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

[wolfgang_r]

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Um den Kontrast zu messen, müsste man einen echten schwarzen Körper fotografieren, der in eine reinweiße Umgebung eingebettet ist.

Z.B. einen großen weissen Karton, der innen schwarz gefärbt ist, und der ein Loch hat, dass dann praktisch ideal schwarz ist.

 

Ausserdem muss die Luft sauber sein, denn jeder weiss ja wie die Luft aussieht, wenn ein Sonnenstrahl durch die Ritzen eines Fensterladens ins dunkle Zimmer fällt: Die stauberfüllte Luft reflektiert Licht.

 

Aufnahmen wie oben, aus grosser Entfernung sind daher ungünstig, man misst dann eher den Staubgehalt der Luft, als den Kontrast des Objektivs....

 

Ich würde wohl doch denken, dass diese 40 dB sich auf die Lichtleistung beziehen. Das wäre dann ein Leistungsverhältnis von 1:10000, also doppelt so gut wie die 12 Bit Auflösung (4096) eines typischen Sensors, und die Auskunft der Objektivhersteller wäre dann richtig.

 

Peter

 

Einen Karton mit einer schwarze Flauschedecke drin hatte ich in #87 verwendet. Die Idee werde ich aber nochmal aufgreifen. Den direkten Lichteinfall in den Karton muss man dann noch vermeiden, also auf das Loch einen innen schwarzen Kragen setzen und die weiße Fläche schräg beleuchten. Der von mir vorgeschlagene Versuch in #110 geht auch in diese Richtung.

Bei dem Versuch heute war es sehr klar und die Abschattung hatte ich ziemlich nah vor dem Objektiv mit einem Objektivdeckel vorgenommen. In diesem Fall spielte die Luft nicht die Hauptrolle. Was man da sieht, wurde vom Lichteinfall ins Objektiv verursacht. Die Entfernung zu den Häusern und Bäumen rechts beträgt zwischen 10 und 50 Meter. Der Abstand Objektivdeckel-Objektiv war "eine halbe Armlänge". Brennweite war 9 mm an mFT.

Wenn die 1/10000 stimmen sollten, dann wären die Sensoren mit der aktuell höchsten Dynamik von angeblich 14 EV noch nicht ausgereizt.

Natürlich kommt es auf das Verhältnis Leuchtfläche/Schwarz und die Intensität der Leuchtquelle im Verhältnis zur Sättigung des Sensors an.

1% leuchtende Fläche bei Sättigung wirken anders als 1% leuchtende Fläche bei 18 EV über Sättigung (Sonne beispielsweise), oder 25% leuchtende Fläche bei 1 EV über Sättigung. Dazu kommen noch all die anderen Variablen in und vor dem Objektiv. Das hatte ich in #124 und #125 schon mal zu erklären versucht.

Was ich mit diesen Versuchen behelfsmäßig zeigen wollte war, dass es bei sehr kontrastreichen Motiven zweifelhaft ist, ob der Sensor der limitierende Faktor ist. In #147 ist er es ganz sicher nicht. Selbst wenn im Bild totales Schwarz mit Null Reflexion vorkommen würde, dann würde es nicht so abgebildet weil Null Licht an keiner Stelle des Sensors ankommt.

bearbeitet 16. September 2012 von wolfgang_r

[Gast]

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.

 

Soweit so richtig.

Man hat jetzt den gleichen Bildwinkel und die gleiche Schärfentiefe.

Was eine offenere Blende zur Folge hat.

Will man auch die gleiche Belichtungszeit, als Verschlußzeit, senkt man die ISO.

Jetzt kommt der Fehlschluß

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.

Ändert man die Pixelgröße dürfen auch gleich viele Pixel auf dem kleine wie großen Sensor sein. Der Ausgleich findet über die geringere ISO statt.

Der Sensor wird ja nur bei 100ISO;was den Signalabstand verbessert, statt bei 400 ISO betrieben. Bei gleicher Pixelzahl.

 

Der Fehler wird auch in jedem Vergleich (Test) gemacht. Es werden trotz unterschiedlicher Sensorgrößen gleiche ISO-Werte verglichen!

Hinzu kommt, das nicht gleiche Schärfetiefen verglichen werden.

Dann stimmt es natürlich wieder.

Was aber die Vergleichbarkeit auf den gleichen Bildwinkel reduziert.

mfG

bearbeitet 22. September 2012 von Gast

[systemcam128]

Soweit so richtig.

Man hat jetzt den gleichen Bildwinkel und die gleiche Schärfentiefe.

Was eine offenere Blende zur Folge hat.

Will man auch die gleiche Belichtungszeit, als Verschlußzeit, senkt man die ISO.

Jetzt kommt der Fehlschluß

 

Ändert man die Pixelgröße dürfen auch gleich viele Pixel auf dem kleine wie großen Sensor sein. Der Ausgleich findet über die geringere ISO statt.

Der Sensor wird ja nur bei 100ISO;was den Signalabstand verbessert, statt bei 400 ISO betrieben. Bei gleicher Pixelzahl.

So ist es. Das Rauschen hängt nur von dem Blendendurchmesser der Optik und damit von der Lichtmenge die auf den Sensor fällt und niemals von der Sensorgröße ab. Für gleiche Belichtungszeiten braucht man beim größeren Sensor entsprechend höhere ISO Werte bei KB zu FT den vierfachen ISO Wert was dann den selben Rauschlevel entspricht.

Bei unterschiedlichen Auflösungen würde natürlich die höhere Auflösung pro Pixel mehr rauschen aber das ist äquivalent da beim runterrechnen auf gleiche Auflösung der Rauschlevel sich auch wieder angleichen würde. (Die etwas schlechtere Ausnutzung des Lichts durch die höheren Verluste an den Pixelzwischenräumen am höher auflösenden Sensor mal vernachlässigt)