Aufbaukurs, Lektion 1

Große und kleine Pixel: Auflösung und Bildgröße

Wiese mit Löwenzahn

Foto: Wikimedia Commons

Willkommen im zweiten Teil von Rolands Fotokurs, dem „Aufbaukurs“. Nachdem die vergangenen 8 Lektionen im Anfängerkurs einen Einblick in die fotografischen Grundlagen gegeben haben, soll es nun zunächst um einige Besonderheiten von digitalen Bildern gehen. Beginnen wir mit einem ziemlich seltsamen Vergleich:

Fotos auf Filmmaterial sind irgendwie so ähnlich wie Löwenzahn. Digitalfotos sind eher so wie Spargel. :-)

Feld mit Reihen von Spargel

Foto: Wikimedia Commons

Auch wenn’s natürlich ziemlicher Blödsinn ist (der sich dafür umso fester einprägt), macht das Beispiel doch eines deutlich: In der „analogen“ Fotografie auf Negativfilm wird das Bild von winzigen lichtempfindlichen Kristallen aufgezeichnet (siehe Lektion Filmempfindlichkeit im Anfängerkurs). Diese Kristalle sind ziemlich wild durcheinander auf der Filmoberfläche verstreut – ähnlich wie Löwenzahn auf einer Wiese. Bei Digitalfotos hingegen stehen die einzelnen Bildpunkte (Pixel genannt) Reihe für Reihe schön artig in gleichen Abständen nebeneinander – vergleichbar mit Spargel, der ja auch in möglichst gleichmäßigen Reihen ganz regelmäßig angebaut wird.

Digitale Bilder bestehen aus Pixeln

Vergrößertes Pixelraster eines FotosJedes Digitalfoto besteht also aus einer festen Anzahl von Pixeln oder Bildpunkten in einem starren Raster von Spalten und Reihen. Ein Beispiel: Die gezeigten kleinen Bilder von Löwenzahn und Spargel sind 280 Pixel breit und 210 Pixel hoch. Wer sie mit der rechten Maustaste anklickt und sich die Eigenschaften anzeigen lässt, kann dies leicht überprüfen. Ein solches Bildchen hat also 58.800 Pixel (280×210).

Man nennt diese Dateien daher auch Rastergrafik (oder Bitmap). Digitalfotos sind (bisher?) immer rechteckig. Die Pixel stehen immer schön artig genau senkrecht bzw. waagerecht zueinander, ähnlich wie die Kästchen auf einem Blatt Rechenpapier, bei dem in jedem Kästchen nur jeweils eine Farbe zum Ausmalen verwendet wurde.

Selbst wenn man mal ein Bild schräg auf dem Monitor anzeigt (siehe z. B. Beispielfoto Windrad), stehen die Pixel dennoch immer schön gerade im digitalen Punkteraster des Monitors – die schrägen Kanten werden entsprechend mit kleinen ‚Treppenstufen‘ umgerechnet. In Wirklichkeit verbirgt sich auch hinter dem schräg aussehenden Foto eine Datei mit der Form eines geraden Rechtecks. Wenn man den Mauszeiger auf dem Foto festhält (oder auf „Grafik anzeigen“ im Kontext-Menü der rechten Maustaste klickt), kann man es gut sehen.

Vergrößern von Rastergrafiken

Foto-Thumbnail in OriginalgrößeAnzeige des Thumbnails 3fach vergrößertDas kleine Foto der Sonnenblume, das ich links zeige, hat eine Größe von 100 mal 150 Pixeln. Auf dem Monitor wirkt es vermutlich ausreichend scharf für eine solch kleine Darstellung, denn jedes Foto-Pixel wird genau durch 1 Bildschirmpunkt wiedergegeben.

Wenn man das Bildchen jedoch vergrößert, passiert Folgendes: Das ganze Bild wirkt furchtbar ‚pixelig‘. In der vergrößerten Darstellung rechts ist die Qualität nicht mehr ausreichend. Man sieht die (ursprünglich) gleiche Bilddatei, aber sie wird vergrößert angezeigt mit 300 mal 450 Pixeln, so dass jedes Pixel der Bilddatei herhalten muss, um 9 Bildschirmpunkte (3×3) zu füllen. Man bräuchte also eine Bilddatei, die das Foto mit mehr Pixeln enthält (und die gibt es hier).

Das Beispiel zeigt, dass sich digitale Fotos (und sonstige Rastergrafiken) zwar gut verkleinern lassen, dass aber eine Vergrößerung erhebliche Qualitätsverluste mit sich bringt. Denn Informationen, die einmal aus dem Bild durch Verkleinerung herausgerechnet wurden, sind für immer verschwunden.

Auch in der EU nicht ‚zollfrei‘: Die Auflösung von Digitalfotos

Flugboot Do24 vor dem Kölner DomFassen wir noch einmal zusammen: Die Größe eines digitalen Bildes wird durch die Bildpunktezahl bestimmt, also wieviele Pixel das Foto in waagerechter und senkrechter Richtung hat. Im Gegensatz zu Dias oder Negativen kann man bei digitalen Bilddaten zunächst keine Aussage über eine Größe in Millimetern oder Zentimetern machen. Ein Pixel hat keine feste Größe.

Ob das hier gezeigte Dom-Foto mit seinen 270×180 Pixeln nun wie bei mir als ca. 7,5 mal 5 cm großes Bild auf dem Monitor erscheint, oder ob es größer bzw. kleiner abgebildet wird, hängt von der Größe des Monitors und der gewählten Monitor-Einstellung ab, also wie groß der Monitor die einzelnen Punkte darstellt.

Bei meinem Schwager Klaus, der seinen 15-Zöller mit ca. 1280×960 Mini-Pixeln hart an der Augenschmerzgrenze betrieb (bis vor einiger Zeit), erschien das Bild vermutlich nur daumennagelgroß. Andere hingegen bevorzugen Windows mit 640×480 Pixeln auf einem 21-Zoll-Bildschirm, so dass das gleiche Bild schon etwa Taschenbuchgröße hat und man die 180 Pixel vermutlich schon mit bloßem Auge zählen könnte… :-)

Um diese Größenunterschiede irgendwie zu beschreiben, verwendet man für Digitalfotos den Begriff Auflösung. Die Auflösung eines Fotos wird in ppi angegeben; die Abkürzung steht für „pixels per inch“, also „Bildpunkte pro Zoll“. Ein Zoll sind ja bekanntlich grob 2,5 cm (genau: 25,4 mm). Wenn obiges Foto also auf meinem Monitor ca. 7,5 mal 5 cm groß erscheint, dann sind dies ziemlich genau 3 mal 2 Zoll. Bei einer Kantenlänge von 270 bzw. 180 Pixeln erscheinen also auf jedem Zoll genau 90 Pixel. Anders ausgedrückt: Das Bild wird mit einer Auflösung von 90 ppi angezeigt.

Wichtig ist dabei folgender Punkt: Ob eine Bilddatei mit 72 Pixel/Zoll oder mit 300 Pixel/Zoll gespeichert wurde, ist für die Bildqualität absolut unbedeutend. Entscheidend ist die absolute Pixelzahl, also die Kantenlängen des Bildes. Wer’s nicht glaubt: Die beiden folgenden Bilder sind mit unterschiedlicher Auflösung gespeichert, aber sie haben beide die gleichen Abmessungen:

Foto gespeichert mit 72ppi Foto gespeichert mit 300ppi

PhotoImpact-Screenshot, 72ppi PhotoImpact-Screenshot, 300ppi

Nach stundenlangem Vergleichen der beiden Fotos stellt man fest: Die eingestellte Auflösung ist nur ein Umrechnungsfaktor, der im Bildbearbeitungsprogramm jederzeit verlustfrei geändert werden kann. Beide Fotos sind absolut identisch, trotz völlig unterschiedlicher Auflösung.

(Anmerkung: Im allgemeinen Sprachgebrauch wird der Begriff „Auflösung“ allerdings auch häufig für die absolute Pixelzahl oder die Bildgröße verwendet. Man sagt, Kamera X habe eine Auflösung von 6 Megapixel, oder von Kamera Y wird berichtet, sie erzeuge Bilder mit einer Auflösung von 3072 mal 2048 Pixeln. Hier auf dieser Seite geht es aber um Auflösung im Sinne von „Bildpunkte pro Zoll“.)

Fotodrucke und Papierfotos

Für Monitore sind Auflösungen zwischen ca. 72 bis 96 ppi ganz normal. Für ein Foto oder den Ausdruck eines Fotos reichen 70 oder 100 Punkte pro Zoll allerdings nicht, um eine gute Qualität zu erhalten. Auf Papier ist man einfach eine höhere Auflösung, also eine bessere Druckqualität gewohnt. Man vewendet die Einheit dpi, was für „dots per inch“ steht – also (Druck-)Punkte pro Zoll. Das bisher dimensionslose Pixel erhält beim Druck ja auf einmal eine feste Größe.

Die Einheiten ppi und dpi werden oft genug verwechselt, und sie beschreiben ja auch fast das gleiche, weshalb ich das auch nicht weiter schlimm finde. Beide Einheiten geben an, wie viele Pixel bzw. Punkte auf einer Strecke von 25,4 mm zu finden sind. Als Richtwert kann man sich merken, dass für die Ausgabe als Foto-Abzug bzw. -Druck in hoher Qualität 300 dpi meist absolut ausreichend sind. 200 dpi sind auch noch einigermaßen gut, aber mit 70 oder 100 dpi wirken Fotos leider nur grob pixelig oder unscharf bzw. verschwommen (ähnlich wie das oben stark vergrößerte Sonnenblumen-Bild).

Unser 270×180 Pixel großes Dom-Foto könnte also in hoher Qualität nur mit einer Breite von ca. 22mm ausgegeben werden; mehr als 270 Pixel sind einfach nicht vorhanden. Die genaue Berechnung der maximalen Ausgabegröße geht ziemlich einfach:

Pixelzahl durch Auflösung = Ausgabegröße in Zoll.
Diese mal 2,54cm und man hat das Ergebnis in Zentimetern.

Drei Beispiele sollen dies verdeutlichen. Ich berechne jeweils zunächst die längere Kante des Bildes. Die kürzere ergibt sich dann automatisch aus dem Seitenverhältnis des jeweiligen Bildes (meist 2/3 oder 3/4 der längeren Seite):

Ausdruck eines Fotos einer 6-Megapixel-Kamera mit 3000×2000 Pixeln Größe:
3000 / 300 = 10 Zoll = ca. 25 cm Bildbreite bei 300 dpi (hohe Qualität)
3000 / 200 = 15 Zoll = ca. 38 cm Bildbreite bei 200 dpi (mittlere Qualität)

Ein Hochformat-Bild von meiner Website (z.B. die Sonnenblume) mit 400×600 Pixeln soll gedruckt werden:
600 / 300 = 2 Zoll = ca. 5,1 cm Bildhöhe bei 300 dpi (hohe Qualität)
600 / 200 = 3 Zoll = ca. 7,6 cm Bildhöhe bei 200 dpi (mittlere Qualität)

Ein Tag ohne Dich ist wie ein Tag ohne SonnenscheinEine Postkarte von 10×15 cm Größe soll produziert werden (der übliche Kitsch: romantisches Foto mit passender Lebensweisheit). Wie viele Pixel sollte das Foto mindestens haben?

Lösung: 15 cm = ca. 6 Zoll. 6 Zoll mal 300 dpi = 1800 Pixel. Es wird also für die Postkarte ein Foto von möglichst 1800 mal 1200 Pixeln benötigt. Entweder überredet man den Webmaster, das Sonnenblumen-Foto in hoher Auflösung zur Verfügung zu stellen, oder man klaut woanders ein ähnliches Bild mit höherer Pixelzahl. Dazu könnte man dann schreiben: „Ein Tag ohne Dich ist wie ein Tag ohne Sonnenschein“. :-)

Wie man sieht, haben Fotos in den internetüblichen Größen bis ca. 900×600 keine allzugroßen Reserven beim Ausdruck. Ein gutes Papierfoto braucht einfach eine wesentlich höhere Pixelzahl, weil es bei gleicher Darstellungsgröße viel mehr Details zeigen kann (und soll) als ein entsprechendes Monitorbild.

Nach soviel Mathematik und verwirrenden Berechnungen mag sich die Frage stellen: Wieviel davon braucht man wirklich in der Praxis? Und da kann ich beruhigen: Meist so gut wie nichts! Was ein Pixel ist, und dass diese keine feste Größe haben, aber wie Spargel in Spalten und Reihen wachsen, das sollte man möglichst behalten. Aber die genaue Rechnerei mit ppi und dpi braucht man heutzutage nur sehr selten, weil die heutigen Programme einem meist diese Arbeit abnehmen. Es ist allenfalls hilfreich, um die Zusammenhänge besser zu verstehen.

Wer z. B. heute Papierbilder über das Internet bestellt, bekommt in der Software oder auf der Website des Anbieters bereits angezeigt, ob die Bildgröße ausreichend ist. Hat das Bild ausreichend viele Pixel, um es mit 300 dpi zu drucken, wird meist ein grüner Balken oder eine grüne Ampel oder ein grüner Rand eingeblendet. Reicht es dazu nicht ganz, erscheint Gelb. Und ist es ein Foto, das allenfalls für Bildschirmdarstellung reicht, so wird dies meist durch Rot gekennzeichnet. Die Software berechnet dies ganz automatisch, indem sie ’nachschaut‘, wie viele Pixel das Bild in horizontaler und in vertikaler Richtung hat. Sollte jedoch Gelb oder Rot erscheinen, dann wird spätestens nach Lesen dieser Seite hoffentlich klar sein, dass es nicht ausreichend ist, die eingestellte Auflösung des Bildes zu erhöhen. Es muss halt ein Foto mit mehr Pixeln her. Wenn man dies verstanden hat (und man das Foto in Originalauflösung noch auf der Festplatte findet), dann hat sich unser Ausflug in das Reich der Pixel und der Auflösungen doch gelohnt, oder? :-)

Nachdem wir nun betrachtet haben, was es mit Auflösung und Pixelzahl grundsätzlich auf sich hat, stellen sich Fragen wie die folgenden: Wie viele Pixel (bzw. Megapixel) sollte eine Digitalkamera denn haben? Und wird die Bildqualität mit höherer Megapixelzahl automatisch besser? Um diese Fragen geht es in der folgenden Lektion.

Pixel in freier Natur: Legoland Dänemark

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3 Antworten zu Aufbaukurs, Lektion 1

  1. Pingback: Aufbaukurs, Lektion 2 | Rolands Fotokurs

  2. Pingback: Aufbaukurs, Lektion 3 | Rolands Fotokurs

  3. RoFrisch schreibt:

    Die 16 Leserkommentare zu diesem Artikel im alten Fotokurs können hier nachgelesen werden:
    http://www.rofrisch.de/fotokurs/kommentare-extypo3/03au01-aufloesung.htm

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