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Tiefenschärfe Objektivabhänig
- Themenersteller Georgius
- Erstellt am
Die Charakteristik des Zerstreuungskreises (die Grundlage für die Berechnung der Schärfentiefe) ändert sich prinzipiell nur durch Brennweite, Blende und Fokusdistanz.
Die Art des Objektivs spielt eigentlich keine Rolle - mit einer Ausnahme: Die Brennweite eines Objektivs wird nach Industriestandard bei Einstellung auf unendlich gemessen. Bei vielen Objektiven, insbesondere Zooms mit grossem Zoomfaktor und Innenfokussierung, verkürzt sich die Brennweite mit zunehmender Naheinstellung aber deutlich stärker, als bei den "klassischen" Linsen, die als theoretische Grundlage dienen. Um wieviel, das ist tatsächlich bei jedem Objektivtyp wieder anders.
In der Praxis wirkt sich das aber kaum auf die Schärfentiefe aus, da man ja die Distanz an die reale Brennweite anpasst, wenn man einen bestimmten Bildausschnitt haben will.
Dabei kommt dann zum Zuge, dass abgesehen vom eigentlichen Makrobereich die Schärfentiefe bei gleicher Blende und gleichem Abbildungsmassstab ( = Brennweite/(Distanz - Brennweite) ) annähernd dieselbe ist, egal, welche Brennweite man verwendet.
Fundiertere Infos gibt's unter: http://www.erik-krause.de/schaerfe.htm
Gruss Tinu
Die Art des Objektivs spielt eigentlich keine Rolle - mit einer Ausnahme: Die Brennweite eines Objektivs wird nach Industriestandard bei Einstellung auf unendlich gemessen. Bei vielen Objektiven, insbesondere Zooms mit grossem Zoomfaktor und Innenfokussierung, verkürzt sich die Brennweite mit zunehmender Naheinstellung aber deutlich stärker, als bei den "klassischen" Linsen, die als theoretische Grundlage dienen. Um wieviel, das ist tatsächlich bei jedem Objektivtyp wieder anders.
In der Praxis wirkt sich das aber kaum auf die Schärfentiefe aus, da man ja die Distanz an die reale Brennweite anpasst, wenn man einen bestimmten Bildausschnitt haben will.
Dabei kommt dann zum Zuge, dass abgesehen vom eigentlichen Makrobereich die Schärfentiefe bei gleicher Blende und gleichem Abbildungsmassstab ( = Brennweite/(Distanz - Brennweite) ) annähernd dieselbe ist, egal, welche Brennweite man verwendet.
Fundiertere Infos gibt's unter: http://www.erik-krause.de/schaerfe.htm
Gruss Tinu
Hallo zusammen, die Tiefenschärfe ist NICHT vom Objektiv abhängig sondern ausschliesslich vom Vergrösserungsmassstab. Das klingt zwar auf den Ersten Blick falsch. (Jeder glaubt doch, mit einem kurzbrennweitigem Objektiv die grössere Tiefenschärfe erreichen zu können, was, bei unverändertem Standort, natürlich auch stimmt.)
Aber die Fragestellung ist doch eine Andere. Angenommen, ich möchte einen Gegenstand in einem bestimmten Abbildungsmassstab abbilden (ein Haus zum Beispiel) muss ich, wenn ich ein längerbrennweitiges Objektiv verwenden möchte, den Abstand zum Objekt vergrössern. Nehme ich ein Weitwinkelobjektiv, ist der Abstand kürzer. Nun aber ist, beim gleichen Abbildungsverhältniss (ausser der dadurch veränderten Perspektive) die Tiefenschärfe bei gleicher Blendenzahl auch die Gleiche
Dies kann man bei Tiefenschärfen-Tabellen der Objektivhersteller einfach nachprüfen. Gruss Armin
Aber die Fragestellung ist doch eine Andere. Angenommen, ich möchte einen Gegenstand in einem bestimmten Abbildungsmassstab abbilden (ein Haus zum Beispiel) muss ich, wenn ich ein längerbrennweitiges Objektiv verwenden möchte, den Abstand zum Objekt vergrössern. Nehme ich ein Weitwinkelobjektiv, ist der Abstand kürzer. Nun aber ist, beim gleichen Abbildungsverhältniss (ausser der dadurch veränderten Perspektive) die Tiefenschärfe bei gleicher Blendenzahl auch die Gleiche
Dies kann man bei Tiefenschärfen-Tabellen der Objektivhersteller einfach nachprüfen. Gruss Armin
Zuletzt bearbeitet:
Ich habe mich ebenfalls mit der Theorie beschäftigt, dennoch habe ich beim einfachen Blick durchs Objektiv weiterhin den sehr starken Eindruck, dass (eben auch bei gleichem Bildausschnitt!) die Tiefenschärfe bei längeren Brennweiten trotzdem sinkt, und dies sogar, obwohl bei langen Brennweiten zusätzlich noch die maximale Blendenöffnung sinkt! Bin ich damit der einzige, bei dem Theorie und Praxis nicht ganz übereinstimmen???arsutter schrieb:
Gast_18951
Guest
mag128 schrieb:
Es ist auch davon abhängig wo bei einem Objektiv unendlich beginnt.
Ein Beispiel sind echte Makro-Objektive die z.B. ab 3m bereits unendlich sind.
shooty77 schrieb:Ich habe mich ebenfalls mit der Theorie beschäftigt, dennoch habe ich beim einfachen Blick durchs Objektiv weiterhin den sehr starken Eindruck, dass (eben auch bei gleichem Bildausschnitt!) die Tiefenschärfe bei längeren Brennweiten trotzdem sinkt, und dies sogar, obwohl bei langen Brennweiten zusätzlich noch die maximale Blendenöffnung sinkt! Bin ich damit der einzige, bei dem Theorie und Praxis nicht ganz übereinstimmen???
Nein.
Für einen gewissen Abstand zwischen Objekt und Hintergrund x (z.B. 2000 mm) und einen gewissen Abbildungsmaßstab y (z.B. 1:10) steigt die Schärfe des Hintergrunds unterhalb einer Brennweite von 2000 mm/10 = 200 mm deutlich an.
Bei nur leicht entfernten Objekten ist diese kritische Brennweite sehr gering (daher ist die Schärfe fast brennweitenunabhängig), sobald es aber um größere Distanzen und "kräftige" Unschärfe geht, dann wandert diese kritische Brennweite aus dem Fischaugenbereich in das Telebereich auf.
Frank Klemm schrieb:
Vielen Dank, das erklärt das ganze schon mal ein wenig
Aber hat die Brennweite nur bei "grösseren" Entfernungen zum Motiv einen Einfluss??? Ich habe den Einfluss auch im Nahbereich von 2-3 Metern festgestellt...
Hat die Sensorgrösse dabei auch einen Einfluss, also hat eine Veränderung der (KB-äquivalenten) Brennweite bei Kompaktkameras die gleiche Wirkung wie z.B. beim Vollformat?
arsutter schrieb:
Das ist in der so formulierten Absolutheit ("ausschließlich") aber auch nicht richtig. Immerhin spielen Betrachtungsabstand und der angenommene physiologische Grenzwinkel noch eine erhebliche Rolle bei der Beurteilung der Schärfentiefe.
Die Annahme, daß der Vergrößerungsmaßstab das Maß aller Dinge ist, d.h. wenn ich mit verschiedenen Brennweiten an unterschiedlichen Standorten aufgenommene Objekte auch auf gleiche Größe bringe und diese Objekte jeweils aus gleichem Betrachtungsabstand anschaue halte ich für eine eher praxisferne Definition, weil sich die Perspektive beim Standortwechsel u.U. drastisch ändert und ein Vergleich der Abbildungsgröße alleine dann m.E. wenig aussagekräftig ist.
Viel häufiger dürften Anwendungen sein, bei denen aufgenommene Bilder auf ein bestimmtes Format (Postkarte, DIN A3, Bildschirm, Leinwand, was auch immer) vergrößert werden, und diese Bilder i.d.R. dann als Ganzes betrachtet werden. Dabei erfordert jedes Bildformat auch einen eigenen Betrachtungsabstand, es sei denn, es ist so klein, daß der "Scharfstellbereich" des Auges unterschritten wird.
Wenn man Objektive verschiedener Brennweite nutzt, dann sicher, weil man das gegebene Film-/ Sensorformat ausnutzen will. Ansonsten könnte man alles mit einem Weitwinkel-Objektiv fotografieren und passende Ausschnitte herausvergrößern, die sich in nichts - außer der Auflösung - von einem mit passendem Teleobjektiv aufgenommenen Foto unterscheiden.
Daher ist es durchaus sinnvoll, ein bestimmtes Maß für die Unschärfe (= Zerstreuungskreisdurchmesser) format- und anwendungsspezifisch festzulegen und damit die erzielbare Schärfentiefe brennweiten- und blendenabhängig zu bestimmen (die früher häufig angegebenen Schärfetiefentabellen und die Markierungen an den Objektiven beruhten häufig auf einem Zerstreuungskreisdurchmesser von 1/30 mm).
Will man jedoch ein mit zwei unterschiedlichen Brennweiten vom selben Standort aufgenommene Objekte auf gleiche Größe bringen, dann zeigt es sich, daß – bei gleichem Betrachtungsabstand und gleichem Augen-Grenzwinkel - der Schärfentiefenunterschied nur vom Verhältnis der beiden Durchmesser der Eintrittspupillen zueinander abhängt. Und zwar hat die größere Pupille eine geringere Schärfentiefe als die kleinere.
Die Eintrittspupille (EP) ist das Abbild der Blendenöffnung im objektseitigen Raum (also von vorne gesehen) und ist die Fläche, durch die das auf dem Film/Sensor wirksame Licht in das Objektiv eintritt. Sie bestimmt sich aus EP = f/B, also aus Brennweite dividiert durch Blendenzahl.
Das heißt, ein mit f = 80 mm, B = 8 aufgenommenes Bild hat dieselbe Schärfentiefe, wie mit f = 35 mm und B = 3,5 fotografiert, weil in beiden Fällen EP = 10 mm ist.
Wird aber auch bei f = 35 mm mit Blende 8 fotografiert, so ist die zugehörige EP ca 3,4 mm im Durchmesser, die Schärfentiefe also erheblich größer (und zwar nicht nur 3-fach, sondern je nach Einstellentfernung um ein Vielfaches mehr). Und das ist es, was der Nutzer beim Wechsel der Brennweite augenfällig wahrnimmt.
Gruß
NFK
Zuletzt bearbeitet:
Gast_4334
Guest
Theoretisch hat kurze Brennweite in der Tat mehr Schärfentiefe als lange, unter bestimmten Voraussetzungen. Aber in der Praxis kann man das getrost vernachlässigen. Siehe :
"Mythos: Die Schärfentiefe hängt nur vom Abbildungsmaßstab ab"
http://www.elmar-baumann.de/fotografie/schaerfentiefe/node19.html#SECTION003162000000000000000
"Mythos: Die Schärfentiefe hängt nur vom Abbildungsmaßstab ab"
http://www.elmar-baumann.de/fotografie/schaerfentiefe/node19.html#SECTION003162000000000000000
(räusper) Sie hängt nicht von der EINtrittspupille, sondern von der AUStrittspupille ab.NFK schrieb:
Aber lieber noch mal der lieben Ordnung halber:
die Schärfentiefe hängt ab von:
1. Durchmesser des erlaubten Zerstreuungskreises (hier gehen die Sensorgröße, Betrachtungsabstände, ... ein)
2. Brennweite
3. Gegenstandsweite
4. (effektive) Blende
5. Pupillenmaßstab
ggf. zusätzlich je nach Situation: Auszugsverlängerungen, Nahlinse, Brennweitenveränderung bei Naheinstellung, ...
Meist werden für Berechnungen (DofMaster, Erik-Krause.de, ... ) nur Punkte 1-4 herangezogen. Die Punkte 2 und 3 kann man zumindest im Nahbereich auch im Faktor des Abbildungsmaßstabes zusammenfassen.
p5freak schrieb:
Hatte ich geschrieben. Ich hatte sogar geschrieben, ab wann die Brennweite Einfluß auf die Schärfe nimmt.
Wichtig an der Abbildungsmaßstabregel ist ohnehin, einem wesentlich schlimmeren Mythos zu widerlegen: Lange Brennweiten haben wesentlich geringere Schärfebereiche als kurze. Ich kenne noch Leute aus den 80er Jahren, die deswegen alle Macroaufnahmen mit einem 35 mm- statt mit einem 50 mm- oder 135 mm-Objektiv gemacht haben.
Zuletzt bearbeitet:
Gast_4334
Guest
Frank Klemm schrieb:
Stimmt, habe ich überlesen.
Hallo zusammen,
habe mich gerade an ein Excel-Programm erinnert, das ich 2003 mal geschrieben habe.
Damit ist es möglich, den exakten Schärfebereich aller mir damals bekannten ZEISS-Objektive (nur für die hatte ich die optischen Hauptdaten) für beliebige Abbildungsgrößen, Betrachtungsabstände und physiologische Grenzwinkel zu bestimmen.
Da hier keine xls-Anhänge möglich sind, können sich Interessenten bei mir unter Angabe ihrer E-Mail-Adresse melden, ich schicke es ihnen dann zu.
Gruß
NFK
habe mich gerade an ein Excel-Programm erinnert, das ich 2003 mal geschrieben habe.
Damit ist es möglich, den exakten Schärfebereich aller mir damals bekannten ZEISS-Objektive (nur für die hatte ich die optischen Hauptdaten) für beliebige Abbildungsgrößen, Betrachtungsabstände und physiologische Grenzwinkel zu bestimmen.
Da hier keine xls-Anhänge möglich sind, können sich Interessenten bei mir unter Angabe ihrer E-Mail-Adresse melden, ich schicke es ihnen dann zu.
Gruß
NFK
Gast_28970
Guest
Die Schärfentiefe ist abhängig vom absoluten Durchmesser der Blende und nicht dem Blendenwert. Ich habe dazu einmal eine Klarstellung geschrieben und erlaube mir, die hier nachfolgend hineinzuschütten. Ich hoffe es hilft Einigen weiter.
lg felix
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Die Festlegung des Schärfentiefe-Bereichs geht von der Betrachtungs-Entfernung größer oder gleich der Bilddiagonale und einem normal guten Sehvermögen aus. Hat man bessere Augen oder ist der vorgesehene Betrachtungs-Abstand kleiner, dann muss auch der Schärfentiefe-Bereich entsprechend knapper angenommen werden. Definitiv scharf ist immer nur, worauf focussiert wurde.
Was »noch scharf« ist, definiert sich über die Betrachtung eines Bildes aus einer Entfernung gleich seiner Diagonale. Dabei geht man davon aus, dass sich der Betrachtungs-Abstand mit der Bildgröße ändert und die Augen ein begrenztes Auflösungsvermögen haben. Das menschliche Auge kann Details mit einer Ausdehnung von kleiner als einer Bogenminute nicht mehr voneinander trennen.
Unschärfekreis-Durchmesser
Dabei gehen wir davon aus, dass ein Punkt durch Unschärfe (Focusebene-Abweichung) auf nicht größer als 0,0055 mm anwächst und somit bei der Betrachtung des Bildes klein genug ist um vom Auge aus normaler Betrachtungs-Entfernung (= Größe der Bilddiagonale) gerade noch als scharf gesehen zu werden. Je größer das Aufnahme-Format - also der Bildsensor - ist, desto weniger muss das Bild für einen Ausdruck vergrößert werden und umso größer darf daher dieser so genannte »Unschärfekreis-Durchmesser« - oder »Zerstreuungskreis-Durchmesser« - sein. Bei Kleinbild-Foto wird dieser übrigens - wegen des größeren Aufnahme-Formats - mit 0,0333 mm angenommen.
Der Unschärfekreis-Durchmesser, der für die Definition der Schärfentiefe herangezogen wird, ist also etwa 1/1500 der Diagonale des Bildformats ausgehend von einer normalen Sehkraft des Betrachters und einem Betrachtungsabstand der gleich der Diagonale des Bildes ist.
Faustregel für die Auflösung
Aus diesen Werten ergibt sich eine für das normale Auge wahrnehmbare Auflösung, die unter Berücksichtigung einiger Reserven ein Bild als scharf erscheinen lässt, das - rechnerisch - diagonal 3000 px hat. Das entspricht einem Bild mit 2400 × 1800 px, also 4,3 Mpx bei dem - und das ist wesentlich - die Auflösung für die Detailtreue optimal ausgenutzt wird.
Genügt aber das, was auch als Schärfentiefe-Bereich akzeptiert wird, so ist es die Hälfte davon, also rund 1500 px diagonal. Das entspricht einem Bild mit 1280 × 960 px, also rund 1,2 Mpx.
Deswegen reichen 2 Mpx große Bilder - sofern deren Auflösung durch Detaildarstellung tatsächlich ausgenützt ist - für den Eindruck von Schärfe durchaus aus.
Objektiv-Auflösung und Aufnahme-Format
Daraus erkennt man nebenbei auch, dass Objektive für kleinere Bildsensoren eine höhere Auflösung pro Millimeter schaffen müssen als für größere Bildsensoren.
Dies ist aber insofern für den Konstrukteur vereinfacht, weil es umso leichter ist eine gleichmäßig hohe Auflösung über das gesamte Bildfeld zu erreichen, umso kleiner dieses Bildfeld (Bildkreisdurchmesser) ist. Je größer das Format, desto stärker nehmen die Bildfehler zum Rand hin zu, desto mehr muss die Qualität in der Bildmitte verschlechtert werden um ein gleichmäßiges Resultat über das ganze Bildfeld zu erhalten.
Deswegen kann beispielsweise - als Extrem - das Objektiv einer großen Fachkamera für Planfilm nur 10 bis 20 Linienpaare pro Millimeter auflösen, während es bei einem Objektiv zu einer Kamera mit 1/2-Zoll-Bildsensor mehrere hundert Linienpaare pro Millimeter sein können.
Missverständnis Schärfentiefe
Der Schärfentiefe-Bereich ist jener Entfernungsbereich innerhalb dessen Objekte als scharf empfunden dargestellt werden. Ausgehend von einer Betrachtungs-Entfernung gleich (oder größer) der Bilddiagonale. Je länger die Brennweite ist, desto kleiner ist bei selber Blende und selbem Aufnahme-Format (Bildsensor, Filmkader) der Schärfentiefe-Bereich. Je kleiner die Blende ist, desto größer der Schärfentiefe-Bereich.
Ein weit verbreitetes Missverständnis ist die Theorie, dass die unterschiedliche Schärfentiefe für Objektive verschiedener Brennweite tatsächlich nicht vorhanden sei. Beispielsweise die Aufnahme von einem Turm, der mit verschiedenen Brennweiten aufgenommen ist, während auf ein Objekt im Vordergrund scharfgestellt ist. Bei allen Aufnahmen zeigt sich der Turm mit gleich viel Details, also gleich »unscharf«. Besonderheit dabei: Das Objekt im Vordergrund wurde immer im selben Maßstab aufgenommen. Es wurde also je nach Objektivbrennweite der Abstand zum Objekt im Vordergrund so verändert, sodass dieses immer gleich groß im Bild ist.
Das Missverständnis dabei ist, dass der Turm bei einer Tele-Aufnahme stark in die Nähe rückt und bei der Weitwinkel-Aufnahme klein im Hintergrund zu sehen ist. Wenn man also den kleinen Turm im Hintergrund herausvergrößert, dann zeigt er nicht mehr Details als die unscharfe Abbildung auf der Tele-Aufnahme.
Der Knackpunkt und Fehlschluss dabei ist aber, dass der Turm aus der Weitwinkel-Aufnahme herausvergrößert wurde. Würde man das ganze Bild - und nicht nur einen Ausschnitt davon - im selben Maßstab vergrößern, dann muss sich auch der Betrachtungs-Abstand zum Bild ändern (Betrachtungs-Entfernung = Bilddiagonale).
Und dann wird man den Turm sehr wohl wieder scharf - oder jedenfalls schärfer - sehen. Aus dieser Entfernung würde man also sowieso nicht mehr Details sehen können als dargestellt sind. Und darum geht es. Der Schärfentiefe-Bereich ist eine Toleranzgrenze, die von einem üblichen Betrachtungs-Abstand ausgeht. Scharf ist deswegen dennoch nur das, worauf focussiert wurde. Alles andere erscheint nur als »noch scharf«.
Die zweite Voraussetzung dieses Versuchs ist freilich, dass die Schärfentiefe im Nahbereich - in Längenmaß vor und hinter der Focussierebene - freilich kürzer ist als bei größerer Entfernung. Während beispielsweise bei Focussierung auf 1 m die Schärfentiefe 82 bis 126 cm beträgt, also über 44x160cm reicht, reicht die Schärfentiefe bei Einstellung auf 2 m von 139 cm bis 348 cm, also über 209 cm.
Die Definition von größerer Schärfentiefe bei Weitwinkel-Objektiven gegenüber Teleobjektiven bezieht sich freilich nur auf die selbe Aufnahme-Entfernung und nicht auf denselben Abbildungsmaßstab eines der Objekte im Bildfeld.
Abgesehen davon wird das Objekt im Hintergrund bei der Weitwinkel-Brennweite dennoch schärfer erscheinen. Allein deswegen, weil es kleiner dargestellt wird.
Schärfentiefe bei kleinen Aufnahme-Formaten
Beim Verhältnis zwischen Aufnahme-Winkel, Brennweite des Objektivs und Größe des Aufnahme-Materials (Bildsensor, Film) gilt als Ausgangsbasis die Normalbrennweite. Die Normalbrennweite entspricht jeweils der Diagonale des Aufnahme-Formats. Bei einem Bildsensor mit einer Diagonale von 11 mm ist die Normalbrennweite 11 mm. Bei einem Kleinbildfoto (24 × 36 mm) ist die Normalbrennweite rund 44 mm.
Da bei kleineren Aufnahme-Formaten für den selben Erfassungswinkel kürzere Brennweiten eingesetzt werden, ist die Schärfentiefe bei kleineren Aufnahme-Formaten größer. Das ist korrekt. Nur das Missverständnis liegt dabei in der Regel darin, dass angenommen wird, dass die kürzere Brennweite als solche der Grund wäre.
Der auf den ersten Blick plausibel erscheinende Grund für die größere Schärfentiefe ist, dass beispielsweise bei einer Kleinbildkamera der Schärfentiefe-Bereich bei einem 24-mm-Weitwinkel extrem groß ist. Bei einer Digitalkamera würde das beispielsweise einem 100-mm-Tele bei der Kleinbildkamera entsprechen. Der Denkfehler in dieser Richtung liegt freilich darin, dass beim kleineren Bildformat auch der Schärfekreis-Durchmesser bedeutend kleiner sein muss, da dieses für eine gleich große Darstellung - beispielsweise auf Papier - stärker vergrößert werden muss. Diese beiden Faktoren würden einander ungefähr aufheben. Diese Begründung scheidet damit aus.
Tatsächlich für den größeren Schärfentiefe-Bereich verantwortlich hingegen ist die sich aus dem kleineren Aufnahme-Format ergebende absolut kleinere Blenden-Öffnung bei selbem Blenden-Wert. Vergleichen Sie einfach die Blendenöffnung bei Blende 8 bei zwei Kameras, wobei der selbe Bildwinkel erfasst wird. Also bei einer Digitalkamera mit beispielsweise 75 mm und bei einer Kleinbildkamera mit 300 mm. Beim 300-mm-Objektiv ist die Blendenöffnung absolut größer und deswegen die Schärfentiefe kleiner. Vice versa. Denn: Je kleiner die Blende, desto größer ist bekanntlich die Schärfentiefe. Und: Es kommt dabei auf den absoluten Durchmesser der Blende an, nicht auf den Blendenwert.
Der Blendenwert ergibt sich aus Brennweite und Blendenöffnung in nachfolgend erläuterter Gleichung.
Genaue Formel für Vergleich Schärfentiefe-Bereich zu KB
Die exakte Formel für den Vergleich der Schärfentiefe zwischen Kameras mit verschiedenen Aufnahmeformaten ist:
Blende = Brennweite / Blendenöffnung_in_mm
Grundlagen dieser Formel: Der Schärfentiefe-Bereich hängt von der absoluten Größe der Blendenöffnung ab (hier in Millimeter). Brennweite und Erfassungswinkel stehen immer in Relation zum Aufnahmeformat. Bei einem viermal größeren Aufnahmeformat (Diagonale) wird der selbe Erfassungswinkel erreicht mit einem Objektiv von viermal längerer Brennweite. Bei viermal längerer Brennweite ergibt sich eine größere absolute Blendenöffnung bei selbem Blendenwert. - Das Ergebnis im Zusammenhang mit der Schärfentiefe:
- Bei Kleinbild mit einem 44-mm-Objektiv ergibt sich eine Blendenöffnung von 5,5 mm bei Blende 8.
- Bei einer Digitalkamera mit 11-mm-Sensor und 11-mm-Objektiv ergibt sich eine Blendenöffnung von 5,5 mm bei Blende 2.
Ergo: Der Schärfentiefebereich ist bei Blende 2 bei der Digitalkamera mit 11-mm-Sensor gleich groß wie bei der Kleinbildkamera, wenn bei beiden Kameras ein Objektiv mit selbem Erfassungswinkel verwendet wird (in diesem Beispiel exakt Normalbrennweite = 52°).
Genau genommen ist freilich der Blendenwert jeweils 1:2 bzw. 1:8; es wird also der Kehrwert des Blendenwerts zur Berechnung herangezogen.
lg felix
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Die Festlegung des Schärfentiefe-Bereichs geht von der Betrachtungs-Entfernung größer oder gleich der Bilddiagonale und einem normal guten Sehvermögen aus. Hat man bessere Augen oder ist der vorgesehene Betrachtungs-Abstand kleiner, dann muss auch der Schärfentiefe-Bereich entsprechend knapper angenommen werden. Definitiv scharf ist immer nur, worauf focussiert wurde.
Was »noch scharf« ist, definiert sich über die Betrachtung eines Bildes aus einer Entfernung gleich seiner Diagonale. Dabei geht man davon aus, dass sich der Betrachtungs-Abstand mit der Bildgröße ändert und die Augen ein begrenztes Auflösungsvermögen haben. Das menschliche Auge kann Details mit einer Ausdehnung von kleiner als einer Bogenminute nicht mehr voneinander trennen.
Unschärfekreis-Durchmesser
Dabei gehen wir davon aus, dass ein Punkt durch Unschärfe (Focusebene-Abweichung) auf nicht größer als 0,0055 mm anwächst und somit bei der Betrachtung des Bildes klein genug ist um vom Auge aus normaler Betrachtungs-Entfernung (= Größe der Bilddiagonale) gerade noch als scharf gesehen zu werden. Je größer das Aufnahme-Format - also der Bildsensor - ist, desto weniger muss das Bild für einen Ausdruck vergrößert werden und umso größer darf daher dieser so genannte »Unschärfekreis-Durchmesser« - oder »Zerstreuungskreis-Durchmesser« - sein. Bei Kleinbild-Foto wird dieser übrigens - wegen des größeren Aufnahme-Formats - mit 0,0333 mm angenommen.
Der Unschärfekreis-Durchmesser, der für die Definition der Schärfentiefe herangezogen wird, ist also etwa 1/1500 der Diagonale des Bildformats ausgehend von einer normalen Sehkraft des Betrachters und einem Betrachtungsabstand der gleich der Diagonale des Bildes ist.
Faustregel für die Auflösung
Aus diesen Werten ergibt sich eine für das normale Auge wahrnehmbare Auflösung, die unter Berücksichtigung einiger Reserven ein Bild als scharf erscheinen lässt, das - rechnerisch - diagonal 3000 px hat. Das entspricht einem Bild mit 2400 × 1800 px, also 4,3 Mpx bei dem - und das ist wesentlich - die Auflösung für die Detailtreue optimal ausgenutzt wird.
Genügt aber das, was auch als Schärfentiefe-Bereich akzeptiert wird, so ist es die Hälfte davon, also rund 1500 px diagonal. Das entspricht einem Bild mit 1280 × 960 px, also rund 1,2 Mpx.
Deswegen reichen 2 Mpx große Bilder - sofern deren Auflösung durch Detaildarstellung tatsächlich ausgenützt ist - für den Eindruck von Schärfe durchaus aus.
Objektiv-Auflösung und Aufnahme-Format
Daraus erkennt man nebenbei auch, dass Objektive für kleinere Bildsensoren eine höhere Auflösung pro Millimeter schaffen müssen als für größere Bildsensoren.
Dies ist aber insofern für den Konstrukteur vereinfacht, weil es umso leichter ist eine gleichmäßig hohe Auflösung über das gesamte Bildfeld zu erreichen, umso kleiner dieses Bildfeld (Bildkreisdurchmesser) ist. Je größer das Format, desto stärker nehmen die Bildfehler zum Rand hin zu, desto mehr muss die Qualität in der Bildmitte verschlechtert werden um ein gleichmäßiges Resultat über das ganze Bildfeld zu erhalten.
Deswegen kann beispielsweise - als Extrem - das Objektiv einer großen Fachkamera für Planfilm nur 10 bis 20 Linienpaare pro Millimeter auflösen, während es bei einem Objektiv zu einer Kamera mit 1/2-Zoll-Bildsensor mehrere hundert Linienpaare pro Millimeter sein können.
Missverständnis Schärfentiefe
Der Schärfentiefe-Bereich ist jener Entfernungsbereich innerhalb dessen Objekte als scharf empfunden dargestellt werden. Ausgehend von einer Betrachtungs-Entfernung gleich (oder größer) der Bilddiagonale. Je länger die Brennweite ist, desto kleiner ist bei selber Blende und selbem Aufnahme-Format (Bildsensor, Filmkader) der Schärfentiefe-Bereich. Je kleiner die Blende ist, desto größer der Schärfentiefe-Bereich.
Ein weit verbreitetes Missverständnis ist die Theorie, dass die unterschiedliche Schärfentiefe für Objektive verschiedener Brennweite tatsächlich nicht vorhanden sei. Beispielsweise die Aufnahme von einem Turm, der mit verschiedenen Brennweiten aufgenommen ist, während auf ein Objekt im Vordergrund scharfgestellt ist. Bei allen Aufnahmen zeigt sich der Turm mit gleich viel Details, also gleich »unscharf«. Besonderheit dabei: Das Objekt im Vordergrund wurde immer im selben Maßstab aufgenommen. Es wurde also je nach Objektivbrennweite der Abstand zum Objekt im Vordergrund so verändert, sodass dieses immer gleich groß im Bild ist.
Das Missverständnis dabei ist, dass der Turm bei einer Tele-Aufnahme stark in die Nähe rückt und bei der Weitwinkel-Aufnahme klein im Hintergrund zu sehen ist. Wenn man also den kleinen Turm im Hintergrund herausvergrößert, dann zeigt er nicht mehr Details als die unscharfe Abbildung auf der Tele-Aufnahme.
Der Knackpunkt und Fehlschluss dabei ist aber, dass der Turm aus der Weitwinkel-Aufnahme herausvergrößert wurde. Würde man das ganze Bild - und nicht nur einen Ausschnitt davon - im selben Maßstab vergrößern, dann muss sich auch der Betrachtungs-Abstand zum Bild ändern (Betrachtungs-Entfernung = Bilddiagonale).
Und dann wird man den Turm sehr wohl wieder scharf - oder jedenfalls schärfer - sehen. Aus dieser Entfernung würde man also sowieso nicht mehr Details sehen können als dargestellt sind. Und darum geht es. Der Schärfentiefe-Bereich ist eine Toleranzgrenze, die von einem üblichen Betrachtungs-Abstand ausgeht. Scharf ist deswegen dennoch nur das, worauf focussiert wurde. Alles andere erscheint nur als »noch scharf«.
Die zweite Voraussetzung dieses Versuchs ist freilich, dass die Schärfentiefe im Nahbereich - in Längenmaß vor und hinter der Focussierebene - freilich kürzer ist als bei größerer Entfernung. Während beispielsweise bei Focussierung auf 1 m die Schärfentiefe 82 bis 126 cm beträgt, also über 44x160cm reicht, reicht die Schärfentiefe bei Einstellung auf 2 m von 139 cm bis 348 cm, also über 209 cm.
Die Definition von größerer Schärfentiefe bei Weitwinkel-Objektiven gegenüber Teleobjektiven bezieht sich freilich nur auf die selbe Aufnahme-Entfernung und nicht auf denselben Abbildungsmaßstab eines der Objekte im Bildfeld.
Abgesehen davon wird das Objekt im Hintergrund bei der Weitwinkel-Brennweite dennoch schärfer erscheinen. Allein deswegen, weil es kleiner dargestellt wird.
Schärfentiefe bei kleinen Aufnahme-Formaten
Beim Verhältnis zwischen Aufnahme-Winkel, Brennweite des Objektivs und Größe des Aufnahme-Materials (Bildsensor, Film) gilt als Ausgangsbasis die Normalbrennweite. Die Normalbrennweite entspricht jeweils der Diagonale des Aufnahme-Formats. Bei einem Bildsensor mit einer Diagonale von 11 mm ist die Normalbrennweite 11 mm. Bei einem Kleinbildfoto (24 × 36 mm) ist die Normalbrennweite rund 44 mm.
Da bei kleineren Aufnahme-Formaten für den selben Erfassungswinkel kürzere Brennweiten eingesetzt werden, ist die Schärfentiefe bei kleineren Aufnahme-Formaten größer. Das ist korrekt. Nur das Missverständnis liegt dabei in der Regel darin, dass angenommen wird, dass die kürzere Brennweite als solche der Grund wäre.
Der auf den ersten Blick plausibel erscheinende Grund für die größere Schärfentiefe ist, dass beispielsweise bei einer Kleinbildkamera der Schärfentiefe-Bereich bei einem 24-mm-Weitwinkel extrem groß ist. Bei einer Digitalkamera würde das beispielsweise einem 100-mm-Tele bei der Kleinbildkamera entsprechen. Der Denkfehler in dieser Richtung liegt freilich darin, dass beim kleineren Bildformat auch der Schärfekreis-Durchmesser bedeutend kleiner sein muss, da dieses für eine gleich große Darstellung - beispielsweise auf Papier - stärker vergrößert werden muss. Diese beiden Faktoren würden einander ungefähr aufheben. Diese Begründung scheidet damit aus.
Tatsächlich für den größeren Schärfentiefe-Bereich verantwortlich hingegen ist die sich aus dem kleineren Aufnahme-Format ergebende absolut kleinere Blenden-Öffnung bei selbem Blenden-Wert. Vergleichen Sie einfach die Blendenöffnung bei Blende 8 bei zwei Kameras, wobei der selbe Bildwinkel erfasst wird. Also bei einer Digitalkamera mit beispielsweise 75 mm und bei einer Kleinbildkamera mit 300 mm. Beim 300-mm-Objektiv ist die Blendenöffnung absolut größer und deswegen die Schärfentiefe kleiner. Vice versa. Denn: Je kleiner die Blende, desto größer ist bekanntlich die Schärfentiefe. Und: Es kommt dabei auf den absoluten Durchmesser der Blende an, nicht auf den Blendenwert.
Der Blendenwert ergibt sich aus Brennweite und Blendenöffnung in nachfolgend erläuterter Gleichung.
Genaue Formel für Vergleich Schärfentiefe-Bereich zu KB
Die exakte Formel für den Vergleich der Schärfentiefe zwischen Kameras mit verschiedenen Aufnahmeformaten ist:
Blende = Brennweite / Blendenöffnung_in_mm
Grundlagen dieser Formel: Der Schärfentiefe-Bereich hängt von der absoluten Größe der Blendenöffnung ab (hier in Millimeter). Brennweite und Erfassungswinkel stehen immer in Relation zum Aufnahmeformat. Bei einem viermal größeren Aufnahmeformat (Diagonale) wird der selbe Erfassungswinkel erreicht mit einem Objektiv von viermal längerer Brennweite. Bei viermal längerer Brennweite ergibt sich eine größere absolute Blendenöffnung bei selbem Blendenwert. - Das Ergebnis im Zusammenhang mit der Schärfentiefe:
- Bei Kleinbild mit einem 44-mm-Objektiv ergibt sich eine Blendenöffnung von 5,5 mm bei Blende 8.
- Bei einer Digitalkamera mit 11-mm-Sensor und 11-mm-Objektiv ergibt sich eine Blendenöffnung von 5,5 mm bei Blende 2.
Ergo: Der Schärfentiefebereich ist bei Blende 2 bei der Digitalkamera mit 11-mm-Sensor gleich groß wie bei der Kleinbildkamera, wenn bei beiden Kameras ein Objektiv mit selbem Erfassungswinkel verwendet wird (in diesem Beispiel exakt Normalbrennweite = 52°).
Genau genommen ist freilich der Blendenwert jeweils 1:2 bzw. 1:8; es wird also der Kehrwert des Blendenwerts zur Berechnung herangezogen.
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