Blende und Beugung in der Praxis

[Stuessi]

Hallo,

an einem Beispiel möchte ich zeigen, dass der Einfluss der Beugung auf die Abbildungsqualität häufig überschätzt wird. Dazu habe ich eine Lichtquelle von 0,2 mm Durchmesser aus 6 m Entfernung mit einer Sony NEX-5N und Sigma Makro 50mm/2,8 fotografiert. Gezeigt werden Ausschnitte von 15x15 Pixeln in 10-facher Vergrößerung.
Blende 16, selbst Blende 22 können ohne Bedenken eingesetzt werden, falls es für die Bildgestaltung nötig ist.

Gruß,
Stuessi

 

[Gast_390191]

Dazu habe ich eine Lichtquelle von 0,2 mm Durchmesser aus 6 m Entfernung mit einer Sony NEX-5N und Sigma Makro 50mm/2,8 fotografiert.

Ein schoenes Experiment!

Zur Sicherheit frage ich doch mal nach: Wurde auf die Lichtquelle fokussiert?


Gruesse,
Paul

 

[Steffen Rentsch]

Da die Beugungsunschärfe eine Art von Weichzeichnungsschleier insbesondere über Mikrodetails eines Bildes legt, ist eine solche weitgehend punktförmige Lichtquelle eher weniger geeignet, um Unterschiede aufzuzeigen. Dazu braucht man eben diese Mikrodetails.

Die beste Demonstration des Effektes sind eigentlich die Lichtersterne an überstrahlenden Laternen, die durch die Interferenzmuster der Überlagerungen der Beugung an einzelnen Blendenlamellen zustande kommen.

In der Landschaftsfotografie schlägt die Beugungsunschärfe oft bei der Zeichnung von Gräsern zu - wo hingegen man sie in der Porträtfotografie (Nahbereich) kaum als limitierenden Faktor wahrnimmt.

LG Steffen

 

[Stuessi]

Wurde auf die Lichtquelle fokussiert?

Es wurde bestmöglich fokussiert.

Da die Beugungsunschärfe eine Art von Weichzeichnungsschleier insbesondere über Mikrodetails eines Bildes legt, ist eine solche weitgehend punktförmige Lichtquelle eher weniger geeignet, um Unterschiede aufzuzeigen. Dazu braucht man eben diese Mikrodetails.

Die beste Demonstration des Effektes sind eigentlich die Lichtersterne an überstrahlenden Laternen, die durch die Interferenzmuster der Überlagerungen der Beugung an einzelnen Blendenlamellen zustande kommen.

In der Landschaftsfotografie schlägt die Beugungsunschärfe oft bei der Zeichnung von Gräsern zu - wo hingegen man sie in der Porträtfotografie (Nahbereich) kaum als limitierenden Faktor wahrnimmt.

Mikrodetails sind doch bei einem 1000% Crop sicher zu sehen. Allerdings habe ich mich bemüht, keine Überstrahlung zu erzeugen.
Was die Landschaftsfotografie angeht bin ich immer mehr der Überzeugung, dass Bewegungsunschärfe (Kamera + Motiv), schlechte Fokussierung und Unempfindlichkeit (bei Aufnahme und Wiedergabe) für geringe Farbunterschiede eine wesentliche Rolle spielen. Sehr kleine Blende bedeutet immer relativ lange Belichtungszeit.


edit:
Im Anhang ein 1000% Crop bei unveränderter Fokussierung mit sehr starker Überstrahlung.
Daten: Blende 4, ISO 2500, 1/80 sec und zum Vergleich die "alten" Daten: Blende 4, ISO 100, 1/500 sec

 

[Gast_294084]

Hallo!

Ich wüßte nicht, was mir die Reihe sagen soll. Fakt ist, daß man bei den meisten Objektiven bei Blende 22 nicht mehr die optimale Schärfe hat, dafür brauche ich kein Mikroskop, das sehe ich auch so.

Gruß vom Tänzer

 

[Stuessi]

...die optimale Schärfe hat, dafür brauche ich kein Mikroskop...

Von optimaler Schärfe (Wie soll man diese definieren?) ist oben nicht die Rede, und wo habe ich bei diesen Bildern ein Mikroskop verwendet?

Ich will zeigen, dass man mit der verwendeten Kamera-Objektiv Kombination bei allen Blenden bis Blende 16 für die "Abbildung eines Objektpunktes" gleich viele, nämlich ca. 5x5 Pixel braucht.

 

[Gast_294084]

Wenn mußt Du das über Bilder zeigen und genau das kannst Du eben nicht, weil es eben nicht geht, Physik kann man nicht überlisten.

 

[Stuessi]

Wenn mußt Du das über Bilder zeigen und genau das kannst Du eben nicht, weil es eben nicht geht, Physik kann man nicht überlisten.

Dieses Ergebnis hat mit Pixeln und AA-Filter zu tun, nicht mit Physik.

 

[Gast_390191]

Es wurde bestmöglich fokussiert.

Was mich dann doch irritiert ist die Groesse des Bildes auf dem Sensor. Ich haette da einen Durchmesser von etwa

0,2mm * 50mm / 6m = 0,2mm * 50mm / 6000mm = 0,0017mm = 1/3 Pixelabstand

erwartet. Tatsaechlich sind es etwa 4 Pixelabstaende. Habe ich mich verrechnet?


Noch etwas:
Mir gefaellt das Experiment sehr gut; ich wuerde so etwas auch selbst durchfuehren, bin da aber eher nicht so talentiert. Mich interessiert sehr, wie das Bild bei (deutlicher) Defokussierung aussehen wuerde. Hast Du so etwas schon ausprobiert?


Gruesse,
Paul

 

[Stuessi]

Hallo Paul,

Du hast Recht, nach geometrischer Optik beträgt die Bildgröße etwa 1/3 Pixelabstand, berücksichtigt man aber zusätzlich die Beugung, so steigt der Durchmesser des Punktbildes von 4 µm bei Blende 2,8 auf 16 µm bei Blende 22, also von 1 auf 4 Pixel.
Wenn das Bild 1 Pixel groß ist, kann es von 1 ... 4 Pixeln erfasst werden. Das AA-Filter "verschmiert" das Bild aber schon vorher. Hinzu kommt das Problem der Farbgenerierung aus Nachbarpixeln beim Bayer-Sensor. Dies führt ebenfalls zu einer Bildvergrößerung eines "Lichtpunktes".

Das vorgeschlagene andere Experiment werde ich mal durchführen.

Gruß,
Stuessi

 

[Gast_294084]

Dieses Ergebnis hat mit Pixeln und AA-Filter zu tun, nicht mit Physik.

Nein (zumindest nicht nur), Beugung des Lichts gab es auch schon lange vor Einführung der Digitalfotografie, da gab es weder Pixel noch AA-Filter.

 

[Gast_390191]

Das AA-Filter "verschmiert" das Bild aber schon vorher. Hinzu kommt das Problem der Farbgenerierung aus Nachbarpixeln beim Bayer-Sensor. Dies führt ebenfalls zu einer Bildvergrößerung eines "Lichtpunktes".

Danke, das ist wohl die Erklaerung! D.h. auf dem Blende 2,8 Bild sind Defokussierunschaerfe und Beugungsunschaerfe praktisch nicht vorhanden und man sieht fast ausschliesslich Unschaerfen, die vom Sensor (vielleicht auch vom Objektiv) herkommen. Diese Unschaerfen hatte ich etwas unterschaetzt.

Dass man auf dem Blende 32 Bild schon einen Ring sieht, finde ich erstaunlich.

Das vorgeschlagene andere Experiment werde ich mal durchführen.

Das waere toll und wuerde helfen, die Ueberlagerung von Defokussier- und Beugungsunschaerfe zu verstehen.


Gruesse,
Paul

 

[TVKC]

Danke für den Test.

Muss auch immer grinsen, wenn hier im Forum die Beugungsunschärfe als böses gefährliches Monster hingestellt wird. Blende 16 und sogar 22 werden auch heute noch gerne von guten Fotografen verwendet, vor allem bei Landschaftsaufnahmen oder Stilleben - internationale Foromagazine sind voll mit solchen Bildern.
Im Forum wirst schon schief angeschaut, wennst an Blende 11 auch nur denkst.

Ist aber ein klassischer Fall von Forumslehre - sowas entwickelt sich in jedem größeren Forum, ist psychologisch nachgewiesen.

Die Beugung ist natürlich real und vorhanden und nicht weg zu diskutieren. Wir leben aber in einer Zeit und das liegt sicher daran, dass die Digitalfotografie noch immer sehr jung ist, in dem nebem dem Rauschen die Schärfe eines Bildes von vielen als wichtigstes Kriterium gesehen wird. Die Bewertung eines Bildes ist viel mehr von technischen Gesichtspunkten abhängig als von gestalterischen (Idee, Licht, Schnitt, Motiv, Hintergedanken)
Liegt sicher daran, dass sich früher zu analogen zeiten jemand den ganzen Aufwand Fotografie nur dann antat, wenn er Gefühl fürs Fotografieren und das Bild hatte. Heute kaufen viele Menschen Kameras und viele haben den Blick fürs Bild an sich nicht - darum zählt mehr der technische Aspekt eines Bildes. Und dann kommt es auch zu Aussagen (sie werden auch in dem Thread kommen), dass mehr als Blende 8 oder 11 vor allem am Crop ja gar nie notwendig sind und proizipiell kontraproduktiv und wer Blende 16 nimmt, kennt sich sowieso ned aus.

 

[wumi]

Dabei ist mir gleich dieser Artikel wieder eingefallen: http://www.lensrentals.com/blog/2013/03/overcoming-my-fentekaphobia. Interessant auch der Abschnitt am Ende zum Nachschärfen in der EBV.

 

[Steffen Rentsch]

Das hängt alles von zwei Faktoren ab: Größe des Sensors/Films/Fotoplatte und Faktor der nachträglichen Vergrößerung/Betrachtungsabstand. Beide Faktoren beeinflussen sich.

Mittelformataufnahmen z.B. vertragen bis f/32 und haben üblicherweise einen geringeren Vergrößerungsfaktor bei gleichbleibender Bildgröße gegenüber Kleinbild und gleichem Betrachtungsabstand.

Großformat erlaubt noch f/64 unter der Voraussetzung, dass Kontaktkopien der Fotoplatte auf Fotopapier gezogen werden.

Betrachten wir die Dinge aber in der anderen Richtung - also von diversen Crop-Kamera-Formaten abwärts über Systemkamera-Zwischengrößen bis runter zu Kompaktkameras und Handysensoren kommen wir in einen schwierig zu handelnden Bereich: Die lachende Sonne verlangt eigentlich f/8 oder f/11 - während die Beugungsunschärfe schon wesentlich früher einsetzt.

Da liegt auch der Grund, dass diese Art von Technik herstellerseitig mit hochgeziegelten Werten von Schärfe, Kontrast und Farbsättigung daherkommt - um den Einfluss der Beugungsunschärfe bereits im Optimalbereich dieser Technik (gute Lichtverhältnisse) zu kaschieren.

LG Steffen

 

[Stuessi]

Hallo,

natürlich gibt es Beugung, wie man auf dem 1. Bild sieht!
Die spielt aber bei einer 16 MPixel APS-C-Kamera NEX-5N, erst recht bei meiner 24 MPixel Kamera A900 kaum eine Rolle, außer bei Makroaufnahmen. So blende ich das ApoRodagon-D 1x an der A900 nur auf Blende 8 beim Kopieren von Dias ab, denn das entspricht ja einer eff. Blende 16. Bei Abbildungsmaßstäben um 5:1 benutze ich maximal Blende 4 und komme dann schon auf eine effektive Blende 24.
Wenn man beachtet, dass ein "Punkt" ca. 4 .. 5 Pixel in Breite und Höhe überdeckt erhält man eine Auflösung, die unter der halben Nyquist-Frequenz (bei derA900 84 Lp/mm) liegt -bei gutem Kontrast, wie die Erfahrung und diese S imulation zeigen! (Bilder 5 und 2)

Das 3. Bild zeigt den Einfluss unterschiedlicher Entfernungen und Blenden bei unveränderter Fokussierung auf 4 m.

Gruß,
Stuessi

 

[whr_]

an einem Beispiel möchte ich zeigen, dass der Einfluss der Beugung auf die Abbildungsqualität häufig überschätzt wird.

Schönes Beispiel, vielen Dank. Die Schlußfolgerung allerdings kann man unterschiedlich ziehen.

Blende 16, selbst Blende 22 können ohne Bedenken eingesetzt werden, falls es für die Bildgestaltung nötig ist.

Natürlich können sie das. Dafür sind sie doch da?

Es ist aber wenigstens für mich ebenso deutlich zu erkennen, daß ein Abblenden jenseits F/5,6, wenn nicht für die Bildgestaltung erforderlich, nicht empfehlenswert ist. Vielleicht noch bis F/8, wenn man - z. B. nachts - Toleranz für Fehlfokus haben will. Und das bestätigt doch alles, was die Beugungstheorie liefert und überall empfohlen wird. 2 Stufen abblenden paßt fast immer, bei einem guten Objektiv wie diesem reicht auch schon eine für beste Schärfe, bei einem Suppenzoom eher drei.

 

[burkhard2]

… berücksichtigt man aber zusätzlich die Beugung, so steigt der Durchmesser des Punktbildes von 4 µm bei Blende 2,8 auf 16 µm bei Blende 22, also von 1 auf 4 Pixel.

Das verstehe ich nicht. Die Größe des theoretischen Beugungsscheibchens ist proportional zur Blendenzahl. Der Durchmesser des ersten Beugungsminimums ist bei 550 nm ungefähr 1,3 µm · Blendenzahl, also 4 µm bei Blende 2,8 und 28 µm bei Blende 22, beim Raleigh-Kriterium kommt man auf 0,7 µm · Blendenzahl, also 2 µm bei Blende 2,8 und 16 µm bei Blende 22.

Ansonsten: sehr schöne Veranschaulichung. Demnächst muss ich mal selber testen wie starke Defokus-Unschärfe und starke Beugungsunschärfe sich addieren.

L.G.

Burkhard.

 

[anathbush]

Blende 16, selbst Blende 22 können ohne Bedenken eingesetzt werden, falls es für die Bildgestaltung nötig ist.

Und hier der Gegenbeweis. Die Beugung lässt das Bild "blasser" aussehen. Das frisst natürlich schnell die Brillanz im Bild.

Wer geringere Ansprüche hat wird das so schnell gar nicht sehen, weil ja kaum Details im Bild weniger werden, aber man kann das auch mit Nachschärfen nicht wirklich wieder in Ordnung bringen.

Trotzdem ist der Thread mit seinen Ergebnissen natürlich sehr interessant, aber irgend etwas passt da noch nicht ganz zusammen.

 

[rodinal]

Testbilder sind das eine, das wahre Leben gelegentlich etwas anderes. Um zu verdeutlichen, was Steffen Rentsch mit dem Schleier - der auch zur Schleimspur werden kann - meint, hier ein Beispiel, aufgenommen mit E-510 und 4,5/135 Comparon, jeweils ooc.

Erstes Bild: Blende 11
Zweites Bild: Blende 32

Für die Veränderung des Lichts kann die Blende nichts, da waren die Wolken zuständig.