Maximale Auflösung

[marz5]

Hallo Forum

Auf Photozone.de werden bekanntlich die Auflösungen von Objektiven angegeben. Z.B. das EF-S 17-55 hat bei 24 mm und Blende 4 eine Auflösung von 2133.5 LW/PH.
Wenn wir nun rein theoretisch davon ausgehen würden, dass der gesamte APS-C Chip mit dieser Auflösung und ohne Vignetierung und sonstigen optischen Fehler ausgeleuchtet würde, wie hoch könnte die maxiamale Auflösung eines APS-C Chips sein, ohne an die Grenzen des Objektives zu stossen ?

 

[nowie]

ich vermute mal ganz stark, dass es nicht mehr Linienpaare geben kann als die vertikale Auflösung eines APS-C CMOS/CCD. Am Beispiel einer EOS 20D/30D/350D wären das wohl um die 2300. Wenn man sich die Tests auf der o.g. Seite anschaut, stellt man fest das das Tamron 17-50 2.8 die höchste Auflösung erzielt mit knapp 2130 Linien.

Mehr wird es da nicht geben, denke mal dass aber ein gleiches Objektiv evtl. etwas bessere Auflösung auf einer FF-Cam haben könnte.

 

[Gast_11019]

...denke mal dass aber ein gleiches Objektiv evtl. etwas bessere Auflösung auf einer FF-Cam haben könnte.

Das hat wohl nix mit der Sensorgrösse zu tun, sondern mit den Linien pro mm, die vom Objektiv aufgelöst werden können.

Zitat: "The resolution of a lens is quite easy to define - basically it is the ability to transmit a certain degree of details of a target object - usually measured in lines (or line pairs) per millimeter."

Alles dazu: http://www.photozone.de/3Technology/lenstec3.htm

Grüsse, Alaska

 

[GymfanDE]

Ob Du die Auflösung auf mm, die Chipgröße oder sonst etwas (LW/PH steht wohl für Line Widths/Picture Height, was auch immer das genau ist) beziehst, ist doch recht egal. Zum Vergleich sollte sie halt einheitlich sein, der Rest lässt sich auch umrechnen.

Klar sein sollte aber auch, daß aktuelle DSLRs bei weitem nicht die reale (Farb-)Auflösung erreichen können, die sie theoretisch auf Chipebene einem unbedarften vorgaukeln möchten. Nicht nur der AA-Filter, sondern auch die Umrechnung der Bayer-Matrix sind da optisch/mathematisch im Weg.

Somit wird eine 20D auch unter den idealsten Bedingungen niemals (horizontal) 1752 Linienpaar auflösen können.

Gruß Bernhard

 

[kuftel]

Ich weis jetzt nicht ob das die Frage beanwortet, aber da gibt es sowas wie das das Nyquist-Shannonsche Abtasttheorem,
welches besagt, das das Signal mit mindestens 2* fmax abgetastet werden sollte. Also aus den Linienpaaren ergibt sich fmax
und daraus dann auch Aulfösung chip!
(ich kann mich aber auch täuschen, leigt schon ein weilchen zurück!)

 

[marz5]

Danke für die Antworten.

Wenn also die 20D "nur" 1752" Linienpaare auslösen kann, beudeutet das, dass der Chip rund 80% der maximal möglichen Auslösung (2133) des Objektivs erreicht.
Umgekehrt bedeutet das auch, dass das EF-S 17-55 für APS-C Chips mit einer max. Auflösung von rund 10 MPixel verwendet werden könnte. Also noch Reserven für zukünftige Crop Cams bietet.
Wenn nun noch andere Technologien anstelle des Bayer Paterns eingesetzt werden, wären sogar noch besserer Auflösungen des Chips möglich.

Wenn ich diese Überlegung noch etwas weitertreibe, ist ein EF 100-400 IS L mit einer Auflösung von ca. 1700 Linienpaaren an einer 20D am optischen Maximum. Für APS-C Chips mit höherer Auslösung könnte das Objektiv nicht mehr Leistung bringen als bei 8 MPixel.

Der Vollformat Sensor der 5D erreicht auch nicht mehr Linienpaare, da ja die Auslösung proportional zur grösse des Chip nicht besser ist. (Ohne das Rauschen zu berücksichtigen)

Ich finde das ganze sehr interessant.

Ich möchte jetzt aber keine Diskussionen zu den Cams oder Objektiven lostreten!

 

[christarus]

Ich habe mir auch schon mal die gleiche Frage gestellt wie ihr. Und dachte an das Nikkor 85mm 1,4F mit ca. 2050 Linienpaaren = 4100 Pixel. Wie kann dann die Nikon D2x 4288 Pixel auflösen?

Ich denke es muß etwas anderes bedeuten. Denn dieses Objektiv wurde auch bei Filmkameras verwendet und die haben ca. 48 MP. (wurde mal so verglichen)

Es gibt bestimmt noch Jemanden, der uns helfen kann.

Grüße.

PS: wie sollen es dann die kleinen Kompakten mit ihren Scherben auf 10 MP bringen? Casio z.B.? hehe :stupid:

 

[Mi67]

Ich habe mir auch schon mal die gleiche Frage gestellt wie ihr. Und dachte an das Nikkor 85mm 1,4F mit ca. 2050 Linienpaaren = 4100 Pixel. Wie kann dann die Nikon D2x 4288 Pixel auflösen?
Es gibt bestimmt noch Jemanden, der uns helfen kann.
PS: wie sollen es dann die kleinen Kompakten mit ihren Scherben auf 10 MP bringen? Casio z.B.? hehe :stupid:

Mal sehen ...
Es gibt ganz grob gesagt drei Auflösungen: Sensorauflösung, Objektivauflösung und Systemauflösung (System bestehend aus Objektiv und Sensor).

Die Sensorauflösung ist im Bildfeld homogen, da kein "Leistungsabfall des Sensors" in den Bildecken zu erwarten ist. Die Sensorauflösung liegt je nach Stärke des Antialiasing-Filters üblicherweise um ca. 15-35% unter der reinen Pixelauflösung, ohne Antialiasing liegt sie bei exakt der Pixelauflösung. Die Bayer-Matrix spielt hier weniger rein, da ja nur in einer Dimension gemessen und über die zweite Dimension gemittelt wird, also die Farbmatrix zu einer partiellen Reduktion der Kontrastübertragung führt, nicht aber die Grenzauflösung beeinträchtigt. Dies tut im Falle eines Antialiasingfilters eben jenes Filter. Übliche DSLR-Sensorauflösungen liegen um minimal 30 lp/mm (Canon "ur-1D")über 45-50 lp/mm (z.B. Canon 10D, 5D) bis ca. 75 lp/mm (Nikon D2X, Oly E-300). Da hierbei das Sensorformat und das Kantenverhältnis mit zu berücksichtigen sind, wurde die Normierung auf Linien (l) bzw. Linienpaare (lp) pro Bildhöhe (bh) eingeführt, die dann bei Werten um 750 lp/bh ("ur-1D") bis ca. 1300-1500 lp/bh (Canon 1DsII, Nikon D2X, Kodak DCS-SLR) liegt. Werden Linien pro Bildhöhe statt Linienpaare pro Bildhöhe angegeben, so liegen die Zahlenwerte um Faktor 2 höher. Ein sinnvolles oberes Limit der Sensorauflösung scheint an den Minichips der Kompaktkameras mit 8 MP und mehr bereits erreicht zu sein, bei den großen Sensoren der DSLR´s ist das technisch machbare Limit längst nicht erreicht.

Objektivauflösungen werden stets in lp/mm (oder synonym Zyklen/mm) angegeben. Objektivauflösungen sind im Bildfeld natürlich nicht konstant und erreichen im KB-Format je nach Art des Objektivs, Blendeneinstellung, Position im Bildfeld, sagittaler oder meridionaler Ausrichtung, ... Werte um 10-400 lp/mm. Gemessen werden solche Auflösungen durch Betrachtung bzw. Nachvergrößerung eines Luftbildes, welches in der Sensor-/Filmebene entsteht und über eine Mikroskop-Optik nachvergrößert wird.

Die für das Bild wichtigste Auflösung ist die Systemauflösung, die aus beiden Komponenten überlagernd entsteht, wobei das schwächere Glied stärker und das bessere Glied geringer (aber immer noch!) limitierend wirkt. Dabei gilt ganz grob:
Systemauflösung = 1 / (1/Sensorauflösung + 1/Objektivauflösung)

Ist das Objektiv ideal (also mit extrem hoher Auflösung), so nähert sich die Systemauflösung stark der Sensorauflösung an. Ist der Sensor extrem hoch auflösend (in lp/mm), so nähert sich die Systemauflösung stark der Objektivauflösung an.

Zum PS: tatsächlich lösen die "geschrumpften" Objektive der Kompaktkameras höher auf als KB-Objektive, da a) durch Skalierung der Herstellung auch Fehler mitverkleinert werden können und b) die optischen Wege kürzer sind, und sich damit gleiche Winkelfehler in absoluten Dimensionen geringer auswirken.

 

[marz5]

Diese Erklärung ist schon ziemlich tiefgründig. Ich hatte zwar mal vor einigen Jahren 2 Semester Signalverarbeitung, aber deine Angaben verstehe ich nicht ganz.

Daher frage ich dich ganz banal:
Wie hoch galubst du, kann die Auflösung zukünftiger Kamers mit APS C Chip sein, ohne dass ich die Freude am 17-55 verliere ? Sind das 10 oder gar 20 Megapixel ? (Wie immer ohne das Rauschen zu betrachten)

 

[Mi67]

Wie hoch galubst du, kann die Auflösung zukünftiger Kamers mit APS C Chip sein, ohne dass ich die Freude am 17-55 verliere ? Sind das 10 oder gar 20 Megapixel ? (Wie immer ohne das Rauschen zu betrachten)

Um dies fundiert beantworten zu können, müsste natürlich eigentlich das Objektiv isoliert in seiner Auflösung vermessen werden. Da Dir dies nicht möglich sein dürfte, kannst Du entweder von der jetzigen Situation extrapolieren oder einen nicht ganz fairen Test mit Telekonvertern (vielleicht nur am oberen Brennweitenbereich des genannten Objektivs) machen.

Extrapolation: zeichnet das Objektiv jetzt an 6 MP knackscharf und sehr hoch auflösend, dann wird es zumindest bei optimaler Blende auch bei 12 MP nicht komplett einbrechen. Gleiches gilt, wenn es jetzt an 10 MP exzellent spielt für zukünftige 20 MP.

Telekonverter: Sieht man mal von optischen Fehlern des Telekonverters selbst ab, so ist ein solcher eine Vergrößerungseinheit. Eine immer noch sehr gute Leistung an 1,4x Konverter würde bedeuten, dass ohne Konverter auch die doppelte Pixelzahl gut befüttert würde. Bei guten Resultaten mit 2x-Konverter ohne diesen gar die vierfache Pixelzahl.

 

[toskanafan]

Mal sehen ...
Es gibt ganz grob gesagt drei Auflösungen: Sensorauflösung, Objektivauflösung und Systemauflösung (System bestehend aus Objektiv und Sensor).

Die Sensorauflösung ist im Bildfeld homogen, da kein "Leistungsabfall des Sensors" in den Bildecken zu erwarten ist. Die Sensorauflösung liegt je nach Stärke des Antialiasing-Filters üblicherweise um ca. 15-35% unter der reinen Pixelauflösung, ohne Antialiasing liegt sie bei exakt der Pixelauflösung. Die Bayer-Matrix spielt hier weniger rein, da ja nur in einer Dimension gemessen und über die zweite Dimension gemittelt wird, also die Farbmatrix zu einer partiellen Reduktion der Kontrastübertragung führt, nicht aber die Grenzauflösung beeinträchtigt. Dies tut im Falle eines Antialiasingfilters eben jenes Filter. Übliche DSLR-Sensorauflösungen liegen um minimal 30 lp/mm (Canon "ur-1D")über 45-50 lp/mm (z.B. Canon 10D, 5D) bis ca. 75 lp/mm (Nikon D2X, Oly E-300). Da hierbei das Sensorformat und das Kantenverhältnis mit zu berücksichtigen sind, wurde die Normierung auf Linien (l) bzw. Linienpaare (lp) pro Bildhöhe (bh) eingeführt, die dann bei Werten um 750 lp/bh ("ur-1D") bis ca. 1300-1500 lp/bh (Canon 1DsII, Nikon D2X, Kodak DCS-SLR) liegt. Werden Linien pro Bildhöhe statt Linienpaare pro Bildhöhe angegeben, so liegen die Zahlenwerte um Faktor 2 höher. Ein sinnvolles oberes Limit der Sensorauflösung scheint an den Minichips der Kompaktkameras mit 8 MP und mehr bereits erreicht zu sein, bei den großen Sensoren der DSLR´s ist das technisch machbare Limit längst nicht erreicht.

Objektivauflösungen werden stets in lp/mm (oder synonym Zyklen/mm) angegeben. Objektivauflösungen sind im Bildfeld natürlich nicht konstant und erreichen im KB-Format je nach Art des Objektivs, Blendeneinstellung, Position im Bildfeld, sagittaler oder meridionaler Ausrichtung, ... Werte um 10-400 lp/mm. Gemessen werden solche Auflösungen durch Betrachtung bzw. Nachvergrößerung eines Luftbildes, welches in der Sensor-/Filmebene entsteht und über eine Mikroskop-Optik nachvergrößert wird.

Die für das Bild wichtigste Auflösung ist die Systemauflösung, die aus beiden Komponenten überlagernd entsteht, wobei das schwächere Glied stärker und das bessere Glied geringer (aber immer noch!) limitierend wirkt. Dabei gilt ganz grob:
Systemauflösung = 1 / (1/Sensorauflösung + 1/Objektivauflösung)

Ist das Objektiv ideal (also mit extrem hoher Auflösung), so nähert sich die Systemauflösung stark der Sensorauflösung an. Ist der Sensor extrem hoch auflösend (in lp/mm), so nähert sich die Systemauflösung stark der Objektivauflösung an.

Zum PS: tatsächlich lösen die "geschrumpften" Objektive der Kompaktkameras höher auf als KB-Objektive, da a) durch Skalierung der Herstellung auch Fehler mitverkleinert werden können und b) die optischen Wege kürzer sind, und sich damit gleiche Winkelfehler in absoluten Dimensionen geringer auswirken.

Wie immer sehr fundiert und interessant

Kennst Du ein Buch, wo derlei Fachwissen (u.a. auf gleichem Level) beschrieben wird?
Wenn nein, wann schreibst Du eins (kein Scherz)?

Ciao
Thomas

 

[Mi67]

Kennst Du ein Buch, wo derlei Fachwissen (u.a. auf gleichem Level) beschrieben wird?

Leider nein, muss aber gleichzeitig sagen, dass ich nie danach gesucht habe. Es mag also durchaus sein, dass es ein solches Buch gibt.

Wenn nein, wann schreibst Du eins (kein Scherz)?

Danke für die Blumen, aber: vielleicht im nächsten Leben oder bei unerwarteter Frühpensionierung.