Hyperfokale Distanz vs. Fokus auf unendlich

Durch einen anderen Thread (in dem es um Autofokus vs. Hyperfokalmethode ging). Bin ich drauf gekommen, dass ich schon länger mal zeigen wollte, wie man die Hyperfokalmethode mit wirklich scharfem Hinter- und Vordergrund hin bekommt *.

Hier (und anderswo) wird sich immer mal wieder darüber beschwert, dass die Hyperfokalmethode einen etwas matschigen Hintergrund liefert, dabei ist sie ja eigentlich dafür gedacht, ein Bild zu erzeugen, das "von vorne bis hinten" Scharf ist. Der etwas unscharfe Hintergrund muss oft nicht sein und das Geheimnis ist kein wirkliches.

Die Lösung ist recht naheliegend. Wenn man mehr Schärfe möchte, muss man bei der Berechnung eine höhere Anforderung an die Schärfe zu Grunde legen - also einen kleineren Zerstreuungskreis.

Das Ergebnis ist, dass die Hyperfokaldistanz größer wird. Ich muss also dann z.B. nicht mehr auf 2m Fokussieren sondern auf 4m. Hier sieht man auch schon den Nachteil. Die Methode funktioniert nur, wenn die Kombination aus Vordergrundabstand, Blende und Brennweite nicht zu kritisch ist. Bei "normalen" Landschaftsbildern mit Menschen, einem Baum etc. im Vordergrund ist das aber meist harmlos.

Das Rezept ist einfach. Man nimmt als Zerstreuungskreisdurchmesser zwei mal die Kantenlänge eines Pixels auf dem Sensor und rechnet damit die Hyperfokaldistanz aus. Das sorgt dafür, dass der Hintergrund so scharf wird, dass die Auflösung des auf den Sensor projizierten Bildes der Kameraauflösung entspricht. Mehr Schärfe kann die Kamera eh nicht aufnehmen.

Da man hier ja ohne Beweise nicht weit kommt habe ich vorhin drei Bilder gemacht (KB-Format, 21MPixel, 24mm, f/11, Vordergrundabstand ~2.5m, Hintergrundabstand ~3000m):

1. Die "normale" Hyperfokalmethode (Fokusdistanz 2m): man sieht, dass der Hintergrund matschig ist.
2. Die "Merklinger-Methode" (Fokusdistanz: 3000m): Man sieht der Vordergrund leitet schon deutlich.
3. Die Hyperfokalmethode mit an die Sensorauflösung angepasster Berechnung (Fokusdistanz 4m): Hintergrund genauso scharf wie bei Fokus auf unendlich. Vordergrund auch so scharf, wie es die Kamera eben kann.

Ich denke das Ergebnis ist recht eindeutig. Wenn also der Vordergrund nicht zu nah ist, gibt es eine Methode bei der wirklich von vorne bis hinten alles "Scharf" ist.




* Hier geht es um geringe Schärfeunterschiede in der 100% Ansicht - bei Ausbelichtung auf A4 werden die Unterschiede - wenn überhaupt - nur mit Mühe zu sehen sein. Wem solche Feinheiten egal sind, möge bitte nicht weiter lesen und erst recht nicht Antworten...

Danke für die 'optische Beweisführung' bzw. das anschauliche Bildmaterial!

Ich hatte bislang wegen der Übersichtlichkeit mit dem DOFMaster gerechnet, der allerdings einen Zerstreuungskreis der 5D MKII von 0,03 mm zu Grunde legt (die ca. 2,5fache Grösse der von Dir verwendeten Masseinheit).

Gibt es denn im Netz einen übersichtlichen DOFCalculator, bei dem ich die Grösse des Zerstreuungskreises selbst eingeben kann?

Gruss

Wahrmut

P.S.: Schade, dass meine Android App nicht die Einstellung der Zerstreuungskreisgrösse vorsieht...

waso schrieb:

Gibt es denn im Netz einen übersichtlichen DOFCalculator, bei dem ich die Grösse des Zerstreuungskreises selbst eingeben kann?

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Das kannst Du eigentlich bei jedem Doofrechner.


Gruß, Matthias

anathbush schrieb:

Da man hier ja ohne Beweise nicht weit kommt habe ich vorhin drei Bilder gemacht (KB-Format, 21MPixel, 24mm, f/11, Vordergrundabstand ~2.5m, Hintergrundabstand ~3000m):

...[/SIZE]

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Dann darfst du dir auf dein 24er deine persönliche HF-Kennzahl 44 einritzen und brauchst keine Tabelle mehr: Einfach die Kennzahl durch die Blende teilen und du hast deine HF-Distanz; also bei f/4,0 sinds 11m etc.....

Masi wird es sicher eine Freude sein, eine einfache Formel zu finden, mit der man daraus die HF-Kennzahl im Kopf für andere Brennweiten bestimmen kann...

Gruß messi

Masi1157 schrieb:

Das kannst Du eigentlich bei jedem Doofrechner.


Gruß, Matthias

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Hmm, die oben von mir verlinkte Seite verweist zwar auf eine Liste von Kameras/Sensoren und deren Zerstreuungskreisdurchmesser, aber ich kann in der Rechnermaske den Wert nicht verändern - vielleicht übersehe ich aber auch nur was...

Gruss

Wahrmut

waso schrieb:

Hmm, die oben von mir verlinkte Seite verweist zwar auf eine Liste von Kameras/Sensoren und deren Zerstreuungskreisdurchmesser (...)

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Scroll mal in der Liste ganz nach unten

Ist zwar nur relativ grob abgestuft, was aber im Normalfall kein Problem sein sollte.

Ach ja: Und ansonsten guck mal in die Signatur vom TO anathbush (cblur).

starscapefan schrieb:

Scroll mal in der Liste ganz nach unten

Ist zwar nur relativ grob abgestuft, was aber im Normalfall kein Problem sein sollte.

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Hatte ich natürlich gemacht und auch die Eingabemöglichkeit gesehen.
Aber wie soll ich das auf den Calculator anwenden? Der übernimmt ja nicht den Wert - und darum ging es mir.

starscapefan schrieb:

Ach ja: Und ansonsten guck mal in die Signatur vom TO anathbush (cblur).

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Da habe ich mich zugegebenermassen noch nicht mit beschäftigt.

Gruss

Wahrmut

P.S.: Läuft denn cBlur auch auf Win7? Laut Installationsbeschreibung nur auf XP und Vitsa.

messenger schrieb:

Masi wird es sicher eine Freude sein, eine einfache Formel zu finden, mit der man daraus die HF-Kennzahl im Kopf für andere Brennweiten bestimmen kann...

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Die hat er längst:

gh = f²/B/zzul+f

Da die Brennweite klein ist gegen die HFD, kann man sie auch weglassen, und dann ist die "Kennzahl" (meine Kennzahl ist eigentlich was anderes):

HF-Kennzahl = f²/zzul

Einfach das Ergebnis durch die Blendenzahl teilen und man hat die HFD. Und das galt natürlich schon immer, auch wenn man den klassischen zulässigen Zerstreuungskreis annimmt. Der Pixelabstand kommt für mich da erst rein, wenn man eine Grenzbetrachtung macht und seine betrachtete Bildgröße tatsächlich an diese Grenze treibt. Und dann würde ich die Pixelgröße auch noch anders berücksichtigen. Da ich das selbst mit meinen 12MP fast nie tue, bleibe ich bei Herrn Merklinger, auch wenn ich am nahen Ende gerade exakt HFD/2 an Schärfentiefe verliere.


Gruß, Matthias

waso schrieb:

P.S.: Läuft denn cBlur auch auf Win7? Laut Installationsbeschreibung nur auf XP und Vitsa.

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Ja, läuft auch unter Windows 7 (32 und 64 Bit). Du brauchst es auch nicht installieren. Einfach auspacken und cBlur.exe anklicken.

Masi1157 schrieb:

Der Pixelabstand kommt für mich da erst rein, wenn man eine Grenzbetrachtung macht und seine betrachtete Bildgröße tatsächlich an diese Grenze treibt. Und dann würde ich die Pixelgröße auch noch anders berücksichtigen. Da ich das selbst mit meinen 12MP fast nie tue, bleibe ich bei Herrn Merklinger, auch wenn ich am nahen Ende gerade exakt HFD/2 an Schärfentiefe verliere.

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Ja, genau das wollte ich zeigen. Die "normale" Hyperfokalmethode macht den Hintergrund etwas unscharf und Merklinger den Vordergrund. Wenn also jemand sich über Unschärfe in Landschaftsaufnahmen o.ä. beschwert, sollte er es mal auf die hier beschriebene Weise probieren.

Wie man in den Bildern sieht, ist der Unterschied nicht riesig (sind ja 100% Crops aus immerhin 21 MPixeln), aber problemlos sichtbar. Die Methode ist auch recht einfach an zu wenden. Ich fokussiere bei solchen Aufnahmen auf irgendetwas in 4-5m Entfernung (für das 24mm, für das 35mm-Objektiv sind es 10-15m) und fasse den Fokus dann nicht mehr an. Der Aufwand ist also nicht groß und bessere Ergebnisse wird man nicht bekommen.

anathbush schrieb:

Ja, läuft auch unter Windows 7 (32 und 64 Bit). Du brauchst es auch nicht installieren. Einfach auspacken und cBlur.exe anklicken.

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Danke für die Info!

anathbush schrieb:

Wie man in den Bildern sieht, ist der Unterschied nicht riesig (sind ja 100% Crops aus immerhin 21 MPixeln), aber problemlos sichtbar. Die Methode ist auch recht einfach an zu wenden. Ich fokussiere bei solchen Aufnahmen auf irgendetwas in 4-5m Entfernung (für das 24mm, für das 35mm-Objektiv sind es 10-15m) und fasse den Fokus dann nicht mehr an. Der Aufwand ist also nicht groß und bessere Ergebnisse wird man nicht bekommen.

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Wobei in der 35mm-Landschaftsfotografie durchaus Motive denkbar sind, bei denen der Vordergrund mindestens genauso wichtig ist wie der (scharfe) Hintergrund.
In diesem Fall würde ich dann den Fokus schon ein wenig weiter vorne ansetzen.

Gruss

Wahrmut

waso schrieb:

Hatte ich natürlich gemacht und auch die Eingabemöglichkeit gesehen.
Aber wie soll ich das auf den Calculator anwenden? Der übernimmt ja nicht den Wert - und darum ging es mir.

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Doch, macht er, zumindest bei mir. Sonst würde ja auch die Umschaltung zwischen den Kameras gar nicht funktionieren. Diese Seite benötigt übrigens JavaScript.

Also ich habs am Wochenende Probiert, mit dem Ergebnis, dass die Bilder auf der HD unscharf über die ganze ebene waren. Leider kann man auf dem Bild auch nicht erkennen, wo die schärfe ebene geblieben ist. Ich habe mit 18mm und Blende 6.7 auf ca 4-5m fokussiert. für einen Zertstreuungskreis von dem empfohlenen Wert von 0.020 für die K20D wäre das auch ok. Vermutlich ist der Zerstreuungskreis aber viel zu groß gewählt.

geht man also von der doppelten Pixelgröße aus, also 2x ca 0.005mm dann wäre wohl der richtige Zerstreuungskreis bei 0.010mm. Und dann bin ich bei einer hyperfokalen Distanz bei Blende 6.7 von knapp 5m. Also lag ich vermutlich deutlich darunter.

Man sollte also bei dem Versuch genug Toleranz einrechnen, damit die Bilder wirklich die gewünschte Schärfe erreichen und den Zerstreuungskreis möglichst klein wählen.

Apropo, ich habe einen DOF Kalkulator auf meinem PDA, der rechnet in Lines/mm. wie rechne ich das um?

waso schrieb:

Wobei in der 35mm-Landschaftsfotografie durchaus Motive denkbar sind, bei denen der Vordergrund mindestens genauso wichtig ist wie der (scharfe) Hintergrund.
In diesem Fall würde ich dann den Fokus schon ein wenig weiter vorne ansetzen.

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Natürlich. Es ist eben so, dass die Hyperfokalmethode (zumindest theoretisch) keine Rücksicht auf die Gegebenheiten nimmt. Es gibt eine Untergrenze und was näher dran ist, kann man nicht scharf fotografieren.

Will man es doch, muss man tricksen (aber das ist dann im Zweifel eben nicht mehr hyperfokal). Ich muss entweder die Blende (viel) weiter schließen, was im Zweifelsfall alles etwas matschig macht und/oder ich muss etwas weiter zur Kamera hin fokussieren auch wenn dann der Hintergrund immer unschärfer wird. Ganz so schlimm sind die 10-15m aber gar nicht. Es ist dann ja alles von der Hälfte der Fokusentfernung an scharf, also zwischen 5-7.5m.

Aber man sieht das Problem der Hyperfokalmethode - bzw. an dem Wunsch möglichst viel Schärfentiefe zu haben. Mit steigender Brennweite klappt es immer schlechter, da der Fokuspunkt immer weiter von der Kamera weg wandert. Hyperfokalbilder mit 85mm Brennweite wird man nur wenige sehen (Fokusdistanz bei mir um die 100m - da finden sich nicht mehr viele sinnvolle Motive...).

Stoneface schrieb:

Also ich habs am Wochenende Probiert, mit dem Ergebnis, dass die Bilder auf der HD unscharf über die ganze ebene waren. Leider kann man auf dem Bild auch nicht erkennen, wo die schärfe ebene geblieben ist. Ich habe mit 18mm und Blende 6.7 auf ca 4-5m fokussiert. für einen Zertstreuungskreis von dem empfohlenen Wert von 0.020 für die K20D wäre das auch ok. Vermutlich ist der Zerstreuungskreis aber viel zu groß gewählt.

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Du hast gleich mit zwei Dingen zu kämpfen. 18mm (28 KB) sind schon nicht mehr soo viel Weitwinkel und 15 MPixel bei der Sensorgröße wirklich scharf zu bekommen erlaubt keine wirklich weit geschlossene Blende.

Probier mal f/5.6 und ~7m Fokusdistanz. Dann sollte alles von 3.5m-∞ scharf sein. Die Sieben Meter sind schon recht knapp, wenn man die Hyperfokaldistanz mit Beugung berechnet, aber dass sollte noch klappen.

Wenn Du Dinge die näher dran sind und den Hintergrund scharf haben willst, gilt das ganz oben gesagte - improvisieren und eine Auswahl treffen, was mehr Schärfe braucht und was mit weniger aus kommt.

Mit der Hyperfokalmethode verschenkt man normalerweise Schärfe. Wenn das nächstgelegene Objekt, das scharf sein soll, die Entfernung a zur Kamera hat, sollte man auf die doppelte Entfernung 2*a fokussieren, dann ist die Schärfe gleichmäßig auf das Objekt und "Unendlich" verteilt. Wenn man die schon genannte Formel für die hyperfokale Distanz umstellt, kann man dann je nach Schärfeanspruch die Blende ausrechnen:

B = K/(2*a) = f²/z / (2*a)

(oder "Kennzahl durch eingestellte Entfernung"), wobei die "Kennzahl" K = f²/z ist (f Brennweite, z gewünschter Streukreisdurchmesser).

Verdoppelt man die Blendenzahl, dann halbiert sich die Größe des Unschärfekreises.

Die Beugungsunschärfe ist übrigens größenordnungsmäßig Wellenlänge mal Blendenzahl. Man hat also bei Blende 16 etwa einen Streukreisdurchmesser von 0,01 mm. Wobei sich Streukreisdurchmesser durch Unschärfe und Streukreisdurchmesser durch Beugung nicht einfach addieren, man bekommt im Endeffekt weniger als die Summe der beiden.

Ansonsten ist meine Erfahrung, dass man die Bildschärfe eher nach einem zentralen Objekt im Vordergrund beurteilt, im Zweifel sollte lieber das scharf sein als der HG. Die "Merklinger-Methode" würde ich nur anwenden, wenn die Objekte im Vordergrund nur am Bildrand erscheinen.

L.G.

Burkhard.

also ich habe das hier zu Hause noch mal kontrolliert, was ich da mit meinem Objektiv gemacht habe, weil ich mir das überhaupt nicht erklären konnte, wo die Schärfe-Ebene geblieben ist..

Fazit:

Der Fehler stand hinter der Kamera.. ich habe auf 4 Fuss und nicht vier Meter Fokussiert...

burkhard2 schrieb:

Verdoppelt man die Blendenzahl, dann halbiert sich die Größe des Unschärfekreises.

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Nee, eigentlich nicht so ganz. Es ist ja in der Formel nicht der tatsächliche Unschärfekreis, sondern der zulässige. Deshalb hatte ich ja auch zzul geschrieben, und der hängt klassischerweise von Aufnahme- und Ausgabeformat (bzw. der Vergrößerung zwischen den beiden) und der Betrachtungsentfernung ab. In diesem Thema wird eine Art Grenzbetrachtung gemacht und zzul an die Pixelgröße gekoppelt. Tatsächlich halbieren sich im gesamten Bild, also innerhalb und außerhalb der Schärfentiefe, die tatsächlichen Z-Kreise, aber die Formel sieht anders aus. Und weil die Z-Kreise kleiner werden, wandern entweder der Nah- und Fernpunkt der Schärfentiefe weiter nach vorn bzw. hinten, oder die vorherige Schärfentiefe würde für ein strengeres Kriterium, nämlich halbierte zulässige Z-Kreise, gelten.




Gruß, Matthias

https://www.dslr-forum.de/showthread.php?t=747011

vielleicht ist jemand daran interessiert

wildtapir schrieb:

vielleicht ist jemand daran interessiert

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Hatten wir doch schon:

Masi1157 schrieb:

Die hat er längst:

gh = f²/B/zzul+f

Da die Brennweite klein ist gegen die HFD, kann man sie auch weglassen, und dann ist die "Kennzahl" (meine Kennzahl ist eigentlich was anderes):

HF-Kennzahl = f²/zzul

Einfach das Ergebnis durch die Blendenzahl teilen und man hat die HFD. [...]

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Gruß, Matthias

Masi1157 schrieb:

Hatten wir doch schon:
..

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ich wollte niemandes Ruhm schmälern

Masi1157 schrieb:

Nee, eigentlich nicht so ganz. Es ist ja in der Formel nicht der tatsächliche Unschärfekreis, sondern der zulässige. Deshalb hatte ich ja auch zzul geschrieben, und der hängt klassischerweise von Aufnahme- und Ausgabeformat (bzw. der Vergrößerung zwischen den beiden) und der Betrachtungsentfernung ab.

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Wozu die Unterscheidung zwischen "tatsächlich" und "zulässig"? Die Schärfentiefeberechnung a la DOFMaster basiert doch auf der Annahme eines idealen Objektivs und geometrischer Optik. Bei den berechneten Nah- und Ferngrenzen des Schärfentiefebereichs werden die entsprechenden Streukreisdurchmesser genau erreicht (und liegen im Bereich dazwischen unterhalb des vorgegebenen Wertes).

Die Streukreisdurchmesser (egal, wo) sind auch genau umgekehrt proportional zur Blendenzahl. Dadurch kann man relativ leicht abschätzen, wie stark durch weiteres Abblenden die Qualität verbessert wird. Die üblichen Streukreisdurchmesser (0,03 mm bei FX, 0,02 bei DX) führen ja nicht zu Ergebnissen, die man normalerweise als scharf betrachten würde.

L.G.

Burkhard.