Rauigkeit von Papier mit Computer Vision bestimmen

Möchte man Papier kaufen, findet man als vor allem die Größe der Bögen und die Grammatur (Gewicht pro Fläche). Zur Rauigkeit und Struktur des Papiers findet sich allerdings keine Angabe. Ich habe ein bisschen untersucht.

Je nach dem, was man mit Papier anstellen möchte, ist eine andere Struktur hilfreich. Möchte man Fotos ausdrucken, ist ein besonders feines Papier hilfreich. Möchte man allerdings darauf zeichnen, ist zu feines Papier kontraproduktiv. Graphit-Bleistifte und Kohlestifte funktionieren durch den Abrieb. Bei besonders glattem Papier gleitet der Stift ohne Abrieb, man hinterlässt so keinen Strich.

Ist das Papier allerdings zu rau, drängt sich die Textur des Papiers in das Bild auf. Man kann dann keine kleinen Details mehr Zeichnen, weil man durch die grobe Struktur nicht mehr so feine Striche machen kann.

Malt man mit flüssiger Farbe, so sind die Abwägungen wieder komplett anders. Hier braucht man nicht unbedingt den Abrieb, dafür muss das Papier aber ein bisschen Feuchtigkeit aufnehmen können ohne Wellen zu schlagen. Da ich bisher aber nur trocken zeichne, ist das für mich kein Kriterium.

Aber wie findet man nun das richtige Papier? Die ernüchternde Antwort ist schlicht, dass man verschiedene Papiere ausprobieren muss und so ein Gefühl bekommt. Mit der Zeit hat man die Erfahrung um im Laden durch ein bisschen Fühlen das richtige Papier zu finden.

Ich habe versucht das ganze zu quantifizieren. Das hat leider nicht geklappt, jedoch habe ich dabei interessante Dinge gelernt. Und die möchte ich teilen.

Schraffur-Scans

Ich habe auf allen Papieren, die ich so finden konnte, einmal mit einem 4B Bleistift mit mittlerem Druck eine Fläche schraffiert. Dabei habe ich den Stift recht flach gehalten, sodass eine große Auflagefläche über das Papier glitt.

Diese Papiere habe ich dann mit 600 DPI in Farbe eingescannt. Daraus habe ich dann anschließend einen kleinen Ausschnitt von 300 × 300 Pixeln gewählt, das entspricht also 12,7 mm Kantenlänge.

Dann gehen wir die Papiere doch einmal durch.

Kopierpapier

Angefangen habe ich mit ganz normalem Kopierpapier mit 80 g/m². Das hat eine sehr feine Struktur. Im Test sieht es so aus:

Zeichnungen darauf haben keine nennenswerte Körnung. Allerdings ist es schwer mehrere Schichten Bleistift aufzutragen. So sieht ein Bild darauf aus:

Erstes Skizzenbuch

Danach hatte ein Skizzenbuch, das eher schweres Papier hatte. Ich schätze es auf 170 g/m². Das war ziemlich rau, wodurch es gut für Kohle geeignet war. Bei Bleistiftzeichnungen hatte ich dann aber schnell das Problem, dass man dort ziemlich viel Textur sehen konnte. So sieht das im Scan aus:

Eine Zeichnung auf diesem Papier hat dann diese grobe Körnung drin.

Canson One

Aktuell nutze ich als Skizzenbuch das Canson Art Book One. Das hat eine Grammatur von 100 g/m² und so eine mittlere Rauigkeit, die ich sehr schön finde. Im Scan sieht es so aus:

Darauf zeichne ich gerne, weil ich viele Schichten mit verschieden weichen Bleistiften auftragen kann. Die resultierende Zeichnung ist dann entsprechend homogen.

Hahnemühle Nostalgie

Das Papier von Hahnemühle ist mit 190 g/m² deutlich schwerer. Es ist einerseits deutlich glatter, es hat deutlich weniger feine Körnung. Aber dafür hat es noch eine grobe Struktur. Man kann das hier im Scan gut erkennen, wie grob diese Struktur ist:

Was ich auch noch herausfordernd finde ist die Unterschiedlichkeit je nach Richtung. Schraffiert man vertikal, also von oben nach unten, wird es viel dunkler:

Das Papier hat also eine ausgezeichnete Richtung. Das finde ich auch schwer zu nutzen.

Der gleiche Sessel als Motiv in gleicher Größe sieht auf diesem Papier so aus:

Hier ist diese grobe Struktur deutlich zu erkennen und drückt der Zeichnung einen eigenen Charakter auf.

Übersicht

Ich habe die Scans der unterschiedlichen Papiere einmal in einer Montage zusammengestellt:

Hier ist gut zu erkennen, wie unterschiedlich die Papiere sind. Und ich kann auch ganz gut erkennen, warum das Canson One mein aktueller Favorit ist. Leicht gekörnt, aber nicht zu viel. Keine groben Strukturen, aber dennoch genug Abrieb.

Versuch mit Fourier-Analyse oder Wavelets

Ursprünglich wollte ich das ganze quantitativ anschauen. So ist bei der Grammatur (dem Flächengewicht) ja eine Zahl. Man kann das vergleichen. 190 g/m² ist schwerer als 100 g/m². Soweit so gut. Das wollte ich für die Rauigkeit auch haben, insbesondere um verschiedene Hersteller vergleichen zu können.

Ich habe mir daher die Fourier-Transformation zu den einzelnen Papieren angeschaut. Ich hatte angenommen, dass man dann eine charakteristische Frequenz sehen würde. Weil das Muster aber irregulär ist, kommt da nichts interessantes bei raus.

Ähnlich ist es mit der Wavelet-Transformation. Da passiert auch letztlich nichts hilfreiches, weil es eben nicht regelmäßig ist. Letztlich ist es nur Rauschen, was man dann zerlegt.

Ich habe auch noch Autokorrelation durch Faltung mit sich selbst ausprobiert. Auch da war nicht wirklich etwas zu erkennen.

Vielleicht gibt es aus der Signalverarbeitung noch etwas, mit dem man diese Muster klassifizieren kann. Aber eigentlich ist es auch gar nicht so wichtig. Ich muss die Papiere anfassen, auf ihnen zeichnen. Und dann finde ich schon heraus, ob mir das gefällt oder nicht.