Lichtstärke

[Waartfarken]

Stimmt, wieder sehr genau hingeschaut.
Nur:.....

Darauf wollte ich gar nicht unbedingt hinaus. Es sollte eigentlich eher der Hinweis sein, dass es genau dafür einen wohldefinierten Begriff gibt, nämlich den, der hier auch schon benutzt wurde: Belichtung. Ich zumindest habe den Begriff "Belichtung" hier nur mit genau der Bedeutung benutzt, und sogar mehrfach erklärt (=Lichtmenge/Fläche). Man könnte ebensogut "=Beleuchtungsstärke*Belichtungszeit" schreiben, es ist das selbe. Dass er in der Fotografie eher schwammig und/oder falsch benutzt wird, macht es natürlich nicht besser, aber deshalb schreibe ich ja dazu, was ich meine. Mit "=Beleuchtungsstärke*Belichtungszeit" könnten aber die, die das nicht verstehen, vermutlich noch weniger anfangen.

 

[Gast_488962]

Ganz unverbindlich eine angehängte Graphik mit zusammengereimter Erklärung.

Schwarz: optische Achse

Gelb: Sensordiagonale

Blau: Pupille

Grün: Brennweite

Für kleine Bildwinkel ist die Wurzel aus der Lichtmenge proportional zu

Bildwinkel mal Pupille = (gelb geteilt durch grün) mal blau = gelb mal (blau geteilt durch grün) = Sensordiagonale mal Öffnungsverhältnis.


Das quadratische Öffnungsverhältnis ist also proportional zu Lichtmenge pro Fläche. Da (1 geteilt durch ISO) Aufschluß darüber gibt, wieviel Lichtmenge pro Fläche der Sensor aufnehmen kann, passen Blendenzahl und ISO immer so wunderbar zusammen, ganz egel wie groß der Sensor ist.

 

[Leitwinkel]

Ganz unverbindlich eine angehängte Graphik mit zusammengereimter Erklärung.

Hallo,ich habe mir mal erlaubt die Darstellung etwas genauer auszuführen,
mit dem Strahlengang an einem 35mm und ein einem 24mm Objektiv mit jeweils 2,8er Blende (einmal 12,5mm Öffnung und einmal 8,6mm Öffnung)…einfachheitshalber habe ich die Blende direkt über die Linse gezeichnet (normalerweise sitzt sie etwas weiter hinten im Objektiv)
Wie man sieht ist der Strahlengang für alle senkrecht auf die Linsen fallenden Lichtstrahlen eingezeichnet und leuchten für beide Fälle die unterschiedlichen Sensorflächen mit der selben Lichtmenge aus.
Diesen Fall kann man mit 2 Kameras und 2 Objektiven 35mm (FX) und 24mm (DX) und Blende 2,8 nachstellen und schauen ob die Belichtungswaage für beide Kameras, für die selbe Belichtungszeit eine unterschiedliche ISO-Einstellung erfordern.

 

[Waartfarken]

Hallo,ich habe mir mal erlaubt die Darstellung etwas genauer auszuführen...

Und was stellt sie dar? Warum ist da ein Punkt "Fokus" genau in der Mitte und nicht auf dem Sensor? Was sind das links für Flächen? Wenn es auf dem Modell der dünnen Linse basiert, wo ist diese Linse, wo ist ihre Brennweite und wie groß ist ihre Öffnung (aus diesen beiden Größen ergibt sich das Öffnungsverhältnis ="Lichtstärke")?

Nach dem was in dem weiter vorne verlinkten Artikel steht, sollte die Belichtung trotz der größeren Fläche des FX-Sensors und damit der pro Qudratmillimeter geringeren Photonenzahl (vermutl. durch die größeren Pixel/Sensel) in etwa gleich sein.

"Belichtung" ist eine Lichtmenge pro Flächeneinheit. Wenn die Belichtung gleich ist, dann ist zwangsläufig auch die Lichtmenge bzw. Photonenzahl pro mm² gleich groß. Die Belichtung kann also nicht "trotz" verschiedener Photonenzahl pro mm² gleich groß sein. Die Größe der Pixel/Sensel hat nichts damit zu tun, Belichtung gab es mit exakt der selben Bedeutung auch schon zu analogen Zeiten.

 

[mg2012]

"Belichtung" ist eine Lichtmenge pro Flächeneinheit. Wenn die Belichtung gleich ist, dann ist zwangsläufig auch die Lichtmenge bzw. Photonenzahl pro mm² gleich groß. Die Belichtung kann also nicht "trotz" verschiedener Photonenzahl pro mm² gleich groß sein. Die Größe der Pixel/Sensel hat nichts damit zu tun, Belichtung gab es mit exakt der selben Bedeutung auch schon zu analogen Zeiten.

Da hast du doch den passenden Vergleich. Genau das ist es, schon damals gab es ISO/ ASA und der Unterschied für die Lichtstärke war die Korngröße und damit Empfindlichkeit.

So ist das heute mit der Pixelgröße auf den Sensoren.
Keiner wäre jemals bei der Einführung von analogem ASP Format darauf zu
gekommen zu behaupten das das nun Lichtschwächer als damals noch Kleinbild aka heute Vollformat ist.

Die Lichtstärke hat schon damals alleine das Objektiv und die Empfindlichkeit des Films bestimmt.

Gruß Martin

 

[Waartfarken]

Darum ging es nicht.

Warum widersprichst Du Dingen, die niemand behauptet hat?

 

[mg2012]

Darum ging es nicht.

Warum widersprichst Du Dingen, die niemand behauptet hat?

Widerspruch bedeutet explizit das es eine Aussage gibt, "was Niemand behauptet hat" hat kann auch nicht zu Widerspruch führen.

Wenn du meinst das geht am Thema vorbei ok.
Allerdings gehen dann wohl die ganzen 31 Seiten am Thema vorbei.

Die Kernfrage ist doch:
Reicht es beim Thema Lichtstärke die Vorteile von größeren Sensoren zu erwähnen oder muss man die Sensorgröße explizit noch mal dazu nehmen.

Und mein Beispiel für Standpunkt 1 ist das es früher auch nicht relevant war da es einfach an der konkreten Technik vorbei geht. Genauso kann ich sagen du musst unbedingt dazu sagen ob es ein BSI Sensor ist oder nicht die sind ja von der Konzeption her immer besser.

(Kann man erwähnen genau wie die Sensorgröße aber für den Einsteiger nicht Zielführend und erst recht kein Betrug wie hier teilweise gehandelt.)


Gruß Martin

 

[Waartfarken]

Die Kernfrage ist doch:

Meine Fragen waren jetzt aber explizit zu der Grafik von "Leitwinkel"...

Und was stellt sie dar? Warum ist da ein Punkt "Fokus" genau in der Mitte und nicht auf dem Sensor? Was sind das links für Flächen? Wenn es auf dem Modell der dünnen Linse basiert, wo ist diese Linse, wo ist ihre Brennweite und wie groß ist ihre Öffnung (aus diesen beiden Größen ergibt sich das Öffnungsverhältnis ="Lichtstärke")?

Und dann stand da noch...

"Belichtung" ist eine Lichtmenge pro Flächeneinheit. Wenn die Belichtung gleich ist, dann ist zwangsläufig auch die Lichtmenge bzw. Photonenzahl pro mm² gleich groß. Die Belichtung kann also nicht "trotz" verschiedener Photonenzahl pro mm² gleich groß sein. Die Größe der Pixel/Sensel hat nichts damit zu tun, Belichtung gab es mit exakt der selben Bedeutung auch schon zu analogen Zeiten.

...worauf Deine Erwiderung teilweise falsch und teilweise am Thema vorbei war. Da steht nichts von Lichtstärke und Sensorgröße. Da steht noch nicht mal was von ISO/ASA.

 

[LIMALI]

@mg2012:
Würde man aufgrund des Umstands, dass ein BSI Sensors Vorteile haben kann, darauf verzichten die Größe zu nennen, gäbe es keinen Anhaltspunkt mehr um welche Größenordnungen des Vorteils im Verhältnis zur Sensorgröße es gehen könnte, weil "größerer Sensor" ganz unterschiedlich interpretiert wird und damit BSI oder nicht, Anteilsmäßig weniger oder mehr relevant werden kann.

Im Sinne von (Freistellungsvermögen und) durchschnittlich zu erwartender Leistungsfähigkeit, wird es Sinn machen die Sensorgröße einzubeziehen, weil sie eben einen ersten Anhaltspunkt gibt. Sollte sich in weiterer Folge herausstellen, dass in Frage kommende Bodys mit unterschiedlicher Sensorgröße, sich bezogen auf die Sensorleistung in für den Nutzer wesentlichen Detailbereichen überschneiden, kann immer noch darauf eingegangen werden.

Weil es aber über die Zeit durchschnittlich und meistens so ist, dass der größere Sensor insgesamt im Vorteil ist, wäre es ungeschickt, ausgerechnet auf diesen Aussagekräftigsten Anhaltspunkt zu verzichten und ohne Not Verwirrung zu stiften.

 

[Leitwinkel]

Und was stellt sie dar? Warum ist da ein Punkt "Fokus" genau in der Mitte und nicht auf dem Sensor?

danke für den Hinweis auf meinen Fehler,
natürlich muss es der Brennpunkt sein und nicht der Fokus (habe es geändert).
Weitere optische Elemente habe ich nicht eingezeichnet,nur jetzt noch die
Position des Okulars am Ende des Objektivs. Das Okular sitzt hinter dem Brennpunkt und sorgt für die scharfe Abbildung auf der Sensorfläche, sorry für die Unklarheiten…

Die beide Objektivlinsen (35mm und 24mm), die eingezeichnet sind, lassen sich mMn so am besten vergleichen.

ps. habe jetzt mal den Aufbau nachgestellt und es stimmt, die Einstellung führt zu einer geringeren Lichtmenge auf dem FX Sensor.

danke für die Anregung sich mit dem Thema mal auseinanderzusetzen.

 

[Gast_324133]

Die Kernfrage ist doch:
Reicht es beim Thema Lichtstärke die Vorteile von größeren Sensoren zu erwähnen oder muss man die Sensorgröße explizit noch mal dazu nehmen.

Zum Thema "Lichtstärke" hat der größere Sensor* genau einen größenabhängigen Vorteil: nämlich seine größere Fläche, mit der er bei gleicher Lichtstärke (und gleicher Zeit, also besser: bei gleicher Belichtungg oder auch gleicher Beleuchtungsstärke und gleicher Zeit) insgesamt von einer größeren Lichtmenge beleuchtet wird.
Alles andere (Pixelgröße, Sensortechnologie, Signalverarbeitung...) ist nicht von der Größe abhängig: diese Faktoren können im Gegenteil auch bei gleicher Sensorgröße einen Unterschied ausmachen oder sogar dazu beitragen, einen größenbedingten Vorteil auszugleichen (zum Beispiel im Vergleich eines modernen mft-Sensors mit einem uralten KB-Sensors). Im Gegensatz zur Sensorgröße haben alle diese Faktoren keinen Einfluss auf die gesamte Lichtmenge, die auf den Sensor fällt - sie können nur beeinflussen, was der Sensor mit der ihm zur Verfügung stehenden Lichtmenge macht.

*oder Film, denn natürlich war das auch "früher" relevant: Kleinbild oder Mittelformat erlauben bei gleicher Qualität größere Abzüge als eine Pocketkamera mit fingernagelgroßem Negativ.

 

[Waartfarken]

natürlich muss es der Brennpunkt sein und nicht der Fokus (habe es geändert)

"Brennpunkt" und "Fokus" hätte ich sowieso für das selbe gehalten. Aber ich verstehe die Skizze immer noch nicht. Und das "Okular" (meinst Du die Austrittspupille?) macht es mir nicht einfacher. Ich finde immer noch, dass der Brennpunkt auf dem Sensor liegen müsste. Und wenn das für dünne Linsen gelten soll, sind Linse, Blende, Ein- und Austrittspupille alle an der selben Stelle, nämlich (bei Fokussierung auf unendlich) um eine Brennweite vor dem Sensor.

 

[S-Bahn]

Zum Thema "Lichtstärke" hat der größere Sensor* genau einen größenabhängigen Vorteil: nämlich seine größere Fläche, mit der er bei gleicher Lichtstärke (und gleicher Zeit, also besser: bei gleicher Belichtungg oder auch gleicher Beleuchtungsstärke und gleicher Zeit) insgesamt von einer größeren Lichtmenge beleuchtet wird.

Häh?

Erklärst Du mir das näher, wieso das ein Vorteil sein soll?

Das klingt für mich so, als wenn ich sage: Ein großes Zimmer hat den Vorteil, mehr Wärme aufnehmen zu können.

Genauso wie ein größeres Zimmer gegenüber dem kleineren mehr Energie verbraucht, um auf dem gleichen Temperaturlevel gehalten zu werden, verlang der größere Sensor gegenüber dem kleineren einen höheren Aufwand beim Objektiv, um den gleichen Lichtwert zu liefern - nämlich eine größere Brennweite und dadurch ein größeres Objektiv und dadurch mehr Glas usw.

Und ich denke, der Vergleich ist recht gut gewählt. Ich fühle mich in Räumen zwischen 25 und 35 qm sehr wohl (APS-C); und es gibt Menschen, die benötigen eher 50 qm oder mehr (KB), andere hingegen begnügen sich mit 15 qm (µFT) oder gar nur mit 10 bis 12 qm. Und noch Andere brauchen Räume von 100+ qm (MF), um sich nicht beengt zu fühlen.

Aber wer von denen hat jetzt recht?

 

[Roland Hank]

Zum Thema "Lichtstärke" hat der größere Sensor* genau einen größenabhängigen Vorteil: nämlich seine größere Fläche, mit der er bei gleicher Lichtstärke (und gleicher Zeit, also besser: bei gleicher Belichtungg oder auch gleicher Beleuchtungsstärke und gleicher Zeit) insgesamt von einer größeren Lichtmenge beleuchtet wird.

Häh?

Erklärst Du mir das näher, wieso das ein Vorteil sein soll?

Das ist doch ganz einfach.
Eine größere Lichtmenge für die gleiche Bildinformation (mal Schärfeverlauf außen vorgelassen) bedeutet besseres Signal-/Rauschverhältnis. Sprich Qualität, Dynamik, High-ISO Fähigkeit.

Ob man das für den Einzelnen von großen oder kleinen Nutzen ist, steht auf einem anderen Blatt ...

 

[Gast_324133]

Erklärst Du mir das näher, wieso das ein Vorteil sein soll?

Das klingt für mich so, als wenn ich sage: Ein großes Zimmer hat den Vorteil, mehr Wärme aufnehmen zu können.

Nicht ganz. Das Zimmerbeispiel ist nicht wirklich zutreffend, bzw. kann die Zimmergröße im Vergleich nicht die Sensorgröße darstellen, denn im Endeffekt geht es um das fertige Bild in zwecks Vergleich gegebener Ausgabegröße: diese könnte durch die Zimmergröße dargestellt werden.

Genauso wie ein größeres Zimmer gegenüber dem kleineren mehr Energie verbraucht, um auf dem gleichen Temperaturlevel gehalten zu werden, verlang der größere Sensor gegenüber dem kleineren einen höheren Aufwand beim Objektiv, um den gleichen Lichtwert zu liefern - nämlich eine größere Brennweite und dadurch ein größeres Objektiv und dadurch mehr Glas usw.

Das ist natürlich richtig. Nur bei gleicher Blende (Lichtstärke des Objektivs) fällt auf den größeren Sensor mehr Licht, und ein 2.8er-Zoom für KB ist meist größer, schwerer und evtl. auch teurer als für ein kleineres Format. Das braucht und will nicht jeder.

 

[Leitwinkel]

"Brennpunkt" und "Fokus" hätte ich sowieso für das selbe gehalten. Aber ich verstehe die Skizze immer noch nicht. Und das "Okular" (meinst Du die Austrittspupille?) macht es mir nicht einfacher. Ich finde immer noch, dass der Brennpunkt auf dem Sensor liegen müsste. Und wenn das für dünne Linsen gelten soll, sind Linse, Blende, Ein- und Austrittspupille alle an der selben Stelle, nämlich (bei Fokussierung auf unendlich) um eine Brennweite vor dem Sensor.

Die Sammellinse bündelt alle parallelen Strahlen im Brennpunkt. Der Sensor im Brennpunkt wäre ungünstig, denn es soll ja ein Abbild entstehen und nicht die Zentrierung aller Strahlen in einem Punkt (Brennglaseffekt). Zur Fokussierung sitzt hinter dem Brennpunkt in jedem Objektiv noch ein Okular, dass die Strahlen aus dem Brennpunkt wieder parallel auf dem Sensor abbildet. Die Fokussierung erfolgt durch Verschieben der vorderen Linse.
Die Blende sitzt natürlich hinter der Linse und verkleinert den Durchmesser des Strahlenbündels…
ich habe die Blende nur über die Eintrittslinse (35mm und 24mm) gezeichnet um zu verdeutlichen welche Aufgabe die Blende hat, nämlich den Durchmesser der Linse zu verkleinern.

 

[S-Bahn]

... denn im Endeffekt geht es um das fertige Bild in zwecks Vergleich gegebener Ausgabegröße ....

Nö! Genau DAS steht nirgendwo in dem von mir zitierten Text. Nicht mal ansatzweise steht das dort.

Dort seht nur, dass ein großer Sensor mehr Licht bekommt (ein großes Zimmer mehr warme Luft beinhaltet) und dass das ein Vorteil ist.

Und genau nach diesem Vorteil frug ich.

Bei gleichem Pixel-Pitch habe ich auch beim großen Sensor den selben schlechten Signal-/Rauschabstand wie beim kleinen Sensor mit deutlich weniger Pixeln. Warum? Na, weil die Qualität des einzelnen Pixel genau davon abhängig ist, wie viel Lichtphotonen auf ihn treffen. Treffen mehr Photonen, dann hat das Pixel mehr Daten zum Auswerten. Und wo immer mehr auszuwertende Daten zur Verfügung stehen, ist auch das Ergebnis exakter.

Daher nochmal: Die Sensorgröße sagt genau nichts aus. Was an der von mir zitierten Behauptung gerade noch stimmt, ist, dass ein großer Sensor mehr Licht abbekommt. Aber auch ein A3-Bogen Papier bekommt mehr Licht ab als ein A4-Bogen.

 

[shreblov]

Sind wir jetzt wieder auf dem Stand von Montag?

 

[chs7771]

Sind wir jetzt wieder auf dem Stand von Montag?

Nein. Der Wikipedia-Artikel spricht von gleicher Pixelzahl:

For example, if two different-sized image sensors have the same aspect ratio and a resolution of 10 megapixels,...

Aber Phototipps spricht von

... gleichem Pixel-Pitch ...

Also von unterschiedlichen Pixelzahlen.

Aber laut verschiedenen Aussagen hier im Thread spielt der Pixel-Pitch, respektive die Größe der Photozellen, ja keine Rolle. Mir war eigentlich bisher nur der Zusammenhang aus dem Wikipedia-Artikel geläufig. Daher ist mir leider immer noch nicht klar, warum die reine Größe (Fläche) des Sensors, unabhängig von anderen Faktoren einen positiven Effekt haben soll.

 

[S-Bahn]

Aber laut verschiedenen Aussagen hier im Thread spielt der Pixel-Pitch, respektive die Größe der Photozellen, ja keine Rolle. Mir war eigentlich bisher nur der Zusammenhang aus dem Wikipedia-Artikel geläufig. Daher ist mir leider immer noch nicht klar, warum die reine Größe (Fläche) des Sensors, unabhängig von anderen Faktoren einen positiven Effekt haben soll.

In der Fotografie im allgemeinen und in der digitalen Fotografie im speziellen ist es einfach so, dass eine Menge an unterschiedlichen Faktoren dazu beitragen, wie ein Bild sein wird.

Viele gehen automatisch davon aus, dass wenn von Sensorgröße die Rede ist, automatisch auch die gleiche Pixelmenge gemeint ist. Wenn man das voraussetzt, dann stimmt die Aussage auch. Denn dann ist das Pixel größer und größere Pixel haben nun mal den Vorteil, dass sie mehr Licht zum Bewerten des Pixels zur Verfügung habe.

Übertriebenes Beispiel: Wenn ich ein Pixel habe, das 1x1 Einheiten groß ist und dieses Pixel kann während einer Belichtung beispielsweise nur maximal 5 Photonen einsammeln, dann stehen mir nur 6 mögliche Werte zur Verüfgung, nämlich 0 oder 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5. Misst ein Pixel aber 10x10 Einheiten (er wäre dann 10x so groß bzw hat eine 100x so große Fläche), dann kann dieses Pixel - wieder unter der Voraussetzung, dass pro 1x1 Einheit maximal 5 Photonen eingesammelt werden können - auf einmal 501 Werte ermittelt werden. Nämlich von 0 bis 500; es kann sein, dass keine 1x1 Einheit ein Photon abbekommt (beispielsweise habe ich den Objektivdeckel nicht abgenommen), oder es kann nur eine solche Einheit ein Photon abbekommen oder es können 2 Einheiten je 1 Photon oder 1 Einheit 2 Photonen abbekommen usw. Es sollte klar sein, dass eine Auswertung aus 501 möglichen Werten eine genaueres Ergebnis bringt als eine aus nur 6 möglichen Werten.

Nur wird das bei solchen Diskussionen leider immer wieder als vorausgesetzt angenommen und dadurch entstehen bei vielen Anfängern irrige Annahmen wie der, dass größere Sensoren mehr Licht bekommen und dadurch besser wären.

Dass sie mehr Licht bekommen, ist der größeren Fläche geschuldet (der Garten von meinem Nachbarn kriegt seltsamerweise auch mehr Regen ab als meiner - warum? - weil er größer ist als meiner). Aber das ist nicht der Grund, dass ein großer Sensor besser ist. Besser ist er, weil er größere Pixeln hat (wenn das Rauschen im Vordergrund steht). Bei gleich großen Pixeln hat ein großer Sensor eben mehr Auflösung, was manche auch als 'besser' empfinden. Man sollte sowas halt immer möglichst exakt auf den Punkt bringen ...