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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Also gut, dann hab ich auch mal eine Frage;
... ich stehe jetzt am Rand eines Abgrundes und möchte ein Foto von dem Canyon machen. Um den gleichen Abbildungsmaßstab wie mit meinem 105er Tele zu bekommen muss ich wieviele Schritte mit dem 50er vorwärts gehen?


:fahne::fahne::fahne::fahne::fahne::fahne::fahne::fahne::fahne::fahne::fahne:
 
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sugarboy102000 schrieb:
Also gut, dann hab ich auch mal eine Frage;
... ich stehe jetzt am Rand eines Abgrundes und möchte ein Foto von dem Canyon machen. Um den gleichen Abbildungsmaßstab wie mit meinem 105er Tele zu bekommen muss ich wieviele Schritte mit dem 50er vorwärts gehen?

2 reichen. Meist...

106465fba3e7fd2c.jpg
 
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foxmulder schrieb:
Für den Grand Canyon kann ich dir die Frage nicht beantworten; sollte sich ein ähnliches Problem mal am Ufer des Sees Genezareth stellen könnte ich dir einen guten Photographen empfehlen! :liturgy:

Gruß
Dirk
Da wäre ich vorsichtig: Dessen Kollegen haben über seinen Vater ein absolutes Photographierverbot verhängt. Wenn die ihn jetzt beim Photographieren erwischen, dann geht´s gleich wieder los:

"Was wollen Sie hier photographieren?"

"Den See."

"Aber ist das nicht ein Werk Ihres Vaters?"

"Ja schon. Na und?"

"Er offenbart sich uns aber durch seine Werke, von denen also kein Abbild egal in welchem Maßstab (!) geschaffen werden darf! Also mitkommen!"

"Ach so."

Und wenn die dann dahinterkommen, dass er auch nur als Abbild geschaffen wurde, dann kann ich ihm nur empfehlen sich gleich in ein Logikwölkchen* aufzulösen... ;)

Ich würde es lieber etwas weiter südlich probieren: Da kann man die Schritte selbst tun ohne dass die Ausrüstung nass wird... :winkgrin:

Gruß,
Burkhard

Edit: *) "Alles nur geklaut", gebe ich zu. Aber da kann man mal wieder sehen, dass man als Sohn eines berühmten Photographens besser nicht versucht in dessen Fußstapfen zu treten, sondern es besser z.B. als Schriftsteller versucht. Oder habe ich da etwas im Detail nicht verstanden? :dizzy: :eek: :lachen:
 
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Maik Musall schrieb:
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


Hallo Maik,

ich nehme an, dass Du Dich hier ( http://www.nikon-fotografie.de/vbulletin/showpost.php?p=325774&postcount=17 ) auf dieses Thema bezogen hast?

Mir scheint, Du willst sagen, dass die Schaerfentiefe eben nicht mit kleinerem Sensor sinkt?
Oder missverstehe ich Dich wieder?

Laut http://www.erik-krause.de/schaerfe.htm steigt die Schaerfentiefe:

Alles bei Blende 2 gerechnet ...

Crop-Faktor 1.0
300mm KB-equivalent
10m Abstand
Zerstreuungkreis 0.025mm
Schaerfentiefe: 10.78cm

Crop-Faktor 1.5
300mm KB-equivalent
10m Abstand
Zerstreuungkreis 0.0168mm
Schaerfentiefe: 16.47cm

Crop-Faktor 6.0
300mm KB-equivalent
10m Abstand
Zerstreuungkreis 0.0042mm
Schaerfentiefe: 66.94cm


Demnach hat man mit einer Bridge- oder Kompakt-Kamera bei gleicher Blende und gleicher KB-equivalenten Brennweite eine groessere Schaerfentiefe als mit der Nikon und mit FF eine noch kleinere als bei der Nikon ...

Da Du mir weiter unten in diesem Thema "unseriouse Empfehlungen" vorwirfst, wuerde ich schon gerne einkreisen, was unser Problem ist und wer, wo, wen, weshalb falsch versteht.
 
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Der Punkt, den ich versuche rüberzubringen ist, daß die Schärfentiefe bei gleicher Blende mit einem größeren Sensor zwar kleiner ist, aber man ja abblenden kann. Da der größere Sensor größere Pixel hat, kann man ihn weiter abblenden als den kleinen, bis die Beugung zuschlägt. Wenn man bei beiden an der Beugungsgrenze angekommen ist, hat man, o Wunder, die gleiche Schärfentiefe. Problem gelöst.

Dann kommt immer der Einwand, ja schön, gleiche Schärfentiefe, aber damit habe man aber beim größeren Sensor eine längere Verschlußzeit. Richtig, aber man kann dort ISO erhöhen. Es wird Dich wundern, aber just dann, wenn Du per ISO-Erhöhung bezüglich Verschlußzeit mit dem kleinen Sensor gleichziehst, hast Du das Rauschniveau erreicht, das der kleine Sensor auch bei niedriger ISO zeigt.

Ich spar mir jetzt mal die Rechenbeispiele, das Forum ist schon voll davon.

Jedenfalls: es gibt keinen Vorteil höherer Schärfentiefe für kleinere Sensoren. Es gibt nur einen Vorteil geringerer Schärfentiefe für größere Sensoren. Der Vorteil geht nur in eine Richtung. (Den Nachteil größerer Sensoren, daß die größere Objektive mit mehr Glas benötigen, mal außen vor.)

Maik
 
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Maik Musall schrieb:
...Ich spar mir jetzt mal die Rechenbeispiele, das Forum ist schon voll davon....
Jetzt windet sich der Maik wie ein Aal.

Wenn man dreifach logisch-rythmisch abblendet und den Iso quer zur Kameraachse verschiebt, dann vergrößert sich der Sensor um eine halbe Mondphase und das Rauschen kommt mit der Post.

:fahne: Roland
 
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Ich beginne zu verstehen was Du meinst ...
Habe wohl eine lange Leitung :)

Deine Argumente klingen nachvollziehbar.
Falls Du einen Link auf eine derartige Berechnung hast, wuerde ich den gerne bekommen ....
 
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Maik Musall schrieb:
es gibt keinen Vorteil höherer Schärfentiefe für kleinere Sensoren. Es gibt nur einen Vorteil geringerer Schärfentiefe für größere Sensoren. Der Vorteil geht nur in eine Richtung. (Den Nachteil größerer Sensoren, daß die größere Objektive mit mehr Glas benötigen, mal außen vor.)

Maik

Soso.

Kai
 
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blue_heron schrieb:
Jetzt windet sich der Maik wie ein Aal.

Dann winde ich mich mal und werfe für Dich die Forensuche an.

Ich verweise mal auf die Posts #22 und #25 in diesem Thread sowie diesen Thread oder diesen oder diesen, der auch schon auf eine Diskussion im "letzten Jahr" verweist, und was weiß ich wieviele noch.

Maik
 
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Ich habe mal nachgerechnet:

Die Schaerfentiefe nach den obigen Formeln, scheint ja linear abhaengig vom Crop-Faktor zu sein.
Demnach muesste eine D80/D200 4-mal abgeblendet werden um den Crop gegenueber der Crop-6 Kamera auszugleichen.
Tatsaechlich muss man aber mehr als 6-mal abblenden um mit dem groesseren Sensor denselben Schaerfebereich zu erhalten:

Es sind 7,24cm bei Blende 2.0 und 57,99cm bei Blende 16
Die Crop-6 Kamera schafft aber 66,94cm - also noch mehr - mit Blende 2!
Also waere Blende 18 oder 20 noetig um dieselbe Schaerfentiefe zu erreichen wie die Crop-6 Kamera!

Ich moechte bezweifeln, dass der ISO-Vorteil der DSLR so gross ist :)
Das waere ja von ISO 100 auf ISO 6400 oder gar mehr ...
Ganz davon abgesehen, dass es ab Blende 11 oder so ohnehin bergab geht und wir nicht viel weiter abblenden koennen.

Aber wie gesagt, sehr gerne wuerde ich diese Berechnungen sehen!

Edit: Ups, Du hast Links geliefert - ich lese :)
 
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Bringt eigentlich dann auch der Highspeed-Modus an der D2Xs mehr Schärfentiefe, als wenn man den ganzen Sensor benutzt? Oder wird beim Highspeed-Modus auch die ganze Fläche des Sensors benutzt, nur in geringerer Auflösung?
Gruß
Stefan
 
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blue_heron schrieb:
Jetzt windet sich der Maik wie ein Aal.
Ich würde eher sagen, dass er recht geduldig erklärt. Aber wenn wir beim Bild des Aals sind: Etwas mehr geistige Elastizität würde dem ein oder anderen doch recht gut stehen... :hallo:

Bevor ich´s hier wieder um die Ohren gehauen bekomme, würde ich gerne etwas preventiv zum Thema "Praxisbezug" sagen: In der Praxis ist es so, dass wenn ich mir im Mittel die Schärfentiefe bei einer Kompakten und einer DSLR anschaue, ich beobachte, dass die Bilder der Kompakten höhere Werte aufweist. Ich kann´s dabei belassen und mir pragmatisch um große Schärfentiefe zu erhalten zur DSLR noch eine Kompakte kaufen oder ich kann versuchen die Ursachen zu verstehen, was in diesem Fall die Konsequenz hat, dass man sich eine Kompakte nicht wegen der vermeintlich höheren Schärfe kauft... Wenn man sich mit den Ursachen auseinandersetzen will, wird man um theoretische Überlegungen jedoch nicht drumrum kommen. Wer die nicht mag, möge nicht weiterlesen.

TJA schrieb:
Die Schaerfentiefe nach den obigen Formeln, scheint ja linear abhaengig vom Crop-Faktor zu sein.
Klar, Du hast die Blende festgehalten. Um bei veränderter Sensorgröße gleiche photographische Ergebnisse zu bekommen, muss die Blende genauso wie die Brennweite mit dem Crop-Faktor skaliert werden. (Anders ausgedrückt: gleiche photographische Ergebnisse erhalte ich bei gleicher Eintrittspupille.)

TJA schrieb:
Demnach muesste eine D80/D200 4-mal abgeblendet werden um den Crop gegenueber der Crop-6 Kamera auszugleichen.
Tatsaechlich muss man aber mehr als 6-mal abblenden um mit dem groesseren Sensor denselben Schaerfebereich zu erhalten:

Es sind 7,24cm bei Blende 2.0 und 57,99cm bei Blende 16
Die Crop-6 Kamera schafft aber 66,94cm - also noch mehr - mit Blende 2!
Also waere Blende 18 oder 20 noetig um dieselbe Schaerfentiefe zu erreichen wie die Crop-6 Kamera!
Wie Du auf die 7,24cm kommst, verstehe ich nicht. Aber es ist richtig: Für eine gleiche Schärfentiefe muss ich die KB-Kamera um den Crop-Faktor weiter abblenden um die gleichen Ergebnisse zu erhalten wie bei der Kompakten. Und wenn ich damit in die Beugung reinrassele, dann rasselt die Kompakte dort auch schon! Diese Überlegung gilt jedoch nur, bei einer wasserdichten Schärfedefinition und die habe ich nur bei gleicher Pixelzahl.

TJA schrieb:
Ich moechte bezweifeln, dass der ISO-Vorteil der DSLR so gross ist :)
Das waere ja von ISO 100 auf ISO 6400 oder gar mehr ...
Ganz davon abgesehen, dass es ab Blende 11 oder so ohnehin bergab geht und wir nicht viel weiter abblenden koennen.

Aber wie gesagt, sehr gerne wuerde ich diese Berechnungen sehen!
Ich hab´s schon an verschiedenen Stellen ´mal angebracht. Also hier nochmal in etwas modizierter Variante: Die Beleuchtungsstärke auf dem Sensor ist proportional zur Leuchtdichte des Motivs und umgekehrt proportional zum Quadrat der Blende. Die Blende skaliert bei gleichen photographischen Ergebnissen (feste Eintrittspupille) invers mit dem Crop-Faktor. Also skaliert die Beleuchtungsstärke bei gleichem Motiv und gleicher Objektivöffnung mit dem Quadrat des CFs. Die Fläche skaliert invers dem Quadrat des CFs. => Die Anzahl der Photonen pro Zeit ist bei gleicher Schärfe und gleicher Pixelzahl auf einem Pixel immer die gleiche, unabhängig vom CF. :eek:

Cool, gell? Widerspricht der (subjektiven) Praxis? Stimmt. Das liegt aber in gewisser Weise an der Empfindlichkeitsdefinition, die realtiv zur Sättigung festgelegt ist und nicht eine absolute Empfindlichkeit darstellt. Mit anderen Worten wenn ich einen Sensor habe, der mehr Photonen sammelt für ein Weiß als eine Kompakte, dann kann er natürlich mehr Tonwerte auflösen, hat aber eine geringere Empfindlichkeit.

Alles klar? :dizzy: Letzten Endes steckt hinter all dem nichts anderes als die Tatsache, dass bei Kompakten und DSLRs die Sensoren etwa gleiche Effizienzen haben... Eine wesentliche Abweichung (Faktor 2) könnte jedoch der Foveon-Ansatz bringen...

(An dieser Stelle möchte ich noch erwähnen, dass es natürlich bestimmte Eigenschaften gibt, die pixelbezogen nicht unabhängig vom Crop-Faktor sind. Hier sei z.B. der Teil des Dunkelrauschens genannt, der vom sensitiven Teil der Pixelfläche stammt. Aber das sind "Korrekturen höherer Ordnung".)

Gruß,
Burkhard
 
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Es ist ja immer wieder amüsant, wie Antworten auf nicht gestellte Fragen gegeben werden.

Am Anfang des Thread wurde die Feststellung gemacht, dass eine Kompakte bei gleichem Bildwinkel (bezogen auf gleichen KB-Brennweiten-Equivalent) und gleicher Blende eine höhere Tiefenschärfe abbildet.

Und nun wird immer wieder von Photonen, abblenden bis zum abwürgen, Rauschen, ISO-Erhöhung etc. diskutiert.
Alles Aussagen, die eigentlich überhauptnix mit dem Eingangspost bzw. dessen Aussage zu tun haben.

Eine Kompakte mit seinem wesentlich kleinerem Sensor erreicht bei gleichem Bildwinkel und gleicher eingestellter Blende eine deutlich höhere Tiefenschärfe. Fertig, Punkt.

jan.
 
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Sorry Burkhard,

Deine Ausführung lesen sich ja ganz lustig, aber irgendwie hast Du den Bodenkontakt verloren.

Wozu soll das alles gut sein?
Nur, um Recht zu haben?

Geht es denn nicht viel eher um reale Fotos mit realen Kameras?

Roland
 
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JackMcBeer schrieb:
Eine Kompakte mit seinem wesentlich kleinerem Sensor erreicht bei gleichem Bildwinkel und gleicher eingestellter Blende eine deutlich höhere Tiefenschärfe. Fertig, Punkt.

Jan, eine Frage hätte ich noch: Würdest Du zur Erreichung maximaler Schärfentiefe jetzt den Kauf einer Kompakten empfehlen oder nicht?

Gruß,
Burkhard
 
Kommentar
JackMcBeer schrieb:
Es ist ja immer wieder amüsant, wie Antworten auf nicht gestellte Fragen gegeben werden.

Im Ausgangsposting wurde behauptet: "Geht es um große Tiefenschärfen, liegen Minisensoren vorne." Diese Aussage wird von einigen hier für falsch gehalten, bzw. es wird auf einen Denkfehler aufmerksam gemacht, der dieser Aussage zugrunde liegt.

Maik
 
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dastefan69 schrieb:
Bringt eigentlich dann auch der Highspeed-Modus an der D2Xs mehr Schärfentiefe, als wenn man den ganzen Sensor benutzt? Oder wird beim Highspeed-Modus auch die ganze Fläche des Sensors benutzt, nur in geringerer Auflösung?

Die Frage ist gar nicht so doof, und kompliziert zu beantworten, und ich bin mir auch nicht ganz sicher. :gruebel:

Es wird jedenfalls ein Ausschnitt des Sensors benutzt.

Die Vergleiche der Schärfentiefe bei unterschiedlich großen Sensoren gelten normalerweise unter bestimmten Voraussetzungen, insbesondere derjenigen derselben Pixelzahl. Wenn die Pixel im kleineren Sensorausschnitt nun aber genauso groß sind wie die im ganzen Sensor, gilt derselbe Zerstreuungskreisdurchmesser trotz kleineren Formats. Damit stellt sich die Frage des Ausgabeformats, das ja auch für die Wahrnehmung der Schärfentiefe relevant ist.

Um nicht Äpfel mit Birnen zu vergleichen, bleibt als Beurteilungsmaßstab quasi nur sowas wie 100% Pixelschärfe in dem Fall. Damit ergibt sich bei gleicher Brennweite, gleicher Blende und gleicher Motivdistanz auch dieselbe Schärfentiefe bei DX wie im Highspeed-Crop.

Nun wird man aber im Highspeed-Crop entweder um den Faktor 1,5 weiter entfernt stehen, oder eine um den Faktor 1,5 kleinere Brennweite verwenden, wenn man denn denselben Bildausschnitt haben will. Und dann ist die Schärfentiefe tatsächlich um etwa eine Blende größer als im DX-Betrieb.

Richtig, Burkhard? :D

Maik
 
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