Bildwinkel, Blende, Schärfentiefe, Format - verschoben aus Nikon V 1 versus PEN P 3

[Weide]

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Alsoo,

ich denke hier wurden einige der Zusammenhänge unter den Tisch gekehrt. Es ist zwar richtig, dass durch ein Objektiv bei gleich großer Eintrittspupille auch die gleiche Lichtmenge hindurchgeht, aber diese Tatsache ist irrelevant wenn man die Brennweite bzw. (jetzt kommt’s!) die mit der Brennweite (fest physikalisch) verbundene Bildebene außer Acht lässt.

Ein Beispiel: Vergessen wir für den Moment die verschiedenen Sensorformate und schauen uns zwei Kleinbildobjektive an, beide mit einer Eintrittspupille von 50mm, jedoch mit unterschiedlichen Brennweiten, eines 100mm, das andere 50mm. Für das 100mm-Objekiv ergibt sich eine Lichtstärke von 2.0 (100mm/50mm), für das 50mm Objektiv eine Lichtstärke von 1.0 (50mm/50mm). Wenn man die oben genannten Dinge (Brennweite/ Bildebene) tatsächlich außer Acht lässt, dann würde eine Kamera bei 50mm/f1.0 oder 100mm/f2.0 gleiche Belichtungszeiten ermitteln – es tritt ja laut Aussage hier im Thread dieselbe Lichtmenge hindurch. Natürlich ist das falsch! Kein Belichtungsmesser der Welt benötigt für eine korrekte Belichtung die Brennweite als Eingabewert. Ein Handbelichtungsmesser z.B. zeigt einem für gegebenes Licht die einzustellende Blende und/oder Zeit an – eine Brennweite wird nicht benötig (von einem Cropfaktor ganz zu Schweigen).

Warum ist das so? Warum fällt ganz offensichtlich trotz gleicher Eintrittspupillen und daher gleicher Lichtmengen unterschiedlich viel Licht auf den Sensor? Nun, das Bild kann nur in der Bildebene des Objektives scharf abgebildet werden – nur hier treffen die von einem Punkt im Gegenstandsraum ausgehenden Lichtstrahlen wieder in einem Punkt imBildraum zusammen (Stichwort „Linsengleichung“). Die Lage der Bildebene ist abhängig von der Brennweite; sie ist umso weiter vom Brennpunkt entfernt, je größer die Brennweite ist. Da die Lichtmenge gleich bleibt, sich aber quasi vom Brennpunkt aus „auffächert“, sinkt die Intensität mit steigendem Abstand. Wie eben gesagt, befindet sich die Bildebene (=Sensorebene) bei größeren Brennweiten weiter von Brennpunkt entfernt – die Lichtintensität pro Fläche sinkt – voilá! Das ist der Grund warum ich das 50mm Objektiv auf den gleichen Wert abblenden muss (von 1.0 auf 2.0), damit ich eine zum 100mm Objektiv gleiche Belichtung erhalte. Merke: Die einfallenden Lichtintensitäten sind nun zwar verschieden, die Lichtmenge pro Fläche ist jedoch gleich!

Zurück zum CX-Sensor: Es wurde angenommen, man könne einfach mal eben die Lichtmenge, die durch ein Objektiv fällt, komplett auf einen kleineren Sensor abbilden. Schön wär’s! Dazu müsste man den Sensor aus der Bildebene heraus dichter an den Brennpunkt setzen – dies lässt allerdings keine scharfe Abbildung mehr zu (falls dies anders wäre, könnte man übrigens kein Kleinbildobjektiv an einer APS-C Kamera verwenden). Man kann es drehen und wenden wie man will: Auch ein kleinerer Sensor muss in der Bildebene bleiben – dieser erhält daher immer nur ein Teil der eintretenden Lichtmenge. Diese Teilmenge teilt sich dann wiederum in zum KB-Sensor wesentlich kleinere Pixel – es rauscht!

Viele Grüße

Weide

bearbeitet 5. Januar 2012 von donalfredo

[wolfgang_r]

@Weide:

Setze einfach mal den aufgenommenen Raumwinkel vor der Frontlinse ins Verhältnis mit dem abgebildeten Bildbereich auf dem Sensor.

Oder:

Schneide aus einem Bild aus einer Analog-Hasselblad ein Stück aus dem Film heraus (mit dem Sensor gehts ja schlecht). Was ändert sich dann? Der zweidimensional abgebildete Raumwinkel, das heißt es ist ein Ausschnitt aus dem Gesamtraumwinkel (der dreidimensional ist), was einer längeren Brennweite bei gleicher Blendenzahl und gleicher Bildweite wie bei der Hassi entspricht. Die Beleuchtungsstärke pro Flächeneinheit bleibt gleich, denn es ist ja noch immer der gleich Ausschnitt aus dem Raumwinkel, der auf dieser Fläche abgebildet wird! Alles andere geht daran vorbei.

Aus diesem simplen Grund muss die Brennweite, die den gewünschten Raumwinkel bestimmt, immer kürzer werden, je kleiner das Aufnahmeformat wird, damit der aufgenommene Raumwinkel da wieder drauf passt. Die Energie aus dem Raumwinkel ist bei gleicher Blendenzahl immer die gleiche, das Bild in der Bildebene ist kleiner, die Folge ist eine größere Schärfentiefe.

Dabei ist die Schärfentiefe immer auf den gleichen Bruchteil von der Diagonale des Formats bezogen.

Ist doch ganz einfach.

Preisfrage:

Warum ist die Schärfentiefe bei kleinerem Format, aber dem gleichen abgebildeten Raumwinkel und gleicher Blendenzahl größer? Dafür muss es doch einen physikalischen Grund geben.

 

Vorschlag: Wenn diese Diskussion weitergeführt werden soll, dann mache einen eigenen Thread dafür auf. Das ist hier zu sehr OT.

[Weide]

@Weide:

Aus diesem simplen Grund muss die Brennweite, die den gewünschten Raumwinkel bestimmt, immer kürzer werden, je kleiner das Aufnahmeformat wird, damit der aufgenommene Raumwinkel da wieder drauf passt. Die Energie aus dem Raumwinkel ist bei gleicher Blendenzahl immer die gleiche,

 

Hallo Wolfgang,

 

ganz genau! Die Energie ist bei gleicher Blendenzahl die gleiche, ich verkürze aber die Brennweite, um den selben Raumwinkel auf einen kleineren Sensor abbilden zu können. Bei einem Sensor mit dem Cropfaktor 2 muss ich statt eines 100mm Objektivs ein 50mm Objektiv verwenden um den gleichen Raumwinkel zu erfassen. Die Blende bleibt wie gesagt gleich. Das bedeutet ich benötige (bei Offenblende) für das 100mm Objektiv eine Eintrittspupille von 50mm (100mm/50mm = Blende 2) und für das 50mm lediglich eine Eintrittspupille von 25mm (50mm/25mm = Blende2). Es werden somit für eine identische Lichtmenge auf dem selben Teilstück der Sensorebene unterschiedliche (Eintritts!-)Lichtmengen benötigt.

 

 

Der zweidimensional abgebildete Raumwinkel, das heißt es ist ein Ausschnitt aus dem Gesamtraumwinkel (der dreidimensional ist).

 

ich weiß nicht ob wir uns richtig verstehen - das erzeugte Bild im Bildraum (also dort wo sich die Sensorebene befindet) ist zunächst mal genau so dreidimensional wie das reale Bild im Gegenstandsraum (das Motiv). Das ist ja der Grund warum es überhaupt eine begrenzte Tiefenschärfe gibt. Der Sensor liegt irgendwo in der Bildebene und nimmt natürlich lediglich ein zweidimensionales Abbild des dreidimensionalen Abschnitts auf (vielleicht meinst Du ja genau das). Durch Verschieben des Objektivs (alternativ könnte natürlich auch der Sensor verschoben werden) wird immer ein bestimmter Teil des dreidimensionalen Bildraums zweidimensional abgebildet, sprich die Schärfe wird eingestellt.

 

Mit dem Wissen der dreidimensionalen Abbildung auch in der Bildebene (Sensorebene) kommen wir zu Deiner Preisfrage :

 

@Weide:

... das Bild in der Bildebene ist kleiner, die Folge ist eine größere Schärfentiefe.

Dabei ist die Schärfentiefe immer auf den gleichen Bruchteil von der Diagonale des Formats bezogen.

Preisfrage:

Warum ist die Schärfentiefe bei kleinerem Format, aber dem gleichen abgebildeten Raumwinkel und gleicher Blendenzahl größer? Dafür muss es doch einen physikalischen Grund geben.

 

 

Im Prinzip wird nur ein Punkt bzw. eine Ebene des Motivs auf der Bildebene (dem Sensor) scharf abgebildet, aber ich denke, das ist nichts Neues. Das man mehr als nur eine winzige Ebene als scharf wahnimmt liegt daran, dass das Auge (und auch die Technik) nicht so hoch auflösen kann, aber auch das ist nichts Neues. Wenn ich einen Bildausschnitt nehme, diesen Ausschnitt genau so groß betrachte wie zuvor das Gesamtbild, dann verkleinert sich selbstverständlich zunächst die Tiefenschärfe. Jetzt verkürzen wir die Brennweite, so dass der Ausschnitt wieder dem ungeschnittenen Original entspricht. Jetzt müsste man sich eigentlich die Strahlenverläufe in einem Objektiv aufmalen : Die Abbildung des Motivs im Bildraum ist wie gesagt ebenfalls dreidimensional, aber bei verkleinerter Brennweite reduziert sich diese dreidimensionale Ausdehnung, was nichts anderes bedeutet als eine erhöhte Tiefenschärfe. Die Reduzierung der dreidimensionalen Ausdehnung ist so groß, dass eine Auschnittsvergrößerung dies nicht kompensieren kann. Soweit mir bekannt, gibt es keinen direkten mathematischen Zusammenhang zwischen der Tiefenschärfereduktion durch Croppen und Vergrößerung der Tiefenschärfe durch Reduzierung der Brennweite. Die Aussage, das z.B. der Cropfaktor 1.5 eine Blende in der Tiefenschärfe ausmacht, stimmt nur ungefähr - es steht nicht mathematisch in einem direkten Zusammenhang bzw. ich habe diesen noch nicht gefunden. Korrigiert mich wenn ich diesbezüglich falsch liege.

 

Viele Grüße

 

Weide

[wolfgang_r]

(...) Das bedeutet ich benötige (bei Offenblende) für das 100mm Objektiv eine Eintrittspupille von 50mm (100mm/50mm = Blende 2) und für das 50mm lediglich eine Eintrittspupille von 25mm (50mm/25mm = Blende2). Es werden somit für eine identische Lichtmenge auf dem selben Teilstück

der Sensorebene unterschiedliche (Eintritts!-)Lichtmengen benötigt.

 

Oder anders ausgedrückt:

Das kleinere Stück Sensor (Film) braucht im Vergleich zum größeren Format aus dem gleichen dreidimensionalen Gegenstandsraum einen dem Flächenverhältnis entsprechenden kleineren Anteil am Gesamtlicht aus dem vollständigen Gegenstandsraum für die gleiche Beleuchtungsstärke resp. Belichtung.

 

(...) Der Sensor liegt irgendwo in der Bildebene und nimmt natürlich lediglich ein zweidimensionales

Abbild des dreidimensionalen Abschnitts auf (vielleicht meinst Du ja genau das). Durch Verschieben des Objektivs (alternativ könnte natürlich auch der Sensor verschoben werden) wird immer ein bestimmter Teil des dreidimensionalen Bildraums zweidimensional abgebildet, sprich die Schärfe wird eingestellt.

 

Damit gehe ich nur teilweise konform. Ich würde das erweitern. Es wird immer der ganze dreidimensionale Gegenstandsraum abgebildet, aber nur ein Teil des Gegenstandsraums (eigentlich theoretisch nur eine Ebene aus dem Gegenstandsraum mit der Dicke Null) wird scharf abgebildet.

 

Mit dem Wissen der dreidimensionalen Abbildung auch in der Bildebene (Sensorebene) kommen wir zu Deiner Preisfrage :

 

Im Prinzip wird nur ein Punkt bzw. eine Ebene des Motivs auf der Bildebene (dem Sensor) scharf abgebildet, aber ich denke, das ist nichts Neues. Das man mehr als nur eine winzige Ebene als scharf wahnimmt liegt daran, dass das Auge (und auch die Technik) nicht so hoch auflösen kann, aber auch das ist nichts Neues. Wenn ich einen Bildausschnitt nehme, diesen Ausschnitt genau so

groß betrachte wie zuvor das Gesamtbild, dann verkleinert sich selbstverständlich zunächst die Tiefenschärfe. Jetzt verkürzen wir die Brennweite, so dass der Ausschnitt wieder dem ungeschnittenen Original entspricht. Jetzt müsste man sich eigentlich die Strahlenverläufe in einem Objektiv aufmalen : Die Abbildung des Motivs im Bildraum ist wie gesagt ebenfalls dreidimensional,

aber bei verkleinerter Brennweite reduziert sich diese dreidimensionale Ausdehnung, was nichts anderes bedeutet als eine erhöhte Tiefenschärfe. Die Reduzierung der dreidimensionalen Ausdehnung ist so groß, dass eine Auschnittsvergrößerung dies nicht kompensieren kann. Soweit mir bekannt, gibt es keinen direkten mathematischen Zusammenhang zwischen der Tiefenschärfereduktion durch Croppen und Vergrößerung der Tiefenschärfe durch Reduzierung der Brennweite. Die Aussage, das z.B. der Cropfaktor 1.5 eine Blende in der Tiefenschärfe ausmacht, stimmt nur ungefähr - es steht nicht mathematisch in einem direkten Zusammenhang bzw.

ich habe diesen noch nicht gefunden. Korrigiert mich wenn ich diesbezüglich falsch liege.

 

-

Jetzt lege ich zum Verständnis mal was fest: Ich stelle mir bildseitig ein rechtwinkliges Dreieck vor, welches mit der Ankathede b auf der optischen Achse liegt, mit der Gegenkathede a auf dem Sensor liegt und die Hypotenuse c dem Strahl eines Bildpunktes aus dem Gegenstandsraum entspricht. <a' (alpha) soll der Winkel zwischen Ankathede b und Hypotenuse c sein. Auf der Gegenstandsseite stelle ich mir ein um die optische Achse gespiegeltes, rechtwinkliges Dreieck vor, dessen Gegenkathede ag auf der Schärfeebene des Gegenstandsraums liegt und dessen Hypotenuse cg die Verlängerung der bildseitigen Hypotenuse c ist.

-

Alle auf der Hypotenuse und der Ankathede (Sonderfall der Hypotenuse bei dem Winkel <a' = Null) befindlichen Punke des Gegenstandraums, die weiter entfernt als der dem Objektiv am nächsten liegende Punkt sind, werden auf nur einem Punkt des Sensors abgebildet. Das heißt, die weiter entfernten Punke werden vom nächstliegenden Punkt verdeckt und nicht abgebildet, wenn der am nächsten liegende Punkt nicht transparent ist. Wenn er transparent ist, dann wird ist die Belichtung auf diesem Punkt des Sensors die Summe aus allen auf der Hypotenuse befindlichen und abgebildeten Punkte. Die Punkte auf der Hypotenuse und der Ankathede sind insofern ein Sonderfall.

Alle anderen Punkte des Gegenstandraums, bzw. deren Quanten, treffen um einen Winkel <a' versetzt auf den Sensor auf. Nur die Punkte, die sich in der Schärfeebene des Gegenstandraums befinden, treffen im korrekten Winkel <a' und damit mit dem korrekten Abstand der Gegenkathede b auf dem Sensor auf und werden damit am korrekten Punkt zweidimensional abgebildet. Alle parallel zur optischen Achse befindlichen Punkte, die sich nicht in der Schärfeebene des Gegenstandraums befinden, habe ihren bildseitige Fokuspunkt vor (bei weiter entfernten Punken) oder nach (bei näheren Punkten) der Sensorebene auf der Hypotenuse oder deren Verlängerung durch den Sensor hindurch. Das heißt, sie werden zweidimensional am "falschen" Ort abgebildet, nähmlich weiter entfernte Punke zu weit außen von der optischen Achse entfernt und nähere Punkte zu weit innen an der optischen Achse dran. Das kann man sich gut vorstellen, wenn man vom wirklichen Fokuspunkt ausgehend eine Senkrechte auf die Sensorebene projiziert. Entlang der Hypotenuse landet das Quant ja an einer anderen Stelle.

Daraus ergeben sich abhängig von der Entfernung zur Schärfeebene unterschiedliche Einschlagpunkte, die Treffer streuen und das ist die Unschärfe. Der Grad der Unschärfe ist abhängig von der Entfernung der Bildpunkte von der Schärfeebene.

Soweit die Theorie bei einer idealen Optik. WIE ästhetisch die Unschärfe aussieht (Bokeh), ist jetzt nur noch von der Konstruktion des Objektivs abhängig, d. h. von dessen "Restfehlern".

 

Jetzt kommen wir zur Blende und der von deren Größe abhängigen Schärfentiefe.

(Ich meine, der Ausdruck "Schärfentiefe" ist passender, weil es sich um die Tiefenausdehnung der (relativen) Schärfe (bis zu einem Grenzwert) handelt, so wie "Meerestiefe" oder "Bohrlochtiefe".)

Dazu stelle ich mir ein Rohr vor. Habe ich ein dünnes Rohr, dann muss ich beim Durchsehen aus der Position der Bildebene genauer mit dem Rohr zielen, um einen bestimmten Gegenstandspunkt zu treffen. Gleichzeitig ist die Streuung an Ende des Rohres geringer und damit habe ich auch weniger Unschärfe. Insgesamt kommt natürlich weniger Licht durch das dünne Rohr und damit muss ich die Belichtungszeit verlängern, um wieder die gleiche Gesamtlichtmenge für eine genügende Belichtung des Sensors zu erreichen.

Wie nun ein dickeres Rohr (die weiter geöffnete Blende) wirkt, ist damit klar. Es streut mehr, die Tiefe der Schärfeebene wird geringer, dafür die Lichtmenge größer und das führt zu kürzerer Belichtungszeit.

Der Extremfall dieser Betrachtung ist die Lochkamera. Von der Bildebene aus betrachtet schaut man durch ein extrem dünnes Rohr, hat deshalb die maximal mögliche Schärfentiefe und gleichzeitig die längste Belichtungszeit. Dazu kommt dann noch wegen des nicht unendlich kleinen Durchmessers des Lochs eine vergleichsweise starke Beugung (je kleiner umso mehr beugt es) und die von der Lochgröße abhängige Schärfe und Auflösung (je größer umso unschärfer und schlechtere Auflösung).

Um die Nachteile der Lochkamera abzustellen, hat man dann die Objektive erfunden.

 

Viele Grüße

 

Weide

 

Sodele, und nun kann ich auch sagen "korrigiert mich bitte, wenn ich diesbezüglich falsch liege".

bearbeitet 5. Januar 2012 von wolfgang_r

[wolfgang_r]

Hier noch ein Diagramm, welches die Beschreibung in #4 verdeutlichen soll.

[wolfgang_r]

Als Ergänzung zum Thema hier noch ein Hinweis auf diese tolle Beschreibung, nicht ganz ohne Mathematik, aber leicht verständlich.

[Weide]

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Als Ergänzung zum Thema hier noch ein Hinweis auf diese tolle Beschreibung, nicht ganz ohne Mathematik, aber leicht verständlich.

 

jetzt bringe nicht auch noch das Bokeh mit ins Spiel - wir kommen hier eh' schon vom Höckschen auf Stöckchen

 

Vielen Dank für die Grafik - hast Du die selbst erstellt? Hier wäre nochmal ein Vergleich der Strahlengänge bei z.B. halber Brennweite, aber gleichem Objektabstand interessant.

 

Viele Grüße

 

Weide

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Ich würde dir das Adobe Creative Cloud Foto-Abo mit Photoshop und Lightroom empfehlen

[matadoerle]

Hier wäre nochmal ein Vergleich der Strahlengänge bei z.B. halber Brennweite, aber gleichem Objektabstand interessant.

.. stauche die Grafik in der Breite um einen beliebigen Faktor, und du erkennst daß sich praktisch NICHTS ändert!

[wolfgang_r]

jetzt bringe nicht auch noch das Bokeh mit ins Spiel - wir kommen hier eh' schon vom Höckschen auf Stöckchen

 

Vielen Dank für die Grafik - hast Du die selbst erstellt? Hier wäre nochmal ein Vergleich der Strahlengänge bei z.B. halber Brennweite, aber gleichem Objektabstand interessant.

 

Viele Grüße

 

Weide

Ja, habe ich selbst erstellt.

Ein Vergleich mit anderen Brennweiten ist mit einer solchen, nur auf die prinzipiellen Zusammenhänge ausgerichteten Grafik, nicht so ohne weiteres darstellbar. Diese Darstellung zeigt die Verhältnisse stellvertretend schematisch für alle Bildwinkel.

Hier kommt ja auch noch die Schnittweite ins Spiel und die ist von der Objektivkonstruktion abhängig und hat bei immer kürzer werdender Brennweite immer weniger mit dieser zu tun. Man müsste dann auch die Strahlenkegel gegenstandsseitig und bildseitig darstellen inklusive des Strahlenverlaufs IM Objektiv. Als weiteres Kriterium kommt dann noch die bildseitige annähernd telezentrische Bauweise ins Spiel, die bei Digitalsensoren gewisse Vorteile hat, bzw. eigentlich sehr empfehlenswert ist, um auf dem Sensor keine unliebsamen Effekte zu erzeugen. Das ist auf die objektseitige Telezentrie bezogen quasi das hier mit vertauschter Gegenstands- und Bildebene. Siehe auch hier Bild 2.(Einfach nur O und B vertauschen) Vor allem bei Weitwinkelobjektiven ist das ein wichtiges Thema, wie hier ja schon an der einen oder anderen Stelle aufgefallen ist.

Deshalb denke ich, dass für die meisten Leser die Darstellung wie oben für das Verständnis der Zusammenhänge ausreicht.

Ich werde aber bei Gelegenheit versuchen, das auch mal in einer Grafik darzustellen. Ein wenig Zeit wirds aber brauchen.

bearbeitet 5. Januar 2012 von wolfgang_r

[Weide]

.. stauche die Grafik in der Breite um einen beliebigen Faktor, und du erkennst daß sich praktisch NICHTS ändert!

 

ich möchte aber nur die rechte Seite stauchen

[systemcam128]

Alsoo,

ich denke hier wurden einige der Zusammenhänge unter den Tisch gekehrt. Es ist zwar richtig, dass durch ein Objektiv bei gleich großer Eintrittspupille auch die gleiche Lichtmenge hindurchgeht, aber diese Tatsache ist irrelevant wenn man die Brennweite bzw. (jetzt kommt’s!) die mit der Brennweite (fest physikalisch) verbundene Bildebene außer Acht lässt.

Also es macht doch überhaupt keinen Sinn verschiedene Bildwinkel zu vergleichen.

Wenn die Projektionsflächen unterschiedlich sind werden für den gleichen Bildwinkel unterschiedliche physikalische Brennweiten benötigt.

Aus diesem Grunde besitzen Kameras mit kleinen Sensoren sehr kleine physikalische Brennweiten und Kameras mit großen Sensoren eben große physikalische Brennweiten.

Ein Beispiel: Vergessen wir für den Moment die verschiedenen Sensorformate und schauen uns zwei Kleinbildobjektive an, beide mit einer Eintrittspupille von 50mm, jedoch mit unterschiedlichen Brennweiten, eines 100mm, das andere 50mm. Für das 100mm-Objekiv ergibt sich eine Lichtstärke von 2.0 (100mm/50mm), für das 50mm Objektiv eine Lichtstärke von 1.0 (50mm/50mm). Wenn man die oben genannten Dinge (Brennweite/ Bildebene) tatsächlich außer Acht lässt, dann würde eine Kamera bei 50mm/f1.0 oder 100mm/f2.0 gleiche Belichtungszeiten ermitteln – es tritt ja laut Aussage hier im Thread dieselbe Lichtmenge hindurch.

Die verschiedenen Sensorformate kann man nun mal nicht außer acht lassen.

Kein Belichtungsmesser der Welt benötigt für eine korrekte Belichtung die Brennweite als Eingabewert.

Der misst auch nur die Lichtintensität und nicht die Lichtmenge die am Sensor ankommt.

Der Hersteller des Objektivs benötigt sie aber um die richtigen Blendendurchmesser (Eintritspupille) für die Blendenzahlen zu berechnen.

Ein Handbelichtungsmesser z.B. zeigt einem für gegebenes Licht die einzustellende Blende und/oder Zeit an – eine Brennweite wird nicht benötig (von einem Cropfaktor ganz zu Schweigen).

Im Objektiv wird die Brennweite zur Berechnung des richtigen Blendendurchmessers unbedingt benötigt.

Warum ist das so? Warum fällt ganz offensichtlich trotz gleicher Eintrittspupillen und daher gleicher Lichtmengen unterschiedlich viel Licht auf den Sensor?

Die Lichtmenge ist gleich. Die Lichtintensität ist auf der kleineren Projektionsfläche höher weil sich die selbe Lichtmenge auf eine kleinere Fläche verteilt. Also der selbe Effekt wie wenn du deinen Beamer näher an die Leinwand stellt und dadurch ein kleineres aber helleres Bild erhältst.

Merke: Die einfallenden Lichtintensitäten sind nun zwar verschieden, die Lichtmenge pro Fläche ist jedoch gleich!

Genauso ist es.

Zurück zum CX-Sensor: Es wurde angenommen, man könne einfach mal eben die Lichtmenge, die durch ein Objektiv fällt, komplett auf einen kleineren Sensor abbilden.

Ja kann man.

Man kann bspw. ein 600/5.6 und ein 300/2.8 kaufen und ein ersteres an eine KB Kamera und letzteres an eine FT Kamera schrauben und erhält damit die gleichen Bilder.

dies lässt allerdings keine scharfe Abbildung mehr zu

Nein die Bilder sind alle scharf.

 

Diese Teilmenge teilt sich dann wiederum in zum KB-Sensor wesentlich kleinere Pixel – es rauscht!

Nein das Rauschen ist gleich. Wenn die FT Kamera mit dem 300/2.8 ISO200 braucht braucht die KB Kamera mit dem 600/5.6 ISO800 was einen gleichen Rauschlevel ergibt. Schärfentiefen sind ebenfalls gleich.

 

Gleiche Blendendurchmesser ergeben gleiche Lichtmengen, gleiche Rauschlevel und gleiche Schärfentiefen.

Um so kleiner die Blendendurchmesser werden um so geringer sind die Lichtmengen die durchkommen (was zu steigenden Rauschleveln führt) und um so größer wird die Schärfentiefe und ab einer bestimmten Größe setzt dann die Beugung ein die die Auflösung begrenzt.

Das alles ist völlig unabhängig von der Sensorgröße um mal die Größen Irrtümer wie kleine Sensoren würden mehr rauschen oder höhere Schärfentiefen erziehlen können richtigzustellen.

 

Kompaktkameras habe um kompakten Größen zu erreichen natürlich nur winzige Blendendurchmesser was zwangläufig zu hohen Rauschleveln bei wenig Licht führt.

 

Bei Systemkameras besteht die Notwendigkeit aber nicht unbedingt weshalb man bspw. bei FT auch schon mal Lichtstärken unter 1 findet.

[Weide]

Hallo,

 

Die Lichtmenge ist gleich. Die Lichtintensität ist auf der kleineren Projektionsfläche höher weil sich die selbe Lichtmenge auf eine kleinere Fläche verteilt. Also der selbe Effekt wie wenn du deinen Beamer näher an die Leinwand stellt und dadurch ein kleineres aber helleres Bild erhältst.

 

Es ist zwar richtig, dass die Bildebene umso dichter zum Brennpunkt rückt, je kleiner die Brennweite ist (vielleicht meinst Du das mit Projektionsfläche), trotzdem muss der Sensor in der Bildebene liegen, egal wie groß er ist. Ein kleiner Sensor wird somit immer auch nur einen Teil der einfallenden Lichtmenge abbekommen.

 

 

 

Zitat Weide

Zurück zum CX-Sensor: Es wurde angenommen, man könne einfach mal eben die Lichtmenge, die durch ein Objektiv fällt, komplett auf einen kleineren Sensor abbilden.

Ja kann man.

Man kann bspw. ein 600/5.6 und ein 300/2.8 kaufen und ein ersteres an eine KB Kamera und letzteres an eine FT Kamera schrauben und erhält damit die gleichen Bilder.

 

Betrachte doch mal die Lichtmenge, die der FT-Sensor erhält im Vergleich zur Lichtmenge, die der KB-Sensor auf der zum FT-Sensor gleichen Fläche erhält (sprich, bei gleicher Belichtung). Gleichheit ist erst gegeben wenn ich das 300er Objektiv auf 5.6 abblende, was wiederum eine Verkleinerung der Eintrittspupille bedeutet -> die insgesamt eintretenden Lichtmengen sind unterschiedlich - die auf ein Teilstück der Bildebene eintreffende Lichtmenge ist jedoch gleich.

 

 

Nein das Rauschen ist gleich. Wenn die FT Kamera mit dem 300/2.8 ISO200 braucht braucht die KB Kamera mit dem 600/5.6 ISO800 was einen gleichen Rauschlevel ergibt. Schärfentiefen sind ebenfalls gleich.

 

Wenn ich mit einer KB-Kamera etwas mit Blende 5.6 bei ISO-800 aufnehmen muss weil die Lichtverhältnisse es erfordern, dann muss ich bei selbigen Lichtverhältnissen und gleicher Belichtungzeit bei der FT-Kamera ebenfalls mit f5.6 und ISO-800 arbeiten, denn nur jetzt fällt bei beiden Kameras genau so viel Licht pro Fläche auf den Sensor.

 

Vielleicht sollte man einfach mal von den Objektivgeschichten wegkommen (da kommen wir eh' nicht auf einen Nenner) und die Lichtmenge nicht über die Blende sondern über die Zeit regeln, denn ursprünglich ging es ja mal um die Behauptung, dass ein kleinerer Sensor eigentlich gar nicht mehr rauscht.

 

Viele Grüße

 

Weide

[wolfgang_r]

Erster Schritt:

Gehen wir gemeinsam davon aus, dass wir mit den unterschiedlichen Formaten immer den gleichen Bildwinkel (oder Raumwinkel) unter den gleichen Lichtverhältnissen aufnehmen wollen, also die Lichtmenge vor der Frontlinse immer die gleiche ist?

Das wäre doch die erste Vorausstzung für das gleiche Endergebnis auf der Projektionsfläche, genannt Sensor. Also gleiche Ausgangsbedingungen für alle.

 

Der Nächste mit dem zweiten Schritt bitte ....

 

Edit:

Ein Festlegung müssen wir noch treffen: Das fertige Bild soll immer die gleiche Größe haben, denn um das Endergebnis Bild geht es ja.

Zum Beispiel könnten wir dafür eine lange Kante von 60 cm festlegen.

bearbeitet 6. Januar 2012 von wolfgang_r
Edit

[mjh]

Wenn man bei Kameras mit unterschiedlich großem Sensor die Brennweiten so anpasst, dass man mit beidem Kamera-Objektiv-Kombinationen denselben Bildwinkel erfasst, und dann die gleiche Blende(nzahl) wählt, ist die Helligkeit in der Bildebene bei beiden dieselbe. Das System der Blendenzahlen ist so konstruiert, dass es unabhängig von der Brennweite ist, und die Sensorgröße hat sowieso nichts damit zu tun. Deshalb kann man auch mit einem Handbelichtungsmesser ermitteln, dass man mit beispielsweise Blende 5,6, 1/100 Sek. und ISO 100 eine korrekte Belichtung bekommt, und eine Gruppe von Fotografen mit ganz unterschiedlichen Kameras diese Werte einstellen lassen – alle werden damit ein korrekt belichtetes Bild bekommen.

 

Wenn man nun den Verlängerungsfaktor bei der Brennweite berücksichtigt, dabei aber die gleiche Blende wählt, ist zwar die Helligkeit in der Bildebene dieselbe, sodass dieselbe Belichtungszeit zu einer identisch belichteten Aufnahme führt. Die Schärfentiefe wird sich aber unterscheiden, denn bei gleicher Blende erzeugt die Kamera mit kleinerem Sensor und entsprechend kürzerer Brennweite ein Bild mit größerer Schärfentiefe. Wenn man nicht nur denselben Bildwinkel erfassen, sondern auch die Schärfentiefe vereinheitlichen will, muss man den Verlängerungsfaktor auch bei der Blende berücksichtigen. Statt Blende 5,6 und 50 mm bei einer Kleinbildkamera müsste man Blende 2,8 und 25 mm bei einer Micro-FourThirds-Kamera wählen. Bei gleichem Bildwinkel und gleicher Schärfentiefe sind dann statt der Blendenzahlen die Eintrittspupillen gleich groß. Die Helligkeit in der Bildebene ist bei der Kamera mit kleinerem Sensor größer; Blende 2,8 statt 5,6 erfordert natürlich, die Belichtungszeit zum Ausgleich auf ein Viertel zu reduzieren. Die physikalische Erklärung ist, wie in diesem Thread bereits erwähnt, die unterschiedliche Lage der Bildebene – die Bildebene liegt bei einem Objektiv kürzerer Brennweite proportional näher am Objektiv, weshalb es dort trotz gleicher Eintrittspupille heller ist.

 

Das hat nun allerdings nicht das Geringste mit dem Rauschen zu tun. Das Rauschen entsteht schließlich im Sensor; das Objektiv hat keinen Einfluss darauf. Es gibt diverse Rauschquellen, die jeweils unterschiedlichen Gesetzen unterliegen, und wie stark sie sich jeweils auswirken, hängt von der Sensortechnologie ab. Man kann aber vereinfacht sagen, dass bei ansonsten gleicher Sensortechnologie der Signalrauschabstand von der Stärke des Signals abhängt, das wiederum durch die Größe der Ladung bestimmt wird, die in einem Sensorpixel gesammelt werden kann. Der wesentliche Faktor für diese Ladungsmenge ist die Pixelgröße.

 

Wenn man bei gleicher Sensortechnologie Sensoren unterschiedlicher Größe baut, ändert sich das Rauschen nicht. Nehmen wir den notorisch rauscharmen 12-Megapixel-Sensor der Nikon D3s: Wenn man in derselben Technologie bei gleicher Pixelgröße einen Micro-FourThirds-Sensor baute, hätte er dieselben guten Rauscheigenschaften – allerdings nur noch 3 Megapixel. Ein 2/3-Zoll-Sensor hätte 0,75 und ein 1/2,3-Zoll-Sensor 0,37 Megapixel, würden aber ebenfalls nur wenig Rauschen erzeugen. Aber das ist natürlich Theorie; in der Praxis verlangen die Kunden annähernd dieselbe Auflösung, egal wie groß der Sensor ist. Daher müssen die Sensorpixel kleinerer Sensoren ebenfalls kleiner sein, können also nur geringe Ladungsmengen speichern und haben einen schlechteren Signalrauschabstand.

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[wolfgang_r]

Unter anderem diesen Teil habe ich nicht verstanden:

 

(...)

Die physikalische Erklärung ist, wie in diesem Thread bereits erwähnt, die unterschiedliche Lage der Bildebene – die Bildebene liegt bei einem Objektiv kürzerer Brennweite proportional näher am Objektiv, weshalb es dort trotz gleicher Eintrittspupille heller ist.

(...)

 

Frage, um zum Verständnis beizutragen:

Wo liegt die Bildebene bei der D3 mit einem Objektiv mit 14 mm Brennweite

und wo liegt die Bildebene bei einer M9 mit einem Objektiv mit 28 mm Brennweite

und wo liegt die Bildebene bei einer G2H mit einem Objektiv mit 7 mm Brennweite?

[mjh]

Wo liegt die Bildebene bei der D3 mit einem Objektiv mit 14 mm Brennweite

und wo liegt die Bildebene bei einer M9 mit einem Objektiv mit 28 mm Brennweite

und wo liegt die Bildebene bei einer G2H mit einem Objektiv mit 7 mm Brennweite?

Im Prinzip kannst Du Dir das nach der Linsengleichung (der Kehrwert der Brennweite ist gleich dem Kehrwert der Gegenstandsweite plus dem Kehrwert der Bildweite) ausrechnen. Für den Spezialfall der Fokussierung auf Unendlich ist die Bildweite gleich der Brennweite, für die genannten Objektive also 14, 28 beziehungsweise 7 mm, gemessen von der bildseitigen Hauptebene.

 

Aber das dient nur zur Illustration. Es leuchtet ja auch ohne solche Betrachtungen ein, dass ein 1:2,8/25 mm Objektiv bei voller Öffnung viermal so viel Licht auf jeden Punkt der Bildebene lenkt, wie das ein 1:5,6/50 mm bei voller Öffnung täte, obwohl dieses eine ebenso große Eintrittspupille hat. Zwischen 2,8 und 5,6 liegen nun mal zwei Blendenstufen. Wäre es anders, würde das gesamte System der Blendenwerte nicht funktionieren, das ja gerade so konstruiert ist, dass die Brennweite keine Rolle spielt und zwei Blendenstufen immer viermal so viel Licht bedeuten. Wenn man zu einem anderen Schluss kommt, muss man folglich an irgendeiner Stelle einem Denkfehler erlegen sein.

bearbeitet 6. Januar 2012 von mjh

[Weide]

Hallo,

 

Es leuchtet ja auch ohne solche Betrachtungen ein, dass ein 1:2,8/25 mm Objektiv bei voller Öffnung viermal so viel Licht auf jeden Punkt der Bildebene lenkt, wie das ein 1:5,6/50 mm bei voller Öffnung täte, obwohl dieses eine ebenso große Eintrittspupille hat.

 

.... Wenn man zu einem anderen Schluss kommt, muss man folglich an irgendeiner Stelle einem Denkfehler erlegen sein.

 

wenn ich es richtig verstanden habe ging man (oder jemand) hier davon aus, dass die eintretende Lichtmenge vollständig einem kleineren Sensor, sprich einen kleineren Ausschnitt der Bildebene zugeführt werden kann - dies versuchte ich mit meinen holprigen Worten zu widerlegen

 

Viele Grüße

 

Weide

[systemcam128]

Bei gleichem Bildwinkel und gleicher Schärfentiefe sind dann statt der Blendenzahlen die Eintrittspupillen gleich groß. Die Helligkeit in der Bildebene ist bei der Kamera mit kleinerem Sensor größer; Blende 2,8 statt 5,6 erfordert natürlich, die Belichtungszeit zum Ausgleich auf ein Viertel zu reduzieren.

Man kann natürlich auch die Belichtungszeit reduzieren. Da es hier aber um Rauschen bei schlechten Lichtverhältnissen geht wählen wir natürlich bei gleicher Belichtungszeit einen um 2 Stufen niedrigeren ISO Wert.

Die physikalische Erklärung ist, wie in diesem Thread bereits erwähnt, die unterschiedliche Lage der Bildebene – die Bildebene liegt bei einem Objektiv kürzerer Brennweite proportional näher am Objektiv, weshalb es dort trotz gleicher Eintrittspupille heller ist.

 

Das hat nun allerdings nicht das Geringste mit dem Rauschen zu tun. Das Rauschen entsteht schließlich im Sensor; das Objektiv hat keinen Einfluss darauf. Es gibt diverse Rauschquellen, die jeweils unterschiedlichen Gesetzen unterliegen, und wie stark sie sich jeweils auswirken, hängt von der Sensortechnologie ab. Man kann aber vereinfacht sagen, dass bei ansonsten gleicher Sensortechnologie der Signalrauschabstand von der Stärke des Signals abhängt, das wiederum durch die Größe der Ladung bestimmt wird, die in einem Sensorpixel gesammelt werden kann. Der wesentliche Faktor für diese Ladungsmenge ist die Pixelgröße.

Wenn durch die Blendenöffnung aber nicht mehr genug Licht kommt nützt dir das alles nichts. Entscheidend ist demzufolge doch die Blendenöffnung. Bei schlechten Lichtverhältnissen und nur dort ist das Rauschen überhaupt ein Thema wird doch die theoretisch mögliche Ladungsmenge überhaupt nicht mehr erreicht sondern nur noch ein kleiner Bruchteil davon landet noch auf dem Sensor. Dieser muss dann entsprechend verstärkt werden. Das entspricht der ISO Erhöhung die man an der Kamera einstellen kann. Das Rauschen entsteht dann um so mehr je geringer das Signal ist weil die Störsignale wie Dunkelströme und anderes konstant sind und bei kleinerem Signal prozentual stärker einfließen.

 

Bei gleichen Lichtmengen, die bei gleichen Blendendurchmessern auftreten und gleicher Pixelanzahl der Sensoren ist die Ladungsmenge die ein einzelner Pixel abbekommt zwangsläufig immer gleich groß.

Demzufolge ist auch der Rauschlevel bei beiden Sensoren zwangläufig gleich groß.

Wenn man die Photonen zählen würde die ein Pixel trifft wäre die Anzahl gleich groß. Bei dem größeren Pixel ist die Lichtintensität geringer, was bspw. eine ISO1600 Einstellung bei einer KB Kameras erfordert, durch die größere Fläche gelangen trotzdem die selbe Anzahl der Photonen auf den größeren Pixel wie auf den kleineren Pixel einer FT Kamera die durch die höhere Lichtintensität dafür nur eine ISO 400 Einstellung braucht durch die geringere Fläche aber auch nur die gleiche Anzahl an Photonen erhält.

Der Signal/Rauschabstand ist bei beiden Fällen gleich groß und eine ISO 400 Einstellung an einer FT Kamera ist von der Verstärkung her exakt die selbe wie eine ISO1600 Einstellung an einer KB Kamera was demzufolge auch immer Bilder mit identischem Rauschlevel erzeugt.

[wolfgang_r]

Meine Frage in #15 wurde zwar noch nicht beantwortet (die Linsengleichung für eine idealisierte dünne Linse hilft mir hier nicht weiter), aber egal.

 

Also... was die Rauscherei betrifft, da verweise ich gerne wieder da hin:

DSLR-Forum - Einzelnen Beitrag anzeigen - 6 MP-Sensor mit neuster CMOS-Technologie noch denkbar?

DSLR-Forum - Einzelnen Beitrag anzeigen - Effizienz der Photodioden

DSLR-Forum - Einzelnen Beitrag anzeigen - Mehr Megapixel jetzt doch wieder besser?

DSLR-Forum - Einzelnen Beitrag anzeigen - Betrachtungen zum Dunkelstrom und zum Dunkelstromrauschen

DSLR-Forum - Einzelnen Beitrag anzeigen - Hat der Megapixel-Wahn jetzt auch die DSLRs erreicht?

Er kann das besser erklären als ich und auch die anderen Entwickler bei uns haben dagegen nichts einzuwenden.

 

Wie wäre es mit dem in #13 angedeuteten zweiten Schritt, um uns Stück für Stück bis zum fertigen Bild (darum gehts doch letztlich?) durch zu hangeln?

[Weide]

Wenn man die Photonen zählen würde die ein Pixel trifft wäre die Anzahl gleich groß. Bei dem größeren Pixel ist die Lichtintensität geringer, was bspw. eine ISO1600 Einstellung bei einer KB Kameras erfordert, durch die größere Fläche gelangen trotzdem die selbe Anzahl der Photonen auf den größeren Pixel wie auf den kleineren Pixel einer FT Kamera die durch die höhere Lichtintensität dafür nur eine ISO 400 Einstellung braucht durch die geringere Fläche aber auch nur die gleiche Anzahl an Photonen erhält

 

Jetzt verstehe ich nicht worauf es Dir ankommt bzw. ich verstehe die Begrifflichkeiten nicht: Beim größeren Pixel ist die Lichtintensität geringer, aber die Photenzahl gleich => ISO 1600. Beim kleinem Sensor gelangen genau so viele Photonen auf ein Pixel (was sie im Übrigen nicht tun, aber egal), aber die Lichtintensität ist trotzdem höher?? Warum?

 

Ich habe es weiter oben bereits angesprochen - da es offensichtlich Diskrepanzen in der Funktionsweise eines Objektives gibt, lassen wir dies doch einfach mal weg. Wir schrauben von einer FT-Kamera und einer KB-Kamera die Objektive ab und stellen die Kameras in einen Raum mit diffusen Licht. Das Licht wird so eingestellt, dass sich bei ISO-800 eine korrekte Belichtung ergibt. Dazu muss man für beide Kameras weder das Raumlicht noch die Belichtungszeit unterschiedlich einstellen! Preisfrage: Welches Bild rauscht wohl stärker?

 

 

@wolfgang: Danke für Deine Links - ich werde sie mir später mal genauer anschauen (genau genommen dürfte ich aus Zeitgründen gar nicht hier posten )

 

Viele Grüße

 

Weide

[Weide]

Bei gleichen Lichtmengen, die bei gleichen Blendendurchmessern auftreten und gleicher Pixelanzahl der Sensoren ist die Ladungsmenge die ein einzelner Pixel abbekommt zwangsläufig immer gleich groß.

Demzufolge ist auch der Rauschlevel bei beiden Sensoren zwangläufig gleich groß.

 

Du glaubst immer noch, dass man die gesamte einfallende Lichtmenge auf einen kleineren Sensor abbilden kann. Wen dem so wäre hättest Du Recht, aber leider geht das nicht.

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[systemcam128]

Du glaubst immer noch, dass man die gesamte einfallende Lichtmenge auf einen kleineren Sensor abbilden kann. Wen dem so wäre hättest Du Recht, aber leider geht das nicht.

Wieso sollte das nicht gehen?

Natürlich geht das. Das habe ich doch schon zigmal mal erklärt und auch mit Beispielen von Real existierenden Kamera und Objektivkombinationen gezeigt.

Auch mjh hat es versucht dir zu erklären:

Bei gleichem Bildwinkel und gleicher Schärfentiefe sind dann statt der Blendenzahlen die Eintrittspupillen gleich groß. Die Helligkeit in der Bildebene ist bei der Kamera mit kleinerem Sensor größer

Ich verstehe auch nicht was man an einem aus meiner Sicht sehr simplen Sachverhalt nicht verstehen kann?

Jetzt verstehe ich nicht worauf es Dir ankommt bzw. ich verstehe die Begrifflichkeiten nicht: Beim größeren Pixel ist die Lichtintensität geringer, aber die Photenzahl gleich => ISO 1600. Beim kleinem Sensor gelangen genau so viele Photonen auf ein Pixel (was sie im Übrigen nicht tun, aber egal), aber die Lichtintensität ist trotzdem höher?? Warum?

Das hatte ich doch schon mehrmals erklärt. Lichtintensität ist die Bildhelligkeit. Ein kleines helles Bild ist von der Lichtmenge her das selbe wie ein größeres dunkles Bild.

Das Beispiel mit dem Beamer hatte ich doch schon gebracht, wenn du es nicht glaubst probier es aus das Bild wird heller wenn du den näher an die Leinwand stellst dafür aber kleiner. Die Lichtleistung der Lampe des Beamers hat sich dabei in keinster Weise verändert und die Anzahl der Photonen pro Zeiteinheit ist immer noch die selbe geblieben.

Du kannst dir natürlich auch Nieselregen in eine sehr große Schüssel und Starkregen in eine kleinere Schüssel vorstellen bei der sich ebenfalls pro Zeiteinheit die gleiche Wassermenge ansammelt.

Wir schrauben von einer FT-Kamera und einer KB-Kamera die Objektive ab und stellen die Kameras in einen Raum mit diffusen Licht.

Damit würdest du noch nicht mal irgendein Bild machen können also eine nicht nur bezüglich des Rauschens völlig sinnlose Aktion.

Erst die Optik entscheidet über die auftretenden Lichtmengen. Mit entsprechenden Optiken könntest du sogar jeden Sensor in 0.1 Sekunden komplett verdampfen lassen während ohne Optik ein in die Sonne halten den Sensor nichts ausmacht.

[mjh]

Man kann natürlich auch die Belichtungszeit reduzieren. Da es hier aber um Rauschen bei schlechten Lichtverhältnissen geht wählen wir natürlich bei gleicher Belichtungszeit einen um 2 Stufen niedrigeren ISO Wert.

Wie gesagt: Das Rauschverhalten des kleinen Sensors wird bei gleichem ISO-Wert durchweg schlechter sein, weil seine Pixel kleiner sind. Man könnte auch kleine Sensoren mit wenigen großen Pixeln und daher besserem Rauschverhalten bauen, aber das tut keiner.

 

Ich hatte ja oben geschrieben, dass bei gleicher Eintrittspupille mehr Licht auf dem kleinen Sensor ankommt, genauso wie es der Blendenwert besagt. Das wäre ein Vorteil des kleinen Sensors, nur ist die Sache nicht so einfach. Zum einen wird es nicht einfacher, eine bestimmte Öffnung zu realisieren, wenn das Objektiv eine kürzere Brennweite hat – eher im Gegenteil. Deshalb findet man in Systemen mit kleineren Sensoren ja durchweg nicht die Objektive, die mit ihrer Lichtstärke Objektive für größere Sensoren in den Schatten stellen. Aber nehmen wir mal an, dass zwei Kameras mit unterschiedlich großen Sensoren tatsächlich Objektive mit gleicher maximaler Öffnung hätten, und dass wir damit bei schlechten Lichtverhältnissen fotografieren wollten. Der Fotograf mit der Kamera mit kleinerem Sensor könnte mit einer kleineren Blendenzahl arbeiten (da ja dieselbe Öffnung einer kleineren Blendenzahl entspricht) und damit kürzer belichten, um Verwacklungsunschärfe zu vermeiden, oder er könnte weiter abblenden, um die Schärfentiefe zu vergrößern. Damit scheint der kleine Sensor im Vorteil zu sein. Wenn die Sensoren aber dieselbe Megapixelzahl haben, sind die Pixel des kleineren Sensors ebenfalls kleiner, können geringere Ladungsmengen speichern und haben daher einen schlechteren Rauschabstand – bei gleichem ISO-Wert wohlgemerkt. Der Fotograf, der mit einem größeren Sensor arbeitet, könnte, wie Du schreibst, einfach den ISO-Wert vergrößern. Damit könnte er wie sein Kollege mit einer kürzeren Belichtungszeit oder einer größeren Schärfentiefe arbeiten – um den Preis, dass bei einem höheren ISO-Wert weniger Ladungen gesammelt werden und auch beim größeren Sensor der Rauschabstand sinkt. So gesehen sind beide in derselben Lage, unabhängig von der Sensorgröße. Vorausgesetzt allerdings, dass der Fotograf mit kleinerem Sensor ein Objektiv findet, das die gleiche maximale Öffnung wie das Objektiv seines Kollegen hat, was nicht so ganz einfach ist.

[systemcam128]

Wie gesagt: Das Rauschverhalten des kleinen Sensors wird bei gleichem ISO-Wert durchweg schlechter sein, weil seine Pixel kleiner sind.

Das hatte ich ja geschrieben das der Unterschied bspw. zwischen KB und FT zwei ISO Stufen sind was aber dadurch ausgeglichen wird das bei gleichem Blendendurchmesser aber an der FT Kamera bei gleicher Belichtungszeit auch nur ein um zwei Stufen niedrigerer ISO Wert notwendig ist.

Ich hatte ja oben geschrieben, dass bei gleicher Eintrittspupille mehr Licht auf dem kleinen Sensor ankommt, genauso wie es der Blendenwert besagt. Das wäre ein Vorteil des kleinen Sensors, nur ist die Sache nicht so einfach.

Das wäre kein Vorteil sondern Gleichstand.

Ein Vorteil käme erst wenn die Eintrittspupille größer wäre.

Zum einen wird es nicht einfacher, eine bestimmte Öffnung zu realisieren, wenn das Objektiv eine kürzere Brennweite hat – eher im Gegenteil. Deshalb findet man in Systemen mit kleineren Sensoren ja durchweg nicht die Objektive, die mit ihrer Lichtstärke Objektive für größere Sensoren in den Schatten stellen.

Es gibt sicher Konstruktive Grenzen aber die gibt es bei allen Systemen und im Kompaktkamerabereich liegen die Ursachen nicht in der Machbarkeit sondern allein im Formfaktor der notwendig ist damit es noch eine Kompaktkamera bleibt und hat mit der Machbarkeit erst mal wenig zu tun.

Das sieht man auch daran das man heute im Gegensatz zu früher durchaus auch Kompaktkameras mit viel höheren Lichtstärken sieht bspw. statt Blende 3.5 im sehr kurzen Brennweitenbereich dann mit Blende 1.8 und machbar wäre sicher noch viel mehr wenn nicht die Marketingabteilung für eine Kompaktkamera die nicht mehr kompakt ist keinen großen Markt mehr sähe.

Aber nehmen wir mal an, dass zwei Kameras mit unterschiedlich großen Sensoren tatsächlich Objektive mit gleicher maximaler Öffnung hätten, und dass wir damit bei schlechten Lichtverhältnissen fotografieren wollten. Der Fotograf mit der Kamera mit kleinerem Sensor könnte mit einer kleineren Blendenzahl arbeiten (da ja dieselbe Öffnung einer kleineren Blendenzahl entspricht) und damit kürzer belichten, um Verwacklungsunschärfe zu vermeiden, oder er könnte weiter abblenden, um die Schärfentiefe zu vergrößern. Damit scheint der kleine Sensor im Vorteil zu sein.

Er ist bei gleichem Blendendurchmesser wie schon oben gesagt nicht im Vorteil sonderm im Gleichstand und wenn er mit der anderen Kamera eine bestimmte Belichtungszeit braucht die er noch ohne zu verwackeln hin bekommt dann wird er sie auch mit dieser Kamera brauchen und deshalb nicht die Blende schließen um damit die schlechten Lichtverhältnisse noch verschlimmern sondern schlicht den ISO Wert anpassen was ihm auch den selben geringen Rauschlevel sichert.

Wenn die Sensoren aber dieselbe Megapixelzahl haben, sind die Pixel des kleineren Sensors ebenfalls kleiner, können geringere Ladungsmengen speichern und haben daher einen schlechteren Rauschabstand – bei gleichem ISO-Wert wohlgemerkt.

Den wir aber nicht haben da wir auf die höhere Schärfentiefen verzichten und nicht abblenden was neben beigesagt das allerdümste bei schlechten Lichtverhältnissen wäre und kein Fotograf ernsthaft machen würde, sondern stattdessen schlicht den ISO Wert für einen identischen Rauschlevel verringern.

Der Fotograf, der mit einem größeren Sensor arbeitet, könnte, wie Du schreibst, einfach den ISO-Wert vergrößern. Damit könnte er wie sein Kollege mit einer kürzeren Belichtungszeit oder einer größeren Schärfentiefe arbeiten – um den Preis, das bei einem höheren ISO-Wert weniger Ladungen gesammelt werden und auch beim größeren Sensor der Rauschabstand sinkt.

Könnte er natürlich auch machen wird er bei schlechen Lichtverhältnissen aber genauso wenig machen wie der Fotograf mit dem kleinerem Sensor.

Hier opfert jeder Schärfentiefe gegen Rauschen und bei gleichen Eintrittspupillen ist der Spielraum dafür bei beiden exakt gleich groß.

So gesehen sind beide in derselben Lage, unabhängig von der Sensorgröße. Vorausgesetzt allerdings, dass der Fotograf mit kleinerem Sensor ein Objektiv findet, das die gleiche maximale Öffnung wie das Objektiv seines Kollegen hat, was nicht so ganz einfach ist.

Genau das Objektivangebot ist der springende Punkt den ich im Thread der ja irgendwie verschoben wurde auch besonders betont hatte.

Der war ja im Nikon V1 Forum und es ging vor allem um das größte Problem vieler Systemkameras (außer mFT ) im allgemeinen und der Nikon im besonderen. Fehlende lichtstarke Objektive die das eigentlich entscheidende sind und nicht wie oft fälschlich angenommen die Sensorgröße. Bei dem 1" Sensor der Nikon ließe sich technisch problemlos das Gegenstück zum mFT 45/1.8 ein 33/1.33 was eine gleiche Eintrittspupille und vergleichbare Baugröße bedeutet zu bauen und da es eine Systemkamera mit Wechselobjektiv ist kann sich der Fotograf im Gegensatz zu einer Kompaktkamera mit festem Objektiv ja auch immer entscheiden was und wieviel er mitnehmen möchte.

Das gegenwärtige Objektivangebot macht das System auf jeden Fall aufgrund der schwachen Leistungen, die nicht am Sensor liegen, unattraktiv wenn man bedenkt das die Kamera auch nicht kleiner als eine mFT Kamera ist und man somit auch keinen nennenswerten Gewichts oder Größenvorteil gegenüber einer mFT Kamera hat.

Aber vielleicht kommt ja irgendwann noch mal irgendwas lichtstärkeres.

bearbeitet 6. Januar 2012 von systemcam128

[Weide]

Bei gleichem Bildwinkel und gleicher Schärfentiefe sind dann statt der Blendenzahlen die Eintrittspupillen gleich groß. Die Helligkeit in der Bildebene ist bei der Kamera mit kleinerem Sensor größer

 

Auch mjh hat es versucht dir zu erklären:

Ich verstehe auch nicht was man an einem aus meiner Sicht sehr simplen Sachverhalt nicht verstehen kann?

 

Das hat mjh meines erachtens etwas unglücklich ausgedrückt. Die Helligkeit in der Bildebene ist bei der Kamera mit kleinerem Sensor zwar größer, aber ein großer Sensor muss sich ebenfalls in dieser (helleren) Bildebene befinden, aber das ist ja genau der Punkt wo unsere Meinungen auseinander gehen.

 

Bei einer Kamera wähle ich die Schärfe(ebene), indem ich das Objektiv derart verschiebe, so dass die gewünschte Schärfeebene auf den Sensor abbilde. Meist werden heutzutage zwar nur noch Teile des Linsenpaketes verschoben, aber das tut hier nicht zur Sache - wir könnten auch den Sensor verschieben. Somit befinden sich für eine wunschgemäße Schärfe logischer Weise sowohl der FT-Sensor als auch der KB-Sensor immer an gleicher Stelle in der Bildebene, aber auch ich habe mich bereits mehrfach wiederholt.

 

Der Vergleich mit einem Projektor macht keinen Sinn, da er völlig anders konstruiert ist. Bei Projektoren befindet sich das Objekt dicht am Brennpunt der Linse, es werden nur achsennahe Strahlen verwendet. Würde sich an der Linse eine Blende befinden, so könnte man sie fast ganz schließen ohne das Helligkeit verloren ginge. Zwischen Objekt und Lichtquelle befindet sich ein Kondensor, der die Lichtquelle komplett auf der Linse abbildet.

 

Da dies aber alles für Dich nicht gilt und Du der Meinung bist, man könne das gesamte einzufangene Licht auf einer kleineren Fläche abbilden, dann müssten Deiner Meinung nach Objektive, die für einen kleineren Bildkreis gerechnet wurden, gänzlich anders funktionieren. Wenn man also ein KB-Objektiv an einer APS-C Kamera nutzt, hätte man diesen Lichtvorteil also nicht, da es ja nicht anders konstruiert wurde?

 

Viele Grüße

 

Weide