partitielle Bewegungsunschärfe bei Mitziehern

[Gast_70068]

Hallo Fotofreunde,

wer kann mir den Zusammenhang bei folgendem Sachverhalt erklären:

Im Bild seht ihr ein Auto, welches ich durch die Mitziehtechnik abgelichtet habe. Die Exifs stehn im Bild. Da ich eine recht kurze BW verwendet habe und der Karren doch reichlich schnell war, war das Ganze nicht so einfach. Hat aber in den überwiegenden Fällen geklappt. Man sicht aber in so manchem Bild, dass entwender die Front (hier im Beispielbild) unscharf und das Heck scharf oder umgekehrt ist.

Warum?

Der Wagen bewegt sich doch gleichmäßig schnell. Warum ist Bewegungsunschärfe an einer Stelle und an anderer nicht?
Der Fokus lag in der Mitte des Wagens. Serienbild.

Danke & Grüße

 

[Borgefjell]

Physik - du schwenkst die Kamera ja nicht parallel zum Wagen, sondern folgst ihm durch Drehen der Kamera. Da prallen also eine Kreisbewegung und eine lineare Bewegung aufeinander und das Resultat siehst du im Foto...

 

[Gast_70068]

Hm... und wie könnte mann dann erreichen, dass sich dieser Effekt nach Möglichkeit nur auf das Heck der Fahrzeuge auswirkt (also die Bewegungsunschärfe). Ich habe auch festgestellt, dass von 4 Radmuttern 3 durch die Rotation verwischt sind und die eine (untere zumeist) ist scharf...?

 

[Borgefjell]

In dem du den Teil, der scharf bleiben soll verfolgst. Bei den Radmuttern wird es ähnlich sein - bewegt sich eine parallel zur Schwenkrichtung hast du die Chance sie scharf zu bekommen, sonst eher nicht.

 

[Gast_70068]

ok, danke für die Antwort.

 

[CanonUser75]

Ganz allgemein wuerde ich vermuten, dass dieser Effekt bei groesseren Brennweiten kleiner wird, weil dann kleinere Kreisboegen gemacht werden.

(Ich also einen relativ kleineren Teil des Kreisbogens benutze, der einer Linie "aehnlicher" ist als ein laengeres Stueck.)

 

[Stempel]

Ich denke mal, das Bild ist ein guter Mitzieher. Damit:

Physik - du schwenkst die Kamera ja nicht parallel zum Wagen, sondern folgst ihm durch Drehen der Kamera. Da prallen also eine Kreisbewegung und eine lineare Bewegung aufeinander und das Resultat siehst du im Foto...

macht man es sich aber wohl zu leicht. Zu groß sind naämlich ganz andere Unwägbarkeiten. Die Kreisbewegung macht bei der Belichtungszeit/Blende/Brennweite nur Unschärfen im Bereich der Schärfentiefe.

Ich nehme daher mal einfache Zufälligkeiten als Ursache. Dazu gehören zufällige Stöße auf den vorderen oder hinteren Wagenteil. Und diese gehören zur Actionfotografie.

Gruß, Wolfgang

 

[Frank Klemm]

Physik - ...

Das ganze geht auf den großen Physiker der Antike, Euklid von Alexandria zurück.
Aha.

Graphik:

• Alles betrachtet relativ zum Beobachter, der im Punkt (0,0) verweilt. Für die Betrachtung ist es unerheblich, ob sich der Betrachter bewegt oder nicht. Nur die Relativgeschwindigkeit ist interessant.
• Die roten Punkten stellen z.B. Punkte dar, die sich horizontal z.B. im Abstand von 10 cm auf dem Fahrzeug befinden.
• Die roten Linien stellen die Winkel dar, unter denen der Betrachter diese Punkte sieht.
• Wie man sieht, sind die Differenzwinkel zwschen benachbarten Punkten -- trotz gleichem Punktabstand -- um so kleiner, je schräger man auf das Fahrzeug sieht. Am größten sind sie, wenn man senkrecht auf das Fahrzeug sieht.
• Die blaue Linie gibt den Drehwinkel an, den man benötigt, um die lineare Bewegung zu kompensieren.
• Die grüne Linie ist gestreckt, der maximal notwendige Drehwinkel ist hier bei 100 Prozent.

In diesem Beispiel schaut man bei einer Brennweite von 8 mm (Kleinbildäquivalent) genau senkrecht auf das Fahrzeug.

 

[Frank Klemm]

... Wenn man leicht schräg nach hinten (Bild 2) oder stark schräg nach hinten (Bild 3) aufnimmt, sieht das ganze so aus:

 

[Frank Klemm]

Bei größeren Brennweiten entspannt sich das Problem erheblich ...

Anbei das ganze bei folgenden Brennweiten:

• 16 mm
• 24 mm
• 50 mm
• 100 mm

 

[Gast_338619]

Und schon wieder mal: Danke!

 

[Bacu]

Dem danke schließe ich mich an, ich wusste zwar das es so ist, jetzt ist mir aber auch klar warum

 

[Gast_165699]

Die Kreisbewegung macht bei der Belichtungszeit/Blende/Brennweite nur Unschärfen im Bereich der Schärfentiefe.

Es ist zwar richtig, dass der Abstand Fahrzeug - Sensorebene während der Belichtungszeit infolge der Abweichung Kreis- zu Fahrzeugbewegung nur wenig schwankt.
Aaaber:

Im Beispielbild wurde das Fahrzeug nicht rechtwinklig, sondern leicht von schräg vorne aufgenommen. Rechnen wir nun also ein wenig:
Nehmen wir an das Fahrzeug fuhr 60 m/s (das sind 216 km/h), so bewegt es sich während der Belichtungszeit von 1/160 um ca. 0,38 m. Nehmen wir weiter an der Abstand war 10 m, und es wurde um 20 Grad gegenüber der Querachse fotografiert. Man kann nun leicht ausrechnen, dass das Auto am Ende der Belichtung nun nur mehr 9,87 m entfernt war. Das ist zwar noch immer weit innerhalb der Schärfentiefe, aber jetzt kommt das Aber:

Während in Bezug auf Schärfentiefe eine Unschärfe 1/1500 der Bildgröße (das sind bei 4500 px dann 3 px) als noch akzeptabel scharf gilt, sieht es in unserem Fall anders aus:
Das Auto, welches am Belichtungsanfang sagen wir 3000 Pixel groß auf dem Sensor war, ist am Ende infolge des verringerten Abstands nun 3040 Pixel groß - also eine mehr als 10fach so große Abweichung! Diese läßt sich nie und nimmer, auch nicht durch noch so exaktes Mitziehen zur Deckung bringen.
Je nachdem ob man die Front, oder wie wohl im Beispielbild das Heck während des Mitziehens am Sensor "festnageln" konnte, ist einmal das eine und mal das andere etwas unscharf.
Dazu kommt, dass das Auto während der Belichtung aus leicht unterschiedlichen Blickwinkeln sichtbar ist, was das Zur-Deckung-Bringen nochmals verschlechtert.

Ähnlich verhält es sich mit den Rädern - hier ist ebenso Physik (bzw. einfache Geometrie) im Spiel:
Der Punkt wo der Reifen auf dem Asphalt aufliegt ist relativ zum Betrachter im Stillstand, während der obere Rand sich mit doppelter Geschwindigkeit (432 km/h!) nach vorne bewegt; bei den Radmuttern ist der Unterschied oben/unten nicht so krass, aber "alle scharf" ist hier ebenso unmöglich.


Meine Tipps daher:
Fahrzeug möglichst genau seitlich aufnehmen
Ev. kürzere Verschlusszeit wählen

 

[Gast_338619]

Der Punkt wo der Reifen auf dem Asphalt aufliegt ist relativ zum Betrachter im Stillstand, während der obere Rand sich mit doppelter Geschwindigkeit (432 km/h!) nach vorne bewegt;

Da ja mitgezogen wurde, haben auf dem Bild natürlich obere und untere Reifenkante wieder etwa die gleiche Gewindigkeit, nur mit unterschiedlichen Vorzeichen.
Bei deiner Empfehlung der möglichst seitlichen Aufname reduziert das zwar evtl. das Problem der Motivgröße, verstärkt gleichzeitig aber massiv das Problem der sich nicht linear ändernden Bildwinkel - vgl. die Grafiken von Frank Klemm - womit Front und/oder Heck des Fahrzeugs gestaucht bzw. gezerrt werden. Helfen tut da nur (wie Frank auch schon geschrieben hat) ein größerer Abstand (und sich daraus ergebend längere Brennweiten), weil so die Winkeländerungen kleiner werden und sin x ~ x eher gilt.

 

[Stempel]

Es ist zwar richtig, dass der Abstand Fahrzeug - Sensorebene während der Belichtungszeit infolge der Abweichung Kreis- zu Fahrzeugbewegung nur wenig schwankt.
Aaaber:

Gut gerechnet, aaaber:

bei solch einer Rallye und dieser alten Karre dürfte die Fahrgeschwindigkeit auf dem Feldweg maximal bei 30m/s liegen. Weiterhin dürfte dieses Bild eine starke Ausschnittvergrößerung sein, weswegen die verwendete Sensorgröße (in mm) zunächst unbekannt ist.

Bedenke bitte: Bei Deiner Schätzung (60m/s) und fast seitlicher Aufnahme im Abstand von 10m (passt bei 50mm und voller Sensornutzung) hast Du eine Winkelgeschwindigkeit für den Mitzieher von

Geschwindigkeit/Radius = 6/s.
Das entspricht einer Kreisfrequenz von etwa 1/s.

Das ist unrealistisch. Da kann Frank gerne seine olle Geometrie hier in Bilder posten. Ändert nix. Insbesondere erklärt es nicht, warum im Bild die Frontpartie des Wagens unscharf und das Heck scharf abgebildet ist.

Gruß, Wolfgang

 

[Gast_338619]

Da kann Frank gerne seine olle Geometrie hier in Bilder posten. Ändert nix. Insbesondere erklärt es nicht, warum im Bild die Frontpartie des Wagens unscharf und das Heck scharf abgebildet ist.

Franks "olle Geometrie" erklärt gerade, warum das Hecker schärfer als die Front ist (ganz scharf ist es ja auch nicht) - weil da die Winkeländerung kleiner ist.

 

[Frank Klemm]

... und sin x ~ x eher gilt.

Der Sinus?

​

........................................................................................................................

Eher nicht.
Eher der Tangens.

​

Wir wollen den Winkel relativ zum Moment der größten Annäherung berechnen und
der Wagen bewegt sich geradlining.
Das entspricht der Strecke

in der folgenden Skizze:

​

........................................................................................................................

Aber auch der nicht.
Sondern eher der Arcustangens.

​

Wir wollen ja nicht aus dem Winkel die Strecke berechnen, die sich
dieser Teil des Fahrzeugs bewegen müßte (das würde dieser nicht
überleben), sondern den Winkel aus der Strecke, den sich das
Fahrzeug bewegt. Also inverse Funktion.
........................................................................................................................

Aber auch der nicht.
Sondern eher die Ableitung des Arcustangens.

Der Winkel ist uns ja für die Berechnung der Unschärfe schnuppe.
Die Änderung des Winkels während der Belichtungszeit interessiert
uns!

Interessanterweise ist die Ableitung (Steilheit) von Arcustangens eine
rationale Funktion:

​

So wird aus dem Sinus das Reziproke der trivialen Funktion 1+x².

........................................................................................................................

Bilder alle Creative Commons.

 

[Gast_338619]

So wird aus dem Sinus das Reziproke der trivialen Funktion 1+x².

Für die Veranschaulichung der kleineren Winkeländerung war mein Verweis auf sin x ~ x völlig ausreichend und IMO auch anschaulicher.

 

[Frank Klemm]

Für die Veranschaulichung der kleineren Winkeländerung war mein Verweis auf sin x ~ x völlig ausreichend und IMO auch anschaulicher.

Welche Nachteile hat der Sinus? Er taucht in der ganzen Berechnung genauso wie die Exponentialfunktion und die Gammafunktion gar nicht auf.

Die notwendige Drehung beträgt 1 / (1 + (x/y)²), wobei

• x der Abstand des Objektpunkt vom Aufpunkt ist.
• y der Abstand zum Motiv ist.

Aus ersterem folgt, daß man möglichst senkrecht auf das Motiv sehen sollte. Aus zweiterem, daß der Effekt bei größeren Brennweiten sich reduziert, wenn man ersten einhält.

Graphiken folgen.

 

[Frank Klemm]

Zu den Rädern/Reifen.

Reifen, wenn die Achse für den Betrachter ruht, sieht so aus.
Dabei ist es egal, die Achse auf einem Entwuchtungsgerät fest steht oder ob sie sich auf einem
sich gewegenden Fahrzeug befindet und der Betrachter sich genauso schnell wie das Fahrzeug
bewegt:



Reifen, solange sie nicht durchdrehen, stehen am Boden und bewegen sich am oberen Rand
doppelt so schnell wie das Fahrzeug. Das sieht so aus:



Durchdrehende Reifen würden dann so aussehen:



Stimmt die Mitziehgeschwindigkeit mit der Bewegung des Fahrzeugs im Bereich der Reifen
nicht überein, gibt es auf der vertikalen Linie durch die Radachse, auf der das Bild trotzdem
scharf ist.

• Ist dieser Punkt auf der Achse, ist alles okay!
• Ist dieser Punkt oberhalb der Achse, hat man in diesem Bereich zu schnell mitgezogen.
• Ist dieser Punkt ganz oben auf dem Reifen, hat man um den Faktor 2 zu schnell mitgezogen.
• Ist selbst dieser Punkt noch unscharf, hat man mehr als um den Faktor 2 zu schnell mitgezogen.
• Ist dieser Punkt unterhalb der Achse, hat man in diesem Bereich zu langsam mitgezogen.
• Ist dieser Punkt auf dem Asphalt, hat man überhaupt nicht mitgezogen.

Zu wenig mitgezogen:



Zu viel mitgezogen:



Bild sind mit Excel gemacht. Kann mal leider nirgends hochladen
(betroffen: alle Foren, Wikipedia; insbesondere letzte brüllen nach der Angabe von Quellen, man kann die beste aller Quellen aber nie hochladen).

Ich hoffe niemanden wird schwindlig von den Bildern.