Vuescan: Verbesserung durch TIFF-Verkleinerung ?

[marshaj]

Im Handbuch zu Vuescan wird beschrieben, daß man die Größe der entstehenden TIFF-Dateien durch die "TIFF-Verkleinerung" bei höchster Auflösung des Scanners reduzieren kann und die Auflösung eines Bildes dadurch besser wäre, als wenn man die Scan-Auflösung von vorneherein um den gleichen Faktor verringert:

Zitat aus dem Handbuch:
You can use this option to write files with a reduced number of pixels. For instance, if size reduction is set to 3, then every 3x3 block of pixels in the image will be written as a single pixel, which is the average of these 9 pixels.
This option will reduce the resolution and size of the file produced. These values will be displayed in the status area at the bottom of the VueScan window.
However, this option produces better results than reducing the resolution of the scan, as the averaging of multiple pixels results in a similar noise reduction benefit as multi-sampling.

Meine Ergebnisse zeigten dabei nur marginale Verbesserungen, wobei allerdings die Körnigkeit des Bildes aber anscheinend geringer war.
Wer hat Erfahrungen mit dieser Einstellung und kann mir evtl. noch einen Verbesserungsvorschlag machen ?

Viele Grüße,
Hans-J.

[Jossie]

Hallo Hans-Jürgen,

bin zwar kein VueScan-Benutzer, aber es geht hier um die allgemeine Frage des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses, also Bildverarbeitung. Daher hoffe ich, ein bisschen zur Klärung beitragen zu können.

Grundlage ist, dass das, was wir als Güte eines Bildes ansehen, durch das sog. Signal-zu-Rausch-Verhältnis bestimmt wird. Signal ist die Anzahl der gemessenen Photonen, Rauschen gehorcht der Poisson-Statistik und ist gleich der Wurzel aus der Anzahl der gemessenen Photonen. Das Signal-zu-Rausch-Verhältnis ist also gleich Anzahl/Wurzel(Anzahl) = Wurzel(Anzahl Photonen). Soviel vorweg.

Wenn man die Funktion "TIF-Verkleinerung" benutzt, so werden, wie im Handbuch beschrieben, bei der Einstellung n immer (n * n) Bildpunkte gemittelt und das Ergebnis als ein (Ausgabe)Pixel abgespeichert. Dies hat zweierlei Konsequenzen: Klarerweise wird die Anzahl der Pixel um den Faktor n*n verringert. Andererseits wird aber das Signal in jedem Pixel auf das n*n-fache und das Rauschen pro Ausgabepixel um den Faktor Wurzel(n*n) = n erhöht, das Signal-zu-Rausch-Verhältnis im Ausgabebild steigt also um den Faktor n*n/Wurzel(n*n) = n. Letzteres gilt exakt nur, wenn das Rauschen nur durch die Anzahl der gemessenen Photonen und nicht z.B. durch Bildkorn verursacht wird.

Dem gegenüber steht der Fall, dass man gleich beim Scan die Auflösung um einen Faktor n gegenüber der Originalauflösung herabsetzt, also ebenfalls eine Datei erzeugt, die einen Faktor n*n kleiner ist. Allerdings muss man für das Weitere wissen, wie der Scanner hier vorgeht. Bei meinem DigitDia6000 (Originalauflösung 5000dpi) läuft das so ab: Wenn ich eine geringere Auflösung will, also nur (5000 / n) dpi, so werden in X-Richtung auf dem CCD-Detektor elektronisch immer n Pixel zusammenfasst (rot in der Skizze).

Binning_und_Aufloesung.jpg

In Y-Richtung, also die Richtung, in der die CCD-Zeile wandert, wird immer mit der gleichen Schrittweite gescannt, also der, die der Originalauflösung von 5000dpi entspricht. Aber wenn ich die Auflösung um den Faktor n reduziere, belichtet der Scanner jeden Schritt nur 1/n der Originalbelichtungszeit und dann werden n Zeilen für die Ausgabe gemittelt (blau). Daher geht die Scanzeit auch nur um den Faktor n herunter und nicht entsprechend der Dateigröße um den Faktor n*n. Das Signal im Ausgabepixel ist also n*n * 1/n = n und das Rauschen pro Pixel ist wieder Wurzel(Signal) = Wurzel(n) gegenüber dem Originalscan. Damit ist das Signal-zu-Rausch-Verhältnis im Ausgabepixel nur Wurzel(n) mal höher als beim Originalscan, während bei der "TIF-Verkleinerung" ein Gewinn von einem Faktor n herauskam. Das ist es, was Ed Hamrick im Vuescan-Handbuch meint, und ich hoffe, ich habe bei der Beschreibung keinen Denkfehler gemacht.

Aber wie gesagt, das gilt nur für reines Photonenrauschen. Wird das Rauschen z.B. durch das Bildkorn bestimmt, so würde ich keinen Unterschied erwarten, denn über die Bildkörner wird bei beiden Verfahren gleichermaßen gemittelt.

Fazit: Es wundert mich nicht, wenn im Ergebnis i.Allg. kaum ein Unterschied zu sehen ist, denn die Scans sind allenfalls in den dunklen Bereichen durch die Anzahl der gemessenen Photonen im Rauschen dominiert.

Verbesserungsvorschlag: Einen ganz anderen Vorteil bietet aber das Scannen mit hoher Auflösung und das anschließende Herunterrechnen. Staub- und Kratzerentfernung funktioniert bei hoher Auflösung deutlich besser (siehe meinen Beitrag hier im Forum vom 10.9.) als bei niedriger. Man sollte daher für ein optimales Ergebnis zunächst mit hoher Auflösung scannen und in diesen Bildern die Bildverarbeitung wie Kratzerentfernung vornehmen, und dann erst die Anzahl der Pixelzahl herunterrechnen. In welcher Reihenfolge Vuescan das macht, weiß ich nicht.

Beste Grüße

Hermann-Josef

[marshaj]

Hermann-Josef,
herzlichen Dank für die ausführliche Erklärung des Vorganges. Ich glaube, daß ich das begriffen habe, aber vielleicht muß ich mich noch etwas mehr damit befassen.
Bei Vuescan wird das Herunterrechnen wohl erst beim Speichern der TIF-Datei durchgeführt, denn ich kann vorher noch alle Veränderungen in den Einstellungen vornehmen. Somit sollte wie beschrieben das Scannen mit höchster Auflösung, anschließender Bearbeitungseinstellung und TIF-Reduktion die besseren Ergebnisse bringen.
Viele Grüße, Hans-J.

[Jossie]

Guten Morgen Hans-Jürgen,

auch bei SilverFast kann ich bis zum Schluss alle Einstellungen vornehmen, so dass dies noch keinen Schluss auf die Abfolge beim Verarbeiten zulässt. Aber bei der 1:1-Vorschau zur Staub- und Kratzerentfernung kann man sehen, dass SF von den gebinnten 1:1-Daten ausgeht. An der Verarbeitungszeit sieht man dann klar, dass zuerst gebinnt und dann Bildverarbeitung gemacht wird. Für Vuescan müsste man das noch genauer betrachten.

Beste Grüße

Hermann-Josef

[yogi]

Im Handbuch zu Vuescan wird beschrieben, daß man die Größe der entstehenden TIFF-Dateien durch die "TIFF-Verkleinerung" bei höchster Auflösung des Scanners reduzieren kann und die Auflösung eines Bildes dadurch besser wäre, als wenn man die Scan-Auflösung von vorneherein um den gleichen Faktor verringert:

Zitat aus dem Handbuch:
You can use this option to write files with a reduced number of pixels. For instance, if size reduction is set to 3, then every 3x3 block of pixels in the image will be written as a single pixel, which is the average of these 9 pixels.
This option will reduce the resolution and size of the file produced. These values will be displayed in the status area at the bottom of the VueScan window.
However, this option produces better results than reducing the resolution of the scan, as the averaging of multiple pixels results in a similar noise reduction benefit as multi-sampling.

Meine Ergebnisse zeigten dabei nur marginale Verbesserungen, wobei allerdings die Körnigkeit des Bildes aber anscheinend geringer war.
Wer hat Erfahrungen mit dieser Einstellung und kann mir evtl. noch einen Verbesserungsvorschlag machen ?

Viele Grüße,
Hans-J.

Was Herr E. H. dort beschreibt, ist trivial. Wenn man aus N x N Pixeln den Mittelwert bildet, sinkt das Rauschen (egal ob es vom Scanner oder vom Korn kommt) aber auch gleichzeitig die Auflösung. Man sollte immer mit der höchsten Auflösung des Scanners arbeiten und bei Bedarf mit Photoshop & Co. herunterrechnen.
Das geht besser als mit dem Programm des Herrn E. H.

[Jossie]

Hallo Yogi,

ganz so trivial ist das nur, wenn es sich um reines Bildkornrauschen handelt. Spielt auch die Photonenstatistik eine Rolle (dunkle Bereiche), so ist das schon so, wie oben ausgeführt. Missverständlich ist nur Herrn E.H.s Äußerung, dass das "ähnlich sei wie bei einem Mehrfachscan". Damit meint er wohl das Photonenrauschen.

Das Herunterrechnen beim alleinigen Zusammenfassen von NxN Pixeln ist trivial und da geben sich die Programme sicher nichts. Anders ist das, wenn interpoliert werden muss. Der Algorithmus in Photoshop ist der gleiche wie in SilverFast (VueScan und IrfanView weiß ich nicht). Allerdings muss man in Photoshop jedes Bild einzeln behandeln, während man in SilverFast den Jobmanager (ja, dafür ist er einsetzbar) bzw. in IrfanView die Stapelverarbeitung nutzen kann. Allerdings ist bei SilverFast ein zweifacher Durchgang nötig, denn wenn man Bildbearbeitung (z.B. iSRD) und Herunterrechnen gleichzeitig macht, dann vollzieht das SilverFast in der falschen Reihenfolge (zuerst wird die Pixelzahl verringert und dann die Bildbearbeitung durchgeführt), was zu deutlich schlechteren Ergebnissen führt. Daher muss zuerst die Bildbearbeitung gemacht und das Ergebnis als TIF abgespeichert werden. Danach ist nochmals ein Lauf zur Pixelverringerung und Abspeicherung des Endergebnisses nötig. Wie das VueScan handhabt, weiß ich nicht, und wäre zu untersuchen.

Beste Grüße

Hermann-Josef

[yogi]

Hallo,
ich bin ziemlich sicher, dass mein simples Statement richtig ist.
Falls nicht, habe ich mein Gehalt in den letzten 25 Jahren fälschlicherweise erhalten ...

Nebenbei: Scannerrauschen ist in der Regel im Vergleich zum Film-"Rauschen" (Korn) vernachlässigbar. Deshalb bringt auch Mehrfachscan in der Regel nichts.
Falls doch, hat man einen sehr schlechten Scanner, oder der Film ist zwischen den Scans verrutscht und die Auflösung auf Kosten der Verbesserung des Störabstands reduziert.

Yogi

[Jossie]

Hallo Yogi,

na, bei mir wären es 36 Jahre. . Mir ging es darum, dass Du keinen Unterschied zwischen Korn- und Photonenrauschen gemacht hattest. Das war der Punkt, den E.H., so glaube ich immer noch, meint. Klar, wenn man Pixel mittelt, so steigt (genau gesagt) das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (es sei denn, die Endauflösung löst immer noch das Korn auf) und die Auflösung sinkt. Das hatte ich nicht bestritten sondern gleich in der ersten Antwort so geschrieben. Aber es war doch die Frage, ob man gleich mit dem Scanner mittelt oder besser erst nachher, und die wird durch die Aussage "das ist doch trivial..." nicht beantwortet. Wenn man das genau erklären / verstehen will, wo der Unterschied liegt, dann s.o.

Schöne Grüße

Hermann-Josef