Testreihe: Tiefenschärfe vs. Sensorformat

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CALYPTRA

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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:

958846d6962ac16a3.jpg

958846d6962adfee3.jpg

958846d6962b0721f.jpg

958846d6963bdf0f0.jpg

958846d6963c1044e.jpg


Das Ergebnis sollte deutlich sichtbar sein. Geht es um große Tiefenschärfen, liegen Minisensoren vorne:winner: Vorteil oder Nachteil? Wohl eine Geschmackssache
 
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Martin F. schrieb:
Find ich klasse, daß wir nebenbei sogar noch das gekrümmte Universum bewiesen haben :up: :winkgrin:
:lachen: aber ich glaube da verwechselst Du etwas... Das gekrümmte Universum hatten wir doch hier entdeckt, oder? :winkgrin:
 
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foxmulder schrieb:
Da sieht man mal wieder das man auch mit falschen Grundannahmen zu richtigen Ergebnissen kommen kann: Delphine sind nämlich gar keine Fische! :fahne:

SCNR
Dirk
Ein prominentes Mitglied unserer ehrenhaften Gesellschaft, dass heute eine längere Reise antritt, würde hier vermutlich anmerken, dass sich die Aussage natürlich nur auf den Hering im Vorsatz bezog!!! :fahne: Aber sind wir nicht alle ein bisschen stoned? :dizzy:

Gruß,
Burkhard
 
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So, jetzt melde ich mich auch noch mal zu Worte.
Die Argumentationen von Retina und Burkard, dass an einem größeren Sensor durch Abblenden die gleiche Tiefenschärfe erreicht werden kann, wie an einem kleineren, waren schlüssig und nachvollziehbar. Danke nochmal euch beiden. Auch wenn mein Versuch damit letzten Endes nicht ganz das gezeigt hat, was er eigentlich sollte, ist er denke ich nicht vollkommen überflüssig. Zum einen dient er dem Vergleich der beiden Sensorformate bei gleicher Blende, Abstand und Bildwinkel, zum anderen hat es Martin mit
Martin F. schrieb:
nicht die Kamera bzw. der Sensor sind das Problem, es gibt einfach nur keine Geräte, die solche Objektive (Blendenöffnungen) enthalten.
gut getroffen, dass nicht immer nur der Sensor die Möglichkeiten der Bildgestaltung begrenzt, sondern auch vom Objektiv ausgehen kann.
 
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Zille schrieb:
... Und leider ist es Praxis, daß da immer mal wieder ein kleiner Physikprof kommt und uns erklären will, daß man z.B. die Tiefenschärfe über die Größe der Sensorfläche regeln könnte. ...
Sorry, aber hier bist Du es, der die Verwirrung stiftet.

Deine Ausführungen zum Mittelformatobjektiv an Kompaktknipsen sind völlig am Thema und an der Realität vorbei.

Dies ist ein Beispiel aus der Praxis, das alle "Nicht-Wissenden" :)rolleyes:) ganz einfach verstehen können:
Nimm eine handelsübliche Kompaktknipse mit winzigem Sensor und eine Mittelformatkamera.
Bei gleichem Bildwinkel ist die Tiefenschärfe dramatisch unterschiedlich.

Roland
 
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Darf ich auch noch meinen Senf dazu geben (ich hoffe, ich blamiere mich nicht durch Unkenntnis)? Geht ein bisschen in die andere Richtung, die schon angeschnitten wurde: was ist in der Praxis relevant?

Die wenigsten von uns sind auf Fototour ja mit der DSLR und der Digiknipse gleichzeitig unterwegs. Die Frage, welche Kamera nehme ich zur Gestaltung der Schärfentiefe, stellt sich also eher nicht. Sehr wohl stellt sich aber die Frage, wie gestalte ich die Schärfentiefe mit der Ausrüstung, die ich dabei habe, also über Brennweite, Blende und Abstand zum Motiv.

Bisher war ich (wohl irrtümlich) davon ausgegangen, dass ich die Schärfentiefe auch dadurch beeinflussen kann, welche Brennweite ich nehme - dass sie zB geringer wird, wenn ich ein Tele nehme und entsprechend weiter weg gehe (ich gehe hier mal von gleichbleibender Blende aus). Jetzt habe ich aber gelesen, dass das Quatsch sei und dass bei gleichem Abbildungssmassstab die Schärfentiefe dieselbe ist, unabhängig von der Brennweite. :confused:

Wie seht ihr das?
 
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JoBo schrieb:
Die wenigsten von uns sind auf Fototour ja mit der DSLR und der Digiknipse gleichzeitig unterwegs. Die Frage, welche Kamera nehme ich zur Gestaltung der Schärfentiefe, stellt sich also eher nicht.
Genau. Ist auch meine Schlussfolgerung.

JoBo schrieb:
Sehr wohl stellt sich aber die Frage, wie gestalte ich die Schärfentiefe mit der Ausrüstung, die ich dabei habe, also über Brennweite, Blende und Abstand zum Motiv.

Bisher war ich (wohl irrtümlich) davon ausgegangen, dass ich die Schärfentiefe auch dadurch beeinflussen kann, welche Brennweite ich nehme - dass sie zB geringer wird, wenn ich ein Tele nehme und entsprechend weiter weg gehe (ich gehe hier mal von gleichbleibender Blende aus). Jetzt habe ich aber gelesen, dass das Quatsch sei und dass bei gleichem Abbildungssmassstab die Schärfentiefe dieselbe ist, unabhängig von der Brennweite. :confused:

Wie seht ihr das?
Die von mir gemacht Näherung für den Schärfentiefebereich gilt nur deutlich vor der hyperfokalen Distanz und hinter dem klassischen Makrobereich mit Abbildungsmaßstäben in der Gegend von eins. Die Brennweitenunabhängigkeit gilt nur für den Bereich nahe des fokusierten Objekts. Das, was man bei Teleobjektiven als stärkere Freistellung im Hintergrund sieht, ist aber ein Bereich, der außerhalb der Näherung liegt und anders "formuliert" werden muss. Aus der Praxis ist klar: Stärkere Freistellung => Tele.

Gruß,
Burkhard
 
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JoBo schrieb:
Jetzt habe ich aber gelesen, dass das Quatsch sei und dass bei gleichem Abbildungssmassstab die Schärfentiefe dieselbe ist, unabhängig von der Brennweite. :confused:
Schau mal in diesen Thread, da habe ich ein paar Beispielbilder zum Thema gemacht.
Die Bilder belegen eigentlich ganz schön das was Burkhard geschrieben hat: Der Bereich der Schärfe ist brennweitenunabhängig, die Hintergrundunschärfe ist beim Tele aber schon deutlich anders und führt zusammen mit der 'engeren' Perspektive zur größeren Freistellung.

Gruß
Dirk
 
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Nochmal für alle:
Bei der Betrachtung der Tiefenschärfe interessiert das Objektiv als einzelnes Stück (und damit allein dessen Brennweite) nicht die Bohne. Es interessiert NUR das Gesamtsystem, da erst dann von einer effektiven Tiefenschärfe gesprochen werden kann und dazu ist es zwingend nötig, das Aufnahmeformat mit einzubeziehen, da über dieses erst eine Tiefenschärfe definiert werden kann (>> Unschärfekreisdurchmesser).

Tiefenschärfe ist KEIN feststehender Wert, sondern entsteht erst durch visuelle Wahrnehmung und diese wird über den Unschärfekreisdurchmesser definiert (nötige Vergrößerung auf eine einheitliche Größe - natürlich ein willkürlich festgelgter Wert, aber einer aus jahrzehntelanger Erfahrungen und Forschung).
Tiefenschärfe hat keine festehende, scharfe Grenze, sondern ist eben fließend. Strengenommen beginnt der Unschärfebereich bereits genau an der Schärfeebene, wird aber eben durch den unterschiedlichen Unschärfekreisdurchmesser Formatbezogen unterschiedlich weit wahrgenommen.

Insofern hat CALYPTRA mit seinem Testaufbau und den Testergebnissen die Theorie mit praxisbezogenen Beispielen allerbestens untermauert.

Was das alles noch mit ISO, Beugung, Pixeldichte und Erreichen einer Abblendung bis zur gleichen Tiefenschärfe etc. zu tun haben soll, bleibt mir allerdings ein Rätsel.

jan.
 
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JackMcBeer schrieb:
Nochmal für alle:...
Äh, ja, danke für die Lautsprecherdurchsage. Man kann´s garnicht oft genug wiederholen, gell? :winkgrin:

JackMcBeer schrieb:
Ich poste in friedlicher Absicht...
...meistens jedenfalls. :dizzy:
ggggut, dass Du drauf hinweist. Wäre mir sonst nicht sicher gewesen. :fahne:

JackMcBeer schrieb:
Was das alles noch mit ISO, Beugung, Pixeldichte und Erreichen einer Abblendung bis zur gleichen Tiefenschärfe etc. zu tun haben soll, bleibt mir allerdings ein Rätsel.
Prizipiell hat das mal nix miteinander zu tun. Aber, wenn man, so wie Du, verstanden hat, dass der Zerstreukreis bei gleicher Pixelzahl von der Sensorgröße abhängig ist, dann ergibt sich ein interessanter Zusammenhang: Bei gleicher Schärfentiefe für ein festes Motiv habe ich gleiche Photonenzahlen pro Pixel und Zeiteinheit. Wenn ich jetzt für 100% Weiß die gleiche Anzahl von Elektronen in beiden Kameras (der mit großem und der mit kleinem Sensor) habe, dann sind sogar die Belichtungszeiten bei gleicher Schärfe gleich. (Das ist allerdings bei 1/2,5" und APS-C Sensoren nicht der Fall...) Somit ist auch das Hellrauschverhalten gleich. Hat primär nix mit der Schärfe zu tun, ist aber ein meiner Meinung nach interessanter Aspekt.

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Zum Thema Freistellung habe ich mir die Abb. 2 in dem hier referenzierten (sehr interessanten) Dokument nochmal angeschaut. Wenn ich annehme, dass ich ein Objekt mit einem festen Abbildungsmaßstab m mit maximaler Freistellung aufnehmen will, dann muss ich das sigma in Abb. 2 für festes m maximieren. Ohne irgendwelche Näherungen bekomme ich dann sigma = D * m, mit D der Eintrittspupille (aka Objektivdurchmesser). Stimmt das? Je dicker das Rohr, desto besser kann ich freistellen? So einfach ist das? :eek: Was soll dann die Mär, dass es auf die Technik und nicht auf die Größe ankomme? :confused: :winkgrin: :fahne:

Gruß,
Burkhard
 
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... ich wußte schon, warum ich damals nicht Physik im Abitur genommen habe :fahne:
Aber ihr macht das wirklich gut:up:

:pray::pray::pray::pray::pray::pray::pray::pray:
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:pray::pray::pray::pray::pray::pray::pray::pray:
:pray::pray::pray::pray::pray::pray::pray::pray:
 
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Physik hin und her, ist es doch so, dass ein Objekt, dass ich formatfuellend mit einer Kamera ablichten will, bei einer gegebenen Blende denselben Schaerfentiefe-Bereich "erfaehrt", unabhaengig von der Brennweite. Oder?
Ich dachte, dass gewusst zu haben, aber Ihr habt mich verwirrt :-O

Falls das stimmt, bin ich froh :)

Weiterhin gehe ich davon aus, dass die Sensor-Groesse ebenfalls eine Rolle spielt: Je kleiner der Sensor, desto groesser die Schaerfentiefe (bei fester Blende).

Ebenfalls richtig?

Also kann man fuer eine bestimmte fotografische die Perspektive mit der Brennweite bestimmen, die Schaerfentiefe entweder mit der Blende oder/und mit der Groesse ddes verwendeten Sensors.

Auch richtig?

Waere fein ... wenn nicht, was genau ist falsch und was stimmt stattdessen (ohne mich mit Dingen wie "Abbildungsmasstab" zu verwirren :) )
 
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Allein durch das ändern der Brennweite ändert sich nix an der Perspektive. Nur durch die Änderung des Standortes.

jan.
 
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Klar.
Wenn das Objekt gleich formatfuellend ist obwohl die Brennweite anders ist, dann muss ich natuerlich den Abstand aendern ...

Aber alles andere oben stimmt?
 
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TJA schrieb:
Aber alles andere oben stimmt?

Ja, stimmt.

Anders ausgedrückt: wenn Du am selben Standort bleibst und gleichmäßig Sensor und Brennweite schrumpfst, steigt im Bild nur die Schärfentiefe (und das Rauschen, bei gleicher Auflösung), genauso als würdest Du abblenden.

Maik
 
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TJA schrieb:
Physik hin und her, ist es doch so, dass ein Objekt, dass ich formatfuellend mit einer Kamera ablichten will, bei einer gegebenen Blende denselben Schaerfentiefe-Bereich "erfaehrt", unabhaengig von der Brennweite. Oder?
Ich dachte, dass gewusst zu haben, aber Ihr habt mich verwirrt :-O

Falls das stimmt, bin ich froh :)
Sehe ich auch so. Man muss aber im Hinterkopf behalten, dass diese Näherung nur in der Nähe (, daher der Name... ;) ) der Fokusebene gilt, also nicht für einen Punkt im Unendlichen...

TJA schrieb:
Weiterhin gehe ich davon aus, dass die Sensor-Groesse ebenfalls eine Rolle spielt: Je kleiner der Sensor, desto groesser die Schaerfentiefe (bei fester Blende).

Ebenfalls richtig?
Sehe ich auch so, zumindest wenn ich die Schärfedefinition, sprich den Zerstreukreis, an der Pixelgröße festmache (und gleiche Pixelanzahl vergleiche).

TJA schrieb:
Also kann man fuer eine bestimmte fotografische die Perspektive mit der Brennweite bestimmen, die Schaerfentiefe entweder mit der Blende oder/und mit der Groesse ddes verwendeten Sensors.

Auch richtig?
Jetzt wird´s kniffelig: Die Perspektive wird, wie JackMacBeer schon bemerkt hat, durch den Abstand definiert. Der Ausschnitt dieser Perspektive über die Brennweite, womit auch der Abbildungsmaßstab feststeht. Bei festem Abbildungsmaßstab ist (näherungsweise für "Portraits") die Schärfentiefe noch proportional zu Blende und Pixelgröße.

TJA schrieb:
Waere fein ... wenn nicht, was genau ist falsch und was stimmt stattdessen (ohne mich mit Dingen wie "Abbildungsmasstab" zu verwirren :) )
Der Abbildungsmaßstab ist Dein Freund: Er ist photographisch meiner Meinung nach relevanter (=praxisbezogener) als Abstand oder Brennweite allein. Wenn ich z.B. ein formatfüllendes Kopfportrait machen will bei einem bestimmten gegebenen Sensor, dann steht weder Brennweite noch Abstand fest, wohl aber der Abbildungsmaßstab: Bei einem APS-C Sensor ist der etwa 20mm:40cm = 1:20. (Für Gegenstandweiten, die deutlich größer sind als die Brennweite ist der Abbildungsmaßstab näherungsweise nichts anderes als das Verhältnis von Brennweite zu Abstand). Ich kann ihn (AM) realisieren mit einer kurzen Brennweite und kurzem Abstand oder langer Brennweite und großem Abstand. Bei gleicher Blende habe ich dann auch gleiche (in erster Näherung) Schärfentiefebereiche. Die Freistellung ist jedoch bei größerer Brennweite ebenfalls größer (siehe vorherigen Beitrag).

Gruß,
Burkhard :nacht::
 
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Danke an Euch beide - fuehle mich jetzt wieder besser :)

Und ich versuche mal, mich mit dem Abbildungsmasstab anzufreunden :)
 
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