Lichtstärke Kleinbild/APS-C

[Maxxens]

Mich beschäftigt schon seid einiger Zeit diese techmische Frage. Wenn ich da auf dem Holzweg bin klärt mich bitte auf.

Die Blende sagt ja das Verhältnis von Brennweite zu Blendenöffnung aus. Ein 35 f/2 hat bei Offenblende z.B. eine Öffnung von 17.5mm. Das bedeutet also, dass mit einem 35mm Objektiv bei gleicher Blende effektiv weniger Licht auf den Sensor trifft als bei einem 50mm Objektiv.

Es heißt immer, dass es bei gleicher Blende auf Kleinbild kein Lichtvorteil im Gegensatz zu APS-C gibt. Trifft nicht durch den größeren Bildkreis nicht automatisch mehr Licht auf den Sensor? Oder geht es da nur um das Licht/Sensorfläche Verhältnis?

 

[hoacker]

Das bedeutet also, dass mit einem 35mm Objektiv bei gleicher Blende effektiv weniger Licht auf den Sensor trifft als bei einem 50mm Objektiv.

Ja, es trifft weniger Licht auf den APS-C-Sensor, er nimmt aber auch nur einen kleineren Bildausschnitt auf. Auf den APS-C-Sensor trifft das gleiche Licht, wie auf einen gleich großen Ausschnitt des APS-C-Sensors.

Extremfall: Wenn ein weißer Punkt auf schwarzem Hintergrund auf einen APS-C- und einen Kleinbild-Sensor abgebildet wird, ist er jedesmal weiß, egal ob der APS-C-Sensor einen schwarzen Rahmen abschneidet.

 

[wutscherl]

Nein, bei den Objektiven macht das nach wie vor keinen Unterschied. Die Belichtung bleibt gleich und der Crop ist nur eine Veränderung im Bildausschnitt. Allerdings kann ein Kleinbildsensor meistens eine Blende mehr ISO vertragen.
Relativ ist die Lichtmenge bei gleichem Bildausschnitt immer gleich.
Die Sensorfläche hat daher mit der Lichtmenge erst einmal nichts zu sschaffen.

Gruss aus Peine

wutscherl

 

[Kosch]

Es geht immer um die Lichtmenge pro Fläche, und der APS-C Sensor bekommt pro Fläche natürlich das gleiche Licht.
Aber... die Pixel (Fläche!) der KB Sensoren sind normalerweise größer als die von APS-C. Und damit sammelt das einzelne Pixel mehr Licht. Im Extremfall von sehr wenig Licht, kann das KB-Pixel also mehr Licht sammeln als ein APS-C-Pixel. Dort geht die (wenige) gesammelte Lichtmenge etl. im Ausleserauschen des Ausleseverstärkers unter, während das KB-Pixel genug Licht gesammelt hat um ein klares Signal zu liefern. Von daher sind die KB Sensoren da im Vorteil. Gutes Beispiel ist die Ur-5D. Riesen Sensor mit "wenig" Pixeln, also viel Platz für den einzelnen Pixel.
Wäre da die heutige (natürlich viel weiter entwickelte) Ausleseelektronik drin, bräuchte man fast kein Licht und könnte den Objektivdeckel auch mal vergessen abzumachen.

 

[chmee]

..Aber... die Pixel (Fläche!) der KB Sensoren sind normalerweise größer als die von APS-C. Und damit sammelt das einzelne Pixel mehr Licht...

?
Es geht nicht um die "Größe" des einzelnen Pixels, sondern "nur" um die Größe des Sensors. Ein 12MPix-5D-Sensor sammelt genau so viel Licht wie ein D800-Sensor. (oder doch lieber was Aktuelles nennen? a7/A7r/A7s?) Und im Bildergebnis macht es dann keinen Unterschied ob 36MPix oder 12. Eine D800 rauscht im pixelpeep (100%-Ansicht) genau so wie eine D5100, und dennoch ist das Ergebnis ein Anderes.

http://dslr-kleinanzeigen.de/Tools/Body_Database/index.php?filter=nameeqD800,D5100

Und um auf die Frage des TO nochmal einzugehen. Wir gehen davon aus, dass das Objektiv das Selbe ist. So landet viel von den Photonen neben dem Crop-Sensor, kann also nicht benutzt werden, um das Verhältnis Daten/Rauschen zu verbessern.

..Das bedeutet also, dass mit einem 35mm Objektiv bei gleicher Blende effektiv weniger Licht auf den Sensor trifft als bei einem 50mm Objektiv...

Nicht ganz klar.. Wenn ein 50mm eine Blende von f/2 hat, ist auch die Öffnung größer. Wenn Du auf die äquivalente Brennweite anspielst, so ist es richtig, dass sich aufgrund des kleineren Sensors praktisch (auf das ganze Bild bezogen) die Lichtmenge verringert hat..

mfg chmee

 

[Kosch]

?
Es geht nicht um die "Größe" des einzelnen Pixels, sondern "nur" um die Größe des Sensors. Ein 12MPix-5D-Sensor sammelt genau so viel Licht wie ein D800-Sensor.

Nichts anderes habe ich weiter oben geschrieben.

Aber auf dem Pixel sammelt der 12MP-Pixel eben 3 mal mehr Licht als ein 36MP-Pixel. Und (gleiche Ausleseelektronik und danach folgendes vorausgesetzt) wäre er damit empfindlicher bei schwachem Licht. Das hatte ich nur als Ergänzung dazugeschrieben um die Zusammenhänge Licht <--> Fläche zu zeigen.
Das ist ja letztlich einer der Gründe, warum die popeligen Sensoren in Handys, so schlechte Bilder machen. Wo wenig Licht auf sehr kleine Sensoren mit vielen Megapixeln fällt, muß halt die nachfolgende Elektronik zaubern. (Wir reden jetzt nicht von Freistellung usw. die damit natürlich auch zusammen hängen)

Thomas

 

[chmee]

..Aber auf dem Pixel sammelt der 12MP-Pixel eben 3 mal mehr Licht als ein 36MP-Pixel

Dieser Gedanke ist zulässig, wenn man auf Pixelebene geht, in der 100%-Ansicht. Für das Bildergebnis an der Wand, als jpg, im Druck ist es unerheblich. Nun darf man sich streiten, welche Form der Betrachtung die Richtige ist. Aus technischer Sicht pixelpeepe ich gerne, praktisch ist die 100%-Ansicht quasi nutzlos.

 

[Maxxens]

Nicht ganz klar.. Wenn ein 50mm eine Blende von f/2 hat, ist auch die Öffnung größer. Wenn Du auf die äquivalente Brennweite anspielst, so ist es richtig, dass sich aufgrund des kleineren Sensors praktisch (auf das ganze Bild bezogen) die Lichtmenge verringert hat..

mfg chmee

Worauf ich hinaus wollte war:

Wenn ich mit der gleichen Kamera, den gleichen Bildausschnitt mit dem gleichen Blendenöffnung/Brennweite-Verhältnis zu den gleichen Beleuchtungsbedingungen aufnehme, braucht dann das Objektiv mit der größeren Brennweite eine kürzere Belichtungszeit, um ein gleich helles Bild zu machen?

 

[Gast_129296]

Wenn ich mit der gleichen Kamera, den gleichen Bildausschnitt mit dem gleichen Blendenöffnung/Brennweite-Verhältnis zu den gleichen Beleuchtungsbedingungen aufnehme, braucht dann das Objektiv mit der größeren Brennweite eine kürzere Belichtungszeit, um ein gleich helles Bild zu machen?

Also ob Du mit einem 50 2.0 kürzer belichten kannst, als mit einem 35 2.0 ?

Nein, bei beiden musst Du identisch belichten ( im Rahmen möglicher Unterschiede in der Transmission )

 

[Maxxens]

Warum muss man denn gleich lange belichten, wenn beim 50mm-Sensor mehr Licht auf den Sensor fällt?

Wie gesagt, eventuell hab ich da irgendwo einen Bock in meiner Schlussfolgerung. Ich frag mich nur, wo?

 

[rg98]

Hallo Marxens,

Mich beschäftigt schon seid einiger Zeit diese techmische Frage. Wenn ich da auf dem Holzweg bin klärt mich bitte auf.

Die Blende sagt ja das Verhältnis von Brennweite zu Blendenöffnung aus. Ein 35 f/2 hat bei Offenblende z.B. eine Öffnung von 17.5mm. Das bedeutet also, dass mit einem 35mm Objektiv bei gleicher Blende effektiv weniger Licht auf den Sensor trifft als bei einem 50mm Objektiv.

Es heißt immer, dass es bei gleicher Blende auf Kleinbild kein Lichtvorteil im Gegensatz zu APS-C gibt. Trifft nicht durch den größeren Bildkreis nicht automatisch mehr Licht auf den Sensor? Oder geht es da nur um das Licht/Sensorfläche Verhältnis?

zunächst möchte ich deine Behauptung im ersten Abschnitt korrigieren. Bei gleicher Blende trifft immer dieselbe Lichtmenge auf den Sensor. So ist die Blende geschaffen worden. Bei unterschiedlichen Brennweiten ist die Blende zwar unterschiedlich groß, dafür trifft aber auch Licht aus unterschiedlichen Winkeln auf den Sensor. Die Blende ist so bestimmt, dass Blende 2 bei allen Objektiven der selben Menge Licht entspricht. D.h. Wenn du mit Blende 2 belichtest, dann brauchst du bei einer gegebenen Empfindlichkeit (ISO) eine bestimmte Belichtungszeit um ein bestimmtes Bild korrekt zu belichten. Das Format des Sensors hat darauf zunächst keinen Einfluss. Die Größe des Sensors ist vom Bildkreis des Objektivs abhängig. Der Bildkreis muss mindestens so groß sein, dass die lichtempfindliche Fläche komplett davon belichtet wird. Mit der Blende hat das nichts zu tun.

Die Antwort auf die Frage im zweiten Absatz ist: Ja es kommt nur auf das Verhältnis von Lichtmenge je Sensorfläche an.

 

[Bolle_1]

@ Maxxens
Der einzige Vorteil in der Praxis ist, das durch die größere Fläche das Livebild bei schlechten Lichtverhältnisse heller ist.

 

[Gast_129296]

Warum muss man denn gleich lange belichten, wenn beim 50mm-Sensor mehr Licht auf den Sensor fällt?

Wie gesagt, eventuell hab ich da irgendwo einen Bock in meiner Schlussfolgerung. Ich frag mich nur, wo?

Licht pro Fläche ist bei beiden identisch, bei FX ist nur die Fläche grösser.
Stell Dir zwei unterschiedlich grosse Rasenflächen vor, auf beide fallen 10mm Niederschlag pro cm² ( Beispiel ).

Pro cm² die gleiche Regenmenge, der grössere Rasen hat insgesamt aber mehr Regen eingesammelt, weil er grösser ist.

 

[DarkDust]

Licht pro Fläche ist bei beiden identisch, bei FX ist nur die Fläche grösser.
Stell Dir zwei unterschiedlich grosse Rasenflächen vor, auf beide fallen 10mm Niederschlag pro cm² ( Beispiel ).

Pro cm² die gleiche Regenmenge, der grössere Rasen hat insgesamt aber mehr Regen eingesammelt, weil er grösser ist.

Ich glaube der TO redet mittlerweile nicht mehr von unterschiedlichen Sensoren sondern unterschiedlichen Objektiven.

Bei gleicher Sensorgröße schnallt er einmal ein 50mm mit f/2 davor, was eine 25mm Öffnung hat, und dann eine 35mm mit f/2, was eine Öffnung von 17,5mm ergibt.

Wieso ist jetzt die Lichtmenge, die durch die unterschiedlich großen Öffnungen fällt, die selbe?

 

[Gast_129296]

Bei gleicher Sensorgröße schnallt er einmal ein 50mm mit f/2 davor, was eine 25mm Öffnung hat, und dann eine 35mm mit f/2, was eine Öffnung von 17,5mm ergibt.

Wieso ist jetzt die Lichtmenge, die durch die unterschiedlich großen Öffnungen fällt, die selbe?

Die Lichstärke gibt nicht an, wieviel Licht durch das Objektiv fällt. Es ist ein dimensionsloses Verhältnis.

Deshalb hat ein Dachrinnendickes Grossformatobjektiv eventuell auch F2, obwohl Du in die Öffnung 10 F2 KB Objektive packen könntest ( Übertrieben ).

Der Abbildungsmasstab spielt eine Rolle.

Nimmt man als Beispiel das Bild eines Autos, so ist das Auto unterschiedlich gross abgebildet, aber gleich hell, die Lichtmenge, die das Auto in Richtung Kamera reflektiert, wird auf einem unterschiedlich grossen Abbild des Autos abgebildet.

 

[NotAnExit]

Bei gleicher Sensorgröße schnallt er einmal ein 50mm mit f/2 davor, was eine 25mm Öffnung hat, und dann eine 35mm mit f/2, was eine Öffnung von 17,5mm ergibt.

Wieso ist jetzt die Lichtmenge, die durch die unterschiedlich großen Öffnungen fällt, die selbe?

Weil nicht nur der Durchmesser der Öffnung (Blende) eine Rolle spielt, sondern auch "der Weg", den das Licht durchschreiten muss, also die Brennweite. Ich hoffe, ich habe das richtig ausgedrückt.

Sieht man hier schön: http://www.fotolehrgang.de/3_4.htm

 

[rg98]

Bei gleicher Sensorgröße schnallt er einmal ein 50mm mit f/2 davor, was eine 25mm Öffnung hat, und dann eine 35mm mit f/2, was eine Öffnung von 17,5mm ergibt.

Wieso ist jetzt die Lichtmenge, die durch die unterschiedlich großen Öffnungen fällt, die selbe?

Vielleicht hilft ein Beispiel:

Wenn wir uns mal als Annahme eine gleichmäßig leuchtende Fläche vorstellen und nun die abgebildete Fläche der Fläche der offenen Blende gegenüber stellen, dann stellen wir fest, dass sich die Flächen so entsprechen, dass dieselbe Menge an Licht auf den Sensor kommt:

Aus dem Bildwinkel für 50mm -> 39,6° (für 36mm Bildbreite) und 35mm -> 54,4° kann man für einen beliebigen Abstand (hier 2m) die abgebildete Fläche berechnen. Das ergibt dann für 50mm -> 39,6° -> 2,1 m^2 Fläche und für 35mm -> 54,4° -> 4,2 m^2 Fläche. Grob also die doppelte Fläche (die Werte sind gerundet).

Wenn wir jetzt die Flächen der Blendenöffnung vergleichen erhalten wir gerade das umgekehrte Verhältnis: 50 mm / 2 = 25mm -> 6 cm^2 und 35 mm / 2 = 17,5 mm -> 3 cm^2

Das heißt, es kommt dieselbe Menge Licht an.

Das Problem in der Anschaulichkeit ist, das man Längen und Flächen nicht vertauschen darf. Ganz genau darf man hier nicht rechnen, da die unterschiedlichen Objektive nicht nur unterschiedliche Brennweiten und Blendenöffnungen haben sondern auch unterschiedliche Transmission aufweisen. Daher ist die Lichtmenge, streng genommen, nicht bei allen Objektiven, die dieselbe Blende eingestellt haben, wirklich gleich. Das kann man aber nur in den seltensten Fällen am Bild selbst sehen.

 

[chmee]

@rg98
wenn es nicht sichtbar ist, ist es vernachlässigbar, ergo brauchen wir über verschiedene Transmissionverluste nicht sprechen.

ich versuche die ganze Zeit, mir ein erklärbares Konstrukt auszudenken, ich komm einfach nicht auf den Punkt

mfg chmee

 

[Maxxens]

Ich habe noch ein bisschen gesucht und hier eine Erklärung gefunden, die ich eventuell sogar verstanden habe

http://www.unfoto.de/handbuch/objektiv/blende.php

 

[chmee]

Chapeau, guter Fund.