Frage zu Focus Breathing

AW: Re: Frage zu Focus Breathing

01af schrieb:

Du hast korrekt beschrieben, wie sich Focus Breathing praktisch bemerkbar macht.

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Gleich im ersten Beitrag: Fokussiert man in den Nahbereich, verändert sich das Bildfeld.

Zum Rest: Geh kalt Duschen. Dein Benehmen stinkt.

ymy schrieb:

Ich hatte gehofft, daß es vielleicht einfache Regeln gibt, die es erlauben,
aufgrund der optischen Konstruktion auf Focus Breathing zu schließen.

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Hier findest Du die Formel, die Deine Wünsche erfüllt
http://www.freiesfotoforum.de/forum/viewtopic.php?f=44&t=4552
Natürlich nicht absolut perfekt, aber hinreichend.

Google einfach Brennweitenverkürzung im Nahbereich.

Du wirst sehen, dass auch Festbrennweiten eigentlich nie solche sind, denn fast alle sind eben nicht rein auszugsfokussierend und verlieren Brennweite im Nahbereich.

Beholder3 schrieb:

Du wirst sehen, dass auch Festbrennweiten eigentlich nie solche
sind, denn fast alle sind eben nicht rein auszugsfokussierend und
verlieren Brennweite im Nahbereich.

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Nicht nur das, je nach Konstruktion verändert sich die Schärfelage
beim Abblenden - das EF 1.2/50mm L ist eines der prominentesten
Beispiele.

Beholder3 schrieb:

ymy schrieb:

Ich hatte gehofft, daß es vielleicht einfache Regeln gibt, die es erlauben, aufgrund der optischen Konstruktion auf Focus Breathing zu schließen.

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Hier findest du die Formel, die deine Wünsche erfüllt:
http://www.freiesfotoforum.de/forum/viewtopic.php?f=44&t=4552
Natürlich nicht absolut perfekt, aber hinreichend.

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Offenbar hast du entweder die Frage oder jene Formel nicht verstanden ... oder beides. Nein, jene Formel "erfüllt" seine Wünsche nicht. Denn erstens berechnet sie gar nicht das, wonach gefragt wurde, und das tut sie auch noch sehr unzuverlässig, weil ein wichtiger Parameter – der Hauptebenenabstand nämlich – vernachlässigt wird.

Noch einmal für alle anderen: Die fragliche Formel berechnet die effektive Brennweite f aus Entfernung d und Abbildungsmaßstab m.

f = d * m / (m + 1)²

Das Ergebnis stimmt aber nur, wenn der – üblicherweise unbekannte – Hauptebenenabstand des Objektives bei Fokussierung auf d gleich null wäre. Das ist er in der Regel aber nicht, und je kleiner d ist, desto größer wird der dadurch verursachte Fehler.

Aber selbst wenn man die effektive Brennweite bei Fokussierung auf kurze Entfernung genau wüßte, so würde das noch lange nicht die Frage beantworten, ob das Objektiv beim Fokussieren "atmet". Denn für diese Frage ist gar nicht die Brennweite, sondern die Bildweite maßgeblich. Wenn die über alle Entfernungen konstant bleibt, dann atmet das Objektiv nicht.

Theoretisch könnte man die Bildweite berechnen, wenn man d, m, f und den Hauptebenenabstand HH' kennen würde. Das Problem ist nur: man müßte all die Werte recht genau kennen, nicht nur so ungefähr, wenn man beurteilen wollte, ob die Bildweite konstant bleibt oder nicht. Und das scheitert meist schon an der Brennweite bei unendlich, denn auch die stimmt in der Regel nicht wirklich mit dem Nennwert überein. Und wenn auch der Hauptebenenabstand mit der Einstellentfernung variiert, dann wird's richtig kompliziert.

Um ein Objektiv von unendlich auf kürzere Entfernung zu fokussieren, gibt es im wesentlichen drei Methoden:

1. die Bildweite verlängern, oder
2. die Brennweite verkürzen, oder
3. von beidem ein bißchen, also Bildweite etwas verlängern und Brennweite etwas verkürzen.

Die meisten Objektive nutzen die Methoden 3 oder 1. Die, welche Methode 2 anwenden, sind genau diejenigen, die frei von Focus Breathing sind. Und das sind die wenigsten ... wenn, dann sind's für gewöhnlich spezielle Cine-Objektive. Immerhin führt Methode 3, welche für moderne Autofokus-Konstruktionen heutzutage wohl die häufigste ist, schon einmal zu geringerem Focus Breathing, weil die Bildweite in geringerem Maße verlängert wird als bei Methode 1, welche vor Beginn des Autofokus-Zeitalters die mit Abstand am weitesten verbreitete war.

Aber noch einmal – beim Fotografieren ist all das ohne Bedeutung. Wichtig ist das nur bei Filmaufnahmen, wo während der Aufnahme die Entfernung verstellt wird ... und auch das nur bei manchen Szenen, nicht immer.

Auf den (sehr guten) www-Seiten von Pierre Toscani wird unter "Optique" -> "Focale" auch das
Micro-Nikkor AF-S 105mm/2,8 G VR ausführlich besprochen. Das Objektiv ist rein innenfokussierend. Beim Übergang von unendlich bis zur Nahgrenze passieren mehrere Dinge:

1. der ABM geht von 0:1 nach 1:1

2. die Brennweite geht von 104mm nach 76mm

3. die Bildweite geht von 104mm nach 152mm

4. der Bildwinkel geht von 24 Grad nach 7 Grad (bei KB)



Zum Vergleich dazu verhält sich eine rein Auszugs-fokussierende symmetrische 104mm Makro-Optik wie folgt:

1. der ABM geht von 0:1 nach 1:1

2. die Brennweite bleibt bei 104mm

3. die Bildweite geht von 104mm nach 208mm

4. der Bildwinkel geht von 24 Grad nach 12 Grad (bei KB)

vierwochen schrieb:

...der Bildwinkel geht von 24° nach 7° (bei Kleinbild) ...

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Du meintest wohl: 17°. [EDIT: Äh, nein – es sind tatsächlich rund 7°.]

Oder eigentlich sind's eher 23,5° und 16°, aber geschenkt ... bleibt die Frage, warum du das hier überhaupt erwähnst. Dein Beitrag ist zu 100 % off-topic.

AW: Re: Frage zu Focus Breathing

01af schrieb:

Vielleicht solltest du Fachausdrücke erst einmal verstehen, bevor du sie benutzt, um andere Fachausdrücke zu erklären. Dann würdest du dich nicht so bös blamieren.

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Schade, dass Du Dich immer so aufführen musst. Ich vermute, dass Du wirklich etwas zu sagen hast. Ich bin nur unwissender Laie und lese hier mit um zu lernen. Durch Deinen Umgangston sind Deine Ausführungen nur schwer zu ertragen. Hast Du schon mal von Sheldon Cooper gehört?

Danke! Die Grafiken von Toscani sind ja genial. Den Text in Französisch verstehe ich halbwegs. Es scheint also doch kein Zusammenhang zwischen Bildweite und Focus Breathing zu geben? Ich meine, wenn im Vergleich zweier Makroobjektive dielängere Bildweite mit dem weiteren Bildwinkel einhergeht? Iirgendwie merkwürdig. Aber warum ist das Focus Breathing bei dem Micro-Nikkor so heftig?

ymy schrieb:

Die Grafiken von Toscani sind ja genial.

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Sind sie wirklich. Danke für den Hinweis! Sie beantworten eine Menge Fragen, die ich schon lange hatte ... wenngleich nicht die hier gestellte.

ymy schrieb:

Es scheint also doch kein Zusammenhang zwischen Bildweite und Focus Breathing zu geben?

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Wie man's nimmt. Der von mir bisher behauptete Zusammenhang "Bildweite = const —> kein Focus Breathing" gilt leider, wie ich jetzt erkenne, nur für die idealisierte sog. Dünne Linse, bei der vordere Hauptebene, hintere Hauptebene, Eintrittspupille und Austrittspupille alle am selben Ort liegen. Bei realen Objektiven aber liegen diese vier Punkte an verschiedenen Orten und können sich beim Fokussieren auch noch auf unterschiedlichen Wegen verschieben.

Damit ein Objektiv beim Fokussieren nicht atmet, muß nicht nur sein Bildwinkel gleich bleiben, sondern auch die Position seiner Eintrittspupille. Unter welchen Bedingungen der Bildwinkel bei einem realen Objektiv gleich bleibt, also bei einem solchen, wo Hauptebenen und Pupillen an verschiedenen Orten liegen, vermag ich im Moment nicht zu sagen. Es ist komplizierter, als ich dachte ...

ymy schrieb:

Aber warum ist das Focus Breathing bei dem Micro-Nikkor so heftig?

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Neben der Verlängerung der Bildweite ist ein weiterer Grund (unter möglicherweise noch anderen) die extreme Verschiebung der Eintrittspupille. Bei Abbildungsmaßstab 1:1 landet sie sogar noch hinter der Bildebene.

ymy schrieb:

Danke! Aber warum ist das Focus Breathing bei dem Micro-Nikkor so heftig?

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Um focus breathing zu verstehen, muss man sich (wie immer) etwas tiefer mit den Grundlagen befassen. Die Lichtmenge, die auf den Sensor fällt, wird durch den Bildwinkel und die Eintrittspupille geregelt. Das resultiert dann im sogenannten bildseitigen Öffnungswinkel (das ist der Winkel, unter dem das Sensorzentrum die Austrittspupille sieht). Je grösser der bildseitige Öffnungswinkel wird, desto stärker wird das Sensorzentrum belichtet. Wenn man also verstehen möchte, wie sich der Bildwinkel beim Fokussieren ändert, muss man das Verhalten von Eintrittspupille und bildseitigem Öffnungswinkel betrachten. Ein Schrumpfen der EP sorgt für einen grösseren, ein Schrumpfen des BSÖW für einen kleineren Bildwinkel. Beim Abblenden neutralisieren sich natürlich beide Effekte.



Es gibt vier Fälle beim Fokussieren:


a) EP und BSÖW bleiben konstant

b) weder EP noch BSÖW bleiben konstant

c) EP bleibt konstant, BSÖW ändert sich

d) EP ändert sich, BSÖW bleibt konstant


Im Fall a) hätte man kein focus breathing. Im Fall b) ist vieles möglich. Die Effekte der EP und des BSÖW auf den Bildwinkel können sich gegenseitig verstärken oder schwächen, sogar neutralisieren. Fall c) war früher der Normalfall, da sich Auszugs-fokussierte Objektive, z.B. Nikkor 50mm/1,8D, genau so verhalten. Man hat focus breathing, der Bildwinkel wird kleiner beim Fokussieren auf nähere Objekte. Fall d) tritt z.B. ein, wenn ein Objektiv mit der Frontlinsengruppe fokussiert wird und die Blende dahinter sowie die Rücklinsengruppe fix bleiben. Man hat dann focus breathing. Bei einer positiv-negativ-Konstruktion ähnlich wie bei Auszugs-Fokussierung, bei einer negativ-positiv-Konstruktion gerade umgekehrt., d.h. der Bildwinkel wird grösser beim näher Fokussieren. Dieses focus breathing ist etwas ungewohnt und wird oft als besonders störend empfunden.



Am komplexesten ist natürlich Fall b). Als Beispiel das Micro-Nikkor AF-S 105mm/2,8 G VR. Das Objektiv besteht aus vier Linsengruppen. Vorne agieren die erste positive und die zweite negative Gruppe als Vorsatz-Telekonverter. Hinten agieren die positive dritte Gruppe als Hauptgruppe und die negative vierte Gruppe als Telekonverter. Zwischen zweiter und dritter Gruppe sitzt die Blende, welche beim Fokussieren nicht verschoben wird. Dagegen bewegen sich die zweite und dritte Gruppe beim näher Fokussieren auf die Blende zu. Die EP wächst daher, der BSÖW schrumpft daher beim näher Fokussieren. Beide Effekte auf den Bildwinkel verstärken sich. Es gibt starkes Focus Breathing (von 24 Grad nach 7 Grad bei KB).

Wunderbar! Danke!

Und die simple Formel oben hätte das Ergebnis auch rein anhand der Specs bis auf eine Abweichung von 3mm (also hinreichend) genau vorhergesagt.

Beholder3 schrieb:

Und die simple Formel oben hätte das Ergebnis auch rein anhand der Specs bis auf eine Abweichung von 3 mm (also hinreichend) genau vorhergesagt.

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Welche Formel hätte welches Ergebnis in welcher Weise vorhergesagt?

AW: Re: Frage zu Focus Breathing

01af schrieb:

Sechzehn Antworten bis jetzt – und kein einziger hat auch nur die blasseste Ahnung, was Focus Breathing eigentlich ist. Alle bis hierher gegebenen technischen Erklärungen sind falsch.

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Nein, meine Erklärung ist 100% richtig und ist auch die gleiche wie von Tony Northrup und Matt Granger (was allerdings unwichtig ist). Focus Breathing hat den Effekt, dass bei veränderter Brennweite (was fokussieren manchmal tut, die Brennweite des Systems ändern, was aber von der Konstruktion abhängt) der Bildwinkel verändert wird, und das ist nicht gewünscht. Ich könnte auch eine Grafik malen, die die Physik dahinter erklärt, aber wozu, ich weiß auch so, warum das passiert. Eine einfache Linse besitzt KEIN Focus Breathing.

01af schrieb:

Und noch einmal – mit Parfokalität hat das gar nichts zu tun.

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Richtig. Parfokalität ist eine ausschließliche Eigenschaft von Zoomobjektiven, Focus Breathing trifft theoretisch jedes Objektiv. Aber die besonders unangenehme Eigenschaft des Focus Breathing (und die finde ich durchaus praxisrelevant) besteht darin, dass es bei Zoomobjektiven so stark ausgeprägt ist, dass bei bei geringen Abständen des Motivs extrem stark den Bildwinkel verändert, was in der Praxis eine massive Einschränkung der effektiv nutzbaren Brennweite zur Folge hat. Im konkreten Fall erreicht ein Superzoom anstatt der eingestellten 250mm Brennweite effektiv nur 130mm, wenn das Motiv nur einen Meter entfernt ist und das finde ich durchaus eine erhebliche "Störung". Man hat einfach nicht mehr die volle Brennweite des Zooms zur Verfügung.

Beholder3 schrieb:

Und die simple Formel oben hätte das Ergebnis auch rein anhand der Specs bis auf eine Abweichung von 3mm (also hinreichend) genau vorhergesagt.

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Die Formel und die Annahme aus dem Beitrag sind grausam. Da wird (wie so oft) die Brennweite (= Focus bei unendlichem Motivabstand, eine physikalische Eigenschaft einer Linse) mit dem effektiven Projektionsabstand eines Objektivs bei gegebenem Motivabstand gleichgesetzt. Genau das verwischt die Ursache des Problems, der Projektionsabstand vergrößert sich bei näher liegendem Motiv bei einer einfachen Linse. Ein ideales Objektiv sollte sich genau so verhalten, dann hätte es auch kein Focus Breathing.

Aber WEIL (manche) Objektive sich NICHT verhalten wie eine starre Linse, verändert sich die Brennweite (die physikalische Brennweite) des Objektivs. Und das erzeugt das Focus Breathing, weil typischerweise beim Focussieren (fehlerhaft) die Brennweite manipuliert wird. Bei einer starren Linse würde ausschließlich der Projektionsabstand geändert werden, um ein Motiv scharf zu stellen.

Diese Verwechslung von Projektionsabstand (abhängig u.a. vom Motivabstand) und der Brennweite des Objektivs (im Ideal eine Konstante) zieht sich durch alle möglichen "Publikationen".

KessieW schrieb:

Die Formel und die Annahme aus dem Beitrag sind grausam.

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Welche Raufaser interessiert das? Solange sie so prima funktioniert: überhaupt niemanden.

KessieW schrieb:

Nein, meine Erklärung ist 100 % richtig ...

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Meine Erklärung war – wie ich mittlerweile erkennen mußte – nicht 100 % richtig. Aber deine ist 100 % falsch.

KessieW schrieb:

Eine einfache Linse besitzt KEIN Focus Breathing.

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Gerade eine einfache Linse hat ein recht ausgeprägtes Focus Breathing. Offensichtlich hast du den grundlegenden Zusammenhang von Brennweite, Bildweite, Gegenstandsweite und Bildwinkel immer noch nicht verstanden.

KessieW schrieb:

Aber die besonders unangenehme Eigenschaft des Focus Breathing (und die finde ich durchaus praxisrelevant) besteht darin, daß es bei Zoomobjektiven so stark ausgeprägt ist, daß bei bei geringen Abständen des Motivs extrem stark den Bildwinkel verändert, was in der Praxis eine massive Einschränkung der effektiv nutzbaren Brennweite zur Folge hat.

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Im Gegenteil – um Focus Breathing zu vermeiden, muß im Nahbereich die Brennweite verkürzt werden.

Allerdings verkürzt der Objektivkonstrukteur die Brennweite im Nahbereich nicht, um Focus Breathing zu vermeiden, sondern um mechanische Robustheit, Dichtigkeit der Fassung, Fokussiergeschwindigkeit und Nahbereichsleistung zu erhöhen. An einem Zoomobjektiv, das seine Brennweite bis in den Nahbereich konstant hielte, hättest du nicht besonders viel Freude. Ob das Focus Breathing stark, schwach oder gleich null ist, das ist dem Konstrukteur eines Fotoobjektives in der Regel wurstegal, und deshalb ist die Brennweitenverkürzung im Nahbereich für gewöhnlich nicht grad genau auf die Vermeidung von Focus Breathing abgestimmt. Bei Cine-Objektiven ist das natürlich etwas anderes – und der betriebene Aufwand ist gigantisch.

Aber um die Brennweite geht's beim Phänomen des Focus Breathing sowieso nicht. Sondern in erster Linie um den Bildwinkel ... und in zweiter Linie um noch ein paar andere Dinge wie z. B. die Position der Eintrittspupille.

KessieW schrieb:

Diese Verwechslung von Projektionsabstand ...

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Was du da so laienhaft als "Projektionsabstand" bezeichnest, ist die Bildweite.

KessieW schrieb:

... und der Brennweite des Objektivs (im Ideal eine Konstante) zieht sich durch alle möglichen "Publikationen".

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Dann schlage ich vor, daß du endlich damit aufhörst.

Beholder3 schrieb:

Welche Rauhfaser interessiert das? Solange [die Formel] so prima funktioniert: überhaupt niemanden.

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Die von dir ins Spiel gebrachte Formel zur (annähernden) Berechnung der Brennweite aus Abstand und Abbildungsmaßstab funktioniert für die hier diskutierte Fragestellung überhaupt nicht.