Guppy1
Themenersteller
Hallo
Bezugnehmend auf den Beitrag:
Schärfentiefe bei hoher Lichtstärke
https://www.dslr-forum.de/showthread.php?t=1934243
wo sich die Diskussion in Richtung der tatsächlichen Schärfentiefe bei Objektiven entwickelt, stelle ich hier meine Erfahrung in der Praxis bei einem Abbildungsmassstab von 1:1 bis etwa 80:1 vor.
Für Focus Stacking benötige ich in der Praxis eine Sackschrittgrösse die sich auf das verwendete Objektiv (Foto-, Lupen-, Vergrösserungs- und Mikroskopobjektiv) und die verwendete Kamera (Nikon D810 Vollformat, oder Nikon D500 Crop Faktor 1.5) bezieht.
Ein Fotograf der im verkleinernden Abbildungsmassstab fotografiert, rechnet die Schärfentiefe z.B. nach der Formel:
2 u K ( M + 1 )/M² / F
K = nominelle Blende
u = Beugungsunschärfe (Zerstreukreisdurchmesser)
M = Abbildungsmassstab
F = Formatfaktor
Je nach gewünschtem Betrachtungsabstand zum Bild, entsprechend einem Faktor der Bilddiagonale, ergibt sich der Zerstreukreisdurchmesser.
Will er, dass bei näherer Betrachtungsdistanz zusätzlich kleinere Strukturen sichtbar werden, oder beschneidet er das Bild, wählt er einen kleineren Zerstreukreisdurchmesser für den subjektiven Eindruck der Schärfentiefe.
Betrachtet man die Auflösung einer auf diese Art berechneten Schärfentiefe am Nah-, Fokus- und Fernpunkt, erkennt man, dass Nah- und Fernpunkt gegenüber dem Fokuspunkt eine leichte Auflösungsreduktion aufweisen.
Die Schärfentiefe des Fotografen im verkleinernden Abbildungsmassstab, ist somit der Bereich der gerade noch, ohne störenden Verlust der Auflösung, als scharf erkannt wird.
Der Verlauf der Auflösung innerhalb der Schärfentiefe ist je nach Objektiv unterschiedlich (so wie im Unschärfebereich).
Die Kurve des Verlaufes, Wölbung (Kurtosis), kann spitz (leptokurtic), mittel (mesokurtic) oder auch flach (platykurtic) verlaufen,
was sich bei Focus Stacking in den Bildern durch leichte unscharfe Bereiche zeigen kann, wenn zu wenig Bilder innerhalb der Schärfentiefe angefertigt werden..
Der Mikroskopiker der im vergrössernden Abbildungsmassstab arbeitet und das Objekt von Auge mit einer Akkommodation auf unendlich (Fernsicht) betrachtet, rechnet die Schärfentiefe z.B. nach der Formel:
Schärfentiefe = λ / ( NA * NA )
Betrachtet man die Auflösung einer auf diese Art berechneten Schärfentiefe am Nah-, Fokus- und Fernpunkt, erkennt man, dass Nah- und Fernpunkt gegenüber dem Fokuspunkt keine erkennbare Auflösungsreduktion aufweisen!
Die Schärfentiefe nach "Fotograf" ist also ein grösserer Bereich wie die Schärfentiefe des "Mikroskopikers".
Weiter ist zu bedenken, dass sich im Bereich der Makrofotografie 1:10 bis 10:1, die Stärke des Einflusses der Faktoren (entsprechend dem Abbildungsmassstab) verändert, welche die Schärfentiefe bestimmen.
Im verkleinernden Abbildungsmassstab beeinflusst der Abbildungsmassstab die Schärfentiefe massgebend, im vergrössernden Abbildungsmassstab ist vorwiegend die Apertur (Blende) für die Schärfentiefe massgebend.
Der Abbildungsmassstab ist einfach zu berechnen, die wirksame Blende ist nicht einfach zu berechnen und deshalb oft falsch.
Viele Berechnungen beziehen sich rein theoretisch, auf EINE dünne, ideale Linse und nicht auf Objektive am Fotoapparat und ebenfalls auf die Betrachtung des Bildes mit genormtem Betrachtungsabstand.
Da ich in diesem Bereich meine verwendeten Objektive an der Kamera betreffend Auflösung des Objektes (LP/mm), in Bildmitte und den Ecken ausmesse, besitze ich einen Wert aus der Praxis, der sich genau auf das verwendete Setup bezieht.
Also keine rein theoretische Grösse, die bei EINER dünnen und idealen Linse zutrifft.
Ausgehend von dem tatsächlich gemessenen Wert der Auflösung des Objektes in LP/mm, berechne ich die Apertur.
Dazu verwende ich folgende Formel aus der Mikroskopie:
Auflösung des Objektes (LP/mm) = 1 / ( λ / ( 2NA )
Diese Formel umgestellt nach Apertur:
NA = ( Auflösung des Objektes (LP/mm) * λ ) / 2
Aus dieser erhaltenen NA berechne ich die Schärfentiefe:
Schärfentiefe = λ / (NA * NA)
Ich gehe also davon aus, dass im Bereich eines Abbildungsmassstabes von 1:1 bis 80:1, die Schärfentiefe nach oben genannten Formeln, eine Beziehung zur NA, Auflösung des Objektes (LP/mm) im Bild und der Lichtwellenlänge ( λ ) besteht.
Durch Kombination beider Formeln und Umstellung, kommt man zu folgender Formel,
mit welcher man ausgehend von einer tatsächlich gemessenen Auflösung des Objektes (LP/mm), beim verwendeten eigenen Setup, eine Schärfentiefe berechnen kann,
die am Nah-, Fokus- und Fernpunkt als gleich hoch aufgelöst im Bild erkannt wird:
Schärfentiefe (mm) = λ / ((( Auflösung * λ ) / 2 ) * (( Auflösung * λ ) / 2 ))
(Auflösung in LP/mm)
Diese Formel zur Berechnung der Schärfentiefe, bezieht sich auf einen in der Praxis tatsächlich gemessenen Wert (LP/mm) des verwendeten Setup.
Ergibt im Randbereich eine höhere Schärfentiefe wie in der Bildmitte, wenn die Auflösung im Randbereich absinkt.
Ergibt bei einem weniger hoch auflösenden Objektiv, eine höhere Schärfentiefe.
Also ein Ergebnis, das in der Praxis im Bild zu beobachten ist.
Aus der so berechneten Schärfentiefe, bestimme ich die Stackschrittgrösse.
Ich fertige innerhalb der Schärfentiefe nach dieser Formel berechnet, drei Bilder an,
also Stackschrittgrösse = Schärfentiefe / 3.
Dies funktioniert im Bereich 1:1 bis 80:1 bestens, auch wenn die Stackschrittgrössen durch den automatischen Stackschlitten etwas ungleichmässig gross sind, oder ein Bild ausfällt.
Wünsche ich sehr klare und sauber aufgelöste Bilder (Kanten), fertige ich 6 Bilder innerhalb der so berechneten Schärfentiefe an. dabei erhöht sich die Auflösung im Bild nicht (es werden keine kleineren Strukturen sichtbar), jedoch sind die feinsten Strukturen klarer (kontrastreicher) gezeichnet.
Kritik, Zweifel und Fragen sind willkommen, sollten sich aber auf die Praxis beziehen und nicht reine Theorie sein.
Kurt
Bezugnehmend auf den Beitrag:
Schärfentiefe bei hoher Lichtstärke
https://www.dslr-forum.de/showthread.php?t=1934243
wo sich die Diskussion in Richtung der tatsächlichen Schärfentiefe bei Objektiven entwickelt, stelle ich hier meine Erfahrung in der Praxis bei einem Abbildungsmassstab von 1:1 bis etwa 80:1 vor.
Für Focus Stacking benötige ich in der Praxis eine Sackschrittgrösse die sich auf das verwendete Objektiv (Foto-, Lupen-, Vergrösserungs- und Mikroskopobjektiv) und die verwendete Kamera (Nikon D810 Vollformat, oder Nikon D500 Crop Faktor 1.5) bezieht.
Ein Fotograf der im verkleinernden Abbildungsmassstab fotografiert, rechnet die Schärfentiefe z.B. nach der Formel:
2 u K ( M + 1 )/M² / F
K = nominelle Blende
u = Beugungsunschärfe (Zerstreukreisdurchmesser)
M = Abbildungsmassstab
F = Formatfaktor
Je nach gewünschtem Betrachtungsabstand zum Bild, entsprechend einem Faktor der Bilddiagonale, ergibt sich der Zerstreukreisdurchmesser.
Will er, dass bei näherer Betrachtungsdistanz zusätzlich kleinere Strukturen sichtbar werden, oder beschneidet er das Bild, wählt er einen kleineren Zerstreukreisdurchmesser für den subjektiven Eindruck der Schärfentiefe.
Betrachtet man die Auflösung einer auf diese Art berechneten Schärfentiefe am Nah-, Fokus- und Fernpunkt, erkennt man, dass Nah- und Fernpunkt gegenüber dem Fokuspunkt eine leichte Auflösungsreduktion aufweisen.
Die Schärfentiefe des Fotografen im verkleinernden Abbildungsmassstab, ist somit der Bereich der gerade noch, ohne störenden Verlust der Auflösung, als scharf erkannt wird.
Der Verlauf der Auflösung innerhalb der Schärfentiefe ist je nach Objektiv unterschiedlich (so wie im Unschärfebereich).
Die Kurve des Verlaufes, Wölbung (Kurtosis), kann spitz (leptokurtic), mittel (mesokurtic) oder auch flach (platykurtic) verlaufen,
was sich bei Focus Stacking in den Bildern durch leichte unscharfe Bereiche zeigen kann, wenn zu wenig Bilder innerhalb der Schärfentiefe angefertigt werden..
Der Mikroskopiker der im vergrössernden Abbildungsmassstab arbeitet und das Objekt von Auge mit einer Akkommodation auf unendlich (Fernsicht) betrachtet, rechnet die Schärfentiefe z.B. nach der Formel:
Schärfentiefe = λ / ( NA * NA )
Betrachtet man die Auflösung einer auf diese Art berechneten Schärfentiefe am Nah-, Fokus- und Fernpunkt, erkennt man, dass Nah- und Fernpunkt gegenüber dem Fokuspunkt keine erkennbare Auflösungsreduktion aufweisen!
Die Schärfentiefe nach "Fotograf" ist also ein grösserer Bereich wie die Schärfentiefe des "Mikroskopikers".
Weiter ist zu bedenken, dass sich im Bereich der Makrofotografie 1:10 bis 10:1, die Stärke des Einflusses der Faktoren (entsprechend dem Abbildungsmassstab) verändert, welche die Schärfentiefe bestimmen.
Im verkleinernden Abbildungsmassstab beeinflusst der Abbildungsmassstab die Schärfentiefe massgebend, im vergrössernden Abbildungsmassstab ist vorwiegend die Apertur (Blende) für die Schärfentiefe massgebend.
Der Abbildungsmassstab ist einfach zu berechnen, die wirksame Blende ist nicht einfach zu berechnen und deshalb oft falsch.
Viele Berechnungen beziehen sich rein theoretisch, auf EINE dünne, ideale Linse und nicht auf Objektive am Fotoapparat und ebenfalls auf die Betrachtung des Bildes mit genormtem Betrachtungsabstand.
Da ich in diesem Bereich meine verwendeten Objektive an der Kamera betreffend Auflösung des Objektes (LP/mm), in Bildmitte und den Ecken ausmesse, besitze ich einen Wert aus der Praxis, der sich genau auf das verwendete Setup bezieht.
Also keine rein theoretische Grösse, die bei EINER dünnen und idealen Linse zutrifft.
Ausgehend von dem tatsächlich gemessenen Wert der Auflösung des Objektes in LP/mm, berechne ich die Apertur.
Dazu verwende ich folgende Formel aus der Mikroskopie:
Auflösung des Objektes (LP/mm) = 1 / ( λ / ( 2NA )
Diese Formel umgestellt nach Apertur:
NA = ( Auflösung des Objektes (LP/mm) * λ ) / 2
Aus dieser erhaltenen NA berechne ich die Schärfentiefe:
Schärfentiefe = λ / (NA * NA)
Ich gehe also davon aus, dass im Bereich eines Abbildungsmassstabes von 1:1 bis 80:1, die Schärfentiefe nach oben genannten Formeln, eine Beziehung zur NA, Auflösung des Objektes (LP/mm) im Bild und der Lichtwellenlänge ( λ ) besteht.
Durch Kombination beider Formeln und Umstellung, kommt man zu folgender Formel,
mit welcher man ausgehend von einer tatsächlich gemessenen Auflösung des Objektes (LP/mm), beim verwendeten eigenen Setup, eine Schärfentiefe berechnen kann,
die am Nah-, Fokus- und Fernpunkt als gleich hoch aufgelöst im Bild erkannt wird:
Schärfentiefe (mm) = λ / ((( Auflösung * λ ) / 2 ) * (( Auflösung * λ ) / 2 ))
(Auflösung in LP/mm)
Diese Formel zur Berechnung der Schärfentiefe, bezieht sich auf einen in der Praxis tatsächlich gemessenen Wert (LP/mm) des verwendeten Setup.
Ergibt im Randbereich eine höhere Schärfentiefe wie in der Bildmitte, wenn die Auflösung im Randbereich absinkt.
Ergibt bei einem weniger hoch auflösenden Objektiv, eine höhere Schärfentiefe.
Also ein Ergebnis, das in der Praxis im Bild zu beobachten ist.
Aus der so berechneten Schärfentiefe, bestimme ich die Stackschrittgrösse.
Ich fertige innerhalb der Schärfentiefe nach dieser Formel berechnet, drei Bilder an,
also Stackschrittgrösse = Schärfentiefe / 3.
Dies funktioniert im Bereich 1:1 bis 80:1 bestens, auch wenn die Stackschrittgrössen durch den automatischen Stackschlitten etwas ungleichmässig gross sind, oder ein Bild ausfällt.
Wünsche ich sehr klare und sauber aufgelöste Bilder (Kanten), fertige ich 6 Bilder innerhalb der so berechneten Schärfentiefe an. dabei erhöht sich die Auflösung im Bild nicht (es werden keine kleineren Strukturen sichtbar), jedoch sind die feinsten Strukturen klarer (kontrastreicher) gezeichnet.
Kritik, Zweifel und Fragen sind willkommen, sollten sich aber auf die Praxis beziehen und nicht reine Theorie sein.
Kurt
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