Zerstreuungskreis

[junk.box]

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Hallo,

 

überall im Internet findet man Erklärungen zum Zerstreuungskreis. Überall heißt es, je kleiner der Zerstreuungskreis, desto größer die Schärfentiefe. Ist ja auch klar nachvollziehbar: Mit meiner M6 habe ich eine deutlich geringere Schärfentiefe als mit meiner DSLR mit APS-C.

Jetzt das große ABER.

Ich habe einmal eine Grafik mit zwei verschiedenen Zerstreuungskreisen angehängt. Es ist deutlich, dass die Schärfentiefe bei dem kleineren Zerstreuungskreis sinkt und nicht zunimmt. Wo liegt denn da der Hund begraben? Die Grafiken dürften stimmen.

 

Gruß,

 

Timo

Zerstreuungskreis.pdf

[mjh]

Es ist deutlich, dass die Schärfentiefe bei dem kleineren Zerstreuungskreis sinkt und nicht zunimmt. Wo liegt denn da der Hund begraben? Die Grafiken dürften stimmen.

Wenn ich Deine Grafiken richtig interpretiere, dann zeigen sie, dass ein größerer maximaler Durchmesser des Zerstreuungskreises eine größere Schärfentiefe ergibt. Das wäre korrekt. Auf der anderen Seite ist es eine recht witzlose Erkenntnis, denn sie besagt ja nur, dass die Schärfentiefe um so größer ist, je geringer die Anforderungen sind, die man an die Schärfe stellt.

[hverheyen]

Wenn ich Deine Grafiken richtig interpretiere, dann zeigen sie, dass ein größerer maximaler Durchmesser des Zerstreuungskreises eine größere Schärfentiefe ergibt. Das wäre korrekt. Auf der anderen Seite ist es eine recht witzlose Erkenntnis, denn sie besagt ja nur, dass die Schärfentiefe um so größer ist, je geringer die Anforderungen sind, die man an die Schärfe stellt.

 

das war bisher die treffendste Erklärung.

 

für eine Definition, die irgendwann mal willkürlich festgelegt wurde. Und auf dem Weg zum heutigen Verständnis sind dann ein paar Parameter (Vergrößerung, Betrachtungsabstand usw.) auf der Strecke geblieben. Und als dann noch verstärkt die Diskussion in Verbindung mit den unterschiedlichen Crop-Kameras und 100% - Sicht auf den Monitoren dieser Welt auftrat, wurde es für die Meisten völlig konfus

[reprobit]

klasse, einfacher kann man es nicht sagen.....

[reprobit]

Nur die angehängten Grafike sagen nichts zum Thema Schärfentiefe aus, ausser wenn man annimmt, dass der Betrachter des oberen Bildes entweder das Bild aus grösserem Abstand betrachtet oder eine Sehschwäche hat.

 

Eigentlich müssten die Bildunterschriften lauten:

oben = grössere Unschärfe = geringere Schärfentiefe

unten = grössere Schärfe = grössere Schärfentiefe

 

Timo, die Grafiken sind so nicht stimmig.

[gerd_heuser]

 

für eine Definition, die irgendwann mal willkürlich festgelegt wurde. Und auf dem Weg zum heutigen Verständnis sind dann ein paar Parameter (Vergrößerung, Betrachtungsabstand usw.) auf der Strecke geblieben. Und als dann noch verstärkt die Diskussion in Verbindung mit den unterschiedlichen Crop-Kameras und 100% - Sicht auf den Monitoren dieser Welt auftrat, wurde es für die Meisten völlig konfus

 

So ist es. Bis auf deine Aussage, die Schärfentiefe (damals 1/30mm) wäre willkürlich festgelegt worden. Der nächste Satz konterkariert das.

[junk.box]

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Eigentlich müssten die Bildunterschriften lauten:

oben = grössere Unschärfe = geringere Schärfentiefe

unten = grössere Schärfe = grössere Schärfentiefe

 

Timo, die Grafiken sind so nicht stimmig.

 

 

Ok, dass die Grafiken nicht stimmig sind, ist sehr gut möglich. Sie bilden meinen Verstehensprozess ab und gleichzeitig den Knoten in meinem Hirn vom vielen Denken.

 

Aber mit Schärfentiefe habe sie schon zu tun. Die obere Grafik entspricht der Grafik von Wikipedia zum Artikel "Schärfentiefe". Alle Punkte, die Zwischen Nah- und Fernpunkt liegen, nimmt das menschliche Auge als scharf wahr, so der Artikel. Die Schärfentiefe reicht also von Nah- bis Fernpunkt.

Ich habe nun einfach einmal den Zerstreuungskreis Z etwas verkleinert und die Grafik nach den Gesetzen der Optik angepasst. Siehe da, Nah- und Fernpunkt rücken näher zusammen. Der Bereich, der als scharf wahrgenommen wird, also die Schärfentiefe, ist kleiner geworden. Kleinerer Zerstreuungskreis = geringere Schärefentiefe !????????????. Das kann doch nicht sein, wo liegt denn jetzt der Haken?

 

Gruß,

 

Timo

[hverheyen]

So ist es. Bis auf deine Aussage, die Schärfentiefe (damals 1/30mm) wäre willkürlich festgelegt worden. Der nächste Satz konterkariert das.

 

Gerd, nach welchen wissenschaftlichen Kriterien sind denn die Parameter festgelegt worden?

 

War es nicht vielmehr so, dass man aus der Praxis - Vergrößerungsmassstab, Betrachtungsabstand und der visuelle Eindruck des menschlichen Normalsichten in Verbindung praxisgerechter Beleuchtung und Papiere usw. die Werte festlegte (also eher genormte Subjektivität)?

 

Und diese festgelegten Werte wurden dann auf die verschiedenen Formate und damit verbunden den Vergrößerungsmassstäben skaliert. Und genau die Skalierung und der Betrachtungsabstand blieb dann irgendwann auf der Strecke.

 

So verstehe ich dies.

[junk.box]

Hier ein kleiner Nachtrag zu meiner Antwort von eben.

Ich habe mal ein Foto, das mit einer M6 und einem 50mm Summilux mit der Blende 1,4 entstanden ist, abfotografiert.

Es hat eine sehr geringe Schärfentiefe, wie man gut an der Brille erkennen kann.

Was passiert denn nun, wenn ich das gleiche Motiv aus gleicher Entfernung mit gleichem Objektiv (Blende 1,4) und einer M8 machen würde.

Würde sich einfach eine Ausschnittsvergrößerung um den Cropfaktor 1,33 ergeben (siehe Anhang) oder würde auch die Schärfentiefe zunehmen und die Brille bessser zu erkennen sein?

 

Gruß,

 

Timo

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[hverheyen]

Du gehst m.E. von der falschen Überlegung aus.

 

Es zählt das Ergebnis.

 

Wenn das M8- Bild den absolut gleichen Ausschnitt haben soll, musst Du entweder weiter weg, oder die Brennweite verkürzen.

 

Erst diese Beiden Varianten lassen sich dann vergleichen.

[junk.box]

Ahhhhhh, Erleuchtung. Vielen Dank.

 

Das ist dann ja auch nichts neues für mich.

Und ich frage mich die ganze Zeit, warum in aller Welt die größe des Negatives bzw. des Bildsensors direkt etwas mit der Schärfentiefe zu tun haben soll.

[hverheyen]

schau mal hier:

 

Schärfentiefe – Wikipedia

 

Die Auflösungsgrenze des menschlichen Auges ist hier die einzige Definition, die halbwegs einer Überprüfung stand hält. Alle anderen Angaben, wie den Durchmesser des Zerstreuungskreises, hier z.B. 30 mikrometer bei KB ist hieraus zurückgerechnet und damit mehr oder weniger willkürlich festgelegt (1/500stel der Diagonalen des Aufnahmeformates).

 

Das man das Aufnahmerohbild noch vergrößert und damit auch den Zerstreuungskreis mittvergrößert und für bestimmte Bildgrößen auch bestimmte Betrachtungsabstände unterstellt, wird meist vernachlässigt.

 

Eigentlich müsste man diesen Prozess in zwei getrennte Bereiche aufteilen und getrennt betrachten:

 

- Aufnahme mit Gegenstandsweite, Brennweite, Blende, Aufnahmeformat

 

- Vergrößerung aus dem Aufnahmeformat und Betrachtungsabstand und Sehleistung des Durchschnittsbetrachters

 

Zerlegt in diese beiden Bereiche macht das Potenzial zum Missverständnis erst so richtig deutlich.

[junk.box]

Wenn ich jetzt also in dem unteren Teil meiner Grafik die Entfernung im gleichen Verhältnis vergrößere wie ich auch den Zerstreuungskreis verkleinert habe, komme ich zu dem Endergebnis, dass Nah- und Fernpunkt weiter auseinanderliegen als zuvor und die Schärfentiefe letztenendes doch zunimmt.

Sprich, ich verkleinere den Bildsensor, schraube ein 35mm Objektiv drauf und gehe weiter weg. Da ist es ja logisch, dass die Schärfentiefe zunimmt. Aber warum den einfach, wenn es auch kompliziert geht?

[junk.box]

Die Unterteilung in die beiden Bereiche ist wirklich der Schlüssel zum Verständnis. Warum steht das bloß nirgends bei Wikipedia?

[Guest zebra]

..., warum in aller Welt die größe des Negatives bzw. des Bildsensors direkt etwas mit der Schärfentiefe zu tun haben soll.

Weil Du für das kleinere Negativ-/Sensorformat eine kürzere Brennweite (wie für den gleichen Bildwinkel eines größeren Negativ-/Sensorformat) benötigst. Beispiel: Bei Fourthirds entspricht der Bildwinkel eines 25mm-Objektivs dem Bildwinkel eines 50mm-Objektivs am flächenmäßig viermal größeren Kleinbild. Entsprechend "schärfentiefer" (2 Blendenstufen) ist das Bild auf dem Fourthirds-Bild. Klar?

[junk.box]

Ja, klar! Mittlerweile habe ich es verstanden. Doch eins ist auch klar, der Bildsensor hat nichts mit der Schärfentiefe zu tun. Wenn der Bildsensor kleiner wird (M6 -> M8) dann wird einfach ein kleinerer Ausschnitt angezeigt, mehr nicht. Keine Veränderung der Schärfentiefe.

Um das zu korriegieren, brauche ich dann mehr Abstand oder ein anderes Objektiv. Und dies sind dann die Faktoren, die die Schärfentiefe verändern.

[mjh]

Doch eins ist auch klar, der Bildsensor hat nichts mit der Schärfentiefe zu tun. Wenn der Bildsensor kleiner wird (M6 -> M8) dann wird einfach ein kleinerer Ausschnitt angezeigt, mehr nicht. Keine Veränderung der Schärfentiefe.

Ähem, doch: Die Schärfentiefe ändert sich. Jedenfalls nach der durchweg benutzten Rechenweise. Der maximal zulässige Zerstreuungskreis, also das Maß der geforderten Schärfe, hängt von der Bilddiagonalen ab; traditionell nimmt man 1/1500 der Diagonalen. Ein kleinerer Sensor hat eine kleinere Diagonale, und so ist auch der Zerstreuungskreis kleiner, mit dem man rechnen muss. Anders gesagt: Je kleiner der Sensor, desto stärker muss man vergrößern, um auf dasselbe Endformat zu kommen, und die Vergrößerung macht Unschärfen sichtbar, die einem ohne sie nicht störend aufgefallen wären.

 

In jedem Fall beginnt die Berechnung der Schärfentiefe mit einer prinzipiell willkürlichen Setzung: Man legt fest, wie unscharf ein Motivdetail maximal abgebildet werden darf, damit man es noch als hinreichend scharf akzeptiert. Ein Wert wie 1/1500 der Bilddiagonale ist nicht völlig aus der Luft gegriffen; er orientiert sich einerseits an den technischen Möglichkeiten zum Zeitpunkt seiner Festsetzung (und war schon vor den Zeiten der Digitalfotografie nicht mehr aktuell) und andererseits am Auflösungsvermögen der Augen eines Betrachters, der ein Bild aus einem normalen Betrachtungsbstand betrachtet, wobei „normal“ heißt, dass er das Bild gerade noch im Ganzen erfassen kann. Diese Setzung ist nicht unplausibel, aber auch nicht zwingend.

 

Entscheidet man sich für irgendwelche andere Anforderungen – wie beispielsweise der Pixelpeeper, der erst zufrieden ist, wenn er in der 100-Prozent-Darstellung am Bildschirm keine nennenswerte Unschärfe mehr sieht –, dann kommt man zu völlig anderen Ergebnissen. Dieser Zusammenhang wird aber oft vergessen; man geht mit dem maximalen Zerstreuungskreisdurchmesser um, als sei er eine Naturkonstante oder wenigstens auf dem Berg Sinai in Stein gemeißelt, und rechnet sich dann die Schärfentiefe in Millimetern und auf zwei Stellen hinter dem Komma genau aus …

[junk.box]

Ich habe da mal im Thema zu "Hyperfokale Distanz" von 6.2007 geschaut. Auch da tauchen schon diese beiden Argumentationslinien auf. Sind es nicht einfach nur unterschiedliche Herangehensweisen?

Auch "punktum" hat sich damals für das Modell der Ausschnittsvergrößerung entschieden, um den Unteschied von M analog zu M digital zu erklären.

 

Sorry, aber irgendetwas stimmt hier nicht. Selbstverständlich hat das 50mm bei Blende 2,0 und Dinstanz von sagen wir 3m ein Schärfentiefe von xy. Also lass uns mal keine wissenschaftliche Abhandlung schreiben sondern das ganze ein wenig Praxisnah gestalten.

 

Zum Crop von 1,3. Man nehme einen alten 30x40 Print aus dem Schrank uns schneide aus ihm ein A4 Bild aus. Nun betrachtet man sich das Bild - hat sich die Schärfentiefe verändert? - Nein!

 

Ich mache das gleiche Foto wie auf meinem 30x40 Print noch mal mit der M8, dem gleichen Objektiv und verändere die Distanz zu dem Motiv weil alles so drauf sein soll wie bei meinem schönen alten 30x40. Wir schauen uns das an - Hat sich die Schärfentiefe verändert? - Ja! Weil sich das Abbildungsverhältniss oder die Distanz ändert. Wie ändert sich die Schärfentiefe? Wow ich hab mehr Schärfentiefe.

 

Schärfentiefe hat nichts mit dem Bildausschnitt bzw. Sensorgröße zu tun, wenn die Aufnahmeposition, Entfernung und Brennweite gleich bleiben. Ändert sich das Abbildungsverhältniss (Distanz), ändert sich die Schärfentiefe.

[mjh]

Auch "punktum" hat sich damals für das Modell der Ausschnittsvergrößerung entschieden, um den Unteschied von M analog zu M digital zu erklären.

Seine Argumentation verliert ein bißchen das Ziel aus den Augen. Er schneidet aus einer Vergrößerung ein kleineres Format aus und betrachtet es aus derselben unveränderten Distanz – dann ist die Schärfentiefe tatsächlich gleich. Die Formeln zur Schärfentiefe beruhen allerdings auf der realistischeren Annahme, dass man kleinere Bilder aus kürzerer Distanz betrachtet oder von vornherein stärker vergrößert, und dabei werden die Zerstreuungskreise nun mal größer und die Schärfentiefe geringer. Man kann sich die Anforderungen an die Schärfe definieren, wie man will, und wird dann zu unterschiedlichen Ergebnissen kommen, aber manche Grundannahmen sind praxisnäher als andere. Wenn man Bilder von Kameras mit kleinerem Sensor immer auf proportional kleineren Bildschirmen, als kleinere Abzüge oder wenigstens aus größerem Abstand betrachtet, dann ist an punktums Argumentation etwas dran. Aber eben nur dann.

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Hallo,

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[junk.box]

OK, es ist sicherlich richtig, dass bei dem Erklärungsversuch mit der Ausschnittsvergrößerung schlussendlich zwei unterschiedlich große Bilder vergleichen werden und hier Fehler auftreten.

Doch wie groß ist der Fehler? Meine beiden Testfotos bilden den Effekt ja sehr gut ab. Bei dem unteren handelt es sich um einen Ausschnitt, den ich dann auf das gleiche Maß wie das Ursprungsbild vergrößert habe. Durch die Vergrößerung muss die Schärfentiefe ja abgenommen haben (was mit dem guten Auge tatsächlich sichtbar ist).

 

Hingegen ist bei der Verwendung eines 35mm Objektives oder der Vergrößerung des Abstandes zum Objekt ist eine sehr deutliche Zunahme der Schärfentiefe erkennbar.

 

Ich will nur sagen, dass bei der Erklärung mit der Auschnittsvergrößerung ein relativ kleiner Fehler begangen wird im Vergleich dazu, was sich durch unterschiedliche Brennweiten verändert.