Betrachtungen zur Beugung

[Mi67]

Ein entscheidender Punkt ist die Qualität des Objektivs, ob Beugungserscheinungen gemildert oder offensichtlicher zu Tage treten.

Die Beugung ist da im Gegenteil ganz unbarmherzig: egal ob Billigscherbe oder Edellinde: die Beugung schlägt gleichermassen zu.

Was zum Beispiel unberücksichtigt bleibt, ist die Zunahme der Tiefenschärfe (Schärfentiefe) bei zunehmender Abblendung des Objektivs. Im Gegensatz zum FF tritt die gleiche Dimension bei FT bereits bei größerer Blendenöffnung ein! Siehe auch hier:
http://liveforum.h711818.serverkompetenz.net/viewtopic.php?t=733
Tabelle von HKO.
Damit hier keine Missverständnisse aufkommen, der Zusammenhang ist ja nicht linear!

Ich sehe keinerlei Widerspruch zwischen dem hier Geschriebenen und Gezeigten und dem, was Horst im Nachbarforum berechnet und beschrieben hat. Das Format-abhängige Nullsummenspiel aus Beugung und Schärfentiefe hatten wir hier ja noch gar nicht betrachtet. Es wäre vielleicht hilfreich, dies noch nachzuholen.

Betrachte mal eine 7MP Compakte. Laut Rechnung ist die Grenze bereits bei Blende 3 erreicht. Die dort eingesetzten Objektive haben nicht selten Blendenwerte von 2.8 - 5.6. Demnach könnte man *theoretisch* bei Blende 5.6 kein vernünftiges Bild mehr produzieren. Die Realität sieht aber ganz anders aus!

Anders als die "harten Rechner des Beugungslimits", die einen Absolutwert für die förderliche Blende angeben, hatte ich hier extra im Eingangsposting die weich einsetzende Beugungsbegrenzung mit Toleranzbereich und stärker eingeschränkten Bereichen differenziert. Daraus sollte klar werden, dass bei einer Kompaktkamera mit förderlicher Blende f/3 die Auflösung bei f/5.6 eben noch nicht so hart beschnitten ist, dass man überhaupt kein vernünftiges Bild mehr produzieren könne.

Aber bleibt bitte auf dem Boden der Tatsachen!

Genau dies soll das Ziel dieses Diskussionsfadens sein.

 

[Horstl]

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Ein entscheidender Punkt ist die Qualität des Objektivs, ob Beugungserscheinungen gemildert oder offensichtlicher zu Tage treten.
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Die Beugung ist da im Gegenteil ganz unbarmherzig: egal ob Billigscherbe oder Edellinde: die Beugung schlägt gleichermassen zu.
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Hallo,
kommt darauf an wie man es betrachtet, vom Abblenden sind natürlich alle irgendwann gleichermaßen betroffen. Umgekehrt ergibt die Betrachtungsweise von frisi mehr Sinn - wenn das Objektiv nicht sehr gut ist, und die Abnahme der Abbildungsfehler durch kleinere Blende, sowie die dadurch bedingten Beugungserscheinungen annähernd Hand in Hand gehen, dann wird sich bei diesem Objektiv nichts Großartiges tun (aber nicht weil es so gut ist, sondern weil es bei den Offenblenden schlechter ist, als es sein könnte). Und das "gute" Objektiv, das womöglich bei Offenblende schon nahe am Erreichbaren ist, wird durch Abblenden natürlich dann stärker betroffen sein, und kann seine Leistung irgendwann -gegenüber dem "schlechteren" gar nicht mehr zeigen.
Anders gesagt ist es ein Gütekriterium für das Objektiv, bis zu welcher Blende es durch Beugung begrenzt ist (in Richtung offene Blenden gesehen), wenn bei Offenblende immer noch die Beugung das begrenzende Element ist, dann wäre die Optik - in dieser Hinsicht- perfekt.
Deshalb wäre es auch ganz interessant, diese "Beugungsbetrachtungen" auch in die andere Richtung anzustellen, und zwar nicht nur die theoretisch erreichbaren Werte, sondern vielmehr die praktisch tatsächlich erreichten.

LG
Horstl

 

[Mi67]

Hallo,
kommt darauf an wie man es betrachtet, vom Abblenden sind natürlich alle irgendwann gleichermaßen betroffen. Umgekehrt ergibt die Betrachtungsweise von frisi mehr Sinn - wenn das Objektiv nicht sehr gut ist, und die Abnahme der Abbildungsfehler durch kleinere Blende, sowie die dadurch bedingten Beugungserscheinungen annähernd Hand in Hand gehen, dann wird sich bei diesem Objektiv nichts Großartiges tun (aber nicht weil es so gut ist, sondern weil es bei den Offenblenden schlechter ist, als es sein könnte). Und das "gute" Objektiv, das womöglich bei Offenblende schon nahe am Erreichbaren ist, wird durch Abblenden natürlich dann stärker betroffen sein, und kann seine Leistung irgendwann -gegenüber dem "schlechteren" gar nicht mehr zeigen.
Anders gesagt ist es ein Gütekriterium für das Objektiv, bis zu welcher Blende es durch Beugung begrenzt ist (in Richtung offene Blenden gesehen), wenn bei Offenblende immer noch die Beugung das begrenzende Element ist, dann wäre die Optik - in dieser Hinsicht- perfekt.
Deshalb wäre es auch ganz interessant, diese "Beugungsbetrachtungen" auch in die andere Richtung anzustellen, und zwar nicht nur die theoretisch erreichbaren Werte, sondern vielmehr die praktisch tatsächlich erreichten.

Ja, dies macht sehr viel Sinn.

Da in diesem Punkt jede Optik individuell betrachtet werden muss, können natürlich keine allgemein gültigen Regeln dafür aufgestellt werden, wann nun exakt und bei welchem Aufnahmeformat die Abnahme von Linsenfehlern (im Zentrum/in den Ecken) durch Beugungsverluste zunichte gemacht wird.

 

[Horstl]

...
Da in diesem Punkt jede Optik individuell betrachtet werden muss, können natürlich keine allgemein gültigen Regeln dafür aufgestellt werden, wann nun exakt und bei welchem Aufnahmeformat die Abnahme von Linsenfehlern (im Zentrum/in den Ecken) durch Beugungsverluste zunichte gemacht wird.

Hallo,
Das spielt aber in der Praxis eine viel entscheidendere Rolle als die Überlegungen zu den theoretischen Limits. Leider habe ich gerade bei der hier im Thread angeführten Tabelle (aus dem Nachbarforum) den Eindruck, es geht primär darum anhand von Berechnungen die Überlegenheit eines bestimmten Aufnahmeformates zu demonstrieren (Kommentar "Und 4/3: viel mehr als 10 Megapixel macht einfach keinen Sinn"). In der Realität ist die Sache aber wesentlich komplizierter, denn mit theoretischen Kameras können wir nun mal nicht fotografieren (schon gar nicht mit solchen, die derart einseitigen Theorien entspringen), sondern nur mit den tatsächlich existierenden. Und wenn man bei kleinen Formaten Einschränkungen bezüglich früher einsetzender Beugungslimitierung sieht, dann muß man schon auch sehen, daß kleinere Formate diesbezüglich in der anderen Richtung dazugewinnen. Eben aufgrund des kleineren Bildkreises, der sie wie geschaffen macht für Optiken großer Öffnung, bzw. um zu meinem Posting vorhin zurück zu kommen - es verschiebt sich eben der Bereich der Beugungslimitierung in Richtung größerer Öffnungsverhältnisse. Daß es für FT ein 35-100/2,0 Zoom mit sehr guter Offenblendentauglichkeit gibt, ist weder ein Zufall noch magischen Fähigkeiten eines bestimmten Objektivherstellers zuzuschreiben. Und im Mittelformat "kann" ich zwar sehr viel weiter abblenden als im FT (es ist eigentlich ja ein "Muß", das fälschlich als "Kann" bezeichnet wird) aber in Richtung nutzbarer offener Blenden zieht das kleine Format davon.

@Mi67: Danke übrigens für das sehr informative und schön aufbereitete Eröffnungsposting hier.

LG
Horstl

 

[Mi67]

Das spielt aber in der Praxis eine viel entscheidendere Rolle als die Überlegungen zu den theoretischen Limits.

Eigentlich sehe ich es genau umgekehrt, und hatte dies bereits begründet. Es spielt für die Praxis z.B. überhaupt keine Rolle, dass das 135/2L bereits bei f/4, spätestens aber bei f/5.6 bereits hauptsächlich Beugungs-begrenzt ist. Bei beiden Blenden ist die Auflösung noch so hoch, dass man den Unterschied an keiner heutigen DSLR feststellen kann. Erst am "harten" Absolutlimit der Beugung bei den genannten Blenden und Pixelabständen kann man dann die Beugungsbegrenzung des 135/2L erkennen. Bei diesen Blenden unterscheidet sich dessen Schärfeleistung dann auch kaum von jener eines 28-135/3.5-5.6 IS (hatte ich vor einiger Zeit mal an einer 10D ausprobiert).

Was ist denn *wirklich* der Unterschied zwischen den Optiken?
Unterscheiden tun sie sich hauptsächlich bei f/1.4 ... f/5.6, also auf dem Schenkel der vornehmlich Linsenfehler-begrenzten Auflösung.
An der Flanke f/8 ... f/32 sind sie fast gleich - eben Beugungs-limitiert. Nur um diese Flanke sollte es hier gehen.

Leider habe ich gerade bei der hier im Thread angeführten Tabelle (aus dem Nachbarforum) den Eindruck, es geht primär darum anhand von Berechnungen die Überlegenheit eines bestimmten Aufnahmeformates zu demonstrieren (Kommentar "Und 4/3: viel mehr als 10 Megapixel macht einfach keinen Sinn"). In der Realität ist die Sache aber wesentlich komplizierter, denn mit theoretischen Kameras können wir nun mal nicht fotografieren (schon gar nicht mit solchen, die derart einseitigen Theorien entspringen), sondern nur mit den tatsächlich existierenden. Und wenn man bei kleinen Formaten Einschränkungen bezüglich früher einsetzender Beugungslimitierung sieht, dann muß man schon auch sehen, daß kleinere Formate diesbezüglich in der anderen Richtung dazugewinnen. Eben aufgrund des kleineren Bildkreises, der sie wie geschaffen macht für Optiken großer Öffnung, bzw. um zu meinem Posting vorhin zurück zu kommen - es verschiebt sich eben der Bereich der Beugungslimitierung in Richtung größerer Öffnungsverhältnisse. Daß es für FT ein 35-100/2,0 Zoom mit sehr guter Offenblendentauglichkeit gibt, ist weder ein Zufall noch magischen Fähigkeiten eines bestimmten Objektivherstellers zuzuschreiben. Und im Mittelformat "kann" ich zwar sehr viel weiter abblenden als im FT (es ist eigentlich ja ein "Muß", das fälschlich als "Kann" bezeichnet wird) aber in Richtung nutzbarer offener Blenden zieht das kleine Format davon.

Das ist schon klar. Kleinere Bildkreise wären durch kleinere Optiken zu bedienen, die dann auch kleinere Linsenfehler haben, bzw. bei denen die Wegstrecken so kurz sind, dass sich gleiche Linsenfehler weniger stark auf die Auflösung (in lp/mm) auswirken. Ich sehe daher auch keinen technischen Grund dafür, warum in F/T bei 10 MP bereits Schluss sein sollte. In der Tabelle von Horst (HKO) ist die Kante zur Beugungslimitation schon richtig markiert. Dabei darf man natürlich nicht vergessen, dass die andere Kante durch hohe Offenblendenleistung wenn auch nicht vollständig so doch zu einem signifikanten Teil die Spielräume wieder hinzugibt, die man an der "Beugungskante", also bei den großen Blendenzahlen, verloren hat.

 

[Horstl]

Eigentlich sehe ich es genau umgekehrt, und hatte dies bereits begründet. Es spielt für die Praxis z.B. überhaupt keine Rolle, dass das 135/2L bereits bei f/4, spätestens aber bei f/5.6 bereits hauptsächlich Beugungs-begrenzt ist.
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Hallo,
das liegt aber -wei Du ja schreibst- an den Begrenzungen der Kameras und nicht der Optik, das kommt ja noch dazu, wie wird es denn an einem 40Mpix Sensor aussehen? Und wie werden die f/2,0 aussehen, beugungslimitiert? Wie werden weniger excellente Optiken aussehen? Ein großer Teil der Leute, die sich Sorgen bezüglich Beugung (und zukünftiger Grenzen des Sytemes) machen laufen mit irgendwelchen Zooms oder Optiken herum, bei denen Beugungslimitierung eher ein Wunschdenken denn eine Limitierung ist (von f/32 mal abgesehen) -deshalb mein Hinweis auf den Praxisbezug.
Und in den HKO-Tabellen geht es um theoretische zukünftige Limits (da wird in den Folgepostings schon gejubelt "wie gut, daß ich mich für XY entschieden habe"). Es wird auf der einen Seite von einer Begrenzung des nutzbaren Bereiches in Richtung kleinerer Blenden ausgegangen (was ja auch nicht richtig ist, denn eine größere Schärfentiefe erreicht man beim kleineren Format schon durch geringeres Abblenden, das wird in den Betrachtungen ignoriert) und auf der anderen Seite (zu den größeren Blenden hin) wird der Vorteil des kleineren Formates (eben ein Zugewinn an möglicher optischer Abbildungsleistung durch Einschränkung des Aufnahmefeldes) ebenfalls ignoriert.
Auf diese Art und Weise kann ich jedes Format besser oder schlechter aussehen lassen. Deshalb kritisiere ich diese Betrachtungsweise. Daß die Leute dann sehr schnell darauf reinfallen, beweisen die Folgepostings.
Ich kann an einem ZD50/2,0 (das ja an FT einen ähnlichen Bildwinkel hat wie das genannte 135er an KB) selbst im Bereich Blende 2,0-11 und den derzeit verfügbaren Sensoren kaum Leistungunterschiede erkennen, die offenen Blenden könnten ganz klar einen wesentlich höher auflösenden Sensor bedienen. Und wenn man dann einen Sensor konstruieren würde, der die Auflösung der Optiken übertrifft (was ja optimal wäre, sagen wir mal ein 2-fach "oversampling"), dann kann ja jeder selbst abschätzen wo die Grenzen der jeweiligen Formate etwa liegen dürften, und ob er bereit ist, sich die jeweils dafür erforderlichen Optiken zuzulegen (sofern es diese überhaupt gibt).

LG
Horstl

 

[Mi67]

Ich würde es hier gerne bei einem Thread belassen, der sich möglichst sachlich mit der Beugung auseinandersetzt. Fehldeutungen Anderer in anderen Threads sollten vielleicht auch dort behandelt werden, wo sie auftraten. Wenn ich etwas falsches gesagt haben sollte, dann können wir es gerne hier besprechen.

Zur "Zukunftsmusik":
Wenn wir in Zukunft Sensoren mit mehr und mehr Pixel haben werden, dann wird man sich in der Tat sowohl in der Objektivkonstruktion als auch in der Anwendung der Objektive (Blendeneinstellung) vermehrt mit der Beugung auseinandersetzen müssen, falls das Ziel in der maximalen Detailauflösung und Pixelschärfe liegen soll. Für die Gesamtbetrachtung von ohne Beschnitt ausbelichteten Bildern trifft dies weniger zu, da hierbei die z-Kreise nicht von der Pixeldichte abhängen, sondern nur mit der Sensordiagonalen skalieren. Ich denke, die beiden Grafiken meines Eingangspostings decken genau diese beiden Fälle ab.

 

[Horstl]

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Ich sehe keinerlei Widerspruch zwischen dem hier Geschriebenen und Gezeigten und dem, was Horst im Nachbarforum berechnet und beschrieben hat. Das Format-abhängige Nullsummenspiel aus Beugung und Schärfentiefe hatten wir hier ja noch gar nicht betrachtet. Es wäre vielleicht hilfreich, dies noch nachzuholen.
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Ich würde es hier gerne bei einem Thread belassen, der sich möglichst sachlich mit der Beugung auseinandersetzt. Fehldeutungen Anderer in anderen Threads sollten vielleicht auch dort behandelt werden, wo sie auftraten. Wenn ich etwas falsches gesagt haben sollte, dann können wir es gerne hier besprechen.
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Hallo,
naja dann paßt das aber nicht richtig zusammen
Der Link auf die Tabelle im Nachbarthread kam ja nicht von Dir, nur tauchen diese Tabellen immer wieder gerne in solchen -eigentlich sehr sachlichen Threads- auf, und ich wollte das nicht unkommentiert lassen. Vor allem weil ja die Beugung darin als Mittel zum Zweck mißbraucht wurde (also auch eine "Betrachtung zur Beugung" darstellen und somit nicht OT sind). Aber lassen wir es gut sein. An Deinen Tabellen habe ich ja nichts auszusetzen

LG
Horstl

 

[Mi67]

Hallo,
naja dann paßt das aber nicht richtig zusammen
Der Link auf die Tabelle im Nachbarthread kam ja nicht von Dir, nur tauchen diese Tabellen immer wieder gerne in solchen -eigentlich sehr sachlichen Threads- auf, und ich wollte das nicht unkommentiert lassen. Vor allem weil ja die Beugung darin als Mittel zum Zweck mißbraucht wurde (also auch eine "Betrachtung zur Beugung" darstellen und somit nicht OT sind). Aber lassen wir es gut sein. An Deinen Tabellen habe ich ja nichts auszusetzen

Ich hatte es versucht, in Punkt 4 des Eingangspostings so fair als möglich zu beschreiben. Wenn in der Beschreibung des Eingangspostings etwas geändert oder hinzugefügt werden sollte, dann bin ich um Vorschläge immer froh und korrigiere dies gerne und so rasch als möglich hinein. Es sind ja auch schon einige Anregungen anderer, die mir per PN geschrieben hatten, hineingeflossen. Schön wäre es, wenn die Beschreibung im Eingangsposting eine konsensfähige (und damit gut zitierfähige) Beschreibung über die Beugung sein könnte.

 

[Nightshot]

Es soll hier doch nur um das Prinzip der Beugung gehen und nicht um irgendwelche Vor- oder Nachteilen von Sensorgröße und Pixelabstand.

Ich glaube für viele ist es schon ausreichend zu wissen, dass durch eine Blende einfach nur eine beschränkte Auflösung passt. Je nach gewählter Blende reicht es nur für eine gewisse Anzahl von Linienpaaren pro mm. Als grober Richtwert gilt:

200 lp/mm bei f=8
140 lp/mm bei f=11
100 lp/mm bei f=16
70 lp/mm bei f=22
50 lp/mm bei f=32

Das ist jetzt rein die Physik der Blende, bei einer ansonsten PERFEKTEN restlichen Optik. Da geht erstmal kein Wert für Objektivgüte, Sensorgröße oder Pixelabstand ein und gilt für jede Kamera. Hätte ich nun einen Sensor, der nur 35 lp/mm auflösen kann (wird es kaum noch geben) oder ein suboptimales Objektiv, das nur 35 lp/mm kann (ist schon wahrscheinlicher), dann werde ich von der Beugung nichts mit bekommen und kann mich gedankenlos der Bilder erfreuen. Habe ich einen hoch auflösenden Sensor und eine sehr gute Optik, dann sollte ich mir Gedanken machen, welche Blende mir das beste Ergebnis liefert. Daher nennt man die Abwägung zwischen Tiefenschärfe und Beugungsverluste auch gerne „förderliche Blende“.

Die beiden Diagramme aus dem ersten Beitrag sind nun die Grundlagen, mit denen der mündige Fotograf die Entscheidung für sein Bild und für seine Kameraausrüstung treffen kann. Das war Sinn und Zweck der Übung und wird bestens erfüllt.

Einziger Kritikpunkt ist eventuell, dass die Herleitung nicht leicht ersichtlich ist, wie zum Beispiel alle am Bild beteiligten Auflösungen in lp/mm reziprok addiert werden. So geht es wahrscheinlich nur mir und würde die meisten Leser nur abschrecken.

 

[tursiops]

Hallo!

Ich habe zur Beugung und Schärfe mal ein Nachfrage, in der Hoffnung, dass sie noch nicht gestellt wurde.

Was ist im Endeffekt den schärfer:

Eine hochauflösende Kamera mit Beugunsunschärfe schon bei Blende 4 oder 5,6 oder aber
eine nicht so hoch auflösende Kamera mit Beugungsunschärfe erst ab Blende 11.


Im Falle der hochauflösende Kamera gewinne ich Schärfe wegen der Auflösung, verliere sie aber wieder wegen der Beugungsunschärfe. Aber welcher Effekt ist stärker?

Schöne Grüße
Georg

 

[tursiops]

Hallo!

Ich habe auch mal anhand der Schärfedaten der Objektive in der ColorFoto einen Vergleich aufgestellt.
Als Kameras habe ich die Canon 20D mit 8,2 Mio Pixel und mit einer optimalen Blende von 6,25 sowie die Canon 5D mit 12,8 Mio Pixel mit einer optimalen Blende von 8,2 gewählt.

Als Objektive habe ich 4 verschiedene ausgewählt:

Canon 2,8 100 Makro USM
Tamron 28-75 2,8
Canon 4,0 300 IS
Canon 3,5-5,6 24-135 IS

ColorFoto testet die Objektive mit offener Blende und mit 2 Blenden abgeblendet, wobei ich die Werte bei normaler Schärfung genommen habe. Die Auswahl der Objektive erfolgte so, dass im Falle der 2,8er der abgeblendete Test immer noch im optimalen Blendenbereich beider Kameras liegt, das 300er im Falle der 20D über der optimalen Blende und bei der 5D im optimalen Blendenbereich liegt und beim Zoom bei beiden Kameras außerhalb des optimalen Blendenbereichs liegt. Angegeben ist die Auflösung [LP/BH] bei Offenblende (OB) und bei OB – 2 Blenden sowie die Abweichung der beiden Werte in Prozent. Der Wert beim Zoom ist der von 135mm

Hier die Ergebnisse:

Canon 20D
OB OB-2 Abweichung [%]
Canon 2,8 100 Makro USM 1004 1019 1,5
Tamron 28-75 2,8 987 1019 3,2
Canon 4,0 300 IS 958 978 2,1
Canon 3,5-5,6 24-135 IS 985 986 0,1




Canon 5D
OB OB-2 Abweichung [%]
Canon 2,8 100 Makro USM 1368 1382 1
Tamron 28-75 2,8 1301 1394 7,1
Canon 4,0 300 IS 1275 1381 8
Canon 3,5-5,6 24-135 IS 1401 1355 -3,4


Für mich ergibt sich dadurch folgendes Bild:

1.) Bei manchen (sehr guten?) Objektiven spielt Abblenden keine Rolle, die Schärfe ist immer da. Dazu scheint das 100 Makro zu gehören.


2.) Bei anderen Objektiven wie das 28-75 bringt Abblenden eine ganze Menge, aufgrund der Lichtstärke von 2,8 kommt man jedoch bei 2 Blenden nicht in den kritischen Bereich der Beugungsunschärfe.


3.) Wenn ich ein Objektiv habe, bei dem Abblenden deutlich hilft wie dem Canon 300 IS so hat die Beugungsunschärfe aufgrund der Anfangsblende von 4,0 einen großen Einfluss auf die Schärfe. Bei der 20D nimmt die Auflösung nur um 2,1% zu, während an der 5D die Auflösung um 8% steigt. Also verhindert die Beugunsunschärfe bei der 20D bei einer Blende von 8 (und somit über der errechneten Optimalblende von 6,25) ein besseres Ergebnis als bei der 5D, bei der die Blende von 8 sehr nah an der Optimalblende von 8,2 liegt.


4.) Bei lichtschwache Objektive wie dem 28-135, bei denen theoretisch Abblenden die Auflösung erhöhen würden, ist Abblenden tatsächlich kontraproduktiv und die Auflösungsleistung sinkt sogar (wie im Falle der 5D).


So, nun seit Ihr dran.

Schöne Grüße
Georg

PS.: Hilfe:Wie kann ich die Tabelle besser darstellen?

 

[Mi67]

Ich habe zur Beugung und Schärfe mal ein Nachfrage, in der Hoffnung, dass sie noch nicht gestellt wurde.

Was ist im Endeffekt den schärfer:

Eine hochauflösende Kamera mit Beugunsunschärfe schon bei Blende 4 oder 5,6 oder aber
eine nicht so hoch auflösende Kamera mit Beugungsunschärfe erst ab Blende 11.
Im Falle der hochauflösende Kamera gewinne ich Schärfe wegen der Auflösung, verliere sie aber wieder wegen der Beugungsunschärfe. Aber welcher Effekt ist stärker?

Geht man in diese Regionen, dann ist der Begriff der "Schärfe" furchtbar in die irre führend. Besser sollte man dann von Auflösung und Detailkontrast sprechen. Die Schärfe ist bei Ottonormalverbraucher eher ein visuelles Kontrastkorrelat. Wenn also "Schärfe" wie üblich als harte Kontrastkante an zwei in 100%-Pixelansicht betrachteten benachbarten Pixeln definiert wird, dann ist mit gleicher Optik und Blende die weniger hoch auflösende Kamera typischerweise die schärfere.

Wird aber mit "Schärfe" die Detailreproduktion verstanden, dann ist die feiner abtastende Kamera im Vorteil, selbst wenn sich dann auch mal harte Kontrastkanten über 2-3 Pixel verteilen können oder wenn die Details nur noch mit verminderten Kontrast (durch Schärfung allerdings in aller Regel kompensierbar) abbilden.

Praktische Betrachtungen in Antwort auf das folgende Posting.

 

[Mi67]

1.) Bei manchen (sehr guten?) Objektiven spielt Abblenden keine Rolle, die Schärfe ist immer da. Dazu scheint das 100 Makro zu gehören.

In den genannten Beispielen ist die Veränderung der Auflösung (nicht Schärfe!) beim Abblenden ja fast als marginal zu bezeichnen. Darauf würde ich keine größeren Schlüsse aufbauen. Auch ist man bei f/8 an der 20D noch nicht so kritisch tief im Bereich der Beugungs-Limitation, dass sich dies dramatisch niederschlagen könnte.

2.) Bei anderen Objektiven wie das 28-75 bringt Abblenden eine ganze Menge, aufgrund der Lichtstärke von 2,8 kommt man jedoch bei 2 Blenden nicht in den kritischen Bereich der Beugungsunschärfe.

Womöglich wird beim Abblenden dieser Optiken im Bildzentrum der Kontrast mehr profitieren als die Grenzauflösung. In den Bildecken sollte dann auch die auch Abblenden erzielte Steigerung der Auflösung etwas höher ausfallen.

3.) Wenn ich ein Objektiv habe, bei dem Abblenden deutlich hilft wie dem Canon 300 IS so hat die Beugungsunschärfe aufgrund der Anfangsblende von 4,0 einen großen Einfluss auf die Schärfe. Bei der 20D nimmt die Auflösung nur um 2,1% zu, während an der 5D die Auflösung um 8% steigt. Also verhindert die Beugunsunschärfe bei der 20D bei einer Blende von 8 (und somit über der errechneten Optimalblende von 6,25) ein besseres Ergebnis als bei der 5D, bei der die Blende von 8 sehr nah an der Optimalblende von 8,2 liegt.

Es mag sein, dass das 300er an der 30D bei f/8 schon marginal in die Beugungslimitation einbiegt, dies ist aber für das Endergebnis noch irrelevant. Dramatischer wird es an einer 20D erst bei f/16.

4.) Bei lichtschwache Objektive wie dem 28-135, bei denen theoretisch Abblenden die Auflösung erhöhen würden, ist Abblenden tatsächlich kontraproduktiv und die Auflösungsleistung sinkt sogar (wie im Falle der 5D).

Auch hier ist bei f/11 (sind die Zahlen überhaupt vom langen Ende des Zooms?) an einer 5D mit ihren größeren Pixeln nur geringfügig die Beugung zuschlagend. Ob man mit Unterschieden von <5% nicht einfach noch im Bereich der Messungenauigkeit sitzt? Anyway, bei der geringen Veränderung wird man optisch keine klaren Leistungsminderungen sehen. Im Gegenteil legen vielleicht die Bildecken nochmal deutlich zu - und dies nicht nur im Hinblick auf Auflösung und Kontrast, sondern auch durch Aufhebung der relativ starken Vignettierung dieses Objektivs.

 

[ThomasD800]

Auessert interessantes Thema.

Vielen Dank fuer das erste Posting, Mi67!

Was bedeutet dies fuer digitale Kameras allgemein?

Moeglichst grosse Sensoren mit moeglichst vielen Pixeln sind gut.

Aber wie gross sollte ein Sensor bei gegebener Pixelzahl den sein?
Oder umgekehrt wieviele Pixel sind noch "gut" bei gegebener Sensor-Groesse?
Wir wollen ja gross Pixel, aber trotzdem viele - und das fuer ein theoretisch optimales Objektiv. Kamera sollte ja nicht der limitierende Faktor sein ...

 

[Mi67]

Was bedeutet dies fuer digitale Kameras allgemein?

Dass man sich über die gut, mittelgut und weniger gut nutzbaren Blenden im Klaren sein sollte. Von der einen Seite her limitieren die Linsenfehler, die sehr unterschiedlich in der Ausprägung sein können, von der anderen Seite her limitiert die Beugung, die klaren Gesetzen folgt und duch noch so gute Gläser nicht ausgehebelt werden kann.

Moeglichst grosse Sensoren mit moeglichst vielen Pixeln sind gut.

Grosse Sensoren und viele Pixel sind zumindest nicht zwangsläufig schädlich, aber von alleine lösen sie die fotografischen Probleme noch nicht.

Aber wie gross sollte ein Sensor bei gegebener Pixelzahl denn sein?
Oder umgekehrt wieviele Pixel sind noch "gut" bei gegebener Sensor-Groesse?

Da wir Bilder üblicherweise als Ganzes betrachten, ist die Pixelzahl in diesem Moment sekundär.

Wir wollen ja grosse Pixel, aber trotzdem viele - und das fuer ein theoretisch optimales Objektiv. Kamera sollte ja nicht der limitierende Faktor sein ...

Man sollte nicht denken, dass man eine Limitation komplett aufheben müsse. Was wenn die Kamera limitieren würde? Muss nun die Pixelzahl auf 40 MP gesteigert werden? Was, wenn dann die Objektive limitieren? Soll man dann Optiken für fünfstellige Beträge kaufen, nur damit man danach die Kameras noch auf 100 MP anheben muss? Dies ist ein perpetuum mobile.

 

[ThomasD800]

Da wir Bilder üblicherweise als Ganzes betrachten, ist die Pixelzahl in diesem Moment sekundär.

Nicht wirklich - Die Anzahl der Pixel bei gegebener Sensor-Groesse bestimmt den Pixel-Pitch, hat also direkte Auswirkungen auf die Effekte von Beugung und Aufloesung (begrenzte, foerderliche, optimale Blende).

Grosse Pixel sind gut, weil dann die Effekte der Beugung erst bei hoeheren Blenden auffallen koennen. Ebenso kommen grosse Pixel (diejenigen auf dem Sensor natuerlich besser mit hohen ISO-Zahlen klar.
Viele Pixel will man auch, damit die Aufloesung bzw. abbildbare Details deutlicher werden.
Grosse Sensoren sind notwendig wenn man viele und grosse Pixel haben will.
Grosse Sensoren sind aber teurerudn benoetigen groessere Objektive.

Also waere es doch schoen, das Optimum der Sensor-Groesse, der Anzahl der
Pixel und deren Groesse bzw. Pixel-Pitch ausrechnen zu koennen ...
Ich hatte den Eindruck, dass Du dazu in der Lage bist!

 

[Mi67]

Also waere es doch schoen, das Optimum der Sensor-Groesse, der Anzahl der Pixel und deren Groesse bzw. Pixel-Pitch ausrechnen zu koennen ...
Ich hatte den Eindruck, dass Du dazu in der Lage bist!

Da "nur" Dinge wie Größe der Optiken, Kosten des Sensors gegen digitales Mittelformat sprechen, wird so eine Optimum-Rechnung, die rein die maximal erzielbare Auflösung und Pixelzahl bei guter Dynamik und ISO-Fähigkeit beschreiben soll, nur bei den grösst möglichen Sensoren enden.

Da dies für die allermeisten Nutzer nicht bezahlbar wäre, geht es also vermutlich nicht um das absolute Optimum, sondern um ein "relatives Optimum". Wie aber parameterisieren wir nun die Kosten oder das Systemgewicht/-volumen? Auch umgekehrt, was ist mehr "wert", zwei zusätzliche Megapixel oder 10 zusätzliche mm² an Sensorfläche? Wieviele nutzbare Blenden sind mein Minimum, gibt es bei den Anbieter überhaupt Objektive, die diesen hohen Anforderungen entsprechen und wie viel kosten sie? Insgesamt herrscht hier viel zu viel Raum, die eine oder die andere Präferenz zu haben. Klare Optimum-Rechnungen kann ich daher nur für meine persönlichen Präferenzen anlegen (und habe dies auch getan!). Die simpelste Rechnung dieser Art wäre, sich nur darauf u beschränken, wie viel Sensorfläche das Modell für den Preis liefert. Das greift allerdings auch wieder etwas zu kurz, da die Optiken und deren Qualität/Kosten noch nicht mit berücksichtigt sind.

 

[CaBu]

Das war wohl der Grund, warum die KOMI A2 mit ihrem winzigen Sensor und hoher Auflösung (8 MP), und ihrem dazu verwendeten Objektiv abgeblendet eine solch schlechte Auflösung präsentiert hat...

Gruss Carsten

 

[greenfoto_de]

Gratulation an die, die bis hierher durchgehalten haben!

Hallo Mi67 jetzt weis ich wo ich mir Info zu Optiken hole.

Erwischt.