Was versteht man unter der Angabe DPI? Und was steckt in einem Dot oder Bildpunkt?
Was sollte der Kunde vor der Beauftragung von Dia-Scans und Großformat-FineArt-Drucken hierzu beachten?

Einiges Wissenswerte zu diesen Fragen im Folgenden:

Es ist anzumerken, dass die Bezeichnung DPI zunächst aus dem Druckbereich kam. Erst später, als die Scanner in die elektronische Welt kamen, wurde die Einheit DPI auch hier zum Maßstab der Auflösung. Dabei bedeutet DPI, dots per inch (Deutsch: Punkte pro Inch/Zoll), PPI, points per inch/Zoll und LPI, lines per inch (Linien pro Inch/Zoll). Die Einheit Inch ist ein amerikanisches Längenmaß und seit 1956 ist das Inch international definiert mit 2,54 cm oder 25,4 mm.

Aber zunächst, warum empfindet unser Auge ein Bild „scharf“? Ein Bild wird als scharf betrachtet wenn es mit 300 dpi gedruckt wird. Dies hängt mit dem Auflösungsvermögen des menschlichen Auges, besser mit dem unserer Netzhaut bei optimaler Beleuchtung zusam-
men. Bei einer mittleren Betrachtungsentfernung von ca. 30 Zentime-
tern kann das durchschnittliche Auge Punkte in der Größe von 1/12 mm wahr nehmen. Dies bedeutet letztendlich, dass unser Auge auf der Strecke von einem Inch (25,4 mm) 12 x 25 = 300 Punkte und somit 300 dpi (Punkte pro Zoll) alternierend schwarz und weiß erkennen kann.

Was bedeuten diese Angaben für die Bildverarbeitung nun im Detail? Welche Ansprüche werden an die Auflösung eines Scans gestellt?

Anhand des nebenste-henden Beispieles wollen wir versuchen, dies zu erklären. Das Beispiel selbst ist eine 3.200 fache Vergrößerung des rot markierten Ausschnittes im Beispielbild mit dem Scan mit 4000 dpi auf
der Seite „Empfehlung“. Die Endauflösung haben wir so gewählt, dass ein Beispiel mit 30 dpi ent-
steht. 30 dpi bedeutet, dass wir auf der Strecke von
1 Inch/Zoll = 2,54 cm
30 Bildpunkte darstellen.

Damit können wir gegenüber einer Darstellung mit 300 dpi auch einen einzelnen Bildpunkt bzw. ein Pixel noch besser zeigen. Für einen Scan oder Druck mit 300 dpi muss man sich somit lediglich des Faktors 100 bedienen. 100 aus dem Grund, da der Faktor bezogen auf die Fläche quadratisch eingeht (10 hoch 2). Ebenfalls entscheidend für die Scan-Auflösung ist auch die Reduktion von Störeffekten wie Aliasing (Treppeneffekt) und Interferenzen (Rauschen). Das Aliasing, ist dem nebenstehenden Beispielbild mit 30 dpi sehr gut zu entnehmen. Für einen guten Ausdruck sollte dieses Bild eine Auflösung von mindestens 300 dpi besitzen. D. h., das Quadrat-Inch mit der Auflösung von 30 dpi hat 900 Punkte innerhalb des Quadrates. Bei der Darstellung von 300 dpi haben wir bereits 300 x 300 = 90.000 Bildpunkte. Auf der Seite Scanempfehlung haben wir bereits die Möglichkeiten zum Scan eines KB-Dias dargelegt. So erzielt man einen guten Ausdruck (300 dpi) bei einem Scan mit 1000 dpi für die Fläche von 80 x 120 mm usw. Und je höher die Scanauflösung ist, erzielt man neben einer größeren bedruckbaren Fläche auch eine entsprechend bessere oder höhere Qualität des Bildes durch die Reduktion der Störungen.

Was ist überhaupt ein Bildpunkt oder ein Pixel?
Nehmen wir das dargestellte Beispielbild, in dem der linke obere Bildpunkt markiert ist. Dieser Bildpunkt, natürlich wie jeder andere auch, beinhaltet im RGB-Farbraum die Werte für die dargestellte, sichtbare Farbe und deren Helligkeit. Geht man mit der Pipette eines Bildbearbeitungsprogrammes auf genau diesen markierten Punkt, so erhält man die Information zurück: R=192, G=230 und B=253. Diese drei Werte ergeben genau diesen Türkisfarbton mit seiner Helligkeit. Die Buchstaben stehen für jeweils R=Rot, G=Grün und B=Blau. Jede der drei „Grundfarben“ kann einen Wert zwischen 0 und 255 annehmen. Wären alle drei Werte null, so hätte man einen schwarzfarbenen Punkt. Umgekehrt, hätten alle drei Werte 255, so würde man einen weißen Bildpunkt sehen. Vor noch gar nicht allzu langer Zeit, man erinnere sich, konnte man die Grafikkarten im PC auf 64.000 Farben einstellen oder man las True Colour. True Colour wurde umschrieben mit diesen 16,7 Millionen Farben. Das heißt, es gibt mathematisch betrachtet 256 hoch 3 (256x256x256) = 16,777216 Millionen darstellbare Farben. Obgleich man heute immer häufiger von 16 Bit Farbtiefe spricht resultieren diese 16,7 Mio Farben aus der „8 Bit Farbtiefe“ je Kanal (R,G,B).

Wie verhält sich die Scan-Auflösung zur bedruckbaren Fläche?
Aufgrund der heute üblichen Auflösung eines Farblasers mit 600 dpi wollen wir hierzu folgendes Beispiel geben: Für Flachbettscanner, die ein Bild in Originalgröße, z. B. 9 x 13 cm mit 600 dpi scannen, ist das kein Problem, wenn das gescannte Bild wieder in dieser Größe gedruckt werden soll. Ganz anders verhält es sich beim Dia- oder Filmscan. Hier muss man sich vor Augen führen, dass das KB-Original ja nur 24 x 36 mm (also: 0,954 x 1,417 Inch) groß ist. Würde man dieses Dia nun 1:1 mit 600 dpi einscannen und mit einem 600dpi-Drucker drucken, so würde man exakt ein Bild mit genau dieser Fläche 24 x 36 mm, also nicht viel größer als eine Briefmarke, erhalten.

Wie erhält man nun durch den Scan eines Dias ein Bild bei 600 dpi Druckerauflösung und mit einer Fläche von 9 x 13 cm?
Um ein Bild in der Größe oder mit einer Fläche von 9 x 13 cm (also: 3,54 x 5,12 Inch) drucken zu können, muss das KB-Dia mit ca. 2200 dpi eingescannt werden. Die Mathematik hierzu: (3,54 Inch x 600 Bildpunkte) x (5,12 Inch x 600 Bildpunkte) = ca. 6,5 Mio Bildpunkte in dieser Fläche. Zieht man nun die Wurzel daraus, ergibt sich im Mittel eine Kantenlänge von ca. 2550 Bildpunkten. Das KB-Dia hätte in seiner Fläche bezogen auf 600 dpi ca. 490.000 Bildpunkte. Die Wurzel hieraus ergibt 700 Bildpunkte bezogen auf eine mittlere Kantenlänge. Dies bedeutet, man hat die 600 dpi mit dem Faktor (2550/700=) 3,64 zu multplizieren und erhält damit die notwendige Scanauflösung mit knapp 2.200 dpi. Dies heißt nun letztendlich, dass die Scanauflösung maßgeblich für die Fläche, die qualitativ gut bedruckt werden kann, verantwortlich ist. Oder umgekehrt, hat man vor, eine bestimmte Fläche zu drucken, so muss die Scanauflösung entsprechend angepasst werden. Manko nur, die optische Auflösung eines guten Dia- oder Filmscanners ist endlich, d. h., bei ca. 4000 dpi ist die Obergrenze erreicht.

Ist ein gescanntes Bild vom Dia nicht beliebig vergrößerbar?
Genau so ist es! Aber, es gibt ein paar Kniffe. Die meisten der heute angebotenen Drucker haben eine Auflösung zwischen 600 und 1200 dpi. Da aber das Auge, wie oben schon erwähnt, ein Bild mit 300 dpi als scharf erkennt, ist eine Bildauflösung von 600 dpi oder mehr nicht notwendig. Höhere Auflösungen bringen von daher keine Vorzüge, sondern im Gegenteil die Druckgeschwindigkeit wird langsamer. Soll heißen, liegt ein Bild mit einer Auflösung von 600 dpi vor, so kann dieses Bild auch auf nominale 300 dpi reduziert werden und man erhält damit eine doppelt so große Druckfläche bei nahezu gleichbleibender Qualität für unser Auge. Noch etwas anders verhält es sich dann mit dem von uns eingesetzten HP Foto-DesignJet der Z-Serie mit eingebautem Farbdensitometer mit einer Auflösung von 1200 dpi. Mit diesem HighEnd Profigerät mit acht Druckfarben und einer Druckbreite von 44“ (Zoll) = 1117 mm können wir bei Bildvergrößerungen noch einiges mehr als üblich herausholen. Allerdings wird der Druckprozess bedingt durch die wesentlich höhere zu verarbeitende Datenmenge ganz nachhaltig verlangsamt. Als Beispiel sei erwähnt, dass beim Ausdruck eines Motives auf 90 cm mal 130 cm bei 300 dpi (Bildauflösung) immerhin ca. 163 Millionen Bildpunkte zu verarbeiten sind. Diese Bildpunktmenge entspricht bei 8 Bit Farbtiefe je Farbkanal einer Datenmenge von knapp 670 MB (Millionen Byte). Ein solcher Ausdruck benötigt dann schon mal eine lange halbe Stunde. Auf der anderen Seite können wir mit diesem Gerät die Bildauflösung auf ca. 100 dpi reduzieren ohne dass die kleinste Qualitätseinbuße sichtbar werden würde. Das heißt, ein KB-Diascan mit optischen 4000 dpi wird bei uns noch auf eine Fläche von 1000 x 1500 mm gedruckt ohne dass ein Qualitätsmanko erkennbar werden würde. Dieses schier Unglaubliche erreichen wir mit der HP EET-Technologie in Verbindung mit den Druckköpfen. Jeder Druckkopf hat 2112 extrem kleine Präzisionsdüsen um kornfreie Bilder mit sanftesten Farbübergängen drucken zu können.

Warum kann man nicht mit mehr als 4000 dpi scannen? Oder warum ist es nicht mehr sinnvoll?
Nun, ein sehr guter KB-Film sollte in der Lage sein, auf seiner Fläche rund 30 - 40 Mio Bildpunkte darstellen zu können. Allerdings, und dies ist entscheidend, man benötigt zusätzlich eine gute Kamera und darüber hinaus ein sehr hochwertiges (Profi-) Objektiv. Schlichte Kameras mit einfachen, meist günstigen Objektiven schaffen kaum mehr als 12 Millionen Bildpunkte auf den KB-Film (24 x 36 mm) abzulichten. Basierend auf der Grundausgangslage von 300 dpi ergibt dies bei einer simplen Rechnung für den KB-Film: ca. 2840 x 4220 Bildpunkte was auf der KB-Fläche 12 Millionen Bildpunkte ergäbe. Umgekehrt, um diese Bildpunktmenge aufnehmen zu können, benötigte man eine Scannerauflösung von 2980 dpi. Professionelle Kameras mit z. B. Festbrennweiten-Objektiven vermögen Auflösungen von 3.820 x 5.670 Bildpunkten auf den Film zu bannen. Dies wären 21,6 Millionen Bildpunkte und entspräche 4000 dpi. Somit wäre die physikalische Grenze mit 4000 dpi allerdings gleichfalls erreicht.

Welchen Einfluss auf den Scan hat der ursprünglich verwendete Film?
Die Empfindlichkeit der Filme der analogen Fotografie werden in den Bezeichnungen ASA (American Standards Association) und DIN (Deutsches Institut für Normung) bzw. ISO (International Standards Organization) angegeben. Die nachfolgende Tabelle zeigt die wichtigsten Filmempfindlichkeiten nach der deutschen Industrienorm und dem amerikanischen Standard an: