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Vom Videograbber bis zum Diascaner: Bilder und Fotos in den

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Viele Wege führen auf die Festplatte eines PC - zumindest für die dort gewünschten Bilddateien. Wie man´s gern hätte, ist den meisten wohl bekannt. Doch welcher Scanner aus welcher Vorlage den besten Kompromiß aus Qualität und Datenvolumen verspricht, ist oft ungewiß.

Farbe ist Trumpf, und ohne Bilder geht fast nichts mehr. Zahllos inzwischen die CD-ROMs, auf denen belanglose oder pfiffige Fotos angeboten werden; sie machen den meist eher unsäglichen Clipart-Galerien heftige Konkurrenz. Doch was nützt die beste CD, wenn man die eigenen Fotos auf dem PC bearbeiten, archivieren, retuschieren oder drucken möchte?

Wer bereits über eine gut ausgebaute Kleinbildausrüstung verfügt, für den dürfte jeder Hinweis auf die Fortschritte der Digitalfotografie recht uninteressant sein: eine große Dia- oder Fotosammlung, einige Erfahrung im Umgang mit der Kamera und - hoffentlich - ein gutes Labor in der Nähe sind nicht zu unterschätzende Aktivposten. Doch spätestens bei der Archivierung der zahlreichen Negative oder Dias spielt die Digitaltechnik ihre Stärken aus, von den Möglichkeiten der Bildkorrektur ganz abgesehen. Dann kommt ein Scanner ins Spiel, der entweder auf Negative und Dias spezialisiert ist - oder in Gestalt eines gängigen Flachbettscanners auch diese kleinen Transparentvorlagen in ausreichender Qualität einliest.

Geht es aber darum, in die Fotografie neu einzusteigen, und hat man (noch) die Wahl zwischen herkömmlicher Technik oder einer Digitalausführung [1]: für halbwegs brauchbare Ergebnisse in VGA-Auflösung (640 × 480 Pixel) muß man schon etwa 1000 Mark anlegen.

Wie verbreitete Bilderleser funktionieren, was sie leisten und kosten, läßt sich am besten an praktischen Beispielen erläutern. Was man von einem preiswerten Dia- oder Filmscanner erwarten darf, verrät der Test auf Seite 198. Um die Software, die den PC in eine digitale Dunkelkammer verwandelt, geht es ab Seite 208. Und mit welchen Ergebnissen moderne Fotodrucker aufwarten, berichten wir ab Seite 220.

Foto digital

Solche Datenmengen entstehen, wenn man ein Foto (9 x 13 cm) mit folgenden Auflösungen im Echtfarbmodus (RGB, 24 Bit) einscannt:
Auflösung Pixel Dateigröße unkomprimiert
100 dpi 511 × 354 531 KByte
200 dpi 1023 × 708 2,1 MByte
300 dpi 1535 × 1062 4,7 MByte
400 dpi 2047 × 1417 8,3 MByte
600 dpi 3070 × 2125 18,7 MByte
800 dpi 4094 × 2834 33,2 MByte

Um die Fotos mit einem guten Farb-Tintenstrahldrucker auszugeben, sollte man den Scanner mit 300 dpi betreiben (s. Tabelle `Foto digital´); nur sehr detailreiche Motive erfordern eine Erhöhung auf bis zu 500 dpi - einen Ausdruck im Maßstab 1:1 vorausgesetzt. Fällt das Endergebnis dagegen kleiner aus als die Vorlage, sinkt die erforderliche Scanauflösung; wer das Foto vergrößert ausgeben möchte, der muß den Scanner höher auflösen lassen.

Auch lohnt eine Überlegung, mit welcher Farbtiefe die Bilddatei aufwarten sollte: es muß nicht immer TrueColor sein, wo jedes Pixel 24 Bit, also drei Bytes, verlangt. Bei vielen Motiven kommt man - vor allem, wenn es um die Wiedergabe auf dem Monitor geht - auch mit 256 Farben aus. Dann entsteht im Vergleich zur TrueColor-Version eine dreimal kleinere Datei, die sich per Kompression noch weiter zusammenschieben läßt (s. Kasten unten).

Bildmodus und Datenumfang

Ein Foto im Format 9 x 13 cm, mit 300 dpi gescannt, belegt je nach Modus folgenden Speicherplatz:
Bitmap (Strichzeichnung, 1 Bit/Pixel) 199,2 KByte
Halbtonbild (256 Graustufen, 8 Bit/Pixel) 1,6 MByte
Indizierte Farben (256) 1,6 MByte
Echtfarbmodus (RGB, 24 Bit/Pixel) 4,7 MByte
Wallet 128 × 192 Pixel 72 KByte
Snapshot 256 × 384 Pixel 288 KByte
Standard 512 × 768 Pixel 1,13 MByte
Large 1024 × 1536 Pixel 4,5 MByte
Poster 2048 × 3072 18 MByte

Wer seine Bilder ausschließlich mit einem Schwarzweiß-Laserdrucker ausgeben möchte, kann auf die Farbinformation sowieso verzichten und mit 256 Graustufen arbeiten. Strichzeichnungen - etwa Architekten-Pläne - ergeben erst bei Digitalisierauflösungen von mehr als 800 dpi eine brauchbare, weil exakte Qualität bei einer Farbtiefe von einem Bit (vergl. Tabelle `Bildmodus).

Bessere Ergebnisse liefert eine Flachbettausführung, die - wie bei einem Kopierer - eine auf einer Glasplatte aufgelegte Vorlage von unten abtastet; solche Geräte liefern inzwischen auch für professionelle Ansprüche ausreichende Bilder. Im Gegensatz zu den meist monochrom abtastenden Handscannern übertragen die `Flachbetter´ fast ausnahmslos auch die Farbinformation. Das erfordert allerdings einen erheblich größeren technischen Aufwand. Da das zentrale elektronische Element, die CCD-Zeile, farbenblind ist, erfassen billige Geräte die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau in drei Durchgängen, wobei entweder die Belichtungsfarbe wechselt oder ein kleiner Motor das passende Farbfilter vor die Scanoptik schiebt. Resultat: das Dreischrittverfahren kostet erhebliche Zeit. Zudem laufen die Three-Pass-Scanner Gefahr, daß sich gerade bei höheren Auflösungen die drei Teilbilder nicht exakt zu einem scharfen Gesamtbild ergänzen - kleine Unterschiede, durch Laufungenauigkeiten des Scanschlittens bedingt, lassen das Bild unscharf erscheinen.

Daher kombinierten die Ingenieure drei CCD-Zeilen - jeweils mit einem eigenen Farbfilter - im Schlitten, so daß ein einziger Durchgang genügt, um die Vorlage vollständig einzulesen. Die Single-Pass-Ausführungen brauchen deutlich weniger Zeit für einen Scan, zudem sind ihre Ergebnisse meist schärfer und kontrastreicher als die der billigeren Three-Pass-Modelle.

Normalerweise befindet sich die Vorlagenbeleuchtung im Scanschlitten: die weiße Lampe fährt mit der CCD-Zeile unter der Glasplatte her und leuchtet auf das aufgelegte Blatt. Um auch durchsichtige Vorlagen einlesen zu können, setzt man einen Dia-Aufsatz (oder auch Transparency Unit, Durchlicht-Option, Röntgen-Ausstattung genannt) anstelle des Vorlagendeckels auf den Scanner. Dann bewegt sich synchron zum Scanschlitten eine weitere Lampe und leuchtet quasi von oben durch die aufgelegten Dias oder Negativfilme.

Preiswerte Flachbettscanner arbeiten meist mit optischen Scanauflösungen zwischen 300 und 1200 dpi, was fürs Bilderlesen (bei Abbildung 1:1 mit 150 bis 300 dpi) ebenso ausreicht wie für OCR (300 bis 400 dpi) oder Strichzeichnungen (800 bis 1200 dpi). Aus den optisch gelesenen Informationen kann man mit Hilfe findiger Algorithmen zusätzliche Pixel herausrechnen; man `schätzt´, welche Farbe ein Pixel zwischen zwei optisch erfaßten Punkten wohl haben dürfte - und fügt das Ergebnis dieser Schätzung in die Scandaten ein. Dieses Verfahren, Interpolation genannt, verhilft zwar zu ungeheuren Dateien - an der tatsächlichen Informationsmenge im Scan verbessern solche Tricks aber nichts; die Detailschärfe bleibt unverändert. Doch führen die interpolierten Auflösungen (`bis zu 9600 dpi´) - von vielen Herstellern preiswerter Geräte mit boshafter Verbissenheit beworben - denjenigen in die Irre, der seine Kaufentscheidung an diesem technischen Eckwert festmacht. In der Praxis braucht man solche hohen Auflösungen so gut wie gar nicht, es sei denn, man möchte einen winzigen Ausschnitt aus einem 35-mm-Kleinbilddia auf DIN-A4-Format aufblasen ...

Damit ist auch die Grenze einer sinnvollen Anwendung gängiger Flachbettscanner genannt: um Kleinbilddias halbwegs scharf in digitale Daten zu verwandeln, reicht ihre Auflösung meist eben doch nicht aus. Nur wenn man sich damit begnügt, seine Dias per Computer zu katalogisieren und dazu gering aufgelöste Dateien verwendet, liefert ein Scanner mit optischen 600 dpi hinreichend detailreiche Ergebnisse. Um aber auch nur annähernd die Schärfe eines Dias wiederzugeben, ist eine optische Scanauflösung von über 1200 dpi unverzichtbar.

Prinzipiell funktionieren die auf kleine Durchlichtvorlagen spezialisierten Geräte genauso wie die großen Brüder aus der Flachbettfraktion mit Durchlichteinheit. Eine weiße Lampe beleuchtet das eingelegte Dia von `hinten´, während ein CCD-Element `vorn´ die erkannten Helligkeitsunterschiede in elektrische Signale umsetzt. Da die Größe der Vorlage recht begrenzt ausfällt, fahren viele Diascanner nicht den Scankopf mit Lampe an dem eingelegten Dia entlang, sondern bewegen das Dia im Lichtweg zwischen Lampe und CCD.

Wie beim Diaprojektor findet man Autofokus-Einrichtungen, die aber nicht immer optisch (per Lichtschranke) arbeiten, sondern die Optik so lange verstellen, bis ein optimales Kontrastverhältnis erzielt wird. Da etliche Dias keineswegs plan und gerade in ihrem Rahmen stecken, gehört eine automatische Schärfenregelung zur Pflichtausstattung.

Um ein 35-mm-Kleinbilddia formatfüllend mit 300 dpi auf einer DIN-A4-Seite (21 × 29,5 cm, 2480 × 3480 Pixel) auszudrucken, bedarf es einer Scanauflösung von über 2600 dpi - auch wenn bei manchen Dias in einer solchen Vergrößerung schon die Körnung des Films sichtbar wird. Folglich rangiert die optische Auflösung der für professionelle Ansprüche halbwegs tauglichen Geräte etwa im Bereich von 2000 bis 3000 dpi.

Was mit Dias funktioniert, kann auch mit Negativen nicht völlig schiefgehen - vorausgesetzt, das Scanprogramm bietet eine Funktion zum Umkehren der Farbwerte (Negativ-Positiv) und zur Beseitigung der orange-braunen Filmmaskierung. Dann läßt sich manche Mark für halb verunglückte Abzüge sparen, weil man seine Bilder nach der Filmentwicklung per Scanner begutachtet.

Dias als Datenspeicher

Das Einscannen eines normalen Dias (34 x 26 mm) ergibt folgende Datenmengen:
Auflösung Pixel Dateigröße unkomprimiert
300 dpi 425 × 283 353 KByte
400 dpi 566 × 377 628 KByte
600 dpi 850 × 566 1,4 MByte
800 dpi 1133 × 755 2,5 MByte
1200 dpi 1700 × 1133 5,5 MByte
1600 dpi 2267 × 1511 9,8 MByte
2400 dpi 3401 × 2267 22,1 MByte

Um eine digitale Vorlage in ein Dia zu verwandeln, ist ebenfalls ein Dienstleister gefordert: mit dem Diabelichter werden die Daten in eine sichtbare Gestalt umgesetzt. Was dabei herauskommt, fällt ausnahmslos besser aus als Fotos, die vom Computermonitor oder vom Ausdruck gewonnen wurden.

Das wesentliche Problem war aber wohl darin zu sehen, daß man PhotoCD-Bilder nur auf dem Fernseher oder Computermonitor anschauen konnte; fotorealistische Ausdrucke verlangten einen extrem teuren Drucker und verschlangen heftige Stückkosten. Da das Papier-Fotoalbum nach wie vor einen hohen Stellenwert genießt, blieb der PhotoCD nur wenig Raum für eine erfolgreiche Vermarktung. Als schließlich die beschreibbare CD zum Massenartikel wurde und zusammen mit einem preiswerten Flachbettscanner die Basis für eine private CD-ROM-Anlage bildete, sank das Interesse am Dienstleistungsangebot PhotoCD weiter.

Unbestritten die Qualität, die im technisch ausgetüftelten Format unterzubringen ist: auf die 650 MByte fassenden CDs passen 100 Aufnahmen, die in fünf verschiedenen Auflösungen bereitstehen. Und obwohl in der höchsten Auflösung unkomprimiert etwa 18 MByte große Bilddateien beim Laden entstehen, reichen die 650 MByte für 100 Aufnahmen aus - ohne daß man irgendwelche Kompressionsartefakte sehen würde.

Doch ob ein Laborscan im Schnellverfahren den hochgesteckten Erwartungen des Kunden entspricht, bleib fraglich. Wie beim Schnellentwickler dürfte auch bei einem Billiganbieter von PhotoCD-Dienstleistungen nicht durchweg mit höchster Aufmerksamkeit und Korrekturleistung gearbeitet werden. Und so hängt die Qualität des Ergebnisses neben der Vorlage wiederum von einem Labormitarbeiter ab - wie beim Fotoabzug.

Inzwischen spielt der Kodak-Bildträger fast nur noch bei Fotoprofis eine Rolle. Zwar besteht nach wie vor die Möglichkeit, die eigenen Bilder (Dia, Negativ) vom Kodak-Service auf CD brennen zu lassen; die Kosten dafür sind nicht einmal so hoch: um die 15 Mark der Rohling, je etwa 0,80 bis 1,50 Mark pro Bild für den Scan, `Nachlegen´ einzelner Bilder kann deutlich teurer werden. Die intensivste Nutzung erfährt die PhotoCD aber dort, wo Profifotografen ihre Bilder einem größeren Kundenkreis zugänglich machen wollen - etwa zur Auswahl für die Wiedergabe in einem Printmedium.

Den Weg in den Rechner nehmen die Videobilder über eine spezielle Erweiterung. Ein Video-Framegrabber greift sich aus einem Videosignal ein einzelnes Bild heraus, digitalisiert es und stellt es als Bilddatei zur Verfügung. Gängige Lösungen residieren auf einer Steckkarte für den PC, etwa die Screen Machine II von Fast Multimedia. Sie erzeugt einzelne Aufnahmen, die man mit der mitgelieferten Software in puncto Farbe, Helligkeit und Kontrast verändern kann. Die resultierende Auflösung ist aber auf die PAL-Vorgaben beschränkt. Die Screen Machine II kostet etwa 2000 Mark.

Daß es auch billiger geht, beweist Play mit `Snappy´, einem Digitizer für die parallele Schnittstelle [2]. Snappy setzt eine ECP-Ausführung des Parallelports voraus und liefert je nach Quellsignal recht ordentliche Ergebnisse mit Auflösungen bis 1500 × 1200 Pixel - bei nichtbewegten Videosequenzen. Mit ausgefeilten Interpolationstricks holt das Modul aus dem Videosignal diese überhohe Datenmenge heraus. Das funktioniert beispielsweise, wenn man seine Videokamera auf ein Stativ setzt, einen unbewegten Gegenstand aufnimmt und das `stehende´ Bild in den Eingang vom Snappy schickt.

Neben der geringen Auflösung liegt in der vom Video übertragenen Bewegung ein weiteres Problem: ein Videosignal setzt sich aus zwei Halbbildern zusammen (gerade/ungerade Zeilen), die im Abstand von 1/50 Sekunde aufgenommen werden. Bei sich bewegenden Objekten vor der Linse kommt es beim Grabben zu häßlichen Wisch- und Unschärfeeffekten, verursacht durch die Bewegung im Bild. Zwar erlauben die Digitizer, sich auf ein Halbbild zu beschränken, um überhaupt aus der Bewegung ein brauchbares Ergebnis zu erzielen - doch reduziert man damit die ohnehin geringe Bildauflösung noch weiter: auf 384 × 576 Pixel.

Als letzter Schrei der Bildlieferanten darf die digitale Videokamera gelten, die via FireWire an den PC gekoppelt eine riesige Zahl Einzelbilder bereitstellt. Doch auch hier gilt die Begrenzung auf das PAL-Format: mehr als 768 × 576 Pixel ist derzeit `nicht drin´.

Auch wenn man den `Spaßfaktor´ ziemlich hoch ansetzt, eignen sich digitale Fotokameras (noch) nicht als Ersatz für eine gut ausgestattete Kleinbildsucherkamera; noch eindeutiger die Entscheidung, wenn man eine Spiegelreflex mit entsprechendem Zubehör besitzt. Für den Einstieg machen die `Digitalen´ aber durchaus Sinn - richtig eingesetzt.

Wer nach wie vor analog fotografieren möchte und seine Bilder per PC katalogisieren will, sollte sich einen Flachbettscanner mit einer optischen Auflösung von mindestens 600 dpi anschauen. Um einen Überblick übers umfangreiche Archiv zu gewinnen, reicht er aus.

Erst wenn man hochauflösende Bilddateien benötigt, kommt man um den Diascanner kaum herum: die Kombination aus 600-dpi-Flachbettscanner und Dia-Spezialist kostet meist weniger als ein entsprechend hochauflösender Flachbetter. Aktuelle Diascanner stellen wir ab Seite 198 vor.

Das digitale Fotolabor im PC ist inzwischen Realität geworden - wenn auch nur mit ausgesuchter Hardware. Doch wie beim Umgang mit Entwickler, Fixierer und Trockner spielt das Equipment nur die zweite Rolle: erst mit geeigneter Software - und einem Mindestmaß an Sachkenntnis [4] - stellt die Dunkelkammer im PC das Billig-Fotolabor an der Ecke in den Schatten. (uh)

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Doch verlustfreien Kompressoren, die beliebige Dateien (Texte, Programme, Datenbanken) zusammenschieben, scheitern häufig an der Komplexität fotorealistischer Bilddateien: zu selten tauchen hier die sich wiederholenden Muster auf, die der Kompressor zusammenpacken kann. Manche TIFF-Datei wurde durch die LZW-Komprimierung etwas größer ...

So kam es zu einer Speziallösung für Fotos. Der nach den Entwicklern aus der Joint Photografic Expert Group JPEG genannte Kompressor eignet sich vor allem für naturgetreue Abbildungen. Er untersucht Bereiche von 8 × 8 Pixeln Größe und vergleicht die dort enthaltenen Farben. Pixel, die sich nur wenig unterscheiden, bekommen die gleiche Farbe, die aus der Farbinformation aller ähnlichen Punkte im betrachteten Quadrat gemittelt wird. Daher reduziert sich die Anzahl der im Bild enthaltenen Farben, so daß nicht mehr die Farbinformation selbst, sondern nur noch ein Verweis auf eine Farbtabelle gespeichert werden muß (indizierte Farben).

Die JPEG-komprimierten Bilder geben sich mit einem Bruchteil des ursprünglichen Datenvolumens zufrieden; die Kompressionswirkung läßt sich überdies verändern. Doch je stärker die Komprimierung, desto deutlicher fallen die Auswirkungen der `Gleichmacherei´ ins Auge, Artefakte genannt: störende Klötzchen und häßliche Säume um scharfe Kanten. In den höheren Qualitätsstufen macht sich eine JPEG-Kompression allerdings nicht so sehr bemerkbar, wie man anhand der Datenreduzierung vermuten müßte. Je größer das Bild, desto unwesentlicher die pixelgroßen Details - und desto besser die Resultate der JPEG-Kompression.

[1] Robert Seetzen: Fotozelle. 25 aktuelle Digitalkameras von 14 Herstellern, c't 7/97, S. 152
[2] Ulrich Hilgefort: Schnappschuß. Still-Videograbber Snappy von Play, c't 1/1997, S. 56
[3] Martin Klein: Mehr Druck. Epson Stylus Photo versus Stylus Color 800, c't 7/1997, S. 234
[4] Helmut Kraus: Scannen. Mit Desktop-Scannern zum perfekten Bild, Addison-Wesley, Bonn u. a. 1996

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