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Beugungsunschärfe bei niedriger/hoher Pixeldichte und gleicher Ausgabegröße im Vgl.

AW: Beugungsunschärfe bei niedriger/hoher Pixeldichte und gleicher Ausgabegröße im Vg

Bei eine Sensorgröße von 16x24mm² benötige ich demnach mindestens einen 11 MPixel-Sensor, um alle möglichen Informationen zu erfassen. Hat der Sensor weniger Pixel, gehen möglicherweise Informationen verloren.

Und was passiert, wenn der Sensor mehr Pixel hat? Benötige ich nicht nach dem Shannon-Abtastkriterium doppelt so viele Pixel, um alle Informationen auszulesen?
 
AW: Beugungsunschärfe bei niedriger/hoher Pixeldichte und gleicher Ausgabegröße im Vg

@grundstoffkonzentrat (dein nick is aber auch lang, hast du nen spitznamen-nick? gk z.b.?;))
Wenn man schon nicht durch die Qualität seiner Postings hervortreten kann, dann wenigstens durch die Länge des Nicknames :p.

Bei eine Sensorgröße von 16x24mm² benötige ich demnach mindestens einen 11 MPixel-Sensor, um alle möglichen Informationen zu erfassen. Hat der Sensor weniger Pixel, gehen möglicherweise Informationen verloren.
Die konkreten Werte kann ich schwer beurteilen, aber es klingt zumindest plausibel. Jedenfalls stimme ich der Konsequenz zu: Mehr Sensorauflösung bringt irgendwann kaum oder keine zusätzliche Information mehr, weniger "verpasst" aber möglicherweise welche.
 
AW: Beugungsunschärfe bei niedriger/hoher Pixeldichte und gleicher Ausgabegröße im Vg

Und was passiert, wenn der Sensor mehr Pixel hat? Benötige ich nicht nach dem Shannon-Abtastkriterium doppelt so viele Pixel, um alle Informationen auszulesen?
Nein, du wendest das Theorem falsch an: Der Sensor ist das, was abtastet. Höhere Sensorauflösung => höhere Abtastung. Das Abtasttheorem gibt das zur Vermeidung von Störfrequenzen (hier Moires) notwendige Minimum der Abtastung vor. Ist die Abtastung (= Sensorauflösung) höher, schadet das erstmal nicht.
 
AW: Beugungsunschärfe bei niedriger/hoher Pixeldichte und gleicher Ausgabegröße im Vg

Räusper, Unterabtastung führt zu Aliasing und Moirées.

Sorry :angel:. Das meinte ich ja auch.
 
AW: Beugungsunschärfe bei niedriger/hoher Pixeldichte und gleicher Ausgabegröße im Vg

Hm... Na so ganz habt ihr mich noch nicht überzeugt, aber das ich das Shannon-Theorem falsch angewendet habe, gibt mir grad was zum Nachdenken. :) Falls hier jemand noch ein Beispiel einer 20D im Vergleich zur 50D (oder vergleichbares) bei hohen Blenden liefern könnte, dann würd ich es glauben. :o:eek:
 
AW: Beugungsunschärfe bei niedriger/hoher Pixeldichte und gleicher Ausgabegröße im Vg

Hm... Na so ganz habt ihr mich noch nicht überzeugt, aber das ich das Shannon-Theorem falsch angewendet habe, gibt mir grad was zum Nachdenken. :) Falls hier jemand noch ein Beispiel einer 20D im Vergleich zur 50D (oder vergleichbares) bei hohen Blenden liefern könnte, dann würd ich es glauben. :o:eek:

Bitte waso mal per PN um seine Meinung: er hatte die 20d, hat nun die 50d und macht mit seiner 50d sensationelle Makros, wo er ja wegen der Tiefenschärfe auch sicherlich die maximale Blende kurz vor der Beugung nutzt. Er hat Erfahrungen, wie weit er gehen kann, denn seine Bilder sind alles, nur nicht matschig!;)
 
AW: Beugungsunschärfe bei niedriger/hoher Pixeldichte und gleicher Ausgabegröße im Vg

Danke für die interessante Diskussion und auch das Bildmaterial. Um nochmal anhand der Praxis die Theorie der Überlegenheit der niedriger auflösenden Kamera zu überprüfen, habe ich gestern neue Aufnahmen angefertigt; diesmal paßt es mit dem Maßstab. Komplette Blendenreihe 2.8, 4, 5.6, 8, 11, 16, 22, 32 mit dem 60er Makro. Ich hoffe, es ist nun für jeden Kontrastbedarf etwas dabei.

Jetzt funktionieren auch die Links (hätte ja mal einer was sagen können...):

JPG-Download, 130 MB

Bei den RAWs habe ich aus Platzgründen die 2.8er und 32er Blende weggelassen.

RAW-Download (.CR2), 157 MB

Eine Überlegenheit der 20D kann ich - wie erwartet - nirgends ausmachen, egal für welche Ausgabegröße (3, 6, 12 oder 24 MP). Für große Poster sehe ich Vorteile für die 50D bis Blende 16, wobei da die Unterschiede schon sehr gering ausfallen. Bei kleinen Formaten ist es wurscht ob man eine höher oder niedriger auflösende Kamera einsetzt. Selbst bei 12 MP muß man die Unterschiede schon sehr suchen. Aber Ihr könnt ja versuchen, noch mehr aus den RAWs rauszukitzeln; ich habe nur mit DPP und Schärfe 2 direkt konvertiert.

Anbei aus den 24 MP-Bildern Blende 5.6, 11 und 16 sowie bei Blende 22 die Übersicht.

Es darf auch jemand mit etwas anderem als Canon mal einen solchen Versuch starten; auch andere Hersteller haben doch bei gleicher Sensorgröße ältere Kameras mit niedriger und neue mit hoher Auflösung gebaut.
 
AW: Beugungsunschärfe bei niedriger/hoher Pixeldichte und gleicher Ausgabegröße im Vg

Ich habe mal schnell Vergleichsbilder mit einer 6MP Kamera (Dynax 7D) und einer 12MP Kamera (Alpha 700) gemacht. Beim ersten Bild wurden die 6 MP auf 12 MP hochgerechnet, beim 2. Bild die 12 MP auf 6 MP runtergerechnet. Es wurde nicht geschärft.
 
AW: Beugungsunschärfe bei niedriger/hoher Pixeldichte und gleicher Ausgabegröße im Vg

Bitte waso mal per PN um seine Meinung: er hatte die 20d, hat nun die 50d und macht mit seiner 50d sensationelle Makros, wo er ja wegen der Tiefenschärfe auch sicherlich die maximale Blende kurz vor der Beugung nutzt. Er hat Erfahrungen, wie weit er gehen kann, denn seine Bilder sind alles, nur nicht matschig!;)

Ich verfolge nur seine Beiträge im MP-E Thread. Dort geht er definitiv über das Beugungslimit hinaus -- und das erkennt man auch in den verkleinerten Bildern, die er hier hochlädt. Die Insektenaugen haben halt beugungsbedingt weniger Kontraste und sind bei 1:1 betrachtet sicherlich auch nicht extrem scharf. Ich kenne das ja selbst von meinem MP-E. Aber andere Möglichkeiten wie großartig Stacken mit >20 Bildern hat man halt bei Insekten nicht. Ich sollte ihm sowieso am Mittwoch erinnern, damit er mal einen 1:1 Crop reinstellt. :D:rolleyes:

https://www.dslr-forum.de/showpost.php?p=5518812&postcount=381
 
AW: Beugungsunschärfe bei niedriger/hoher Pixeldichte und gleicher Ausgabegröße im Vg

Danke für die interessante Diskussion und auch das Bildmaterial. Um nochmal anhand der Praxis die Theorie der Überlegenheit der niedriger auflösenden Kamera zu überprüfen, habe ich gestern neue Aufnahmen angefertigt; diesmal paßt es mit dem Maßstab. Komplette Blendenreihe 2.8, 4, 5.6, 8, 11, 16, 22, 32 mit dem 60er Makro. Ich hoffe, es ist nun für jeden Kontrastbedarf etwas dabei.

So wie ich das auf die Schnelle sehe (muss gleich zu einem Beratungsgespräch -- ich arbeite ja schließlich :rolleyes:) hast du die Bilder der 20D hochskaliert? Ich interessiere mich allerdings eher an einem Beispiel, indem du das Bild der 50D auf die Größe der 20D runterskaliert hast... Ok... so viel auf die Schnelle... Werd mir das später in Ruhe anschauen...
 
AW: Beugungsunschärfe bei niedriger/hoher Pixeldichte und gleicher Ausgabegröße im Vg

Was ich noch zu bedenken geben möchte, durch das Bayerpattern bedingt, ist die reale Auflösung einer DSLR nur ein drittel der Nennauflösung. Eine 7D z.B. hat also nur 6 "echte" Megapixel. Wenn man so rechnet (und ich rechne sogar Auflösung/4) bekommt man wesentlich realistischere Werte bei der Bestimmung der Beugungsunschärfe.
 
AW: Beugungsunschärfe bei niedriger/hoher Pixeldichte und gleicher Ausgabegröße im Vg

hast du die Bilder der 20D hochskaliert? Ich interessiere mich allerdings eher an einem Beispiel, indem du das Bild der 50D auf die Größe der 20D runterskaliert hast...

Ich habe die Bilder beider Kameras jeweils auf die genannten Zielgrößen skaliert konvertiert; die nativen Auflösungen der Kameras sind (fairerweise) nicht dabei, kann ich aber auch noch machen. Oder Du; bedien Dich an den RAWs. Ihr könnt auch eigene Bearbeitungen hier einstellen.

---

Sind die Bilder mit der Dynax und Sony mit dem gleichen Objektiv aufgenommen?
 
AW: Beugungsunschärfe bei niedriger/hoher Pixeldichte und gleicher Ausgabegröße im Vg

Was ich noch zu bedenken geben möchte, durch das Bayerpattern bedingt, ist die reale Auflösung einer DSLR nur ein drittel der Nennauflösung. Eine 7D z.B. hat also nur 6 "echte" Megapixel. Wenn man so rechnet (und ich rechne sogar Auflösung/4) bekommt man wesentlich realistischere Werte bei der Bestimmung der Beugungsunschärfe.

Verkleinert man 24 MPixel Bilder auf 6 MPixel, so erhält man echte 6MPixel Bilder!
 
AW: Beugungsunschärfe bei niedriger/hoher Pixeldichte und gleicher Ausgabegröße im Vg

Nach kurzer eingängiger Studie der Beispiele (RAW's) bei Blende 16 kann ich keine Unterschiede von der 20D zur 50D runterskaliert auf's Niveau der 20D erkennen. Hurray. Ihr habts geschafft und mich fast überzeugt. Da man die Wirkung der Beugung auf den Kontrast erst bei höheren Blenden deutlich erkennen kann, glaube ich euch einfach mal in dem Punkt, dass beim Runterskalieren auch automatisch der Kontrast sich wieder erhäht, obwohl ich mir das immer noch nicht richtig vorstellen kann... Ich schätze mal, dass das gleiche Ergebnis sich auf große Prints übertragen lässt. Bei höheren ISO's könnte einzig das höhere Detail-Rauschen bei höheren Megapixeln sich negativ auf die Schärfe auswirken. Das müsste man im Detail vielleicht noch einmal überprüfen -- ist aber sicherlich stark von der EBV abhängig.

Bei 1:1 Ansicht bei höheren Blenden werd ich aber der 50D weiterhin eine gewisse Unschärfe zugestehen. :p (die sich aber beim Runterskalieren irgendwann negiert.) Sieht wohl einfach danach aus, dass man in Zukunft quantitativ nicht mehr so stark croppen kann wie bisher.
 
AW: Beugungsunschärfe bei niedriger/hoher Pixeldichte und gleicher Ausgabegröße im Vg

Das Detail-Rauschen mittelt sich beim Verkleinern auch wieder raus. Man darf nur keinen "intelligenten" Algorithmus verwenden, der Rausch-Details rausarbeitet. Die verkleinerte Ansicht in Lightroom ist mir dahingehend z.B. aufgefallen.
 
AW: Beugungsunschärfe bei niedriger/hoher Pixeldichte und gleicher Ausgabegröße im Vg

Hm... Na so ganz habt ihr mich noch nicht überzeugt, aber das ich das Shannon-Theorem falsch angewendet habe, gibt mir grad was zum Nachdenken. :)
Ich muss gestehen, deinen Ansatz noch nicht ganz verstanden zu haben.
Es geht um die (zeitliche oder örtliche) äquidistante Abtastung eines analogen Signals. Das (hier zweidimensionale, ist aber dafür egal) Signal ist das auf den Sensor projizierte Bild. Abgetastet wird es hier örtlich äquidistant durch die Sensorpixel. (OK, vermutlich dank Bayer-Pattern nicht wirklich äquidistant, aber das tut hier auch nichts zur Sache.)
Unter einer "Frequenz" verstehen wir hier also nicht "Änderungen pro Zeit", sondern "Änderungen pro Länge", d.h. Hell-Dunkel-Wechsel z.B. pro mm auf dem Sensor. Das Abtastkriterium sagt jetzt, dass der Sensor pro solch einem Wechsel von dunkel nach hell und wieder nach dunkel mindestens etwas mehr als zwei Pixel besitzen muss, damit keine Störungen auftreten.
Anschaulich ist das ja auch logisch: Wenn man sich eine Sinuskurve vorstellt, ist naheliegend, dass man wenigstens einmal am höchsten Punkt und einmal am niedrigsten Punkt abtasten muss, um die Kurve wiederherstellen zu können. Taste ich seltener ab und lege dann durch die abgetasteten Werte hinterher die naheliegendste Kurve, so ist das nicht die ursprüngliche, sondern eine mit geringerer Frequenz, dir ursprünglich gar nicht da war. Das führt dazu, dass im Signal plötzlich (niedrigere) Frequenzen auftauchen, die vorher überhaupt nicht da waren. Das nennt man dann auch "Aliasing", da die digitale Repräsentation einer Frequenz bei der Rückwandlung plötzlich eine andere ergibt (Alias). Optisch sieht man sowas als Moiré (örtliche Abtastung), akustisch hört man es als Quäken oder Scheppern (siehe schlecht encodierte MP3-Dateien oder solche billigen Spielzeuge oder Grußkarten, die irgendwelche Geräusche machen, usw.). Ein anderes optisches, aber zeitliches Beispiel sind etwa drehende Speichenräder, die von einer Kamera gefilmt werden. In Western schön zu sehen: Ein Planwagen fährt an, die Drehung der Räder passt zunächst. Aber einer gewissen Geschwindigkeit reicht aber die zeitliche Abtastrate der Kamera (20 oder 25 Bilder pro Sekunde) nicht mehr aus, um die Bewegung der Speichen eindeutig zu erfassen. => Das Rad scheint plötzlich wieder langsamer oder gar rückwärts zu drehen. Man sieht eine Frequenz, die es ursprünglich nicht gab.

Um das zu verhindern, muss also immer VOR der Abtastung (hinterher ist das Kind im Brunnen) auf der analogen Seite ein Tiefpassfilter her, der alle Frequenzen aus dem Signal herausfiltert, die gleich oder größer sind als die halbe Abtastfrequenz. Bei einer CD-Aufnahme (44 kHz Abtastung) wird das analoge Signal auf ca. 20 kHz begrenzt (mehr hört man sowieso nicht). Vor der Abtastung durch einen Bildsensor muss also ein analoger Tiefpass die zu hohen Frequenzen aus dem Bild filtern, d.h. das Bild quasi so weit unscharf machen, dass die verblebenden örtlichen Hell-Dunkel-Wechsel von den vorhandenen Sensorpixeln eindeutig erfasst werden können.
Besitzt der Sensor eine höhere Auflösung, so kann man den Filter schwächer machen, ohne sich Störfrequenzen einzufangen.
Beugungsunschärfe bedeutet, dass das analoge Signal bereits von schlechterer Qualität ist, d.h. tendenziell eher weniger hohe Frequenzen enthalten sind. An der "Beugungsgrenze" sind wir also in dem Augenblick, wo es durch die Beugung für den AA-Filter gerade nichts mehr zu tun gibt, der Sensor aber noch ausgereizt wird, d.h. die höchstens darstellbaren Frequenzen noch vorkommen. Dies ist natürlich bei einer höheren Sensorauflösung bereits bei geringerer Beugungsunschärfe der Fall. Dadurch wird die Unschärfe bereits bei geringerem Umfang detektierbar.
Wie ich bereits gesagt habe: Eine höhere Auflösung macht den Beugungseffekt früher sichtbar, verstärkt ihn aber nicht. Wenn ich die zusätzlich Auflösung wieder verschenke, indem ich herunterskaliere, ist das Ergebnis identisch dazu, als hätte ich erst mit einem entsprechend stärkeren AA-Filter sozusagen "analog herunterskaliert" und dann einen Sensor mit geringerer Auflösung benutzt.

Nach kurzer eingängiger Studie der Beispiele (RAW's) bei Blende 16 kann ich keine Unterschiede von der 20D zur 50D runterskaliert auf's Niveau der 20D erkennen.
Das sollte herauskommen.

Bei 1:1 Ansicht bei höheren Blenden werd ich aber der 50D weiterhin eine gewisse Unschärfe zugestehen. :p
Sicher. Weil du bei der 50D die Unschärfe einfach früher siehst. Der Flaschenhals verlagert sich vom Sensor zum Objektiv bzw. dessen Beugungseigenschaften.

Sieht wohl einfach danach aus, dass man in Zukunft quantitativ nicht mehr so stark croppen kann wie bisher.
Relativ zur Gesamtgröße kannst du eher noch stärker croppen. Ein in absoluten Pixelzahlen gleich großer Crop wird tendenziell schlechter sein, da er bei höherer Sensorauflösung eine stärkere Vergrößerung des projizierten Bildes darstellt.
 
AW: Beugungsunschärfe bei niedriger/hoher Pixeldichte und gleicher Ausgabegröße im Vg

@grundstoffkonzentrat: Ohne jetzt auf den vollen Text einzugehen (die anderen Dinge muss ich nochmal ganz genau lesen), kann ich aber sagen, dass bei mp3-Encoding Alias in der von dir beschriebenen Weise so nicht entsteht. Solch Scheppern ist auf Fehler im Encoding-Verfahren zurückzuführen, der z.B. bei den frühen, billigen mp3-Encodern vorhanden war und bei den neueren weitgehend verhindert werden kann. Das Scheppern entsteht, wenn die weniger starken Frequenzen nach einem starken Signal (die der Mensch halt nicht wahrnehmen kann) nicht korrekt rausgerechnet bzw. erkannt wurden und durch Nebenwellen der übriggebliebenen Frequenzen/Signale dann wieder im Nachhinein entstehen. Aber genug OT!

Aliasing bei einem Kamera-Sensor ist wohl am ehesten durch den Treppchen-Effekt zu beschreiben. Meine Idee war wohl eher, das das limitierte Lichtsignal was durch das Objektiv gelangt, am Sensor überabgetastet wird. Jedoch nicht stark genug überabgetastet, so dass zusätzlich Aliasing-Effekte auftreten. Doch das ist natürlich Quatsch. Ist eben nicht so wie in der Sound-Technik, das wenn ich ein Signal in 48 KHz aufnehme und dann für ne CD auf 44,1 KHz runterrechne, gewisse Aliasing-Effekte eine Rolle spielen.
 
AW: Beugungsunschärfe bei niedriger/hoher Pixeldichte und gleicher Ausgabegröße im Vg

@grundstoffkonzentrat: Ohne jetzt auf den vollen Text einzugehen (die anderen Dinge muss ich nochmal ganz genau lesen), kann ich aber sagen, dass bei mp3-Encoding Alias in der von dir beschriebenen Weise so nicht entsteht. Solch Scheppern ist auf Fehler im Encoding-Verfahren zurückzuführen, der z.B. bei den frühen, billigen mp3-Encodern vorhanden war und bei den neueren weitgehend verhindert werden kann. Das Scheppern entsteht, wenn die weniger starken Frequenzen nach einem starken Signal (die der Mensch halt nicht wahrnehmen kann) nicht korrekt rausgerechnet bzw. erkannt wurden und durch Nebenwellen der übriggebliebenen Frequenzen/Signale dann wieder im Nachhinein entstehen.
Natürlich gibt es 1001 Sache, die man beim Encodieren versauen kann und die zu Störungen und schlechter Qualität führen. Da gibt es Klingeln und Zischeln, Krächzen und Rumpeln, Scheppern und...
Einige Störungen klingen jedenfalls sehr ähnlich zum Effekt, den man erhält, wenn man ein analoges Audiosignal unterabtastet. Ob es das im konkreten Fall MP3 wirklich ist, kann ich nur vermuten (nicht genügend Bits da, um hohe Frequenzen sauber zu encodieren, aber zu wenig "tiefgepasst").

Aliasing bei einem Kamera-Sensor ist wohl am ehesten durch den Treppchen-Effekt zu beschreiben.
Treppcheneffekt? Das, was ich so nenne würde, hat aber nichts mit Aliasing zu tun, sondern eher mit zu geringer Auflösung, sodass Pixel sichtbar werden.
Aliasing macht sich hier durch Moiré-Effekte bemerkbar. Beim Original macht man sich genau eine Verletzung des Abtasttheorems zunutze: Durch die obere Lage Stoff findet quasi eine Abtastung der unteren statt. Da beide Frequenzen fast gleich sind, erhält man sehr viel niedrigere Schwebungsfrequenzen, die den optischen Effekt ausmachen.

Ist eben nicht so wie in der Sound-Technik, das wenn ich ein Signal in 48 KHz aufnehme und dann für ne CD auf 44,1 KHz runterrechne, gewisse Aliasing-Effekte eine Rolle spielen.
Das ist vermutlich eine Frage des Algorithmus, mit dem man herunterrechnet. Grundsätzlich mag das Problem auch bestehen, wenn man ein Bild herunterskaliert, das weiß ich aber nicht. Jedenfalls sehe ich da überhaupt keinen Zusammenhang zum Thema Beugung.
 
AW: Beugungsunschärfe bei niedriger/hoher Pixeldichte und gleicher Ausgabegröße im Vg

Treppcheneffekt? Das, was ich so nenne würde, hat aber nichts mit Aliasing zu tun, sondern eher mit zu geringer Auflösung, sodass Pixel sichtbar werden.
Aliasing macht sich hier durch Moiré-Effekte bemerkbar. Beim Original macht man sich genau eine Verletzung des Abtasttheorems zunutze: Durch die obere Lage Stoff findet quasi eine Abtastung der unteren statt. Da beide Frequenzen fast gleich sind, erhält man sehr viel niedrigere Schwebungsfrequenzen, die den optischen Effekt ausmachen.

Ich glaube, Moires und Aliaseffekte (bei Bildern Treppchen) sind auf verschiedene Ursachen zurückzuführen.

Aliaseffekte treten auf, wenn f_Nutz>0,5*f_Abtast ist.

Moires treten auf, wenn Signalfrequenz und Abtastfrequenz annähernd gleich sind. Die Moiremuster sind dann die niedrigen Schwebefrequenzen, die sich aus der Differenz der beiden überlagerten Frequenzen ergeben.
 
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