Testreihe: Tiefenschärfe vs. Sensorformat


CALYPTRA

Sehr aktives Mitglied
Hallo Gemeinde.
Immer wieder taucht die Frage von neuem auf, wie es sich denn mit der Tiefenschärfe an den unterschiedlichen Sensorformaten verhält. Die einen glauben noch, dass ein kleineres Format bei gleicher KB-Brennweite eine geringere Tiefenschärfe hat, weil der Zerstreuungskreis bei gleicher Schärfe kleiner sein muss. Die anderen sind bereits ein Stück schlauer und glauben das Gegenteil:)
Vielen (darunter habe ich bis dato auch gezählt) dürfte diese Erkenntnis jedoch mehr vom Hörensagen zugefallen sein, Mangels anschaulicher Gegenüberstellungen im WWW oder weil nicht jeder ein kleiner Physikprof ist und sich die dazu nötigen Formeln selbst herleiten kann.
Da das Thema heute nun mal wieder hier
aufgegriffen wurde und das Wetter sowieso keine Outdooraktivitäten zulässt, wollte ich obigem Umstand Rechnung tragen, habe mein Stiefkind Kompaktkamera aus dem Schrank gekramt und eine kleine Testreihe gemacht.

Die Testkandidaten:
-DSLR Nikon D200, APS-C Sensor (25,1mm X 16,7mm), Cropfaktor 1.5
-Kompaktkamera Canon:eek: Powershot S50, 1/1.8" Sensor (7.2mm X 5.35mm), Cropfaktor 4.9

Der Testaufbau:
Beide Kameras wurden fest montiert und so angebracht, dass der Abstand Motiv<->Sensorebene bei beiden Kameras und bei jeder Aufnahme immer gleich war. Die Brennweite wurde so gut es ging auf das KB-Format bezogen gleich eingestellt jedoch nicht immer exakt getroffen. D.h. die Bildwinkel und folglich auch der Bildausschnitt waren ebenfalls gleich. Kleine Abweichungen sind jedoch aber denke ich zu tolerieren. Als Objektiv war an der D200 das 18-70 drangeschraubt. Die S50 besitzt ein 7.1-21.3mm (KB äquivalent 35-105mm) 1:2.8-4.9. Die Blenden waren durchgehend auf f/4.5 eingestellt. Ausnahme am langen Ende der S50 bei 105mm, hier mußte ich auf f/4.9 runter.
Die Aufnahmen sind gecroppt, um das eigentliche Motiv möglichst groß abzubilden. Und hier sind sie:

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Das Ergebnis sollte deutlich sichtbar sein. Geht es um große Tiefenschärfen, liegen Minisensoren vorne:winner: Vorteil oder Nachteil? Wohl eine Geschmackssache
 

FrankyG

Nikon-Clubmitglied
CALYPTRA schrieb:
Geht es um große Tiefenschärfen, liegen Minisensoren vorne:winner: Vorteil oder Nachteil? Wohl eine Geschmackssache
Hallo Sebastian,

vielen Dank für Deinen Beitrag - auch wenn' s nicht wirklich neu war!
Hast Du eine Erklärung für die unterschiedliche Farbwiedergabe, waren beide Kameras auf automatischen Weißabgleich eingestellt, welches ist die reale Farbe?
 
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CALYPTRA

Sehr aktives Mitglied
FrankyG schrieb:
vielen Dank für Deinen Beitrag - auch wenn' s nicht wirklich neu war!
Nein, neu war es nicht. Aber dem war ich mir bewußt. Ich wollte nur, wie ich auch geschrieben habe, einen direkten visuellen 1:1 Vergleich in der Praxis.

FrankyG schrieb:
Hast Du eine Erklärung für die unterschiedliche Farbwiedergabe, waren beide Kameras auf automatischen Weißabgleich eingestellt, welches ist die reale Farbe?
Bitte nicht am WB stören. Ja, beide waren auf Automatik eingestellt, die Lichtsituation in dem Raum, in dem ich die Aufnahmen gemacht habe, jedoch sehr schwierig. Linkerhand des Testaufbaus strahlte Tageslicht hin, rechterhand normales Zimmerlicht. Die D200 trifft es aber wohl am ehesten (und für jede andere Aussage hättet ihr mich wahrscheinlich :steine:)
 
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Furby

Nikon-Clubmitglied
CALYPTRA schrieb:
Das Ergebnis sollte deutlich sichtbar sein. Geht es um große Tiefenschärfen, liegen Minisensoren vorne:winner: Vorteil oder Nachteil? Wohl eine Geschmackssache
Vorteil für Knipser, Nachteil für Fotografen,
deshalb haben auch Erstere Erstere und Letztere Letztere :D
 
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Kai Licht

Unterstützendes Mitglied
Sebastian,

jetzt noch eine Canon 5D daneben und ein Mittelformat, das wär's!

SG,
Kai
 
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jchanders

Unterstützendes Mitglied
Hi Sebastian,

Ich finde sehr konstruktiv, dass du dir die Zeit genommen hast, um die Kameras auf Stativ zu stellen und mal konkret zu zeigen, wo die Unterschiede liegen.

In bestimmten Situationen mag es in der Tat eine Geschmackssache sein, wieviel Tiefenschärfe man will, in anderen aber die größere Tiefenschärfe ein eindeutiger Gestaltungsvorteil, ja ein Gestaltungsmuß.

Da lese ich doch in einem bestimmten Fotobuch für digitale Fotografie (ist auf Holländisch, also Titel tut hier nichts zur Sache), daß man zwei Aufnahme machen soll, eine für den Vorderbereich, eine für den Hintergrund, und diese dann zusammenschmelzen. Tja ... kann ich da nur sagen. Das ist doch auch nicht das Gelbe vom Ei.

Am Rande sei bemerkt, daß ich selbstverständlich weiß, daß das Stativ für viele Situationen alles andere als Statussymbol ist. Nur mit dem Stativ durch den Wald zu ziehen, wo ich viele meiner Aufnahmen mache, halte ich auch nicht für die Wunschsituation, nachdem ich mit der Panasonic so viel günstiger arbeiten konnte.

Gruß,

Jürgen
 
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tetralin

Unterstützendes Mitglied
Guten Tag zusammen,

erstmal ein Dankeschön für die Testreihe. Aber Fragen hätte ich schon:
Worauf wurde scharf gestellt und wie?
War bei einer Vergleichsreihe der gleiche Bildausschitt vorhanden? (gecropped *so sagt man glaube ich, mir will es nicht in die Finger).
Vielen Dank schon mal für die eventuellen Antworten.

Tetra
 
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CALYPTRA

Sehr aktives Mitglied
tetralin schrieb:
Guten Tag zusammen,

erstmal ein Dankeschön für die Testreihe. Aber Fragen hätte ich schon:
Worauf wurde scharf gestellt und wie?
Scharfgestellt wurde auf die mittlere Flasche. Bei beiden Kameras auf dem mittleren Fokusmessfeld.

tetralin schrieb:
War bei einer Vergleichsreihe der gleiche Bildausschitt vorhanden?
Richtig. Abstand Motiv-Kamera war immer gleich. Die Brennweite wurde dann so eingestellt, dass der Bildausschnitt jeweils annähernd identisch war. 100%ig den selben Ausschnitt zu treffen war natürlich nicht möglich aber ist für das Ergebnis auch nicht weiter schlimm. Die Bilder wurden anschließend gecroppt, um den relevanten Teil des Bildes möglichst groß darzustellen.
 
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Frithjof_B

Unterstützendes Mitglied
CALYPTRA schrieb:
Richtig. Abstand Motiv-Kamera war immer gleich. Die Brennweite wurde dann so eingestellt, dass der Bildausschnitt jeweils annähernd identisch war. 100%ig den selben Ausschnitt zu treffen war natürlich nicht möglich aber ist für das Ergebnis auch nicht weiter schlimm. Die Bilder wurden anschließend gecroppt, um den relevanten Teil des Bildes möglichst groß darzustellen.
Du hättest bei Deiner Beschriftungsreihe sinnvollerweise den Blickwinkel und NICHT die Brennweite in "KB eff" angeben sollen, besser die wahre Brennweite weil das Kleinbild äuivalent eine nichtssagene Größe ist. Dann wird auch deutlich, dass, wie @Zille korrekt ausgeführt hat, das die Tiefenschärfe bei konstantem Abstand von der Brennweite, Blende und dem Unschärfekreis abhängt und das Aufnahmeformat irrelavant ist.

Damit können wir sofort schlussfolgeren, das eine 5D mit einem 50mm Objektive die gleiche Tiefenschärfe wie eine D200 mit einem 50mm Objektiv hat, bei gleichem Abstand, Blende und angenommen gleichem Unschärfekreis. Da die Pixel der 5D größer sind das bei der D200, erhält man einen größeren minimalen Unschärfekreis, und damit eine ein wenige größere Tiefenschärfe als bei der D200.

Ein 22MP 35mm Sensorkamera hätte natürlich wieder die gleiche Tiefenschärfe wie die D200 bei gleichem Objektiv, Abstand und Blende. Wieder gilt: das Sensorformat ist irrelevant, nur die Sensorauflösung ist mit dem minimalen Unschärfekreis gekoppelt.


Schön finde ich, das Deine Versuchsreihe eindruckvoll das Märchen wiederlegt, die Tiefenschärfe sei nur anstandabhängig und unabhängig von der Brennweite. Dieses gilt physikalisch nur in der sogenannten Makronäherung, d.h bei exterm kleinen Abständen.

Frithjof
 
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foxmulder

Auszeit
Ihr könnt mir vorrechnen was ihr wollt, mit Variablen und Formeln um euch schmeißen wie ihr lustig seid - im Ergebnis (Also auf den 'fertigen Bildern', und um die geht es doch schlußendlich, oder?) sehe ich da einen deutlichen Unterschied in der Tiefenschärfe.

Gruß
Dirk
 
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CALYPTRA

Sehr aktives Mitglied
AW: Die Tiefenschärfe hängt nicht mit dem Format zusammen

Zille schrieb:
Das was man auf Deinen Bilder sehen kann ist das Ergebnis der wesentlich kürzeren Brennweite der Canon S50. Auch wenn Du so schön die äquivalente Brennweite zum KB-Format berechnet hast – mit einem Objektiv der Brennweite von 7,1 mm – 21,3 mm kann man nun mal beim besten Willen keine Brennweite von 35 mm – 105 mm einstellen. Es gibt zwar den höchst dämlichen Begriff der Brennweitenverlängerung, gemeint ist aber die Veränderung des Bildwinkels. Und auch in Deinem Beispiel hast Du nicht die Brennweiten (über die 21,3 mm hinaus) verlängert oder angepasst, sondern lediglich den Bildwinkel.
Das die Brennweite eines Objektives durch das Format des Sensors beim besten Willen nicht verändertwird, wurde ja schon oft genug durchgekaut. Hier stimme ich dir auch zu und habe es in meinem Versuch auch nicht behauptet. Mir ist vollkommen klar, dass man aus einem 7,1-21,3mm Zoom kein 35-105mm Zoom machen kann.

Die Brennweite kann dem Fotografen aber Prinzip doch auch egal sein, denn was wir von einem Objektiv fordern ist doch letztendlich, dass es einen bestimmten Bildausschnitt in einer bestimmten Entfernung einfangen kann, ganz egal, wie groß dessen Brennweite ist. Und da spielt es doch keine Rolle, ob man mit einer Vollformat-DSLR oder einer Kompaktknipse fotografiert. Denn der mit der Kompaktknipse ist letzten Endes genauso glücklich, wenn er mit seiner Minibrennweite, aber einem Cropfaktor von 5, genauso schön zoomen kann, wie der mit der Vollformat-DSLR und riesen Teleobjektiv.
Zusammengefaßt also nochmal: Die Brennweite war in dem Versuch uninteressant, es ging lediglich um die Bildwinkel. Die Angabe der KB-Brennweite diente lediglich zum Vergleich.

Zille schrieb:
Fazit: Das Ergebnis des Versuchs wurde auf Grund von Denkfehlern (scheinbare, aber nicht wirklich stattfindende "Brennweitenverlängerung" sowie die Nichtberücksichtigung der unterschiedlichen Nachvergrößerung, die die unterschiedlichen Zerstreuungskreise wieder aufhebt) falsch interpretiert.
Richtig. Bloß von wem?
 
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CALYPTRA

Sehr aktives Mitglied
Frithjof_B schrieb:
Damit können wir sofort schlussfolgeren, das eine 5D mit einem 50mm Objektive die gleiche Tiefenschärfe wie eine D200 mit einem 50mm Objektiv hat, bei gleichem Abstand, Blende und angenommen gleichem Unschärfekreis.
Nur vegißt du dabei, dass der D200 Fotograf wegen des Cropfaktors dann sofort in seine Tasche greifen wird und ein 35mm Objektiv rausholt, um in der gleichen Entfernung den selben Bildausschnitt wie der 5D Fotograf zu bekommen. Was folglich wieder zu einer größeren Tiefenschärfe führt. RICHTIG!?

Bildgestaltung läuft doch über den Bildausschnitt und nicht über die Brennweite.
 
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Martin F.

NF Team
AW: Die Tiefenschärfe hängt nicht mit dem Format zusammen

Zille schrieb:
Ne, ne, ne, so isses nich. Die Tiefenschärfe hat nichts mit dem Format zu tun....
Auch bei aller Detailerklärung der Theorie: die Praxis schaut ja wohl genau entgegengesetzt aus...

So versuche man mal, ein schön freigestelltes Portrait mit einer Digiknipse mit 1/2.5" Sensor anzustellen...
 
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Retina

Unterstützendes Mitglied
Frithjof_B schrieb:
Damit können wir sofort schlussfolgeren, das eine 5D mit einem 50mm Objektive die gleiche Tiefenschärfe wie eine D200 mit einem 50mm Objektiv hat, bei gleichem Abstand, Blende und angenommen gleichem Unschärfekreis. Da die Pixel der 5D größer sind das bei der D200, erhält man einen größeren minimalen Unschärfekreis, und damit eine ein wenige größere Tiefenschärfe als bei der D200.
Das Problem bei dieser Betrachtungsweise ist, dass die beiden Bildausschnitte nicht übereinstimmen und somit Äpfel mit Birnen verglichen werden. Sinnvoller wäre doch ein Vergleich mit zwei Systemen, die gleiche photographische Ausgangssituationen haben, oder?

Frithjof_B schrieb:
Wieder gilt: das Sensorformat ist irrelevant, nur die Sensorauflösung ist mit dem minimalen Unschärfekreis gekoppelt.
Naja, wie man´s sieht: Der Unschärfekreis ist an die Pixelgröße gekoppelt und die Pixelgröße über die Pixelanzahl an das Sensorformat. Wenn ich nicht Äpfel mit Birnen vergleichen will und also gleiche Pixelanzahl nehme, dann ist das Sensorformat sehr wohl im Spiel.

Letztlich läuft dieser Teil der Verwirrung aber auf die Schärfedefinition hinaus. Ich hatte hier und hier ´mal etwas dazu geschrieben.

Frithjof_B schrieb:
Schön finde ich, das Deine Versuchsreihe eindruckvoll das Märchen wiederlegt, die Tiefenschärfe sei nur anstandabhängig und unabhängig von der Brennweite. Dieses gilt physikalisch nur in der sogenannten Makronäherung, d.h bei exterm kleinen Abständen.
Beziehst Du Dich auf das Dokument, das hier referenziert wird? Dort wird der Begriff benutzt für die Situation, bei der die Gegenstandsweite deutlich kleiner als die Hyperfokaldistanz ist, also praktisch immer, wenn keine Landschaften im Spiel sind und insbesondere bei dem von CALYPTRA gewählten Motiv.

Für den Abstandsbereich deutlich vor der Hyperfokaldistanz gilt die Näherung, nach der die Schärfentiefe lediglich von
  1. Zerstreukreisdurchmesser
  2. Blende
  3. Abbildungsmaßstab
abhängt, sehr gut.

Gruß,
Burkhard
 
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maikm

Unterstützendes Mitglied
Frithjof_B schrieb:
Da die Pixel der 5D größer sind das bei der D200, erhält man einen größeren minimalen Unschärfekreis, und damit eine ein wenige größere Tiefenschärfe als bei der D200.
Nee. Daß die Pixel größer sind, sprich weniger dicht stehen, ermöglicht lediglich, weiter abzublenden als bei der D200, bevor die Beugungsunschärfe einsetzt.

Der Denkfehler in Calyptras Testaufbau liegt woanders: was da heraus gekommen ist, ist im Prinzip der Beleg, daß man mit der D200 weniger Schärfentiefe erzielen kann als mit der S5. Man kann das Objektiv an der D200 aber auch weiter abblenden und dann dieselbe Schärfentiefe erreichen wie die S5 aufweist, die wesentlich früher Beugungserscheinungen zeigen wird.

Wer jetzt einwendet, daß ja dann beim Abblenden die Verschlußzeiten in den Keller gehen, dem sei entgegnet, daß man dafür ja auch dann ISO wieder hochziehen kann, wodurch die Sensoren dann auch erst wieder auf gleiches Rauschniveau kommen (die Kompaktkameras haben oft schon recht heftige Rauschreduzierung bei base ISO).

Die grundlegende Erkenntnis, die man sich merken kann, ist: mit einem 1,5x Sensor hat man gegenüber einem 2,0x Sensor (z.B. Four Thirds-System) ungefähr eine Blende mehr Reserve zur Freistellung, aber nicht mehr oder weniger Reserve in Sachen maximaler Schärfentiefe. Dasselbe gilt mit einem Fullframe-Sensor gegenüber einem 1,5x Sensor.

Das hängt damit zusammen, daß die Bilder für eine bestimmte Wiedergabe weniger vergrößert werden müssen, je größer der Sensor oder Film ist. Großformatkameras kann man deswegen ohne weiteres auf f/128 abblenden.

Maik
 
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blue_heron

Sehr aktives Mitglied
AW: Die Tiefenschärfe hängt nicht mit dem Format zusammen

Zille schrieb:
Ne, ne, ne, so isses nich. Die Tiefenschärfe hat nichts mit dem Format zu tun....
.
.
.
Das Aufnahmeformat wirkt sich nicht auf die Tiefenschärfe aus.
Oh NEIN, bitte nicht schon wieder diese absolut unsinnige und unnötige akademische Diskussion! :down:

Martin F. hat es schon geschrieben: bitte an der Praxis orientieren. Niemand schraubt ein Mittelformatobjektiv an eine Kompaktknipse. Bitte lest den Ursprungspost, dann versteht Ihr worum es geht.

:steine: Roland
 
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CALYPTRA

Sehr aktives Mitglied
Hallo Maik!

Maik Musall schrieb:
Der Denkfehler in Calyptras Testaufbau liegt woanders: was da heraus gekommen ist, ist im Prinzip der Beleg, daß man mit der D200 weniger Schärfentiefe erzielen kann als mit der S5. Man kann das Objektiv an der D200 aber auch weiter abblenden und dann dieselbe Schärfentiefe erreichen wie die S5 aufweist, die wesentlich früher Beugungserscheinungen zeigen wird.
Wo liegt da der Denkfehler? Gleicher Aufnahmeabstand, gleicher Bildwinkel, gleiche Blende...Verstehe ich nicht ganz. Was der Versuch zeigen sollte, hast du ja sogar selbst bestätigt: "was da heraus gekommen ist, ist im Prinzip der Beleg, daß man mit der D200 weniger Schärfentiefe erzielen kann als mit der S5". Bei deinen restlichen Aussagen widerspreche ich dir ja garnicht mal.

P.S.: Es war eine S50 und keine S5:)
 
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maikm

Unterstützendes Mitglied
CALYPTRA schrieb:
Wo liegt da der Denkfehler? Gleicher Aufnahmeabstand, gleicher Bildwinkel, gleiche Blende...
Eben da: gleiche Blende.

Was der Versuch zeigen sollte, hast du ja sogar selbst bestätigt: "was da heraus gekommen ist, ist im Prinzip der Beleg, daß man mit der D200 weniger Schärfentiefe erzielen kann als mit der S5".
Das Fazit aus Deinem Ursprungsposting klang anders:

Geht es um große Tiefenschärfen, liegen Minisensoren vorne
Und das ist eben nicht richtig, denn ich kann mit größeren Sensoren durch Abblenden dieselbe Schärfentiefe erreichen. Die Minisensoren liegen also nicht vorne. Praxisrelevante Unterschiede gibt es außerdem nur am anderen Ende der Schärfentiefenskala, und dort liegen größere Sensoren vorne.

Maik
 
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CALYPTRA

Sehr aktives Mitglied
Maik Musall schrieb:
Und das ist eben nicht richtig, denn ich kann mit größeren Sensoren durch Abblenden dieselbe Schärfentiefe erreichen. Die Minisensoren liegen also nicht vorne
Frägt sich, wie stark man abblenden muss und ob der dadurch entstehende Lichtverlust dann noch durch einen höheren ISO Wert des größeren Sensors kompensiert werden kann. Das bezweifle ich. Ich glaube nun mal, was ich sehe.

Aber die Diskussion würde hier jetzt wahrscheinlich wieder ins Unendliche laufen. Deshalb soll grad jeder denken, was er will:mad:
 
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ThomasNRW

Sehr aktives Mitglied
Man muesste die benoetigte Blende - und damit die ISO Zahl - doch ausrechnen koennen ... aber die Beugung limitiert das natuerlich zusaetzlich.

Mal sehen:

Crop-Faktor 1.5 gegen Crop-Faktor 4.9

Wer kanns ausrechnen?

:)
 
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