Tiefenschärfe abhängig vom Bildkreis?

Datum: 09.08.2002 Uhrzeit: 23:47:46 mathias Thema Tiefenschärfe hatten wir schon ö¶fters, trotzdem habe ich keine (für mich) plausible Erklärung gefunden, warum bei kleinerem Bildkreis (Digicam, APS) mehr Tiefenschärfe entsteht als bei grö¶sserem (KB). Gleiche Blende und vergleichbarer Aufnahmewinkel vorausgesetzt. Mich interessiert also nicht dass es so ist, sondern warum. Der Effekt dürfte beim Mittel-/Grossformat umgekehrt sein – bei wiederum vergleichbarem Bildwinkel/Blende entsteht dort weniger Tiefenschärfe als beim KB. Vielleicht kann mir jemand hier im Forum etwas Nachhilfe geben in optischer Geometrie oder einen interessanten Link zum Thema nennen? Vielen Dank + liebe Grüsse aus der Schweiz, +mathias — posted via http://oly-e.de —————————————————————————————————————————————— Datum: 10.08.2002 Uhrzeit: 23:06:06 J. Z. Hallo, der folgende Link zu Digital Photography Review sollte eigentlich reichen: http://www.dpreview.com/learn/Glossary/Optical/Depth_of_field_01.htm Allerdings sind viele gute Internetseiten leider in englisch… Es gibt auch eine sehr schö¶ne Serie auf nachfolgender Seite: ‘THE UNDERSTANDING SERIES’ auf http://www.luminous-landscape.com/ Dort gibt es Artikel über Schärfe, Kontrast, Auflö¶sung, Objektive und mehrere Vergleiche von Analog zu Digital! Unter anderem gibt es auch viele Kamera und Drucker Tests. Viele Grüsse Jö¶rg Zimmer — posted via http://oly-e.de —————————————————————————————————————————————— Datum: 12.08.2002 Uhrzeit: 14:14:14 mathias Danke Jö¶rg, für die guten Links. Teilweise waren sie mir schon bekannt. Aber WARUM sich das ganze so verhält, ist mir noch immer etwas diffus. Inzwischen studiere ich an einer eigenen Theorie, weiss aber nicht, ob sie stimmt: Annahmen: (jeweils gleiche Blende und gleiche Aufnahmedistanz) 1. ein KB-Format mit einer Bildfläche von X erzeugt mit Brennweite Y einen Abbildungsmassstab Z 2. um mit einem CCD mit der Fläche X/4 denselben Abbildungsmassstab Z zu erreichen, genügt eine Brennweite von Y/2 3. die kürzere Brennweite von Y/2 weist mehr Schärfenbereich auf (aber ist es wirklich so? untenstehender Link widerspricht dem, meine ich:) http://www.luminous-landscape.com/tutorials/dof2.shtml 4. Fazit: der Abbildungsmassstab ist beide Male = Z aber die effektive Brennweite und somit der Schärfenbereich unterschiedlich. Im Fall des kleineren CCD’s mit kürzerer Brennweite also mehr Tiefenschärfe. Was meinen die wirklichen Experten? Mathias — posted via http://oly-e.de —————————————————————————————————————————————— Datum: 12.08.2002 Uhrzeit: 14:14:14 mathias Danke Jö¶rg, für die guten Links. Teilweise waren sie mir schon bekannt. Aber WARUM sich das ganze so verhält, ist mir noch immer etwas diffus. Inzwischen studiere ich an einer eigenen Theorie, weiss aber nicht, ob sie stimmt: Annahmen: (jeweils gleiche Blende und gleiche Aufnahmedistanz) 1. ein KB-Format mit einer Bildfläche von X erzeugt mit Brennweite Y einen Abbildungsmassstab Z 2. um mit einem CCD mit der Fläche X/4 denselben Abbildungsmassstab Z zu erreichen, genügt eine Brennweite von Y/2 3. die kürzere Brennweite von Y/2 weist mehr Schärfenbereich auf (aber ist es wirklich so? untenstehender Link widerspricht dem, meine ich:) http://www.luminous-landscape.com/tutorials/dof2.shtml 4. Fazit: der Abbildungsmassstab ist beide Male = Z aber die effektive Brennweite und somit der Schärfenbereich unterschiedlich. Im Fall des kleineren CCD’s mit kürzerer Brennweite also mehr Tiefenschärfe. Was meinen die wirklichen Experten? Mathias — posted via http://oly-e.de —————————————————————————————————————————————— Datum: 21.08.2002 Uhrzeit: 23:21:33 Peter Heckert Hallo Mathias et al. , mathias wrote: > Thema Tiefenschärfe hatten wir schon ö¶fters, trotzdem habe ich keine > (für mich) plausible Erklärung gefunden, warum bei kleinerem Bildkreis > (Digicam, APS) mehr Tiefenschärfe entsteht als bei grö¶sserem (KB). > Gleiche Blende und vergleichbarer Aufnahmewinkel vorausgesetzt. > Mich interessiert also nicht dass es so ist, sondern warum. > Der Effekt dürfte beim Mittel-/Grossformat umgekehrt sein – bei wiederum > vergleichbarem Bildwinkel/Blende entsteht dort weniger Tiefenschärfe als > beim KB. > Vielleicht kann mir jemand hier im Forum etwas Nachhilfe geben in > optischer Geometrie oder einen interessanten Link zum Thema nennen? Alles was ich im Web dazu gefunden habe, ist eher dazu geeignet, zu verwirren, als zu erhellen. Das Thema hat mich interessiert, im Prinzip ist das alles ja triviale Geometrie und kann nicht so schwierig sein, daß ein normal begabter Mensch es nicht versteht. Daher habe ich das Thema genauer untersucht und didaktisch aufbereitet ;-). In Physik für Ingeniere” Teubner Verlag habe ich die untenstehende Formel gefunden.(Ok ich hab sie etwas umgeformt) Die Formel für den Durchmesser des Unschäfekreises lautet: (o-e) u = f*d* —– o*e (Laut den Angaben im Buch lässt sich das aus einfachen geometrischen Überlegungen ableiten dies bleibt dem Leser überlassen 😉 Dabei ist: u = Durchmesser des Unschärfekreises f = Objektivbrennweite d = Durchmessser der Blendenö¶ffnung o = Die Entfernung des Objektes auf die scharfgestellt wurde e = Die Entfernung eines Punktes der unscharf abgebildet wird der also vor oder hinter der Schärfeebene liegt. Daraus erkennen wir Folgendes: Wenn die Brennweite grö¶ßer wird dann wird auch der Unschärfekreis grö¶ßer. Allerdings wird im gleichen Maße auch das Bild grö¶ßer daher verändert sich die relative Schärfe des Bildes nicht es wird lediglich vergrö¶ßert oder verkleinert inklusive der Unschärfen. Die kleinere Brennweite ist daher _nicht_ die wahre Ursache für die hö¶here Schärfentiefe von Digitalkameras das ist eine Irrlehre !! Daher merken wir uns diesen Lehrsatz ein für alle Mal: 😉 * Wenn “o” und “e” gegeben sind dann hängt die Schärfe des Bildes * * _ausschliesslich_ vom Durchmesser der Blendenö¶ffnung ab! * Die Schärfentiefe hängt jedoch dann indirekt von der Brennweite ab wenn man von einer konstanten Blendenzahl ausgeht wie Fotografen es zu tun pflegen. Aber Blendenzahl ist nicht dasselbe wie Blendendurchmesser! Die Blendenzahl k ist nämlich definiert als: k=f/d Digitalkameras nutzen wegen des kleinen Chips kleinere Brennweiten als analoge Kameras. Daher entspricht die gleiche Blenden_zahl_ bei der Digitalkamera einer viel kleineren Blenden_ö¶ffnung_ als bei einer Analogkamera. Kurz und klar: Die Schärfentiefe von Digitalkameras ist deshalb _bei gegebener Blendenzahl_ grö¶ßer weil die zugehö¶rige Blendenö¶ffnung kleiner ist. HTH Peter —————————————————————————————————————————————— Datum: 22.08.2002 Uhrzeit: 12:47:26 Peter Heckert Hi Klaus, Klaus Schraeder wrote: > Deine Formel taugt leider so garnichts, (ob sie richtig ist, habe ich > jetzt mal nicht geprüft, sieht aber übrigens nicht so aus). Wie kann ich > denn mit ihr Nah oder Fernpunkt der Schärfentiefe berechnen? Nah- und Fernpunkt waren überhaupt nicht das Thema. > Und Deine Schlussfolgerungen sind leider falsch! In die Formel für die > Tiefenschärfe geht nämlich die Brennweite mit dem Quadrat ein, und je > grö¶sser die Brennweite, umso geringer der Schärfentiefebereich….das > weiss doch jeder Fotograf, der versucht ein Portrait zu nehmen und > gezielt Unschärfe mit der langen Brennweite erzeugt! Photographen sind halt keine Physiker und kapieren das nicht 😉 Es geht hier um den Vergleich Digital versus Analog bei _gleichem_ Bildwinkel. Lies mal das Ursprungsposting. Bildwinkel oder Bilddiagonale sind daher in meiner Formel überhaupt nicht vorhanden. > Ich kann Dich nur auf meinen Artikel unter FAQ verweisen, der die > korrekte Formel zur Berechnung der Schärfentiefe enthält. Bei veränderlichem Bildwinkel … Tele- versus Weitwinkel. Dein Verständnisproblem beruht darauf, daß Du als Photograf den Begriff Brennweite” als Synonym für “Bildwinkel” gebrauchst. Das ist jedoch physikalisch falsch und stimmt nur für Kameras mit gleicher physischer Bilddiagonale nicht jedoch für Kameras mit unterschiedlicher Bilddiagonale! > Und ganz einfach gesagt: Digicams haben deshalb eine grö¶ssere > Schärfentiefe als KB Kameras weil aufgrund der kleineren Sensorfläche > auch der zulässige Zerstreuungskreisdurchmesser entsprechend kleiner > wird. Und bei gegebenem Objektabstand Brennweite und Blendenzahl ist > der einzige Unterschied der Zerstreuungskreisdurchmesser und der steht > im Nenner und deshalb wird der Schärfentiefebereich grö¶sser Das ist nicht verkehrt jedoch überkompliziert ausgedrückt. Die absolute Brennweite und der absolute Zerstreuungskreisdurchmesser spielen bei dem Zusammenhang keine Rolle und verwirren nur. Entscheidend für die Schärfe des Bildes ist allein der ö–ffnungswinkel des Lichtkegels der von einem Objektpunkt zur Linse geht und der ist allein von Blendendurchmesser und Objektentfernung abhängig. So ausgedrückt stimmt es für alle denkbaren Bilddiagonalen und Brennweiten und Objektdistanzen. Wenn man “Schärfe” als (Zerstreuungskreisdurchmesser/Bilddiagonale) definiert dann kann man daraus und aus der Auflö¶sung des Auges Fern- und Nahpunkt ermitteln. Diesr Zusammenhang ist natürlich nichtlinear (Tangens oder so) und geht aus der Trigonometrie hervor. Das Verständnisproblem ist daß hier physikalische Begriffe und Fotografenjargon wild vermischt werden und unzulässig gleichgesetzt werden. Physikalisch ist der Zusammenhang wesentlich einfacher zu verstehen. Grüsse Peter —————————————————————————————————————————————— Datum: 22.08.2002 Uhrzeit: 12:47:26 Peter Heckert Hi Klaus, Klaus Schraeder wrote: > Deine Formel taugt leider so garnichts, (ob sie richtig ist, habe ich > jetzt mal nicht geprüft, sieht aber übrigens nicht so aus). Wie kann ich > denn mit ihr Nah oder Fernpunkt der Schärfentiefe berechnen? Nah- und Fernpunkt waren überhaupt nicht das Thema. > Und Deine Schlussfolgerungen sind leider falsch! In die Formel für die > Tiefenschärfe geht nämlich die Brennweite mit dem Quadrat ein, und je > grö¶sser die Brennweite, umso geringer der Schärfentiefebereich….das > weiss doch jeder Fotograf, der versucht ein Portrait zu nehmen und > gezielt Unschärfe mit der langen Brennweite erzeugt! Photographen sind halt keine Physiker und kapieren das nicht 😉 Es geht hier um den Vergleich Digital versus Analog bei _gleichem_ Bildwinkel. Lies mal das Ursprungsposting. Bildwinkel oder Bilddiagonale sind daher in meiner Formel überhaupt nicht vorhanden. > Ich kann Dich nur auf meinen Artikel unter FAQ verweisen, der die > korrekte Formel zur Berechnung der Schärfentiefe enthält. Bei veränderlichem Bildwinkel … Tele- versus Weitwinkel. Dein Verständnisproblem beruht darauf, daß Du als Photograf den Begriff Brennweite” als Synonym für “Bildwinkel” gebrauchst. Das ist jedoch physikalisch falsch und stimmt nur für Kameras mit gleicher physischer Bilddiagonale nicht jedoch für Kameras mit unterschiedlicher Bilddiagonale! > Und ganz einfach gesagt: Digicams haben deshalb eine grö¶ssere > Schärfentiefe als KB Kameras weil aufgrund der kleineren Sensorfläche > auch der zulässige Zerstreuungskreisdurchmesser entsprechend kleiner > wird. Und bei gegebenem Objektabstand Brennweite und Blendenzahl ist > der einzige Unterschied der Zerstreuungskreisdurchmesser und der steht > im Nenner und deshalb wird der Schärfentiefebereich grö¶sser Das ist nicht verkehrt jedoch überkompliziert ausgedrückt. Die absolute Brennweite und der absolute Zerstreuungskreisdurchmesser spielen bei dem Zusammenhang keine Rolle und verwirren nur. Entscheidend für die Schärfe des Bildes ist allein der ö–ffnungswinkel des Lichtkegels der von einem Objektpunkt zur Linse geht und der ist allein von Blendendurchmesser und Objektentfernung abhängig. So ausgedrückt stimmt es für alle denkbaren Bilddiagonalen und Brennweiten und Objektdistanzen. Wenn man “Schärfe” als (Zerstreuungskreisdurchmesser/Bilddiagonale) definiert dann kann man daraus und aus der Auflö¶sung des Auges Fern- und Nahpunkt ermitteln. Diesr Zusammenhang ist natürlich nichtlinear (Tangens oder so) und geht aus der Trigonometrie hervor. Das Verständnisproblem ist daß hier physikalische Begriffe und Fotografenjargon wild vermischt werden und unzulässig gleichgesetzt werden. Physikalisch ist der Zusammenhang wesentlich einfacher zu verstehen. Grüsse Peter —————————————————————————————————————————————— Datum: 23.08.2002 Uhrzeit: 13:06:52 Peter Heckert Hallo Klaus, Heinz Schumacher wrote: > Hallo Klaus, > hallo Peter, > es gibt eigentlich kein Grund zum Streiten. > Soweit ich das mit meinem HUMBLE Verstand überschaue sind eure beiden > Beschreibungen deckungsgleich. Sie wurden lediglich durch andere > Lö¶sungsansätze ermittelt. Die Ansätze widersprechen auch nicht meinen > Ausführungen, die ich auf meiner HP bonnfoto.de verö¶ffentlicht habe. Natürlich meinen wir dasselbe Es ist ungefähr so, als ob man den Weg von Hamburg nach München beschreiben will. Ich habe mir die Webseite von Elmar Baumann angeschaut, auf die Klaus verwiesen hat. Diese gut gemachte Webseite führt mich zwar (was die Schärfentiefe angeht) von Hamburg nach München, aber über Berlin ;-). Und das hat mich schon geärgert, weil es mir viel überflüssiges Kopfweh bereitet hat, Man muß die Abbildungseigenschaften des Objektivs nicht kennen, um die Schärfentiefe zu berechnen. ************************************************************************* Jeder Unschärfekreis in der Bildebene (auf dem Film) hat ein virtuelles Bild in der Objektebene (in der Realität). Dieses virtuelle Bild ist exakt das Schnittbild zwischen der Schärfeebene und dem Licht(doppel)kegel, der von einem Punkt hinter oder vor der Schärfeebene zur wirksamen Blendenö¶ffnung geht. ************************************************************************* Das ergibt sich aus Logik und strahlenoptischer Geometrie. Dieses virtuelle Bild des Unschärfekreises ist wesentlich einfacher zu berechnen. Man braucht dazu die Brennweite nicht zu wissen, sondern nur die Entfernung, die Schärfeebene und die Blendenö¶ffnung. Um den realen Durchmesser des Unschärfekreises auf dem kö¶rperlichen Bild zu ermitteln muß man dann nur noch den Abbildungsmaßstab kennen) (ob es nun ein Film, ein CCD, eine Leinwand, Papier oder ein Computerbildschirm ist, das ist egal) Und darüber habe ich mich halt geärgert, nachdem ich es gemerkt habe. Es ist so einfach. Natürlich finde ich den Schärfetieferechner auf oly-e sehr gut, und bewundere das Kö¶nnen und die Arbeit die dahinter steckt. Aber von der theoretischen Herleitung bin ich garnicht begeistert, die verwirrt nur. Und Word-Dokumente kann ich unter Linux eh nicht richtig lesen ;-). Grüsse, Peter ——————————————————————————————————————————————

Über

Ich bin hier der Chef.

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