Schärfentiefe unabhängig von Brennweite...

[becksbier]

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bis auf einen kleinen Nebensatz: "Die Schärfentiefe ändert sich in bestimmten Bereichen praktisch nicht, wenn ein Motiv einmal mit kurzer Brennweite aus geringer Entfernung und einmal mit langer Brennweite aus größerer Entfernung derart abgebildet wird, dass es im Bild die gleiche Größe hat. Der vorgenannte Einfluss der Brennweite wird durch die andere Gegenstandsweite kompensiert. Diese Regel gilt, wenn in beiden Fällen die gleiche Blende verwendet wird und wenn die Entfernung zum Motiv bei der kurzen Brennweite kleiner als etwa ein Viertel der hyperfokalen Entfernung ist.", Quelle

Schärfentiefe

 

Kann mir einer die Sache im fettgedruckten Abschnitt genauer erklären? Ich war bis jetzt immer davon ausgegangen, dass die Blende keinerlei Einfluss auf die Schärfentiefe hat, WENN man ein Motiv mit dem gleichen Abbildungsmaßstab auf den Sensor bannt (also 50mm, Objekt 1 cm auf Sensor, f5.6 => gleiche Schärfentiefe wie 100mm, Objekt 1cm auf Sensor, f5.6). Den relativierende Satz kriege ich aber irgendwie nicht in den Kopf.

[malamut]

Hallo becksbier,

 

hast Du Lust, ein bisschen was zu rechnen? Ich finde, man sieht am besten, was da passiert, wenn man selber mal die nötigen Formeln aus Strahlensatz und Linsengleichung entwickelt. Man sieht dann nämlich, dass die von Dir genannte Regel grundsätzlich nicht gilt. Wenn man die Brennweite verändert, dabei aber den Abbildungsmaßstab beibehält, passiert in Wirklichkeit etwas furchtbar kompliziertes.

 

Man diesen komplizierten Ausdruck allerdings vereinfachen, indem man ein paar 'kleine' Größen vernachlässigt. Dazu müssen die vernachlässigten Größen natürlich wirklich so klein sein, dass sie keinen im fertigen Bild klar sichtbaren Einfluss haben.

 

Bei den Näherungen, die ich kenne, muss insbesondere die betrachtete Unschärfeebene dicht an der Schärfeebene liegen (wir sprechen also wirklich nur über Schärfentiefe und nicht etwa über das Ausmaß an Bokeh), das fokussierte Objekt muss deutlich näher an der Kamera sein als die Hyperfokalentfernung, und außerdem muss das fokussierte Objekt noch deutlich weiter von der Bildebene entfernt sein als die doppelte Brennweite; letzteres spricht gegen die Anwendbarkeit auf Makros.

 

Dazu kommt dann noch, dass die ganze Rechnerei von einem idealisierten Objektiv mit nur einer Linse ausgeht, was im Normalfall sicher eine gute Näherung ist, bei Makros aber nicht unbedingt. Mit fehlt die nötige persönliche Erfahrung mit der Makrofotografie, um beurteilen zu können, ob die Regel im Makrobereich vernünftig anwendbar ist; rein von den o.g. einfachen Rechnungen her wäre ich da eher vorsichtig.

 

Du hast auch den Teil über die identische Blende fettgedruckt, aber der ist doch eigentlich sowieso klar, oder? Die Blende hat immer einen Einfluss auf die Schärfentiefe. Wenn Du bei ansonsten gleichen Bedingungen abblendest, erhöht sie sich. Man kann daher eine solche Regel sinnvollerweise nur dann aufstellen, wenn man auch eine Bedingung an die Blendenzahlen stellt.

 

Liebe Grüße,

malamut

[Viewfinder]

In der Praxis sieht es m.E. doch so aus, dass die Schärfentiefe von den Hauptfaktoren Brennweite, Blende und Abstand Kamera/Motiv bestimmt wird. Wobei man mit der Blende insofern "vorsichtig" sein muss, als stärkeres Abblenden (idR spürbar ab kleiner als f11) zunehmend Beugungsunschärfe hervorruft, die kontraproduktiv zum angestrebten Schärfetiefengewinn sein kann.

Ich weiß es gibt noch andere Faktoren (geringere Einflüsse wie Pixelgröße), doch ich beschränke mich hier ganz bewußt auf die alltägliche Fotopraxis;)

[becksbier]

Mein Problem ist eher dier Einschränkung der Gültigkeit (1/4 Hyperfokal). Ich bin immer davon ausgegangen, dass die Schärfentiefe unabhängig von der Brennweite ist (bei gleichem Abbildungsmaßstab und Blende). Also wie genannt: 100mm/f5.6 = 50mm/f5.6, wenn das Objekt einen entsprechenden Abstand hat; z.B. bei beiden Brennweiten formatfüllen. Im Wiki steht aber diese Einschränkung, die es wieder kompliziert macht. Eine andere Quelle hat angemerkt, dass bei Abständen >> 1/4 Hyperfokal die Schärfentiefe eines weitwinkligen Objektivs schneller anwächst, als diei eines weniger weitwinkligen...stimmt das so?

[malamut]

Vielleicht hilft es Dir beim Verständnis, wenn Du nicht nach der Schärfentiefe fragst, sondern nach der Größe der Zerstreuungskreise (Bokeh), die der Hintergrund im fertigen Bild hat. Diese wachsen bei gleichbleibender Blendenzahl proportional mit der Brennweite, wenn man das fokussierte Objekt im gleichen Maßstab abbildet. Jeder Anwender einer Kompaktcam, der sich schon mal versucht hat, aus dem kleinen Sensor ein wenig Bokeh herauszuzkitzeln, kennt den Effekt. Diese Regel gilt übrigens exakt, es ist keine Näherungsformel.

 

Nun ist natürlich klar, dass nicht einerseits die Schärfentiefe von der Brennweite völlig unabhängig sein kann und andererseits die Bokehdurchmesser proportional mit der Brennweite zunehmen. Ersteres gilt näherungsweise trotzdem unter den genannten Bedingungen. Dabei sind konkrete Zahlen wie etwa 1/4 der Hyperfokalentfernung keinesfalls harte Grenzen. Der Übergang ist weich. Je weiter Du Dich vom fokussierten Objekt mit Deiner Schärfebetrachtung entfernst, und je näher Du mit dem fokussierten Objekt dem Unendlichen kommst, desto verkehrter wird die Näherung.

 

Liebe Grüße,

malamut

[systemcam128]

Wobei man mit der Blende insofern "vorsichtig" sein muss, als stärkeres Abblenden (idR spürbar ab kleiner als f11) zunehmend Beugungsunschärfe hervorruft, die kontraproduktiv zum angestrebten Schärfetiefengewinn sein kann.

Also von der Blendenzahl (bspw.f11) hängt es nicht ab. Statt dessen aber vom Blendendurchmesser.

[becksbier]

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Kannst du das genauer erläutern?

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[systemcam128]

Kannst du das genauer erläutern?

Weil die Blendenzahl vom Kameratyp abhängt.

Bei der einen kannst du bei Blende 11 im optimalen Bereich sein eine andere (bspw. Kompaktkamera) hat vom Hersteller wegen den Beugungsverlusten schon gar keine Blende 11 mehr bekommen.

[malamut]

Die Beugung hängt von der KB-äquivalenten Blende ab (Blendenzahl mal Crop-Faktor). Sie ist in diesem Sinne nicht abhängig von der Brennweite und insofern auch nicht primär vom absoluten Blendendurchmesser.

 

Es stimmt daher, dass man mit einem µFT-System bei F/22 die gleiche Beugung bekommt, wie man sie mit einem KB-System bei F/44 hätte. Egal bei welcher Brennweite. Innerhalb eines Systems erzeugt man mit ein und derselben Blendenzahl immer ein und dasselbe Ausmaß an Beugung, egal welche Brennweite und somit auch welchen absoluten Blendendurchmesser man verwendet.

 

Liebe Grüße,

malamut

[padiej]

Das Thema ist spannend und faszinierend.

 

Ich möchte versuchen, den Begriff Schärfentiefe zu definieren, weil ich die lange Zeit vollkommen falsch gesehen habe.

 

1. Unser Sehen bestimmt alles

2. Alle Bilder werden (fürs Gedankenmodell) mit gleicher Größe aus gleichem Abstand mit dem Auge betrachtet.

3. Bei dieser Theorie kommen Schärfetiefenrechner auf einen Zerstreuungskreis von 1/1500 der Diagonale als Vergleichsbasis.

 

fotoMAGAZIN - Kameras, Objektive, Fotopraxis, Fotografen | Test Technik | Technikwissen | Schrfentiefe berechnen

 

Blende, Brennweite und Format (KB/APS-C/MFT) nehmen Einfluss auf die Schärfentiefe.

 

Pentax SMC 1,2 50 f1,2 NEX 5 von padiej auf Flickr

 

Je nach Blende kann man die Schärfentiefe bei unterschiedlichen Brennweiten gleich halten.

 

lg Peter

[Viewfinder]

Also von der Blendenzahl (bspw.f11) hängt es nicht ab. Statt dessen aber vom Blendendurchmesser.

Wenn man natürlich ein wenig lichtstarkes Objektiv hat (z.B. Ausgangslichtstärke 8), dann wird man natürlich bei f11 kaum Beugungsunschärfe wahrnehmen. Haben wir dagegen im Normalfall (hoffentlich) ein Objektiv mit der Lichtstärke 2,8 (Verhältnis von Obj.Ø zu Brennweite) oder mehr, dann wird sehr wohl schon leicht bei f11, spätestens f16 zunehmend Beugungsunschärfe einsetzen.

Im übrigen sollten wir uns immer darüber im klaren sein, dass Schärfe relativ ist und von der menschlichen Wahrnehmung abhängt. Es ist also eher ein Schärfeeindruck. Wenn ich das, was bei einem geringeren Maßstab scharf erscheint entsprechend vergrößere wird es unscharf. Es ist also genau genommen nicht "scharf" als physikalische feste Eigenschaft, sondern nur Scharf bei einer bestimmten Verkleinerung und entsprechender Wahrnehmung;)

[Viewfinder]

Die Beugung hängt von der KB-äquivalenten Blende ab (Blendenzahl mal Crop-Faktor). Sie ist in diesem Sinne nicht abhängig von der Brennweite und insofern auch nicht primär vom absoluten Blendendurchmesser.

 

Es stimmt daher, dass man mit einem µFT-System bei F/22 die gleiche Beugung bekommt, wie man sie mit einem KB-System bei F/44 hätte. Egal bei welcher Brennweite. Innerhalb eines Systems erzeugt man mit ein und derselben Blendenzahl immer ein und dasselbe Ausmaß an Beugung, egal welche Brennweite und somit auch welchen absoluten Blendendurchmesser man verwendet.

Zu meinem Verständnis, meinst Du jetzt rein optische Beugung oder Beugung in Abhängigkeit von der Pixeldichte? Oder verstehe ich da etwas ganz falsch?

[malamut]

Zu meinem Verständnis, meinst Du jetzt rein optische Beugung oder Beugung in Abhängigkeit von der Pixeldichte?

Ich meine die optische Beugung. Für die Beugung in Bezug auf die Sensorpixel muss man natürlich deren Anzahl (Pixel pro Bilddiagonale) noch hinzuziehen. Die Pixeldichte in µm braucht man dagegen nicht mehr zu betrachten, die nachteiligen Effekte kleinerer Sensoren sind mit der einmaligen Multiplikation des Crop-Faktors auf die Blendenzahl bereits vollständig erfasst.

 

Liebe Grüße,

malamut

[systemcam128]

Wenn man natürlich ein wenig lichtstarkes Objektiv hat (z.B. Ausgangslichtstärke 8), dann wird man natürlich bei f11 kaum Beugungsunschärfe wahrnehmen. Haben wir dagegen im Normalfall (hoffentlich) ein Objektiv mit der Lichtstärke 2,8 (Verhältnis von Obj.Ø zu Brennweite) oder mehr, dann wird sehr wohl schon leicht bei f11, spätestens f16 zunehmend Beugungsunschärfe einsetzen.

Nein das stimmt nicht. Die Beugung hat nichts damit zu tun wie lichtstark ein Objektiv ist. Bei einem lichtstärkeren Objektiv setzt sie bei genau der selben (KB äquivalenten) Blende ein wie bei einem lichtschwächeren Objektiv.

Im übrigen sollten wir uns immer darüber im klaren sein, dass Schärfe relativ ist und von der menschlichen Wahrnehmung abhängt. Es ist also eher ein Schärfeeindruck. Wenn ich das, was bei einem geringeren Maßstab scharf erscheint entsprechend vergrößere wird es unscharf. Es ist also genau genommen nicht "scharf" als physikalische feste Eigenschaft, sondern nur Scharf bei einer bestimmten Verkleinerung und entsprechender Wahrnehmung;)

Das ist die bekannte Tatsache das die Schärfe auch von der Größe/Auflösung abhängt. Bei der Schärfentiefenberechnung muss man deshalb auch eine Zielgröße angeben die das Ergebnis beeinflusst.

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[padiej]

Die Beugung ist jedoch geringer, als die Zerstreuungskreise. Auf ein normales Bild, das man an der Wand hängend betrachtet, wird die Beugung wenig Einfluss haben.

Erst bei einem Crop daraus wird die Beugung eventuell einen weichen Eindruck hinterlassen.

 

Man muss immer davon ausgehen, dass man in einem konstanten Abstand die Vergleichs-Bilder betrachtet.

Dabei müssen die Bilder, um deren Schärfentiefe vergleichen zu können, natürlich gleich groß sein und die gleiche Auflösung haben. Diese ist meist mehr, als wir mit unseren Augen auflösen können.

 

Die Basis der Schärfentiefe ist unser Sehsinn. Was nehmen wir noch als scharf war. Dafür helfen die Zerstreuungskreise, die mit 1500 in der Diagonale seit einiger Zeit angenommen werden. Wenn jemand besonders gut sieht, kann er auch 2000 oder 3000 Zerstreuungskreise annehmen.

Aber zum Vergleich haben sich diese 1500 eingebürgert.

 

Pixelpeeping zum Beispiel ist ein Crop und hat mit dieser Rechenweise/Betrachtungsweise nichts zu tun.

Wenn man in einem 15 MP Bild 1:1 herumwandert, dann ist das ein Croppen, und man muss dann dem Schärfentieferechner ein kleineres Format eingeben (2 MP statt 15 MP = statt APS-C ist es dann weniger als 1/7 der ursprünglichen Sensorgröße).

Je mehr ich Croppe, umso kleiner wird die Schärfentiefe, da ich ja immer mehr Unschärfe erkenne. Wichtig - der Crop muss natürlich auf die Größe vom Original vergrößert werden, sonst ändert sich ja nichts.

 

Beispiel:

 

Wenn man ein Cropbild vergrößert, und neben dem Ursprungsbild betrachtet, dann wird die Schärfentiefe kleiner.

Wenn man eine Skala schräg anfotografiert, dann wird diese durch die Vergrößerung teilweise in die Zerstreuungskreise vergrößert, und wir empfinden dann die Enden dieser gedachten Skala als unscharf.

Darum wird beim Crop die Schärfentiefe kleiner sein, als beim größeren Bild.

 

lg Peter

bearbeitet 22. März 2013 von padiej

[Viewfinder]

Nein das stimmt nicht. Die Beugung hat nichts damit zu tun wie lichtstark ein Objektiv ist. Bei einem lichtstärkeren Objektiv setzt sie bei genau der selben (KB äquivalenten) Blende ein wie bei einem lichtschwächeren Objektiv.

Wenn wir annehmen, die Beugung setzt bei f11 ein, dann hieße das also theoretisch, dass ein Objektiv, das lediglich die Anfangslichtstärke 11 besitzt, bereits unabgeblendet Beugungsunschärfe hervorriefe. Ist das richtig?

[malamut]

Auf ein normales Bild, das man an der Wand hängend betrachtet, wird die Beugung wenig Einfluss haben.

Aus meiner Sicht limitiert die Beugung lediglich das Ausmaß, in dem man sinnvoll abblenden kann. Ein Bild mit KB-äquivalenter Blende F/44 wird insgesamt nicht besonders scharf sein und daher gar nicht erst an der Wand hängen. Jeder sollte sich ein zu seinen Anspüchen passendes Maximum für sein System festlegen und dann nicht darüber hinaus gehen. Man erhöht zwar die theoretische Schärfentiefe durch das weitere Abblenden (und manchmal will man ja eine maximale Schärfentiefe), aber aufgrund der Beugung hat es irgendwann mal keinen Sinn mehr.

 

Das Wissen über die Grenzen kann auch vor Fehlbeurteilungen schützen. Ich habe es z.B. mehrfach erlebt, dass Leute sich bei Kompaktkameras darüber aufgeregt haben, wenn die nicht weiter als F/8 abblenden konnten. Eine solche Aufregung ist nicht sinnvoll. Bei guten Objektiven sieht man schon bei µFT, dass es jenseits von F/8 deutlich mit der Schärfe in den Keller geht. Mit nochmals kleineren Sensoren würde ich mir das nicht mehr zumuten wollen.

 

Liebe Grüße,

malamut

[padiej]

Die Beugung wirkt sich in der 1:1 Ansicht aus. Wenn man 24 MP hat, und auf f16 fotografiert, dann wird man es merken. Aber nur im Crop, nicht beim ganzen Bild.

 

Die Beugung bei APS-C 50mm ist bei f27 so stark, dass nur mehr 1/1500 in der Diagonale aufgelöst wird.

 

Bei Kleinbild kann man auf f42 gehen (theoretisch).

 

Je mehr man croppt, umso mehr macht die Beugung Unschärfe.

 

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[systemcam128]

Wenn wir annehmen, die Beugung setzt bei f11 ein, dann hieße das also theoretisch, dass ein Objektiv, das lediglich die Anfangslichtstärke 11 besitzt, bereits unabgeblendet Beugungsunschärfe hervorriefe. Ist das richtig?

Ja. Aus diesem Grund gibt es auch kein Objektiv das erst bei so einer geringen Anfangslichtstärke anfangen würde.

[Kleinkram]

Die Beugung hängt von der KB-äquivalenten Blende ab (Blendenzahl mal Crop-Faktor). Sie ist in diesem Sinne nicht abhängig von der Brennweite und insofern auch nicht primär vom absoluten Blendendurchmesser.

 

Das verstehe ich nicht.

 

Wenn ich micht recht erinnere, ist Beugung eine physikalische Erscheinung, bei der Lichtstrahlen an einem Spalt in unterschiedliche Farben aufgeteilt werden, die in der Linse unterschiedliche Wege zurücklegen und dadurch das Bild unscharf erscheinen lassen. Sie hängt u. a. von der absoluten Spaltgröße ab und weiß nichts von Crop.

[systemcam128]

Die Beugung wirkt sich in der 1:1 Ansicht aus. Wenn man 24 MP hat, und auf f16 fotografiert, dann wird man es merken. Aber nur im Crop, nicht beim ganzen Bild.

Auch beim ganzen Bild wenn ich in A0 printe

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[Viewfinder]

Ja. Aus diesem Grund gibt es auch kein Objektiv das erst bei so einer geringen Anfangslichtstärke anfangen würde.

Spiegellinsenobjektive (die ja bekanntlich keine Blende besitzen) gab es aber in extremen Brennweiten schon mit f11...

[systemcam128]

Das verstehe ich nicht.

 

Wenn ich micht recht erinnere, ist Beugung eine physikalische Erscheinung, bei der Lichtstrahlen an einem Spalt in unterschiedliche Farben aufgeteilt werden, die in der Linse unterschiedliche Wege zurücklegen und dadurch das Bild unscharf erscheinen lassen.

Das mit den verschiedenen Farben ist Chromatische Aberration (CA) ein anderer Bildfehler der bei Objektiven auftreten kann.

Sie hängt u. a. von der absoluten Spaltgröße ab und weiß nichts von Crop.

Der Cropfaktor ist in sofern drin als das die KB aquivalente Blende die über den Cropfaktor berechnet wird immer den gleichen Blendendurchmesser ergibt.

Beispiel:

FT: 25mm F16 macht 1,56mm Blendendurchmesser

KB: 50mm F32 macht 1,56mm Blendendurchmesser

[Viewfinder]

Ja. Aus diesem Grund gibt es auch kein Objektiv das erst bei so einer geringen Anfangslichtstärke anfangen würde.

Ein Beispiel:

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[systemcam128]

Spiegellinsenobjektive (die ja bekanntlich keine Blende besitzen) gab es aber in extremen Brennweiten schon mit f11...

Bekanntlich besitzt bei diesen auch immer der größte Spiegel auch die höchste Auflösung. Allerdings kann sich wohl nicht jeder auch ein 5m Spiegel leisten

Ist also immer irgend ein Kompromiss zwischen Aufwand/Kosten und der damit noch erzielbaren Auflösung.

 

Bei den kleineren (nicht Astro) Brennweiten braucht man ja auch noch nicht so große Blendendurchmesser so das man über die Beugungsgrenzen problemlos auch noch mit relativ wenig Glas kommt.