Berechnung der Schärfentiefe (Betrachtungs-Sehwinkel != 50°)

Schlaudenker.de · 4 Januar 2008

Hi!

Ich komme immer wieder ins grübeln, wie man sinnvoll die Schärfentiefe berechnet.

Einerseits spricht man von einem Zerstreuungskreis, der sich aus dem mittleren Auflösungsvermögen unseres Auges auf ein Bild bei einem üblichen Betrachtungsabstand ergibt ("allgemein übliche Definition von Schärfentiefe"),
andererseits müßte ich bei der Definition gar nicht über Sensoren mit mehr Megapixeln nachdenken. Mann könnte also den Zerstreuungskreis auch auf den Pixel-Abstand festlegen und käme dann auf ganz andere Werte.

Was ist denn nun sinnvoll und richtig? Oder wann ist was richtig?

P80K1 · 4 Januar 2008

AW: Berechnung der Schärfentiefe

Schlaudenker.de schrieb:
Hi!

Ich komme immer wieder ins grübeln, wie man sinnvoll die Schärfentiefe berechnet.

Einerseits spricht man von einem Zerstreuungskreis, der sich aus dem mittleren Auflösungsvermögen unseres Auges auf ein Bild bei einem üblichen Betrachtungsabstand ergibt,

Kommt natürlich auf die Größe des Bildes an...

Schlaudenker.de schrieb:
andererseits müßte ich bei der Definition gar nicht über Sensoren mit mehr Megapixeln nachdenken. Mann könnte also den Zerstreuungskreis auch auf den Pixel-Abstand festlegen und käme dann auf ganz andere Werte.

Wenn man die mehr Megapixel für größere Bilder nutzen will, und diese Bilder aus kurzem Abstand (ausgedruckt) oder bei 100% (am Monitor) angucken will, macht das Sinn.

Schlaudenker.de schrieb:
Was ist denn nun sinnvoll und richtig? Oder wann ist was richtig?

Bei Wikipedia:Schärfentiefe wird der Akzeptable Streukreisdurchmesser auch je nach CCD oder Film getrennt angegeben (Wobei bei den CCDs die Auflösung nicht beisteht)

fscherz · 4 Januar 2008

AW: Berechnung der Schärfentiefe

Versuch's mal mit
http://www.elmar-baumann.de/fotografie/rechner/index.html
oder
http://www.erik-krause.de/schaerfe.htm

Ich hoffe es hilft!

Gruß,

Schlaudenker.de · 4 Januar 2008

AW: Berechnung der Schärfentiefe

fscherz schrieb:
Versuch's mal mit http://www.elmar-baumann.de/fotografie/rechner/index.html
oder http://www.erik-krause.de/schaerfe.htm

Danke, die kenne ich: Da läuft's nach dem ersten Prinzip (sie einerseits ^^), hier liegt die Annahme zugrunde, dass das menschliche Auge über die Bilddiagonale maximal 1500 Punkte auflösen kann.

Aber wenn man mehr Megapixel für größere Bilder nutzen will ... s.o.

Im Grunde müßte ich demnach die Größe und den Betrachtungsabstand schon beim fotografieren wissen, und wenn man später verschiedene Zielformate will (z.B. Plakat und 9x13), zwei Fotos mit verschiedenen Blenden machen. Oder?

islander · 4 Januar 2008

AW: Berechnung der Schärfentiefe

Schlaudenker.de schrieb:
Hi!

Ich komme immer wieder ins grübeln, wie man sinnvoll die Schärfentiefe berechnet.

Moin!
Vielleicht hilft Dir das hier ...
http://www.dofmaster.com/dofjs.html
... weiter.

mfg hans

Schlaudenker.de · 4 Januar 2008

AW: Berechnung der Schärfentiefe

islander schrieb:
Vielleicht hilft Dir das hier ... http://www.dofmaster.com/dofjs.html... weiter.

Hallo Hans, auch dem dofmaster liegt die Annahme zugrunde, dass das menschliche Auge über die Bilddiagonale maximal 1500 Punkte auflösen kann. Und auch der dofmaster kennt das später verwendete Zielformate nicht (z.B. Plakat und 9x13) ^^

Aber immerhin kommt gerade 'ne lange Liste mit Schärfetieferechnern zusammen.

Aber die machen m.E. alle das gleiche.

erdbeerhund · 4 Januar 2008

AW: Berechnung der Schärfentiefe

Bei der allgemein üblichen Definition von Schärfentiefe spielt die Auflösung des Sensors keine Rolle. Auflösungsvermögen des Auges und Betrachtungsabstand sind vorgegeben. Faktoren sind Brennweite, Blende, Abstand zum Objekt und Grösse des Sensors, sonst nichts. Also genau die Werte, die man bei den Schärfentiefe-Rechnern einträgt.

Dass die Rechnung nicht mehr hinhaut, wenn man ein 2mx3m Poster aus 10cm Entfernung, oder ein Bild in 100% Darstellung auf dem Bildschirm aus 30cm Entfernung anschaut, sollte klar sein. Aber ebenso sollte klar sein, dass das dann mit der allgemein akzeptierten Definition von Schärfentiefe nichts mehr zu tun hat.

Edit: Nein, der dofmaster kennt das Zielformat nicht, das ist richtig. Braucht er aber auch nicht zu kennen, da der Betrachtungsabstand als von der Bildgrösse abhängig vorausgesetzt wird. Da ist es egal, ob 9x13 oder riesiges Werbeplakat.

Schlaudenker.de · 4 Januar 2008

AW: Berechnung der Schärfentiefe

erdbeerhund schrieb:
dofmaster kennt das Zielformat nicht, das ist richtig. Braucht er aber auch nicht zu kennen, ...

Jein. Ich hatte mich unklar ausgedrückt.

Wikipedia schrieb:
Betrachten wir ein Bild bei einem üblichen Betrachtungsabstand, so erscheint uns die Bilddiagonale unter einem Blickwinkel von ca. 50° bzw. 3000 Winkelminuten.

Dofmaster müßte also den Blickwinkel kennen.

Und worauf ich hinaus wollte: Ich müßte mir beim fotografieren schon über den Blickwinkel Gedanken machen, weil's danach zu spät ist. Unschärfe per EBV wirkt nämlich oft recht künstlich.

PS: @ Axel: Erfahrung ist, wenn man seine Fehler bei anderen wiedererkennt. Falls man seine Fehler bei sich selbst wiedererkennen würde, wäre das Dummheit.

Mi67 · 4 Januar 2008

AW: Berechnung der Schärfentiefe (Blickwinkel != 50°)

Schlaudenker.de schrieb:
Einerseits spricht man von einem Zerstreuungskreis, der sich aus dem mittleren Auflösungsvermögen unseres Auges auf ein Bild bei einem üblichen Betrachtungsabstand ergibt ("allgemein übliche Definition von Schärfentiefe"),
andererseits müßte ich bei der Definition gar nicht über Sensoren mit mehr Megapixeln nachdenken. Mann könnte also den Zerstreuungskreis auch auf den Pixel-Abstand festlegen und käme dann auf ganz andere Werte.

Was ist denn nun sinnvoll und richtig? Oder wann ist was richtig?

Beides ist richtig, wobei das "Einerseits" die wahrgenommene Schärfentiefe bei Betrachtung eines Gesamtbildes aus "üblichem Betrachtungsabstand" ergibt. Die Definition des Zerstreuungskreises anhand der Pixelabstände ergibt hingegen die wahrgenommene Schärfentiefe beim "Pixelpeeping", also bei maximaler Herausvergrößerung und Detailbetrachtung eines Bildes, z.B. in der 100%-Ansicht am Monitor.

Schlaudenker.de · 4 Januar 2008

AW: Berechnung der Schärfentiefe (Blickwinkel != 50°)

Mi67 schrieb:
Beides ist richtig,

Ist klar, und was mache ich nun? Wie geht Ihr damit um? Macht Ihr manchmal mehrere Aufnahmen mit unterschiedlicher Blende für die verschiedenen Blickwinkel?

Beispiel: Bei einem 24-Zoll-Bildschirm mit 1920 x 1200 Pixeln kommt man bei einem Betrachtungsabstand von 40cm auf einen Blickwinkel von 75°. Das ist dann mehr als die o.g. "üblichen 50°". Dabei entspricht der Pixel-Abstand dann wieder etwa 2 Winkelminuten.

Mi67 · 5 Januar 2008

AW: Berechnung der Schärfentiefe (Blickwinkel != 50°)

Schlaudenker.de schrieb:
Ist klar, und was mache ich nun? Wie geht Ihr damit um? Macht Ihr manchmal mehrere Aufnahmen mit unterschiedlicher Blende für die verschiedenen Blickwinkel?

Beispiel: Bei einem 24-Zoll-Bildschirm mit 1920 x 1200 Pixeln kommt man bei einem Betrachtungsabstand von 40cm auf einen Blickwinkel von 75°. Das ist dann mehr als die o.g. "üblichen 50°". Dabei entspricht der Pixel-Abstand dann wieder etwa 2 Winkelminuten.

Die einzige Reaktion, die *ich* mir angewöhnt habe, liegt darin, bei Motiven, die möglicherweise sehr großformatig gedruckt werden sollen, wesentlich höhere generelle Anforderungen an den Zerstreuungskreisdurchmesser zu stellen. Dies findet aber weniger in der Wahl einer anderen Blende seinen Ausdruck, sondern vielmehr in der Wahl guter Optiken und einer Verschlusszeit, die ein Verwackeln sicher unter die schärfere Z-Kreisdefinition bringt.

Was die absolute Schärfentiefenempfindung angeht, sind wir in unserer Sinnesphysiologie nicht wo wahnsinnig sensibel. Ich denke nicht, dass mit "normalem", also nicht auf die Beurteilung der Schärfentiefe gerichtetem Blick zwei Bilder viel mehr nach anderen Parametern miteinander verglichen und gewertet werden, als nach einer leicht veränderten Schärfentiefe. Zwischen 50° und 75° liegen jetzt nicht soo wahnsinnig große Sprünge (vielleicht eine, maximal zwei Blendenstufen, die aber umgekehrt die Freistellung wieder schmälern). Dennoch kannst Du gerne im Hinterkopf behalten, dass bei 75°-Betrachtung die Blende ein Stüflein weiter geschlossen sein darf - wenn nicht eine aufkommende Verwacklung dem Ganzen wieder entgegensteht.

Schlaudenker.de · 5 Januar 2008

AW: Berechnung der Schärfentiefe (Blickwinkel != 50°)

Mi67 schrieb:
Zwischen 50° und 75° liegen jetzt nicht soo wahnsinnig große Sprünge (vielleicht eine, maximal zwei Blendenstufen, die aber umgekehrt die Freistellung wieder schmälern). Dennoch kannst Du gerne im Hinterkopf behalten, dass bei 75°-Betrachtung die Blende ein Stüflein weiter geschlossen sein darf - wenn nicht eine aufkommende Verwacklung dem Ganzen wieder entgegensteht.

Ja, genau das meine ich. Für alle anderen die Theorie dazu nochmal anders ausgedrückt:

Aus der Wikipedia-Definition von Zerstreuungskreis geht hervor, dass die Berechnung der Schärfentiefe von einem Blickwinkel von 50° aus geht:

Wikipedia schrieb:
Betrachten wir ein Bild bei einem üblichen Betrachtungsabstand, so erscheint uns die Bilddiagonale unter einem Blickwinkel von ca. 50°.

Unter Blickwinkel versteht man hier die Auslenkung der Augäpfel, also der Winkel, den die Bilddiagonale am Auge aufspannt.

Zwischen 50° und 75° ist tatsächlich nicht so der große Unterschied. Eine 10MPixel-Kamera hat aber Reserven bis 155° (rechnerische Diagonale von 4660 Pixeln multipliziert mit 2 Winkelminuten).

Da man die Schärfentiefe (ich zumindest) im Sucher nicht wirklich exakt beurteilen kann, habe ich mir die Formel in einen programmierbaren Taschenrechner einprogrammeirt. Damit klappt das Freistellen immer zuverlässig und erwartungsgemäß.

Nun ist meine Überlegung, dass ich für verschiedene Ausgabeformate (je nach Größe auf dem Bildschirm / Print) noch andere Blenden verwenden müßte.

Wenn die Monitorauflösung über den 2 Winkelmiuten ^^ ist, wirkt die Schärfentiefe beim Monitor größer (also weiter ausgedehnt), denn das Auge dann dann in einem erweiterten Bereich keinen Unterschied in der Schärfe mehr wahrnehmen. Durch die begrenzte Monitor-Auflösung geht also die Wirkung der Schärfentiefe kaputt. Kann man das durch weiteres aufblenden kompensieren?

miwi9 · 5 Januar 2008

AW: Berechnung der Schärfentiefe (Blickwinkel != 50°)

@Schlaudenker

Vielen Dank für diese Diskussion!

Ich konnte bisher nie nachvollziehen, warum unterschiedliche Sensorgrößen zu unterschiedlicher Schärfentiefe führen sollen: Würde ich mit demselben Objektiv bei derselben Brennweite, derselben Blende aus derselben Position denselben Gegenstand mit zwei Bodies mit unterschiedlicher Sensorgröße aufnehmen, sollte das Objektiv doch auch dasselbe Bild auf die Sensorebene projezieren! Ergo würde ich dasselbe Ergebnis erhalten, wenn ich das Bild der Kamera mit dem kleineren Bildwinkel (Die Kamera mit dem großen Sensor erzeugt einen eher weitwinkligen Bildeindruck) um die Ränder beschneiden würde? Die unterschiedlichen Zerstreuungskreise müsste man doch mit EBV herunterrechnen können... :?
Natürlich funktioniert das so nicht...

Ich habe mal quick & dirty ein paar Vergleichsaufnahmen mit einer kompakten Canon S3IS und der :a:100 bei jeweils ca. 70mm Brennweite (also das, was auf dem Objektiv/Exifs steht) und F4.0 von derselben Stativposition gemacht und dann den Krempel heruntergerechnet: Die Kompakte erzeugt natürlich den Eindruck einer deutlich größeren Tiefenschärfe. Dummerweise fehlt mit ein Body mit A-Mount und anderer Sensorgröße, um dieselbe Linse verwenden zu können.

Aber eigentlich ist die Tiefenschärfe garnicht so unterschiedlich: Wenn man mal ganz genau hinschaut, wie tief sich die Schärfe auf dem Zollstock ausbreitet. Der Vergleich ist allerdings schwierig, da der erheblich kleinere Sensor der Kompakten mit 6MP den Bildausschnitt deutlich besser auflöst und dessen Linse auch ganz anders streut.
Die Schärfe erstreckt sich bei der Kompakten (rechte Bildhälfte, linke Zollstockskala) zwischen 8,5 und 11,5 cm, entspricht also ca. 3cm auf der Skala des Zollstocks. Dabei darf man sich jedoch nicht daran orientieren, wie tief die Millimeterskala aufgelöst werden kann, sondern ab wann erkennbare Unschärfen auftreten.
Schaut man sich unabhängig davon die Aufnahme mit dem APS-C Sensors an (Bildteil oben links), kommt man auch auf eine Tiefe des Schärfebereichs von ca. 3cm auf der Zollstockskala.
Rechnet man jedoch das viel höher aufgelöste Bild der Kompakten mit dem Winzsensor auf die Größe des APS-C-Sensors herunter (unten links), ergibt sich erwartungsgemäß der stark abweichende Schärfeeindruck.
Bezugnahmend auf Deine Frage reduziert sich durch das Herunterrechnen der Eindruck der Tiefenschärfe ein wenig, weil das Streuverhalten der Linse "kaschiert" wird.

Viele Grüße
Michael

Schlaudenker.de · 5 Januar 2008

AW: Berechnung der Schärfentiefe (Blickwinkel != 50°)

Danke Michael, ich bin nämlich leider noch nicht zum testen gekommen. Nur nochmal zur Sicherheit zum letzten Satz eine Frage:

miwi9 schrieb:
Bezugnehmend auf Deine Frage reduziert sich durch das Herunterrechnen der Eindruck der Tiefenschärfe ein wenig, weil das Streuverhalten der Linse "kaschiert" wird.

Meinst Du, dass sich durch das Herunterrechnen der Auflösung und das dadurch kleinere Bild die scheinbare Schärfentiefe vergrößert? Das würde dann nämlich der Theorie entsprechen.

Die Konsequenz wäre, wenn man auch beim verkleinerten Bild die scheinbar gleiche Schärfentiefe haben will, dass man dann ein zweites Foto machen muß, bei welchem man bewußt weiter aufblendet, um es dann als alternative Ausgangsbasis zu haben für's Herunterrechnen.

Mi67 · 5 Januar 2008

AW: Berechnung der Schärfentiefe (Blickwinkel != 50°)

Schlaudenker.de schrieb:
Wenn die Monitorauflösung über den 2 Winkelmiuten ^^ ist, wirkt die Schärfentiefe beim Monitor größer (also weiter ausgedehnt), denn das Auge dann dann in einem erweiterten Bereich keinen Unterschied in der Schärfe mehr wahrnehmen. Durch die begrenzte Monitor-Auflösung geht also die Wirkung der Schärfentiefe kaputt. Kann man das durch weiteres aufblenden kompensieren?

Bis vor den oben zitierten Satz war ich ja ganz einverstanden, aber was die Monitorauflösung angeht, ist es wenn dann andersherum: ein *höher* auflösender Monitor kann die Unschärfe (und damit auch die Grenzen der Schärfentiefe) *besser* zeigen, als ein gering auflösender Monitor. Mein Notebook mit 1024x768 Pixeln zeigt 1280 Bildpunkte oder 640 Linienpaare in der Diagonalen. Mit dieser Eigenart wirkt es auch bei Betrachtung unter 50° sehr scharf, da es mir so manche Unschärfe gar nicht anzeigen kann, sondern mit seinen klaren Pixelkanten als scharf suggeriert. Ähnliche Schärfungseffekte erzeugen übrigens auch Analogmonitore mit ihren Loch- oder Streifenmasken. Wenn also ein Ausgabemedium weniger als die geforderten 1500 Linienpaare/Diagonale anzeigen kann, dann schärfen diese Ausgabemedien das Bild und erzeugen so *niedrigere* Anforderungen an den Zerstreuungskreis.

Wenn ich die gleichen Bilder an meinem 24-Zöller (1920x1200) unter 50° betrachte, dann wird die Schärfentiefe trotz gleicher Betrachtungswinkel bereits wegen den enger aufgelösten Bildpunkten etwas geringer. Gehe ich nun noch näher heran, so sinkt die Schärfentiefe weiter ab, während beim Notebook einfach nur die Pixelstruktur gröber wird, aber keine zusätzliche Unschärfe erkennbar wird.

Schlaudenker.de · 5 Januar 2008

AW: Berechnung der Schärfentiefe (Blickwinkel != 50°)

Mi67 schrieb:
ein *höher* auflösender Monitor kann die Unschärfe (und damit auch die Grenzen der Schärfentiefe) *besser* zeigen, als ein gering auflösender Monitor.

Super, so war das auch gemeint, sorry. Ich hatte in Deutsch oft 'ne 4,

dafür in Mathe und Kunst oft 'ne 1.

Was ich Schreiben wollte: Die Monitor-Auflösung ist ein Faktor, der die wahrgenommene Schärfentiefe beeinflussen kann, da er den wirksamen Zerstreuungskreis begrenzt.

Ich denke, das müßte man dann durch weiteres aufblenden schon bei der Aufnahme kompensieren, oder?

Fazit: Immer eine Aufnahme für den 18*24-Print und eine für das 800-Pixel-Bitmap im Internet. Oder wie?

Ich müßte jetzt echt mal rechnen, wieviele Blendenstufen das sind. Falls es nur 0,3 wären, hätte sich das Thema nämlich erledigt.

PS: Ich find's übrigens toll, dass hier auch mal einer ernsthaft mitredet. Im Sonyuserforum wurde seitenlang darüber lamentiert, dass bis vor wenigen Minuten bei Wikipedia ein falsches Wort verwendet wurde.

Mi67 · 6 Januar 2008

AW: Berechnung der Schärfentiefe (Blickwinkel != 50°)

Schlaudenker.de schrieb:
Fazit: Immer eine Aufnahme für den 18*24-Print und eine für das 800-Pixel-Bitmap im Internet. Oder wie?

Ich müßte jetzt echt mal rechnen, wieviele Blendenstufen das sind. Falls es nur 0,3 wären, hätte sich das Thema nämlich erledigt.

Der 18x24 (cm?) Print ist mit dem üblichen Z-Kreis gut bemasst, also z.B. mit 0,03 mm bei KB-Sensor. Die 800-Pixel-Bitmap läge sicherlich bei dme Doppelten, also 0,06 mm für KB. Wieviele Blenden an Differenz dies ergibt, das lässt sich ja nun wirklich leicht rechnen.

Eine Internet-gemässe Blende würde ich nur dann anwenden, wenn der primäre Einsatzzweck des Bildes wiklich nur für das Internet gedacht ist. Das nette dabei: man kann die Blende aufreissen, ISO-Push-Orgien betreiben, bis der Arzt kommt, die Bilder sogar etwas verwackeln, nach der Verkleinerung ist eh wieder das Rauschen und die Unschärfe weg.

Schlaudenker.de · 6 Januar 2008

AW: Berechnung der Schärfentiefe (Blickwinkel != 50°)

Mi67 schrieb:
Wieviele Blenden an Differenz dies ergibt, das lässt sich ja nun wirklich leicht rechnen.

Ich werde nach meiner Dienstreise (bin 1 Woche lang weg) mal verschiedene Beispiele durchrechnen.

Vielen Dank bis hierhin schon mal für die konstruktiven Beiträge.

LGW · 9 Januar 2008

Wurde hier übrigens schon 1000 mal durchdiskutiert, grundsätzlich mit widersprüchlichen "Ergebnissen" (aka Meinungen).

Grundsätzlich kann man zum Eingangspost sagen:

stimmt

Vor allem zu einem späteren, in dem steht:

Nun ist meine Überlegung, dass ich für verschiedene Ausgabeformate (je nach Größe auf dem Bildschirm / Print) noch andere Blenden verwenden müßte.

Ganz genau so ist es!

Wobei nicht nur die AusgabeFORMATE, sondern auch der BETRACHTUNGSABSTAND eine Rolle spielt.

Nimm ein und das selbe Bild, vergrößere es auf 10*15m und auf 1*1.5m.

Nun stell dich einmal 10m weit weg (beim 10*15m-Bild), und einmal 1m (beim "kleinen") weit weg - du wirst feststellen, dass die "gesehene" Schärfentiefe identisch ist.

Meiner persönlichen Erfahrung nach kommt man mit dem "klassischen" Zerstreuungskreis von 0,003mm bei KB-Format sehr gut zurecht, wenn der Betrachtungsabstand in etwa der 1.5-fachen Bilddiagonale entspricht.

Wobei es auf "ein bisschen" (etwa 50% plus/minus) nicht ankommt, das wird durch die Unterschiede zwischen einzelnen Personen (Sehschwäche etc.) vollkommen "verschliffen".

Gedanken machen muss man sich also vor allem dann, wenn man vorher abschätzen kann, dass die Bilder besonders "nah" (oder fern, aber das ist seltener) betrachtet werden; häufig passiert das gerade auf dem PC-Bildschirm, wenn jemand an das ca. 30*45-Bild "heranrutscht" um sich Details näher anzusehen - oder bei einer Titelseite oder Großformatigen Abbildungen in äh Naturmagazinen (sei es GEO oder... na ihr wisst schon, das mit den Hasen).