Macht man Mosaike oder Panoramabilder ist die Vignettierung oft eine unangenehme Begleiterscheinung, die zu unschönen Helligkeitsschwankungen im Himmel führt. Dies war nun Anlass für mich ein paar Betrachtungen zur Vignettierung anzustellen. Es sind keine bahnbrechenden Erkenntnisse, aber ich glaube in diesem Zusammenhang hat man es noch nicht gesehen.
Testobjektiv war das Canon 50/1,4 an der 5D. Ein gleichmäßig ausgeleuchtetes Blatt Papier wurde bei Fokuseinstellung unendlich und konstanter Belichtungszeit mit unterschiedlichen Blenden aufgenommen (jpg und Bildstil Standard). Mit einem selbst gebastelten Programm hab ich dann den Helligkeitsverlauf von der Bildmitte in eine Ecke extrahiert und in ein Diagramm gesteckt. Das Ergebnis seht ihr in Bild 1.
Da ich in der Bildmitte die Helligkeit habe und die Blende bekannt ist, kann ich als „Abfallprodukt“ aus diesem Diagramm die Transferfunktion Blende -> Helligkeitswert ermitteln (Bild 2). Es ergibt sich ein Ausschnitt aus dem Diagramm, das einem auf dpreview als Dynamikumfang verkauft wird.
Bildet man von der Transferfunktion die Umkehrfunktion, so kann man aus Bild 1 die Helligkeitswerte in echte Blendenstufen umrechnen und ist somit am Ziel angelangt (Bild 3).
Jetzt geht es ans interpretieren. Das Objektiv vignettiert in der Ecke 2,3 Blendenstufen. Ein Abblenden reduziert zwar den Helligkeitsabfall von der Bildmitte zum Bildrand, die Ecke wird absolut gesehen dadurch aber nicht heller. Ist auch nicht weiter verwunderlich, denn man blendet Licht aus dem Strahlengang aus, wie soll die Ecke nun plötzlich mehr Photonen abbekommen? Mit anderen Worten, vignettiert ein Objektiv bei Offenblende um 2 Blenden, so kann die Vignettierung frühestens zwei Stufen abgeblendet verschwunden sein. In Realität wird sogar weiteres Abblenden erforderlich sein. Die Ursachen für Vignettierung hat Mi67 kürzlich wunderbar zusammengefasst:
Die am Objektiv eingestellte Blende gilt für die Bildmitte, zum Rand hin nimmt die effektive Blende ab. Jetzt kann man die Helligkeit über das ganze Bild mitteln und der so bestimmten mittleren Helligkeit eine effektive Gesamtblende zuordnen, die kleiner als die Normblende ist. Man hat sich damit ein Maß für die Photonendetektionsfähigkeit geschaffen. Ich hab das mal für die beiden Canon 85/1,2 und 85/1,8 gemacht (Bild 4). Jetzt kann man eine auf den ersten Blick unsinnige Aussage treffen wie: Das 1,2er ist bei Blende 2,0 um 0,25 Blenden lichtstärker als das 1,8er. Vergleicht man beide bei 1,8 so sind es sogar 0,35 Blendenstufen.
Ich hoffe nun, euch nicht zu sehr gelangweilt zu haben...
Testobjektiv war das Canon 50/1,4 an der 5D. Ein gleichmäßig ausgeleuchtetes Blatt Papier wurde bei Fokuseinstellung unendlich und konstanter Belichtungszeit mit unterschiedlichen Blenden aufgenommen (jpg und Bildstil Standard). Mit einem selbst gebastelten Programm hab ich dann den Helligkeitsverlauf von der Bildmitte in eine Ecke extrahiert und in ein Diagramm gesteckt. Das Ergebnis seht ihr in Bild 1.
Da ich in der Bildmitte die Helligkeit habe und die Blende bekannt ist, kann ich als „Abfallprodukt“ aus diesem Diagramm die Transferfunktion Blende -> Helligkeitswert ermitteln (Bild 2). Es ergibt sich ein Ausschnitt aus dem Diagramm, das einem auf dpreview als Dynamikumfang verkauft wird.
Bildet man von der Transferfunktion die Umkehrfunktion, so kann man aus Bild 1 die Helligkeitswerte in echte Blendenstufen umrechnen und ist somit am Ziel angelangt (Bild 3).
Jetzt geht es ans interpretieren. Das Objektiv vignettiert in der Ecke 2,3 Blendenstufen. Ein Abblenden reduziert zwar den Helligkeitsabfall von der Bildmitte zum Bildrand, die Ecke wird absolut gesehen dadurch aber nicht heller. Ist auch nicht weiter verwunderlich, denn man blendet Licht aus dem Strahlengang aus, wie soll die Ecke nun plötzlich mehr Photonen abbekommen? Mit anderen Worten, vignettiert ein Objektiv bei Offenblende um 2 Blenden, so kann die Vignettierung frühestens zwei Stufen abgeblendet verschwunden sein. In Realität wird sogar weiteres Abblenden erforderlich sein. Die Ursachen für Vignettierung hat Mi67 kürzlich wunderbar zusammengefasst:
Mi67 schrieb:3 Komponenten der Vignettierung spielen hierbei eine Rolle:
1. Natürliche Vignettierung: die cos-4 Regel besagt, dass für Licht, welches vom Rand des Bildfeldes in die Optik eintritt, eine verringerte Blenden-Durchtrittsfläche zur Verfügung steht. Schau mal aus einem Winkel, welcher dem Bildeck entspricht von vorne durch ein 50/1.4. Welche Form hat nun die Blende? Ist noch ein runder Lichtdurchtritt zu sehen?
2. Künstliche Vignettierung durch rationale Dimensionierung des Tubus. Würden alle Linsenquerschnitte so groß gewählt werden, dass kein Licht an den Linsenrändern verloren ginge, dann wäre ein 50/1.4 a) kaum mehr konstruierbar, b) sehr groß und schwer und c) deutlich teurer.
3. Vignettierung am Sensor-Mikrolinsendesign. Normalobjektive sind bei f/1.4 mit die lichtstärksten KB-Optiken. Die haben einen großen Öffnungswinkel des zum Sensorpixel hin konvergierenden Strahlenbüschels. Zudem liegt die Austrittspupille des 50/1.4 ungünstig nahe am Sensor. Die fehlende Telezentrizität und der große Winkel des Strahlenbüschels führen dazu, dass teile des Lichtes, welches in ein Pixel im Bildeck eindringen soll, von der Mikrolinse nicht mehr in die aktive Zone des Pixels gesammelt werden kann oder dass das Licht an der Sensoroberfläche immer noch in einem Winkel eintrifft, bei dem ein Teil des Lichtes nicht eindringen kann, sondern reflektiert wird.
Die am Objektiv eingestellte Blende gilt für die Bildmitte, zum Rand hin nimmt die effektive Blende ab. Jetzt kann man die Helligkeit über das ganze Bild mitteln und der so bestimmten mittleren Helligkeit eine effektive Gesamtblende zuordnen, die kleiner als die Normblende ist. Man hat sich damit ein Maß für die Photonendetektionsfähigkeit geschaffen. Ich hab das mal für die beiden Canon 85/1,2 und 85/1,8 gemacht (Bild 4). Jetzt kann man eine auf den ersten Blick unsinnige Aussage treffen wie: Das 1,2er ist bei Blende 2,0 um 0,25 Blenden lichtstärker als das 1,8er. Vergleicht man beide bei 1,8 so sind es sogar 0,35 Blendenstufen.
Ich hoffe nun, euch nicht zu sehr gelangweilt zu haben...
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