Kleiner Sensor, mehr Schärfentiefe

[MuSick]

Hallo Leute,

ich wollt mal fragen,warum ich bei einem kleineren Bildsensor mehr Schärfentiefe habe?

Liegt es daran,dass man logischerweise auf dem großen Bildsensor mehr Objekte darstellen und somit auch mehr Objekte freistellen kann?

Danke im voraus für eure Antworten.

Gruß
Stefan

 

[Stempel]

AW: kleiner Sensor,mehr Schärfentiefe

Hallo Leute,

ich wollt mal fragen,warum ich bei einem kleineren Bildsensor mehr Schärfentiefe habe?

Wenn Du ein Objektive nimmst, die jeweils die gleiche Perspektive (Bildwinkel) abbilden und die gleiche Blende verwendest, dann gilt ja.
Beispiele dafür: Kleinbildsensor (50mm Diagonale) und Normalobjektiv mit 50mm passt bzgl Perspektive zu Kompakter mit 10mm Sensor und 10mm Brennweite.

Liegt es daran,dass man logischerweise auf dem großen Bildsensor mehr Objekte darstellen und somit auch mehr Objekte freistellen kann?

Nein, Im genannten Fall erscheinen exakt die gleichen Objekte auf den Sensoren. Der Grund liegt in der nicht-linearen Änderung der Schärfentiefeeigenschaften mit variierender Sensorgröße.

Gruß, Wolfgang

 

[MuSick]

AW: kleiner Sensor,mehr Schärfentiefe

Nein, Im genannten Fall erscheinen exakt die gleichen Objekte auf den Sensoren. Der Grund liegt in der nicht-linearen Änderung der Schärfentiefeeigenschaften mit variierender Sensorgröße.

Gruß, Wolfgang

Hallo Wolfgang,

danke für deine Antwort.
Kannst du mir das mit der nicht-linearen Änderung und der variierenden Sensorgröße noch etwas genauer und verständlicher erklären?

Danke im voraus.
Gruß

 

[MasterFX]

AW: kleiner Sensor,mehr Schärfentiefe

Ein kleinerer Sensor benötigt um den gleichen Bildwinkel wie ein größerer Sensor zu erzeugen, eine kleinere Brennweite. Die Schärfentiefe steht aber im direkten Zusammenhang mit der (realen) Brennweite und Abstand (Abbildungsmaßstab) sowie der Blende. Je kleiner nun die Brennweite wird umso größer wird die Schärfentiefe (weil der Abbildungsmaßstab kleiner wird, der Abstand zum Objekt wird ja nicht verringert bei einem gleichen Bildwinkel).
Die Abhängigkeit stimmt aber nur wenn man den gleichen Zerstreuungskreis annimmt, also quasi die Pixeldichte des Sensors. Nun ist es aber ja so, dass ein kleinerer Sensor meist eine genauso hohe Auflösung hat wie ein großer Sensor, dafür nur eben kleinere Pixel. Diese kleineren Pixel lösen die Unschärfe besser auf, wodurch sich natürlich die Schärfentiefe wieder etwas bei dem kleineren Sensor reduziert, aber es gleicht den Schärfentiefe-Zuwachs durch die geringere Brennweite nicht aus. Zudem ist die Ausprägung der Unschärfe (also quasi die Größe der Unschärfekreise) abhängig von der der ABSOLUTEN Blendenöffnung, und die ist bei 5mm f/2.8 (Kompaktkamera für 35mm KB) natürlich kleiner (1,78mm) als bei 35mm f/2.8 (12,5mm)

Der Grund für die größere Schärfentiefe einer Kompaktkamera ist so gesehen also eigentlich die Brennweite und nicht der Sensor. Die geringe Brennweite ist einfach notwendig um bei dem kleinen Sensor einen Bildausschnitt zu erzeugen wie bei einer "normalen" Kamera z.B. mit einem 35-200mm Objektiv.

 

[Stempel]

AW: kleiner Sensor,mehr Schärfentiefe

MasterFX hat schon Einiges geschrieben, weshalb ich noch kurz nachlege.

Grundlage für die Schärfentiefe ist das Auflösungsvermögen des Auges. Betrachtet man ein Bild aus dem sog "normalen" Abstand (d.i. die Bilddiagonale), so kann ein normales menschliches Auge entlang der Diagonale etwa 1500 Punkte auflösen. (Daher ist umgekehrt eine Kamera mit mehr Pixeln für Pusirsten grober Unfug.) Diese 1500 Punkte markieren den sog. "maximalen Zerstreuungskreis (Z-Kreis)". Alles was kleiner ist, erkennt das Auge als scharf.

Jetzt nimmt man nur die Gesetze der Strahlenoptik und hierin eine Linse ohne Abbildungsfehler. Dann nimmt man ein Motiv mit punktförmigen Gegenständen oder einer kontrastreichen Kante nicht nur in der Fokusebene. Außerhalb der Fokusebene befindliche Punkte (Kanten) werden vor oder hinter dem Sensor als Punkt (Kante) abgebildet, auf dem Sensor bilden sie eine Scheibe (Übergang) ab. Ist die Scheibe kleiner (Übergang schmaler) als der max. Z-Kreis, wird der Punkt beim Betrachten des Bildes als scharf wahrgenommen.

Jetzt musst Du nur noch die ganzen zugehörigen Förmelchen zusammensuchen und alles nachrechnen. Nachdem Du alle Fehler gefunden hast, wirst Du unsere Ergebnisse bestätigen.

Gruß, Wolfgang

 

[MuSick]

AW: kleiner Sensor,mehr Schärfentiefe

Ein kleinerer Sensor benötigt um den gleichen Bildwinkel wie ein größerer Sensor zu erzeugen, eine kleinere Brennweite. Die Schärfentiefe steht aber im direkten Zusammenhang mit der (realen) Brennweite und Abstand (Abbildungsmaßstab) sowie der Blende. Je kleiner nun die Brennweite wird umso größer wird die Schärfentiefe (weil der Abbildungsmaßstab kleiner wird, der Abstand zum Objekt wird ja nicht verringert bei einem gleichen Bildwinkel).
Die Abhängigkeit stimmt aber nur wenn man den gleichen Zerstreuungskreis annimmt, also quasi die Pixeldichte des Sensors. Nun ist es aber ja so, dass ein kleinerer Sensor meist eine genauso hohe Auflösung hat wie ein großer Sensor, dafür nur eben kleinere Pixel. Diese kleineren Pixel lösen die Unschärfe besser auf, wodurch sich natürlich die Schärfentiefe wieder etwas bei dem kleineren Sensor reduziert, aber es gleicht den Schärfentiefe-Zuwachs durch die geringere Brennweite nicht aus. Zudem ist die Ausprägung der Unschärfe (also quasi die Größe der Unschärfekreise) abhängig von der der ABSOLUTEN Blendenöffnung, und die ist bei 5mm f/2.8 (Kompaktkamera für 35mm KB) natürlich kleiner (1,78mm) als bei 35mm f/2.8 (12,5mm)

Der Grund für die größere Schärfentiefe einer Kompaktkamera ist so gesehen also eigentlich die Brennweite und nicht der Sensor. Die geringe Brennweite ist einfach notwendig um bei dem kleinen Sensor einen Bildausschnitt zu erzeugen wie bei einer "normalen" Kamera z.B. mit einem 35-200mm Objektiv.

Danke erstmal. Hab ich soweit verstanden.Weitere Fragen:

1.Was sagen mir die 1,78mm und die 12,5mm,bzw. was geben diese Werte an?

2.Warum hat man bei wenig Brennweite viel Schärfentiefe und umgekehrt,also wodurch wird dies verursacht?

3. Ist ein Zerstreuungskreis ein einzelner Punkt eines Motivs?Also,wenn 300 Punkte eines Motivs nicht direkt auf dem Sensor liegen,habe ich dann 300 Zerstreuungskreise,die eben unscharf abgebildet werden?

4. Von KB ausgegangen:Laut Wikipedia darf ein Zerstreuungskreis beim KB 0,03mm betragen.Bedeutet dass,alle Punkte,die 0,03mm vor oder hinter dem Sensor liegen,wirken gerade noch scharf und alles andere unscharf?

5. Warum dürfen die Z-Kreise bei KB größer sein?

Sorry für die vielen Fragen,aber ich bin mir sicher,dass ihr eine Lösung für mich habt.

Mal wieder danke im voraus für eure Mühe.

Gruß
Stefan

 

[MuSick]

AW: kleiner Sensor,mehr Schärfentiefe

MasterFX hat schon Einiges geschrieben, weshalb ich noch kurz nachlege.

Grundlage für die Schärfentiefe ist das Auflösungsvermögen des Auges. Betrachtet man ein Bild aus dem sog "normalen" Abstand (d.i. die Bilddiagonale), so kann ein normales menschliches Auge entlang der Diagonale etwa 1500 Punkte auflösen. (Daher ist umgekehrt eine Kamera mit mehr Pixeln für Pusirsten grober Unfug.) Diese 1500 Punkte markieren den sog. "maximalen Zerstreuungskreis (Z-Kreis)". Alles was kleiner ist, erkennt das Auge als scharf.

Jetzt nimmt man nur die Gesetze der Strahlenoptik und hierin eine Linse ohne Abbildungsfehler. Dann nimmt man ein Motiv mit punktförmigen Gegenständen oder einer kontrastreichen Kante nicht nur in der Fokusebene. Außerhalb der Fokusebene befindliche Punkte (Kanten) werden vor oder hinter dem Sensor als Punkt (Kante) abgebildet, auf dem Sensor bilden sie eine Scheibe (Übergang) ab. Ist die Scheibe kleiner (Übergang schmaler) als der max. Z-Kreis, wird der Punkt beim Betrachten des Bildes als scharf wahrgenommen.

Jetzt musst Du nur noch die ganzen zugehörigen Förmelchen zusammensuchen und alles nachrechnen. Nachdem Du alle Fehler gefunden hast, wirst Du unsere Ergebnisse bestätigen.

Gruß, Wolfgang

Förmelchen zusammensuchen?Fehler?
Jetzt sagt mir mein Kopf: Gehirn.exe hat ein Problem festgestellt und muss beendet werden!

Kurz gesagt,ich kenne mich mit den Formeln nicht aus.
Ich werde nochmal schauen,was genau Zerstreuungskreis bedeutet,da ich mir das noch nicht so ganz,aber immerhin schon ein bisschen vorstellen kann.

Danke und Gruß.

 

[Gast_194966]

AW: kleiner Sensor,mehr Schärfentiefe

[...]

Auch wenn Du zum richtigen Ergebnis kommst, finde ich doch einige Gedankengänge fragwürdig. Z.B. sollte man beim Vergleich verschiedener Aufnahmeformate den Abbildungsmaßstab außen vor lassen, denn gerade dann gilt die Schärfentiefeweisheit ".....hängt nur vom A-Maßstab ab, nicht von Brennweite und Abstand...." nicht mehr. Auch die Pixelgröße hat bei Schärfentiefebetrachtungen nichts verloren.

Ich würde es so ausdrücken:
Kleinere Aufnahmeformate benötigen für den gleichen Bildwinkel kleinere Brennweiten, das Brennweitenverhältnis entspricht ungefähr dem Verhältnis der Dagonalen der Aufnahmeformate. Ein um den Faktor 1/1,5 kleinerer Sensor benötigt eine ebenfalls um den Faktor 1/1,5 kleinere Brennweite. Bei gleicher Blende und gleicher Fokusentfernung wird außerhalb der Fokusebene ein Unschärfescheibchen projiziert, das proportional zum Quadrat der Brennweite ist. Mit der geringeren Brennweite des kleineren Formats werden also um 1/1,5² kleinere Unschärfescheibchen erzeugt. Das Bild des kleineren Sensors muss aber auch um 1,5x stärker vergrößert werden, um das gleiche Ausgabeformat zu erreichen. Entsprechend werden auch die Unschärfescheibchen wieder um 1,5x größer. Im Endergebnis sind sie aber um 1,5/1,5², also 1/1,5 kleiner, und damit erscheint auf den fertigen Foto vom kleineren Sensor ein größerer Bereich scharf.

Und zum 1/1500 der Bilddiagonale noch dies: Tatsächlich ist die Grundlage, dass das enschliche Auge etwas gerade als unscharf erkennt, das etwa 1/1500 der betrachtungsentfernung groß ist, also z.B. 3mm auf 2m Entfernung. Selbstverständlich ist das nur eine ganz grobe Vereinfachung. Und bei den ST-Rechnern wird i.a. davon ausgegangen, dass man ein Bild etwa aus einer Entfernung betrachtet, das seiner Diagonalen entspricht, denn dann lässt es sich gerade vom Auge erfassen ohne den Kopf zu drehen (Blickfeld etwa 50°). Und nur wegen dieser Annahme wird der zulässige Z-Kreis als 1/1500 der Bild-, und damit Sensordiagonale angenommen.


Gruß, Matthias

 

[MuSick]

Hallo Matthias,

du sagtest: "...davon ausgegangen, dass man ein Bild etwa aus einer Entfernung betrachtet, das seiner Diagonalen entspricht...

Aber hat mein Sensor eine Diagonale von ca. 28mm (APSC-Format) betrachte ich das Bild doch nicht aus 28mm?!

Ich verstehe das dummerweise noch nicht ganz.Sorry.
Kannst du es noch vereinfachter ausdrücken oder geht es schon nicht mehr einfacher?

Gruß
Stefan

Um auch nochmal zu meinen eigentlich bereits obengestellten Fragen zu kommen:

1.Was sagen mir die 1,78mm und die 12,5mm,bzw. was geben diese Werte an?

2.Warum hat man bei wenig Brennweite viel Schärfentiefe und umgekehrt,also wodurch wird dies verursacht?

3. Ist ein Zerstreuungskreis ein einzelner Punkt eines Motivs?Also,wenn 300 Punkte eines Motivs nicht direkt auf dem Sensor liegen,habe ich dann 300 Zerstreuungskreise,die eben unscharf abgebildet werden?

4. Von KB ausgegangen:Laut Wikipedia darf ein Zerstreuungskreis beim KB 0,03mm betragen.Bedeutet dass,alle Punkte,die 0,03mm vor oder hinter dem Sensor liegen,wirken gerade noch scharf und alles andere unscharf?

5. Warum dürfen die Z-Kreise bei KB größer sein?

Sorry für die vielen Fragen,aber ich bin mir sicher,dass ihr eine Lösung für mich habt.

Mal wieder danke im voraus für eure Mühe.

Gruß
Stefan

 

[Gast_194966]

AW: kleiner Sensor,mehr Schärfentiefe

du sagtest: "...davon ausgegangen, dass man ein Bild etwa aus einer Entfernung betrachtet, das seiner Diagonalen entspricht...

Aber hat mein Sensor eine Diagonale von ca. 28mm (APSC-Format) betrachte ich das Bild doch nicht aus 28mm?!

Nein, aber wenn Du Dein Bild auf 1m Bildiagonale vergrößerst und dann aus 1m Entfernung anguckst, sind die Unschärfescheiben, die Du gerade als unscharf erkennst 1,5mm groß und immer noch 1/1500 der Bilddiagonale.

1.Was sagen mir die 1,78mm und die 12,5mm,bzw. was geben diese Werte an?

Die effektiven Durchmesser der maximalen Eintrittspupille.

2.Warum hat man bei wenig Brennweite viel Schärfentiefe und umgekehrt,also wodurch wird dies verursacht?

Das werde ich hier nicht alles vorbeten, guck Dir mal die Herleitung an.

3. Ist ein Zerstreuungskreis ein einzelner Punkt eines Motivs?Also,wenn 300 Punkte eines Motivs nicht direkt auf dem Sensor liegen,habe ich dann 300 Zerstreuungskreise,die eben unscharf abgebildet werden?

Jeder Punkt wird als ein mehr oder weniger großer Z-Kreis abgebildet.

4. Von KB ausgegangen:Laut Wikipedia darf ein Zerstreuungskreis beim KB 0,03mm betragen.Bedeutet dass,alle Punkte,die 0,03mm vor oder hinter dem Sensor liegen,wirken gerade noch scharf und alles andere unscharf?

Guck Dir die Herleitung an.

5. Warum dürfen die Z-Kreise bei KB größer sein?

Weil KB-Fotos weniger vergrößert werden müssen für das selbe Endergebnis.


Gruß, Matthias

 

[MuSick]

AW: kleiner Sensor,mehr Schärfentiefe

Nein, aber wenn Du Dein Bild auf 1m Bildiagonale vergrößerst und dann aus 1m Entfernung anguckst, sind die Unschärfescheiben, die Du gerade als unscharf erkennst 1,5mm groß und immer noch 1/1500 der Bilddiagonale.

Reden wir bei 1m Diagonale von einem bereits entwickeltem Bild oder wenn ich es am Computer vergrößere?

Jeder Punkt wird als ein mehr oder weniger großer Z-Kreis abgebildet.

Ah,okee.

Weil KB-Fotos weniger vergrößert werden müssen für das selbe Endergebnis.

Okee,danke.

 

[MuSick]

AW: kleiner Sensor,mehr Schärfentiefe

Die effektiven Durchmesser der maximalen Eintrittspupille.

Achso,d.h. ich habe bei der Kompaktkamera,aufgrund der kleineren Öffnung (Blende),logischerweise mehr Schärfentiefe und bei der DSLR,aufgrund der größeren Blendenöffnung weniger Schärfentiefe???
Weil was das mit der Blende und der Schärfentiefe auf sich hat,weiß ich ja.

Ist das richtig so?

Gruß
Stefan

 

[Morkhero]

AW: kleiner Sensor,mehr Schärfentiefe

Ich hänge mich mal mit an und Frage blos mal so was hilft bei einer DSLR zu mehr Tiefeschärfe? Einfach Weitwinkel + kleine Blende ?

nette Seite dazu: http://www.rene-grothmann.de/Fotografie/Schaerfentiefe.html

 

[MuSick]

AW: kleiner Sensor,mehr Schärfentiefe

...abhängig von der der ABSOLUTEN Blendenöffnung, und die ist bei 5mm f/2.8 (Kompaktkamera für 35mm KB) natürlich kleiner (1,78mm) als bei 35mm f/2.8 (12,5mm)

Ich habe nochmal darüber nachgedacht und mir vor Augen gehalten und so muss ich sagen,dass das sehr logisch und einfach erklärt ist,so verstehe auch ich es.

Danke dafür.

Gruß
Stefan

 

[MuSick]

AW: kleiner Sensor,mehr Schärfentiefe

Ich hänge mich mal mit an und Frage blos mal so was hilft bei einer DSLR zu mehr Tiefeschärfe? Einfach Weitwinkel + kleine Blende ?

Zum einen das,aber auch die Größe des Bildsensors ist wichtig,wegen des Abbildungsmaßstabs.Je kleiner der AM,desto mehr Schärfentiefe.

Gruß

 

[Gast_194966]

AW: kleiner Sensor,mehr Schärfentiefe

Reden wir bei 1m Diagonale von einem bereits entwickeltem Bild oder wenn ich es am Computer vergrößere?

Wenn etwas auf dem Sensorbild 1/1500 der Diagonale einnimmt und Du dann das ganze Bild vergrößerst, wie groß ist das etwas dann auf dem fertigen Bild? Immer noch 1/1500 der Diagonale, des fertigen Bilds natürlich.

Zum einen das,aber auch die Größe des Bildsensors ist wichtig,wegen des Abbildungsmaßstabs.Je kleiner der AM,desto mehr Schärfentiefe.

Bitte lass den Abbildungsmaßstab raus, der bringt beim Vergleich verschiedener Sensorgrößen nur Verwirrung. Es geht um die Vergrößerung auf's Ausgabeformat! Wenn Du die selbe Brennweite an einem kleinen Sensor benutzst, bekommst Du deshalb weniger Schärfentiefe. Erst die ebenfalls benötigte kürzere Brennweite dreht das wieder um, weil es von deren Quadrat abhängt.


Gruß, Matthias

 

[Morkhero]

AW: kleiner Sensor,mehr Schärfentiefe

Dennoch danke für die Denkanstösse .... die Seite die ich vorhin nannte hat mir zusätzlich einiges klar gemacht.

 

[Gast_194966]

AW: kleiner Sensor,mehr Schärfentiefe

Dennoch danke für die Denkanstösse .... die Seite die ich vorhin nannte hat mir zusätzlich einiges klar gemacht.

Leider werden da auch ein paar ganz wichtige Zusammenhänge verschwiegen.


Gruß, Matthias

 

[MuSick]

AW: kleiner Sensor,mehr Schärfentiefe

Wenn etwas auf dem Sensorbild 1/1500 der Diagonale einnimmt und Du dann das ganze Bild vergrößerst, wie groß ist das etwas dann auf dem fertigen Bild? Immer noch 1/1500 der Diagonale, des fertigen Bilds natürlich.

Okee,ja klar.

Wenn Du die selbe Brennweite an einem kleinen Sensor benutzst, bekommst Du deshalb weniger Schärfentiefe.

Mit derselben Brennweite am kleineren Sensor meinst du denselben Bildausschnitt richtig?Weil man braucht ja weniger Brennweite.

 

[Morkhero]

AW: kleiner Sensor,mehr Schärfentiefe

Leider werden da auch ein paar ganz wichtige Zusammenhänge verschwiegen.


Gruß, Matthias

öhm aber für mich ist es halt verständlich so ....aber welche wichtigen Zusammenhänge sind das denn ? (ok wurden sicher schon hier genannt, aber ich habs gern in *einfach* )

Mir gehts ehrlichgesagt nicht unbedingt um einen kleinen Sensor (also das Thema dieses Threads) sondern nur um eben größere Tiefenschärfe mit einer Spiegelreflex zu haben. Freistellen ist so eine Sache, mit Objekten ist es ok aber ansonsten möchte ich einfach insgesamt mehr scharf sehen.