Maximale Auflösung von Objektiven

[zzzip]

Das vielleicht halbwegs tröstliche daran: selbst in einem einzigen Bild können gleichzeitig die Optik (Bildecken) und der Sensor (Bildzentrum) das schwächere Glied sein.

Tja, seufz, dann ist ja doch alles gut

 

[designworker]

Die Sehfähigkeit müsste meiner Meinung nach nur am Anfang aller Überlegungen stehen. Einfach deshalb, damit man VOR allen technologischen Klimmzügen eine sinnvolle Grenze für den zu treibenden Aufwand kennt.

Machbar ist unendlich viel, aber nur, wenn Kosten keine Rolle spielen.
Sie spielen aber eine Hauptrolle, sowohl für Käufer als auch Firmen.

Das spricht mir aus dem Herzen und trifft den Kern meiner Frage.

 

[Chris.B.]

Das spricht mir aus dem Herzen und trifft den Kern meiner Frage.

Na, dann sind wir ja immerhin ein ganz klein wenig weiter gekommen.

Vielleicht hilft dir ja folgende Geschichte etwas weiter:

Hochwertige Drucksysteme schaffen etwa 300 dpi, eher seltenere Systeme bis zu 400 dpi. Das gilt aber nur für echte Fotoausdrucke, nicht für Zeitschriften. Dort arbeitet man mit deutlich geringeren Auflösungen.

Hiervon kannst Du in etwa die erforderliche Auflösung deines Kamerasystems ableiten, vorausgesetzt es kommen keine stärkeren Ausschnittvergrößerungen ins Spiel.

Bei A 4 und optimaler Qualität käme man dann auf ca. 8 MP
für immer noch gute oder sehr guter Qualität auf ca. 4 MP

Für A3 optimal auf etwa 12 - 16 MP respektive 6 - 8 MP

Ursache hierfür ist einfach der Umstand, das das Drucksystem erst ab einer bestimmten Größe sämtliche vorhandenen Bildinformationen auch auf das Papier bringen kann. Ist das Format kleiner, ist das Drucksystem der begrenzende Faktor, denn seine Auflösung liegt immer konstant bei 300 dpi.
Wenn das verkleinerte Bild also eine Auflösung von z.B. 600 dpi hat, kann das der Drucker schlicht nicht umsetzen. Ist ungefähr so, wie wenn man in ein Goggo mit schmalen Reifen eine Ferrari Motor einbaut.

Nach meine visuellen Erfahrungen ist eher die untere Grenze ausreichend, was sich auch etwa mit einem Vergleich deckt, den das Fotomagazin vor einigen Jahren gemacht hat. Mag aber auch an meinen vielleicht schon etwas altersschwachen Äuglein liegen.

Das Fotomagazin hatte verschiedene Kameras von 6 MP APS-C über digitales Vollformat bis analog KB, 4,5 x6 und Pentax 6x7 verglichen. Alle Aufnahmen in einem Studio unter kontrollierten Bedingungen, bester Ausleuchtung und natürlich vom Stativ. Gedruckt und wo nötig gescannt von einem Hamburger Profilabor mit einer sehr hochwertigen Noritsu Ausstattung.
Insgesamt also Aufnahme- und Ausgabebedingungen, die bei Amateuren wohl eher seltener anzutreffen sein dürften.

Ergebnis des - visuellen - Vergleichs der Ausdrucke bei normalen Betrachtungsabständen und guten Lichtbedingungen:

Bis etwa A3 konnten sie zwischen allen Kameras keine wirklich entscheidenden Unterschiede feststellen!
Erst darüber konnten sich die größeren Formate allmählich absetzen.
Erst bei etwa 80 cm x 120 cm konnte die 6 x 7 Pentax ihre Vorteile richtig ausspielen, wobei ihr die Canon 1 Ds allerdings hart auf den Fersen war.
Vermutlich ein wesentlicher Grund dafür, warum heute analoge Mittelformatkameras wie Sauerbier angeboten werden.
Ihre fraglos vorhandenen Qualitäten sind nur noch selten erforderlich.

Wie auch immer man zu solch einem Tests stehen mag, als ungefährer Anhalt zur Abschätzung des eigenen Bedarfs (Ausgabegröße, ev. Ausschnitte) dürfte er durchaus taugen. Zumal häufig ja schon die Aufnahmebedingungen das Potential eines Kamerasystems begrenzen.

Kleiner Nachtrag:
Der Vergleich stammt aus dem Heft 5 / 2005

Die beteiligten Kameras:
Digital:
Olympus C 8080, Nikon D 70, Canon EOS 20 D, Fuji S 3 Pro, Canon EOS 1 Ds Mk II
Analog:
Nikon F 5, Pentax 645 N II, Pentax 67 II

Verwendete Objektive:
Für KB, Vollformat und APS-C = Sigma 2,8/50 mm EX DG Macro
Pentax jeweils das original Standard Objektiv 2,8/75 und 2,4/105 mm

analog Filme:
Fujicolor Superia Reala 100 und Fujicolor Superia X-tra 400 und 800 Iso.

Fokussierung manuell, Blende 8 (nur Olympus C-8080 5,6)
Generell gleicher Bildauschnitt
Dauerlicht mit Tageslichtcharakter
Iso-Stufen von 100 bis 800
Farbraum Adobe RGB, manueller Weißabgleich
Aufnahmen in RAW mit Capture One Pro 3.6 entwickelt, nur manueller Weißpunkt gesetzt ohne weitere Bildmanipulationen.

Zumindest für mich einer der aufwendigsten und ausführlichsten Vergleiche, die ich bisher gelesen habe.

 

[zzzip]

Ergebnis des - visuellen - Vergleichs der Ausdrucke bei normalen Betrachtungsabständen und guten Lichtbedingungen:

Qualitativ stimme ich Deinen Ausführungen durchaus zu, aber das mit dem "normalen" Betrachungsabstand ist immer so ein Ding, weil es meiner Erfahrung nach 2 wichtige Apsekte außer Acht lässt: Der "normale" Betrachtungsabstand hängt von der Größe der Bilder ab, und damit meine ich nicht Betrachtungsabstand = Bilddiagonale. Bei kleinen Bildern, z.B. den typischen 10x15cm ist der Betrachtungsabstand eher größer. Leute halten sich so kleine Bilder nicht weniger als 20cm vors Gesicht. Bei großen Bildern, so ab vielleicht 40x60cm, gehen Betrachter oft mit der Zeit immer näher heran, bis erahnte Details gut sichtbar sind.

 

[Chris.B.]

Ist doch kein Problem.
Wenn man meint diese Betrachtungsbedingungen auch erfüllen zu müssen, dann muß man das Equipment eben darauf ausrichten.
Bei kleinen Bildern würde dann weniger reichen, bei großen darfst Du dann gerne noch was drauflegen.

Ging doch nur um den "durchschnittlichen" Betrachtungsfall, den auch die Industrie sehr wesentlich bei ihren Konstruktionen berücksichtigt.
So viel wie nötig, das aber möglichst kostengünstig.

 

[designworker]

Das Fotomagazin hatte verschiedene Kameras von 6 MP APS-C über digitales Vollformat bis analog KB, 4,5 x6 und Pentax 6x7 verglichen. …

Der Teil mit der Auflösung ist mir als Grafikdesigner und Photoshopexperte hinlänglich bekannt, aber deine Ausführungen sind sicher hilfreich und treffend für alle, bei denen das nicht der Fall ist.

Die Geschichte mit dem Fotomagazin-Test kannte ich nicht. Danke. Genau auf solche Antworten war ich bei meiner Frage auch gespannt.

Meine eigene Erfahrung ist die: Ich war voriges Jahr auf einer Fotoausstelung zweier Fotografen die mit DSLR zwischen 6 und 12 MP arbeiten. Die Bilder waren sehr professionell auf Formate bis zwei Meter gedruckt. Man geht da von einem höheren Betrachtungsabstand aus. In der Theorie. Praktisch aber haben die Aufnahmen neugierig gemacht, weshalb man näher tritt. Was man dann vorfindet ist nichts mehr außer Unschärfe und Enttäuschung.

Hätte es sich bei den Motiven nicht um Landschaft gehandelt, sondern um Portraits, wäre die Sache wohl anders gewesen. Ich spekuliere, dass man da nicht soweit an das Motiv heran treten würde um sich Nasenhaare und Pickel im Detail zu betrachten.

Das bestätigt natürlich, was schon mehrfach angemerkt wurde: Die Liste der Parameter sind ellenlang und eine pauschale Antwort ist schwierig.

Was mich aber interessieren würde, wäre ein ähnlicher Test, eine ähnliche Aussage, wie in deinem Beispiel mit der Kombination Objektiv und Sensorauflösung. Wie viel Schärfe sind handelsübliche Objektive mit einem etwas gehobeneren Anspruch für DSLR bis KB in der Lage auf den Sensor zu bringen. Praktisch unter Gesichtspunkten der Machbarkeit, also nicht das theoretisch Mögliche wenn alle Glieder der Kette optimiert sind.

Ich gehe wie gesagt davon aus, dass letzten Endes jede Kante in einem Bild eine Mindestunschärfe hat. Diese Schärfe wird, neben anderen Parametern sicher auch, maßgeblich einmal durch Objektiv maßgeblich beeinflusst. Das Objektiv ist einerseits ideell, weil es einen Mittelwert zwischen sehr guten Festbrennweiten und guten Zoomobjektiven darstellen soll. Es repräsentiert quasi die gesamte Ausrüstung eines ambitionierten DSLR-Fotografen, der sich die Anschaffung einer neuen Kamera überlegt.

Ihm stellt sich die Frage, bringt mir ein Mehr an Pixel im Sensor ein Mehr an Schärfeeindruck am Print (der Monitor ist für mich hierbei irrelevant, weil ein 1:1-Zoom am Bildschirm nur zum Pixel zählen interessant sind). Wie gesagt gehe ich davon aus, dass ab einer bestimmten Sensorauflösung der Unterschied der Darstellung des Schärfeeindrucks auf Papier zu geringeren Auflösungen nur mehr darin besteht, ob ein immer vorhandener unscharfer Übergang an den schärfsten Motivkanten aus drei, sechs, acht oder was auch immer Pixel (bzw. Rasterpunkten) besteht. Ein tatsächlicher Gewinn an Bildinformation entstünde daraus ja nicht.

Bitte stellt mich richtig, wenn ich völlig daneben liege.

 

[Frank Klemm]

... und in der Realität ist die Kette halt nur *noch* schwächer als es ihr schwächstes Glied ohnehin schon ist. Das vielleicht halbwegs tröstliche daran: selbst in einem einzigen Bild können gleichzeitig die Optik (Bildecken) und der Sensor (Bildzentrum) das schwächere Glied sein. Jegliche einseitige Betrachtung nach dem Tenor

- ich will, dass meine Optiken auch das letzte Pixelchen rattenscharf befüttern

- ich will, dass mein Sensor auch noch das allerletzte linienpärchen aus meiner Optik herauskitzelt

mag zwar flott klingen, sie geht aber in aller Regel an der Realität weit vorbei. Wer also nicht mit Kompromissen leben will, der sollte dies noch lernen, denn: Optik ist die Lehre von den Kompromissen.

Die Näherungsformel für das Verrechnen von verschiedenen auflösungsbegrenzenden MTFs ergibt sich aus der Art der MTFs.

Die Formel 1/Gesamt = 1/Sensor + 1/Linse + 1/Atmosphäre + ...
ergibt sich aus einer MTF der Form MTF_a(f) = exp(-af)

Eine Formel der Art 1/Gesamt² = 1/Sensor² + 1/Linse² + 1/Atmosphäre² + ...
ergibt sich aus einer MTF der Form MTF_a(f) = exp(-af²)

Eine Formel der Art 1/Gesamt³ = 1/Sensor³ + 1/Linse³ + 1/Atmosphäre³ + ...
ergibt sich aus einer MTF der Form MTF_a(f) = exp(-af³)

Eine Formel der Art Gesamt=min(Sensor,Linse,Atmosphäre)
ergibt sich aus einer MTF der Form MTF_a(f) = f < a, dann 1, sonst 0

 

[Gast_57713]

(...)
Was mich aber interessieren würde, wäre ein ähnlicher Test, eine ähnliche Aussage, wie in deinem Beispiel mit der Kombination Objektiv und Sensorauflösung. Wie viel Schärfe sind handelsübliche Objektive mit einem etwas gehobeneren Anspruch für DSLR bis KB in der Lage auf den Sensor zu bringen. Praktisch unter Gesichtspunkten der Machbarkeit, also nicht das theoretisch Mögliche wenn alle Glieder der Kette optimiert sind.
(...)

Unter der Vorraussetzung, dass der jetzt übliche Zerstreuungskreis auf die Hälfte reduziert wird, ist bei einer KB-DSLR bei 40 MP Schluss. Abblenden wird dann wegen der Beugung schon problematisch. Was jetzt handelsüblich ist schafft oft noch nicht mal 24 MP.

 

[carum]

Jetzt, wo jetzt mehr zur Praxis gesagt wird, ist es auch für mich Amateur interessanter.
Den Test den Chris B beschrieben hat ist das, was auch so in den Foren-Diskussionen
mehrfach bestätig wurde. Analoges Mittelformat wird ersetzt durch gute DSLRs.

Ein Punkt ist mir noch aufgefallen, den ich bei einem Test anders gemacht hätte.
Der Aufwand wäre vielleicht etwas höher gewesen.
Ich hätte den Reala im Profilabor ausbelichten lassen und nicht scannen lassen
oder das Verfahren noch parallel laufen lassen.
Davon hätte ich eine noch bessere Qualität als über Scan erwartet.
Dabei ist klar, dass es beim Scan noch die Möglichkeit der Nachbearbeitung gab,
die Analog nicht bestand.

Gruß
carum

 

[designworker]

Unter der Vorraussetzung, dass der jetzt übliche Zerstreuungskreis auf die Hälfte reduziert wird, ist bei einer KB-DSLR bei 40 MP Schluss. Abblenden wird dann wegen der Beugung schon problematisch. Was jetzt handelsüblich ist schafft oft noch nicht mal 24 MP.

Wenn das stimmt, was ich jetzt mal glauben will, dann wäre das die ultimative Antwort auf meine pauschale Frage.

 

[Chris.B.]

Das bestätigt natürlich, was schon mehrfach angemerkt wurde: Die Liste der Parameter sind ellenlang und eine pauschale Antwort ist schwierig.

Was mich aber interessieren würde, wäre ein ähnlicher Test, eine ähnliche Aussage, wie in deinem Beispiel mit der Kombination Objektiv und Sensorauflösung. Wie viel Schärfe sind handelsübliche Objektive mit einem etwas gehobeneren Anspruch für DSLR bis KB in der Lage auf den Sensor zu bringen. Praktisch unter Gesichtspunkten der Machbarkeit, also nicht das theoretisch Mögliche wenn alle Glieder der Kette optimiert sind.

Ihm stellt sich die Frage, bringt mir ein Mehr an Pixel im Sensor ein Mehr an Schärfeeindruck am Print....

Bitte stellt mich richtig, wenn ich völlig daneben liege.

Vielleicht mal folgender Gedankengang:
Wenn deine nicht interpolierte Bildauflösung (Photoshop -> Bild -> Bildgrösse)
bei 300 bzw. 400 Dpi genau dem Ausgabeformat entspricht, ist ein theoretisches Optimum erreicht. Theoretisch deshalb, weil die praktischen Grenzen sehr viel weiter gesteckt sind. Die kannst Du ausloten, indem Du gleiche Bilder mit gleicher Größe aber unterschiedlicher Bild-Auflösung ausdruckst.
Obwohl Du dabei interpolieren mußt, wirst Du feststellen, das man die Bildauflösung recht stark verringern kann, bevor deutlich erkennbare Unterschiede sichtbar werden. Das würde dann ungefähr die Verhältnisse bei größeren Formaten und näherer Betrachtung simulieren. Kann sehr empfehlen, das mal auszuprobieren, um die visuellen Grenzen kennenzulernen.

So wie ich es bisher mitbekommen habe, sind - sehr gute - Objektive (genügend abgeblendet) und korrekt fokussiert durchaus in der Lage auch Sensoren mit sehr hohen Auflösungen zu bedienen. z.B. viele Macros und meist auch gute Teleobjektive, wobei der Einfluß von Verwacklungen auch eine Rolle spielt. Kurz: ALLE wichtigen Parameter müssen stimmen.
Wie schrieb Michael Reichman (Luminous Landscape) mal so schön:
Die Verwendung eines Stativs ist bei ihm fast eine "religiöse Handlung".
und er hat drei davon: Schwer, schwerer am schwersten.
Ich bin da erheblich weniger religiös und konzentriere mich lieber auf inhaltliche Bildeigenschaften.

Nach wie vor gültig ist ansonsten, das für sehr große und möglichst detailreiche Ausdrucke einfach ein möglichst großes Aufnahmeformat nötig ist.
Dafür wäre dann vielleicht eine analoge 9x12 cm Planfilm-Kamera die günstigste Lösung. Digitale Mittelformat Kameras sind leider sauteuer.

z.B. dieses bildhübsche Gerät: http://www.kenrockwell.com/tech/tachihara.htm

Isse nicht ein hinreissendes Schmuckstück?
Fotografie pur, quasi handgeschnitzt!

 

[Frank Klemm]

Unter der Vorraussetzung, dass der jetzt übliche Zerstreuungskreis auf die Hälfte reduziert wird, ist bei einer KB-DSLR bei 40 MP Schluss. Abblenden wird dann wegen der Beugung schon problematisch. Was jetzt handelsüblich ist schafft oft noch nicht mal 24 MP.

So dachte man in der Astronomie vor 15 Jahren auch, dann begann man Beugungsunschärfen rauszurechnen und landet mit viel Aufwand bei Auflösungen, die vor 15 Jahren noch für unmöglich galten.

Auf der anderen Seite sind in der Zukunft auch höchstauflösende Sensoren mit geringem SNR denkbar, die einen normalen SNR erst durch Runterrechnen auf 5 bis 10 MPixel erhalten. Die erhaltenen Daten sind dann äquivalent zu dem, was Tintenstrahldrucker in der anderen Richtung machen. Wenige Farben, hohe Punktauflösungen.

Einen Vorschlag hatte ich schon mal gemacht, 864 MPixel und eine Zeitmessung pro Pixel, wann das Photon einschlägt. Interessant an so etwas ist, daß man anchträglich die Belichtungszeit noch reduzieren kann ...
Die entstehenden Datenmengen sind riesig, aber in 5 Jahren problemlos bewältigbar ...

In der Feinstruktur haben die Bilder dann Ähnlichkeit mit analogen Bildern, nur ein 100x so feines Korn, was zusätzlich noch weitere Informationen trägt (nicht nur ja/nein, sondern eine Zeit).

 

[Chris.B.]

Ein Punkt ist mir noch aufgefallen, den ich bei einem Test anders gemacht hätte.
Der Aufwand wäre vielleicht etwas höher gewesen.
Ich hätte den Reala im Profilabor ausbelichten lassen und nicht scannen lassen
oder das Verfahren noch parallel laufen lassen.
Davon hätte ich eine noch bessere Qualität als über Scan erwartet.
Dabei ist klar, dass es beim Scan noch die Möglichkeit der Nachbearbeitung gab,
die Analog nicht bestand.

Gruß
carum

Das Problem war einfach, das der Laserbelichter digitale Daten braucht.

 

[Gast_57713]

Wenn das stimmt, was ich jetzt mal glauben will, dann wäre das die ultimative Antwort auf meine pauschale Frage.

Das kann eigentlich jeder mit Hilfe eines Optik-Lehrbuchs nachrechnen.
Der ganze Megapixel-Hype ist ein Schw...sinn.

 

[Gast_57713]

So dachte man in der Astronomie vor 15 Jahren auch, dann begann man Beugungsunschärfen rauszurechnen und landet mit viel Aufwand bei Auflösungen, die vor 15 Jahren noch für unmöglich galten.
(...)

Schon. Aber es ging ja darum: "Wie viel Schärfe sind handelsübliche Objektive mit einem etwas gehobeneren Anspruch für DSLR bis KB in der Lage auf den Sensor zu bringen. Praktisch unter Gesichtspunkten der Machbarkeit, also nicht das theoretisch Mögliche wenn alle Glieder der Kette optimiert sind."
Bezahlen muss man es ja auch noch können.

 

[designworker]

Das kann eigentlich jeder mit Hilfe eines Optik-Lehrbuchs nachrechnen.

Da ist wieder die alltägliche Frage. Wo profitiere ich für meine Arbeit als Fotograf mehr von: Wenn ich mich heute mit Bildgestaltung beschäftige, oder mir ein optisches Lehrbuch vornehme? ;-)

Danke auf jeden Fall für die vielen hilfreichen Antworten. So eine Diskussion kann einen am Ende immer weiter bringen, auch wenn man nicht gar alles verstanden hat und auch nicht jede Meinung teilen muss.

 

[designworker]

Vielleicht noch ein abschließender Kommentar weshalb ich die Frage überhaupt aufgeworfen habe: Ich arbeite seit einigen Jahren als Trainer für Photoshop und dadurch ist für mich die Arbeit als Fotograf immer wichtiger geworden. Oft werde ich dabei natürlich auch zu Kameratechnik befragt, und spätestens bei den Gesetzen der Optik und den Grenzen des (sinnvoll) Machbaren bin ich mit meinem Latein am Ende.

Diese Tätigkeit hat mir aber auch gezeigt, wie sehr Megapixel, Schärfe und Rauschen in der Praxis überschätzt werden. Da arbeitest du an einem Buch über Photoshop, demonstrierst wie man Bilder am sinnvollsten nachschärfst ohne das Rauschen dabei zu sehr zu puschen und am Ende liegt ein Buch vor dir, in dem du selbst keinen Unterschied mehr zwischen vorher und nachher erkennen kannst, obschon der Unterschied in der 1:1-Ansicht am Monitor auch für eine Laien deutlich ersichtlich war.

 

[Chris.B.]

Wo profitiere ich für meine Arbeit als Fotograf mehr von: Wenn ich mich heute mit Bildgestaltung beschäftige, oder mir ein optisches Lehrbuch vornehme? ;-)

Die Antwort darauf ist wohl sehr einfach.

 

[zzzip]

Die Antwort darauf ist wohl sehr einfach.

Ich denke es hängt davon ab, in welchem Forum man unterwegs ist

 

[Chris.B.]

Diese Tätigkeit hat mir aber auch gezeigt, wie sehr Megapixel, Schärfe und Rauschen in der Praxis überschätzt werden. Da arbeitest du an einem Buch über Photoshop, demonstrierst wie man Bilder am sinnvollsten nachschärfst ohne das Rauschen dabei zu sehr zu puschen und am Ende liegt ein Buch vor dir, in dem du selbst keinen Unterschied mehr zwischen vorher und nachher erkennen kannst, obschon der Unterschied in der 1:1-Ansicht am Monitor auch für eine Laien deutlich ersichtlich war.

So sehe ich das auch und zwar super-hyper-mega-scharf!

Tja, wenn der Monitor eine Auflösung von 300 Dpi hätte, dann müßte man nüscht vergrößern und könnte das Bild in halbwegs normaler Druckgröße bei voller Auflösung betrachten.

Bei der beliebten 1:1 Ansicht kriecht man ja förmlich ins Bild rein.
Beim gedruckten Bild bräuchte man dafür eine Lupe, wer macht das?
Ist aber offenbar nicht auszurotten.