Digitale Bildbearbeitung/ Grundlagen

Inhalt dieses Kapitels

In diesem Kapitel geht es um die Grundlagen der digitalen Bildbearbeitung. Komplexe Bildbearbeitungen setzen sich aus vielen kleinen Schritten zusammen, die letztendlich auf einer überschaubaren Anzahl von Werkzeugen und Techniken beruhen.

Grundkenntnisse über die zur Verfügung stehenden Werkzeuge sind die Voraussetzung für die fortgeschrittenen Techniken. Hierzu gehört zum einen ein gewisses Verständnis für die Art der Bildspeicherung und der Farbdarstellung als auch das Wissen um die Einsatzgebiete der verschiedenen Werkzeuge, die das Bildbearbeitungsprogramm bietet.

Dabei geht es nicht darum aufzuzeigen, wo sich diese Werkzeuge befinden oder wie man die vielen Einstellungsparameter verändern kann. Vielmehr soll aufgezeigt werden, was diese Werkzeuge leisten können und wofür und wie man sie einsetzt.

Detailliertere programmbezogene Beschreibungen der Werkzeuge finden sich in den Wiki-Books zu den Programmen, sowie in diversen Online-Handbüchern (s.a. Verweise).

Grundwerkzeuge

Die Grundwerkzeuge sind die Bausteine der Bildbearbeitung. Einzeln angewandt sind sie oft uninteressant oder gar sinnlos. Um sie aber kombinieren zu können, muss man die Möglichkeiten und Grenzen dieser Werkzeuge kennen. Hier werden die Werkzeuge erst einmal vorgestellt und es wird grob skizziert, welche Einsatzmöglichkeiten sich ergeben. Im folgenden Kapitel werden dann einige diese Anwendungsmöglichkeiten und Kombinationen der Werkzeuge detailliert vorgestellt.

Auswahl

Pinsel

Ebenen

Ebenen und Masken gehören zu den mächtigsten und wichtigsten Werkzeugen der Digitalen Bildbearbeitung. Sie ermöglichen verlustfreie und sehr gezielte Änderungen am Bild und sollten unbedingt genutzt werden. GIMP bringt ein ausgereiftes und für die meisten Anwendungen hinreichendes Ebenenwerkzeug mit. Leider unterstützt GIMP noch keine Einstellungsebenen, die es erlauben würden, nicht das ganze Bild einer Ebene abzuspeichern, sondern nur die Bearbeitungsschritte, die in der Ebene vorgenommen wurden. Auch sucht man Ebenengruppen vergeblich, die die Zusammenfassung und Strukturierung von Bearbeitungsschritten ermöglichen. Für die meisten einfachen Bearbeitungen macht sich dieser Mangel kaum bemerkbar.

Zunächst: was sind Ebenen?

Ebenen kann man wie einen Fotostapel betrachten. Die Fotos liegen übereinander und können in ihrer Reihenfolge verändert, vorübergehend entfernt und wieder eingefügt werden. Das allein klingt noch nicht besonders sinnvoll, ist aber die Grundlage für viele Möglichkeiten. Insbesondere in Verbindung mit Masken ergeben sich weite Anwendungsbereiche, da Masken ein Foto teilweise transparent machen und somit das darunterliegende Foto durchscheinen lassen. Doch dazu später.

Ebenenkopie

Kopie der Hintergrundebene in GIMPs Ebenenfenster

In der einfachsten Form dupliziert man einfach das zu bearbeitende Foto als neue Ebene. Die Bearbeitungen nimmt man nur dieser Ebenenkopie vor, womit man zwei Vorteile hat:

durch Ein- und Ausschalten der zweiten Ebene hat man einen direkten Vorher-Nachher-Vergleich
da das Original unverändert geblieben ist, können alle Änderungen einfach durch Löschen der zweiten Ebene wieder rückgängig gemacht werden.

Diese Art der Ebenenverwendung ist zwar trivial, stellt sich aber in der Praxis als äußerst nützlich heraus. In GIMP dupliziert man eine Ebene am einfachsten, indem man im Ebenenfenster (das sollte immer eingeblendet sein) auf den Button Ebene duplizieren klickt, alternativ findet man Menü Ebenen den Punkt Ebene duplizieren. Da dies ein sehr häufig verwendeter Befehl ist, empfiehlt es sich, dafür ein Tastaturkürzel zu definieren. Natürlich kann man diesen Schritt - vorausgesetzt der PC hat genügend Speicher - beliebig oft wiederholen, um so die verschiedenen Schritte der Bildbearbeitung voneinander zu trennen. So kann man z.B. in der ersten Ebene die Helligkeit korrigieren, diese Ebene dann wieder kopieren, wenn das Ergebnis zufriedenstellend ist und in der zweiten Ebene die Schärfe korrigieren usw.

Sichtbarkeit von Ebenen

Um eine Ebene auszublenden, klickt man im Ebenenfenster auf das links neben der Ebenenansicht befindliche Auge. Wenn das Auge nicht mehr angezeigt wird, ist die Ebene ausgeblendet und gibt den Blick auf die darunterliegende Ebene frei. Ein erneuter Klick auf die selbe Stelle macht das Auge und damit auch die Ebene wieder sichtbar.
Wenn man sehr viele oder sehr spezielle Ebenen hat, sollte man die einzelnen Ebenen mit aussagekräftigen Namen versehen. Den Namen der Ebene kann man in den Ebeneneigenschaften (zu finden im Kontextmenü der Ebene) verändern.

Neben dem einfachen Ein- und Ausschalten von Ebenen gibt es auch die Möglichkeit, den Deckungsgrad der Ebene festzulegen. In GIMP findet man hierzu im Ebenenfenster oberhalb der Miniaturansichten der Ebenen einen Schieberegler und eine prozentuale Anzeige der Deckkraft der aktuellen Ebene. Bei einer unveränderten Ebenenkopie bewirkt die Veränderung der Deckkraft zunächst einmal gar nichts. Interessanter ist es, wenn in der oberen Ebene ein anderes Motiv dargestellt wird als in der darunterliegenden. Durch Herabsetzen der Deckkraft wird die Ebene transparent und die darunterliegende Ebene wird sichtbar. Vor allem wird die Deckkraft aber dazu verwendet einen bestimmten in der oberen Ebene angewandten Effekt genau zu dosieren. So kann man z.B. eine Ebenenkopie vollständig sättigen und mit Hilfe des Deckkraftreglers die tatsächliche Sättigung festlegen.

Ebenen-Modus

Modus	Beschreibung
Multiplikation (Multiplizieren)	Multipliziert die Farbwerte mit der darunterliegenden Ebene
Division (Negativ multiplizieren)	...
Bildschirm	...
Überlagern	...
Abwedeln	...
Nachbelichten	...
Unterschied	...
Addition	...
Subtraktion	...
Abdunkeln	...
Aufhellen	...
Sättigung (Saturation)	Farbwert und Helligkeit werden aus der unteren Ebene genommen, die Sättigung aus der darüberliegenden. Kann zum gezielten Sättigen von Bildern verwendet werden.
Farbe (Hue)	Sättigung und Helligkeit werden aus der unteren Ebene genommen, der Farbton aus der darüberliegenden. Kann zum gezielten Färben von Bildern verwendet werden.
Wert (Value)	Sättigung und Farbton werden aus der unteren Ebene genommen, die Helligkeit aus der darüberliegenden.

Die meisten Programme, die Ebenen unterstützen, kennen auch verschiedene Ebenen-Modi. Der Ebenen-Modus legt fest, wie die obere Ebene auf die untere Ebene wirkt. In GIMP befindet sich im Ebenenfenster eine Aufklappliste mit den verschiedenen Modi. Die Änderung des Modus wirkt sich immer auf die gerade aktive Ebene aus. Voreingestellt ist zunächst der Modus Normal bei dem die Pixel der oberen Ebene unverändert dargestellt werden. Bei den anderen Modi "wirken" die Pixel der oberen Ebene auf die der darunterliegenden und der Modus legt fest wie.

Z.B. bewirkt der Modus Farbe, dass aus der unteren Ebene zwar Helligkeit und Sättigung übernommen werden, aber der Farbton wird aus der oberen Ebene verwendet. Ist die obere Ebene einfarbig rot, so führt der Modus Farbe dazu, dass das darunterliegende Motiv ausschließlich aus verschiedenen Rottönen dargestellt wird, also komplett rot eingefäbt ist.

Mit dem Ebenen-Modus lassen sich eine Reihe von Effekten erzielen, die teilweise sogar schwer vorhersagbar sind (zumindestens wenn man verschiedene Motive kombiniert), daher: probieren lohnt sich.

Hier eine kurze Beschreibung der gängigsten Modus-Effekte. Viele dieser Effekte werden im Rahmen erweiterter Bearbeitungen in den späteren Kapiteln aufgegriffen und detaillierter erläutert.

Ebenenmasken

Masken werden eigentlich nur in Verbindung mit Ebenen verwendet und daher auch oft Ebenenmasken genannt. Der Name "Maske" ist nicht ganz treffend. Eine Maske im wörtlichen Sinne verdeckt oder überdeckt das was sich unter ihr befindet. Eine Ebenenmaske verdeckt nicht, sondern macht Teile der Ebene ganz oder teilweise transparent. Wenn man eine Ebene mit einer Maske versieht, werden alle von der Maske abgedeckten (aufgedeckten) Bereiche der Ebene durchsichtig und die darunterliegende Ebene scheint hindurch. Die Transparenz bzw. die Deckkraft wird dabei intern durch einen eigenen Kanal und somit durch die Werte 0 (Schwarz) bis 255 (Weiß) dargestellt. Somit bewirken alle schwarzen Bereiche der Maske, dass die Ebene dort transparent ist und in den weißen Bereichen besitzt die Ebene die volle Deckkraft. Und in den Graubereichen? Dort ist die Ebene teilweise transparent und je heller die Maske ist, desto höher ist die Deckkraft der Ebene.

Wofür benötigt man also Ebenenmasken?

Häufig werden Masken zum Freistellen von Objekten verwendet. Unter Freistellen versteht man das Ablösen eines Motivs vom Hintergrund, indem man den Hintergrund transparent macht. Das so freigestellte Motiv kann dann sehr einfach in andere Bilder hineinmontiert werden. Hierzu versieht man die Ebene mit einer zunächst weißen Ebenenmaske (volle Deckkraft). Dann werden alle Bereiche des Bildes, die nicht gewünscht werden auf der Maske mit einem Pinsel geschwärzt und somit transparent gemacht.

Eine weitere häufige Verwendung ist das gezielte Anwenden von Bildbearbeitungen. So kann man an einer Ebenenkopie des Bildes z.B. Belichtungskorrekturen vornehmen, die in den dunklen Bereichen mehr Zeichnung hervorbringen. Damit werden allerdings meistens die vorher bereits recht hellen Bereiche des Bildes zu hell und verlieren an Struktur. Deshalb kann man diese zu hellen Bereiche der Ebene maskieren, so dass dort das Originalbild mit der (hoffentlich) richtigen Belichtung durchscheint.

Ebenenmasken erstellen

Erstellen einer Ebenenmaske

GIMP besitzt eine recht komfortable Maskenfunktion. Um eine Maske zu erstellen, wählt man im Ebenenfenster im Kontextmenü der Ebene (rechte Maustaste) den Menüpunkt [Neue Ebenenmaske]. GIMP öffnet daraufhin ein Auswahlfenster, in dem Grundeinstellungen für die Maske getroffen werden können:

Weiß (volle Deckkraft): Eine weiße Maske, die keinerlei Transparenz bewirkt. Eine solche Maske ist nützlich, wenn ein Großteil der Ebene beibehalten werden sollen. In der Weißen Maske kann mittels schwarzem Pinsel gezielt für Transparenz gesorgt werden.
Schwarz (volle Transparenz): Analog zur weißen Maske, nur dass hier mit einem weißen Pinsel gezielt Bereiche aus der Ebene sichtbar gemacht werden können.
Graustufenkopie der Ebene: Ein sehr interessanter Modus, bei dem die Maske als Schwarz-Weiß-Bild der Ebene erstellt wird. Damit bekommen die hellen Bereiche der Ebene hohe und die dunkleren Bereiche der Ebene eine geringe Deckkraft.

Kanäle

Farbkanäle eines Bildes

Farben und Farbräume

Digitale Bilder werden als Folge von Zahlen in Dateien gespeichert. Bei pixelorientierter Speicherung wird dabei jeder Bildpunkt durch eine Kombination von Werten dargestellt. Hierbei gibt es verschiedene Methoden, die Helligkeits- und Farbwerte eines jeden Punktes abzubilden.

Das wichtigste Farbmodell ist sicherlich das RGB-Modell. Aber auch die anderen Modelle haben unter bestimmten Konstellationen und für definierte Anwendungen ihre Vorteile. Die in den weiteren Kapiteln verwendeten Farbmodelle sollen hier kurz dargestellt und erläutert werden.

RGB

Rot Grün Blau, bzw. Rot Grün Blau Alpha(Transparenz) im erweiterten RGBA-Modell. Die meisten Arbeitsfarbräume (sRGB, Adobe RGB, LStar/CIE2, PhotoGamut, [...]) sind RGB-Farbräume.

Blau enthält überwiegend dunkle Bildteile, Grün hingegen helle, Rot Hautunreinheiten u.ä.

HSV

Hue Saturation Value = Farbton Sättigung Wert(Helligkeit)

CYMK

Cyan, Gelb (Yellow), Magenta und Schwarz (Black - um Verwechslungen mit dem Blau aus dem RGB-Farbmodell zu umgehen).

Dieses Modell findet hauptsächlich beim Druck seine Verwendung. Aus den Primärfarben lassen sich die Sekundärfarben Rot (Gelb und Magenta), Blau (Cyan und Magenta) und Grün (Cyan und Schwarz) mischen.

Dateiformate

Das Dateiformat ist für die Bildbearbeitung zunächst sekundär. Dennoch sollen die wichtigsten Formate hier kurz aufgeführt und ihre Vor- und Nachteile dargestellt werden, da es ärgerlich ist, wenn man sich viel Mühe mit der Bildbearbeitung gemacht hat und das Ergebnis dann durch Artefakte entstellt oder für den angestrebten Zweck viel zu groß ist.

Übersicht von Graphikformaten bei Wikipedia : http://de.wikipedia.org/wiki/Grafikformat

JPEG

Üblicherweise wird das Bild nur mit 8 Bit gespeichert (gebräuchliche Form). Die Farbvielfalt ist dementsprechend "gering". Jedoch sind die Dateien recht klein ( ca. 3000 * 3000 Pixel = ca. 3MB ). JPEG stellt keinen Alphakanal zur Verfügung.

Wikipedia :

http://de.wikipedia.org/wiki/JPEG_File_Interchange_Format - Genaue Beschreibung des Dateiformates
http://de.wikipedia.org/wiki/JPEG - Norm zur Bildkompression

TIFF

Pro Pixel können die Farben mit 1,4,8 oder 24 Bit dargestellt werden. Der Alphakanal stellt 1,4 oder 8 Bit zur Verfügung.

Wikipedia : http://de.wikipedia.org/wiki/Tagged_Image_File_Format

GIF

Stellt nur 256 Farben pro Pixel dar (8Bit). In der Version 89a sind 1 bis 8 Bit pro Pixel, sowie 1 Bit pro Pixel für den Alphakanal möglich. Dafür können mit GIF einfache Animationen dargestellt werden.

Wikipedia : http://de.wikipedia.org/wiki/Graphics_Interchange_Format

PNG

Stellt 1, 2, 4, 8 oder 16 Bit pro Farbkanal und nochmals 1, 2, 4, 8 oder 16 Bit den Alphakanal für jedes Pixel bereit. Mit Filter ist dasselbe Bild im PNG-Format ca 13-mal kleiner, als in einer GIF-Datei. (Achtung, dasselbe Bild! Wenn mehr Bit verwendet werden, wird es natürlich größer.)

Wikipedia : http://de.wikipedia.org/wiki/Portable_Network_Graphics

Organisation der Arbeitsoberfläche

GIMP

Organisation der Fenster

GIMP auf zwei Monitoren

GIMP hat neben vielen Vorteilen einen echten Mangel: die vielen Paletten- und Werkzeugfenster sind dermaßen platzraubend, dass für das eigentliche Bild selbst auf großen Bildschirmen kaum Platz bleibt. Zudem verschwinden die Werkzeug-Fenster immer wieder im Hintergrund. Dies führt dazu, dass man mehr Zeit mit der Suche nach dem passenden Werkzeugfenster verbringt als mit der eigentlichen Bildbearbeitung.

Eine gute Möglichkeit diesem Dilemma aus dem Weg zu gehen ist, einen alten Monitor an den zweiten Ausgang der Grafikkarte anzuschließen und den Desktop auf diesen zweiten Monitor auszuweiten. Man kann dann alle benötigten Tool-Fenster auf diesem Monitor anordnen und die Position speichern.

Tastenkürzel und Shortcuts

Eine Zusammenfassung findet sich hier:

http://www.oreilly.de/catalog/gimppgger/gimp2.6-sheet-landscape-A4.pdf