekt, der durch ein richtig fokussiertes, gutes Objektiv erzielt wird.