Forum Übersicht - RE: Auflösungsgrenze optischer Systeme durch Beugung - 2

ZITATInterssant wäre ergänzend eine Betrachtung, wann sich ein Telekonverter noch lohnt / wann die zusätzlichen Details aufgrund des Brennweitengewinns durch die die Beugungsverluste aufgrund der kleineren Blende aufgezehrt werden.[/quote]

Die Antwort darauf scheint ganz einfach zu sein. Wenn man die Tabelle aus Photoscala betrachtet (unten ein Ausschnitt mit von mir ergänzten Werten für Blende 22), sieht man, dass sich mit jeder Stufe Abblendung der maximale Auflösungswert in MP halbiert. Beträgt die maximale Auflösung in APS-C bei Blende 1,4 noch 430 MP, sind es bei Blende 2 noch 215 MP. Ein Ein 1,4er TK führt zu einem Blendenversatz von einer Blende. Also hat das f1,4 Objektiv mit Telekonverter eine Offenblende von f2,0 (was wohl die Wenigsten hier überraschen dürfte), bei der an APS-C eine maximale Auflösung von 215 MP möglich ist.

Durch seinen vergrößernden Effekt bringt der 1,4er Telekonverter aber Details, wie sie ohne Konverter bei Verdopplung der Pixelzahl erkennbar wären. Wenn der Telekonverter also bei einem nicht formatfüllenden Objekt seine volle Wirkung entfalten kann, werden im übertragenen Sinne aus den 215 MP wieder 430 MP. Der Wert entspricht also demjenigen ohne Konverter. Zur Veranschaulichung hier die Rechnung in Excel: [attachment=11172:Aufl_sun...orformat.xls]

Daraus leite ich ab, dass ein Konverter mindestens so lange sinnvoll ist, wie die Auflösung des Sensors geringer als die maximal mögliche Auflösung ist. Bei der 24MP A77 APS-C Kamera ist das bis Blende 5,6 am Objektiv der Fall. Beim 2-fach Konverter ist die Situation nicht anders. 2 Blenden Blendenversatz und Vervierfachung der scheinbaren Auflösung des Crops in Megapixel.

Da wir mit Bayersensoren zu tun haben, die zudem mit einem AA-Filter ausgestattet sind, sollten die Konverter aber auch dann noch einen Vorteil haben, wenn die maximale Auflösung nicht über der Auflösung des Sensors liegt, sondern ihr nur entspricht oder geringfügig tiefer liegt.

Sind meine Überlegungen richtig, oder ist das eine Milchmädchenrechnung?
Blende1,422,845,68111622
APS-C (ca. 16x24 mm)430215108542713,56,73,41,7
Kleinbild (24x36 mm)9684842421216030157,53,25

moin,

nett wäre es, wenn auch angegeben würde, was die Zahlen in der Tabelle bedeuten sollen

Photoscala hat dort die etwa im mittleren Wellenlängenbereich (gelb-grün, ca. 560nm) nutzbare "Megapixel"-Zahl eingetragen. Am roten Ende des sichtbaren Bereichs (780nm) halbiert sich der Wert ...
Ich war mal so frei, dass (µFT entsprechende Filmformat Pocket 110 mit einzutragen.
ZITAt (photoscala (modifiziert)Format: max. MPixDiagcropBlende1,422,845,681116Kompaktkamera 2/3" (ca. 7x9 mm)114.0703517,58,84,42,21,10,5(Micro)FourThirds, Pocket 110 (ca. 13x17 mm)212.0248124623115,5842APS-C (ca. 16x24 mm)281.5430215108542713,56,73,4Kleinbild (24x36 mm)4319684842421216030157,5Mittelformat digital (ca. 30x45 mm)540.8151275637818994472412Mittelformat digital (ca. 40x54 mm)670.624201210605302152763819[/quote]
Wilma, Du möchtest die Tabelle so, dass auf gleiche Schärfentiefe bei gleichem Abbildungsmaßstab "normiert" wird. Dazu muss die Brennweite so gewählt werden, dass der Bildwinkel gleich ist, bei nicht zu extremen Weitwinkeln also einfach den Formatfaktor berücksichtigen. Entsprechend ist die Blende ebenfalls mit dem Formatfaktor zu multiplizieren. Einfacher ist es, mit der absoluten Öffnung zu arbeiten: die ändert sich dabei nicht. Wenn man jetzt noch berücksichtigt, dass kleinere Formate mehr Licht benötigen, um dieselbe SNR zu erreichen, merkt man, dass kleine Formate eine Mogelpackung sind, vor allem wird an der Öffnung der Objektive gespart. f/2.8 kling gut, aber an (µFT ist das gerade mal vergleichbar mit f/5.6. Es bringt auch für die Belichtungszeit nix, da ich die Empfindlichkeit 2 volle ISO-Stufen niedriger wählen muss für gleichen SNR. Freistellen ist damit schwierig, und beim Abblenden gerät man schon bald an die Beugung, es gibt wenig nutzbaren Spielraum bei der Blende. Der scheinbare Zuwachs an Schärfentiefe bei kleinen Formaten ist der Nicht-Berücksichtigung des Format-Faktors bei der Blende geschuldet (ich gehe hier immer von gleicher MPix-Anzahl und gleicher Flächenempfindlichkeit unabhängig vom Format aus). Da in alle Formeln die Wellenlänge des Lichts eingeht und optische Gläser nur mit Brechungskoeffizienten im Bereich 1.0-knapp 2.0 möglich sind, gibt es ein optimales Format. Ohne das jetzt durchzurechnen, es liegt in der Nähe von KB ...

gruesze, thomas

Der Tabellen-Nebel lichtet sich, vielen Dank an alle Mitwirkenden.

@roseblood11:

Klar, wo keine Bildinformation ist, kann auch die Software keine herbeizaubern. Was diese Softwaretrickserei dennoch alles bewirken kann, vermag ich als (noch) bekennender Analogie nicht einzuschätzen. Ich kriege halt mit, dass Hersteller mit der Verbreitung von Soft/Firmwareupdates recht inflationär umgehen. Irgendwofür muss der Kram ja gut sein ;-)

Mein Gedanke war, dass eine Graufilterlösung gerade im umkämpften Marktsektor der Kompaktkameras die Herstellungskosten über Gebühr erhöht. Vermutlich wird hier im Centbereich kalkuliert.

Ich storme mal brain: Mechanisch einen Graufilter einschwenken ... in (oder hinter) ein motorisch ein- und ausfahrendes Vario-Objektiv ... auf engstem Bauraum ... Verknüpfung mit Belichtungsautomatik (mit schneller Reaktionszeit) ... ist gar nicht so einfach zu realisieren ... Filter rein, Filter raus, im schlimmsten Fall bei jeder Belichtungsmessung, wie kriegt man da die Störanfälligkeit in den Griff ... hier wären gute Ideen sicherlich patentfähig.


@ IlonaA:

Sollte ich auf Digitaltechnik umsteigen, würde ich aller Wahrscheinlichkeit ebenfalls bei Nikon aufschlagen. Ohne hier Markenphilosophien lostreten zu wollen, ich denke schon, dass Sony und Nikon in zwei sehr unterschiedlichen Ligen spielen. Der Marke mit der höheren Systemkonstanz würde ich halt den Vorzug geben wollen, aber das ist natürlich persönliche Geschmacksache.

Probieren geht über studieren ... klar, nur in der Preisklasse der D800 / D4 möchte man natürlich vor dem Kauf in etwa wissen, worauf man sich einlässt. Schön wäre eine D4 mit 36 MP zum Preis der D800 ... träum :-)

Grüße!
Herbert

QUOTE (ddd @ 2012-05-25, 0:13) ...[/quote]

Hallo Thomas,
danke für deine Analyse - und auch an die anderen hier im Thread, das ist für mich ein sehr spannendes Thema. Ich würde gern was ich bisher verstanden habe in meinem Worten gern zusammenfassen, um dann zur Frage zu kommen (Zitate von ddd mit >><< gekennzeichnet)

>>(ich gehe hier immer von gleicher MPix-Anzahl und gleicher Flächenempfindlichkeit unabhängig vom Format aus).<<
Klar, wir es geht hier nicht um Fortschritte in der Sensortechnik, also nehmen wir aber wir haben den gleichen Sensor, mit gleicher Megapixelzahl, nur anderer Fläche.

>>Wilma, Du möchtest die Tabelle so, dass auf gleiche Schärfentiefe bei gleichem Abbildungsmaßstab "normiert" wird. <<
Guter Ansatz, denn dann haben wir bezogen auf die geometrische Darstellung das gleiche Bild.

>>Dazu muss die Brennweite so gewählt werden, dass der Bildwinkel gleich ist, bei nicht zu extremen Weitwinkeln also einfach den Formatfaktor berücksichtigen. <<
Erste Neuigkeit: bei extremen Weitwinkeln gilt das also nicht? Interessant, aber wohl eine andere Diskussion.

>>Entsprechend ist die Blende ebenfalls mit dem Formatfaktor zu multiplizieren. <<
Das ist gut zu merken, aber etwas anders, als ich es von anderen Diskussionen hier im Forum in Erinnerung hatte: ich dachte, dass als Faustregel zwischen KB und APS-C eine Blendenstufe liegt. Also Blende 2.8 and APS-C die gleiche Schärfentiefe hat, wie Blende 4 an KB hat. 2.8 * 1.5 ist aber 4.2, also etwas anders.

>>Einfacher ist es, mit der absoluten Öffnung zu arbeiten: die ändert sich dabei nicht. <<
Dass die sich nicht ändert ist klar, aber wie rechne ich damit? Wahrscheinlich auch erst mal nicht so wichtig.

>>f/2.8 kling gut, aber an (µFT ist das gerade mal vergleichbar mit f/5.6. Es bringt auch für die Belichtungszeit nix, da ich die Empfindlichkeit 2 volle ISO-Stufen niedriger wählen muss für gleichen SNR. <<
Klar

>>Freistellen ist damit schwierig, und beim Abblenden gerät man schon bald an die Beugung, es gibt wenig nutzbaren Spielraum bei der Blende. <<
Es sei denn man geht mit der Öffnung hoch, wie das Tamron 60/2.0 im Vergleich zum 90/2.8. Aber die sind auch etwa gleich groß.

>>Der scheinbare Zuwachs an Schärfentiefe bei kleinen Formaten ist der Nicht-Berücksichtigung des Format-Faktors bei der Blende geschuldet<<
O.k., und das verstehe ich nicht ganz. Wenn ich z.B. bei µFT Blende 5.6 einstelle, habe ich bei gleicher Ausgabegröße doch mehr Schärfentiefe - oder?

>> Da in alle Formeln die Wellenlänge des Lichts eingeht und optische Gläser nur mit Brechungskoeffizienten im Bereich 1.0-knapp 2.0 möglich sind, gibt es ein optimales Format. Ohne das jetzt durchzurechnen, es liegt in der Nähe von KB ...<<
Das glaube ich dir gern.
Alison

Thomas, mit Verlaub, in deiner Ausführung stimmt so einiges nicht.

Mir fehlt es leider an Worten um es richtig zu stellen.

Deshalb, die Schaerfentiefe hat nichts, aber auch gar nichts mit der Sensorpixeldichte zu tun. Das ist ein anderes Paar Schuhe.

Die Beugungsunschaerfe hat auch nichts mit der Sensorpixeldichte zu tun. Das sind noch ein Paar andere Schuhe.

Die Schaerfentiefe hat mit der verwendeten Brennweite und der verwendeten Blende zu tun.

Die Schaerfentiefe hat in diesem Sinne nichts mit dem Format und auch erst Recht nichts mit der Sensorpixeldichte zu tun.

Es ist so dass ich bei kleinerem Format kuerzere Brennweiten benutze um das gleiche abzulichten wie mit groesserem Format und laengerer Brennweite. deshalb ist dann beim kleineren Format mehr Schaerfentiefe vorhanden, bei gleicher Blende.

Ich wuensche mir Matthias wuerde sich hier einmischen und wuerde es vernuenftig erklaeren.

Schön wäre, wenn man die Zusammenhänge in einem (oder mehreren) Diagrammen darstellen könnte.

Würde mich wundern, wenn dass noch kein Buchautor getan hätte. Ich werde im Buchhandel nachfragen, ob es sowas gibt. Zumindest sind die Regale voll mit Büchern zur digitalen Fotografie.

Gruß
Herbert

Herbert, das ist nicht nur in der digitalen Fotografie so, fuer die analoge gilt genau das gleiche. Das ist ganz einfache Physik, habt ihr das nicht in der Schule gelernt?

Beispiel zum selbst durchfuehren: forme deine Haende aehnlich einem Fernglas und schaue in die Ferne, verkleinere den Diameter (entspricht der Blende), du siehst schaerfer, und schaerfer, und schaerfer wie mehr du die "Blende" schliesst, bis zum Punkt X, die Beugungsunschaefe uebernimmt die Ueberhand und das Bild wird unschaerfer.

Also wir hatten das in der Schule in Physik, aber wir hatten ja auch noch Ausbildung am "Автомат Калашникова образца 47", ja, auch die Maedchen.

QUOTE (Ilona A. @ 2012-05-25, 19:28) Das ist ganz einfache Physik, habt ihr das nicht in der Schule gelernt?[/quote]
Hallo Ilona,
ich vermute mal dass die meisten hier in der Schule Physik hatten. Was du beschreibst ist aber nur die eine Seite, die, was für ein Luftbild das Objektiv wirft. Die Fotografie geht aber weiter, wenn ein Schnitt dieses Bildes auf einem Film oder Sensor aufgenommen und das Ergebnis dann vergrößert wird. So muss ein Bild von einem APS-C Sensor etwa doppelt so stark vergrößert werden wie das eines KB Sensors, wenigstens wenn man die gleiche Ausgabegröße haben möchte.

Welchen Effekt hat das auf die Schärfentiefe?

beste Grüße,

Alison

QUOTE (Minomanu @ 2012-05-25, 19:16) Schön wäre, wenn man die Zusammenhänge in einem (oder mehreren) Diagrammen darstellen könnte. Zumindest sind die Regale voll mit Büchern zur digitalen Fotografie.[/quote]
Ja, das wäre schön. Leider habe ich auch schon viele Bücher mit Fehlern, oder zumindest unsauberen Darstellungen gesehen. Ehrlich gesagt traue ich Thomas (ddd) mehr zu als den meisten Büchern
Alison

ZITAt (Ilona A. @ 2012-05-25, 19:28) Also wir hatten das in der Schule in Physik, aber wir hatten ja auch noch Ausbildung am "Автомат Калашникова образца 47", ja, auch die Maedchen.[/quote]
Ja, das kann schon mal nützlich sein und die Scheidung erleichtern ...

mfg / jolini

Ich muss mich verbessern:

Die Schärfentiefe hängt (fast) überhaupt nicht von der Brennweite ab, sondern nur vom Abbildungsmaßstab.

Quelle: Zeiss, danke Matthias

(Das soll verstehen wer will,die Schaerfetiefenskalas an den Objektiven sagen etwas anderes. )

ZITAt (Ilona A. @ 2012-05-26, 17:15) (Das soll verstehen wer will,die Schaerfetiefenskalas an den Objektiven sagen etwas anderes. )[/quote]

Die beziehen sich auf das Kleinbildformat (Es sei denn, es handelt sich um ein reines APS-C Objektiv, dann natürlich auf APS-C).

ZITAt (roseblood11 @ 2012-05-23, 8:44) Kurz darüber steht übrigens der Hinweis, dass es sinnvoller sein kann, ein Graufilter einzuschwenken, statt die Blende zu weit zu schließen. Ich frage mich, warum das nicht deutlich mehr verbreitet ist, vor allem bei Kompaktkameras.[/quote]Ist es ja. Zum Beispiel in einer Cyber-shot HX-9 und Konsorten sitzt eine fixe Blende und ein Graufilter. Das steht natürlich der Forderung nach Zeitautomatik mit Blendenvorwahl entgegen...
ZITAt (ddd @ 2012-05-24, 23:13) ..., gibt es ein optimales Format. Ohne das jetzt durchzurechnen, es liegt in der Nähe von KB ...[/quote]Gerade diese Rechnung wäre jetzt aber interessant.
ZITAt (Alison @ 2012-05-25, 13:20) Ich dachte, dass als Faustregel zwischen KB und APS-C eine Blendenstufe liegt. Also Blende 2.8 and APS-C die gleiche Schärfentiefe hat, wie Blende 4 an KB hat. 2.8 * 1.5 ist aber 4.2, also etwas anders.[/quote]Eine Blende = halbe Lichtmenge = Wurzel aus 2 = knapp 1,42. Blende f/2,8 / 1,42 = Blende f/4.
ZITAt (Alison @ 2012-05-25, 13:20) O.k., und das verstehe ich nicht ganz. Wenn ich z.B. bei µFT Blende 5.6 einstelle, habe ich bei gleicher Ausgabegröße doch mehr Schärfentiefe - oder?[/quote]Du hast bei besagten 60 mm Brennweite und Blende f/5,6 ungefähr die Schärfentiefe wie bei 120 mm, f/11 auf Kleinbild.
ZITAt (Ilona A. @ 2012-05-25, 16:28) Deshalb, die Schaerfentiefe hat nichts, aber auch gar nichts mit der Sensorpixeldichte zu tun. Das ist ein anderes Paar Schuhe.[/quote]Sie hat insofern mit der Pixeldichte zu tun, wie ich die "scharf" abhängig von der Pixeldichte definiere. Definiere also zunächst den Begriff Schärfentiefe.
ZITAt (Ilona A. @ 2012-05-25, 16:28) Die Beugungsunschaerfe hat auch nichts mit der Sensorpixeldichte zu tun. Das sind noch ein Paar andere Schuhe.[/quote]dito.
ZITAt (Ilona A. @ 2012-05-25, 16:28) Es ist so dass ich bei kleinerem Format kuerzere Brennweiten benutze um das gleiche abzulichten wie mit groesserem Format und laengerer Brennweite. deshalb ist dann beim kleineren Format mehr Schaerfentiefe vorhanden, bei gleicher Blende.[/quote]Und für vergleichbares Bildrauschen und vergleichbare Schärfentiefe ist eine größere Blende erforderlich.

QUOTE (mts @ 2012-05-27, 17:00) QUOTE (Alison @ 2012-05-25, 13:20) O.k., und das verstehe ich nicht ganz. Wenn ich z.B. bei µFT Blende 5.6 einstelle, habe ich bei gleicher Ausgabegröße doch mehr Schärfentiefe - oder?[/quote]Du hast bei besagten 60 mm Brennweite und Blende f/5,6 ungefähr die Schärfentiefe wie bei 120 mm, f/11 auf Kleinbild.[/quote]
O.k. damit habe ich dann laut Tabelle für dieses Beispiel bei KB und µ4/3 unter der Voraussetzung "gleiche Schärfentiefe" und "gleicher Abstand > angepasste Brennweite" bei beiden Systemen 15 MPix Auflösung.

Danke
Wilma

Ilona,

dass die physikalischen Zusammenhänge auch (oder gerade in anschaulicher Weise) für die analoge Fotografie gelten, ist klar. Meine angekündigte Buchrecherche bezog ich auch deswegen vielleicht irreführenderweise auf die digitale Fotografie, weil es zur Analogfotografie fast keine Literatur mehr gibt.

Die Vielzahl an unterschiedlichen Aufnahme-, bzw. Sensorformate gibt es ja nun so richtig erst mit Einführung der Digitalfotografie. Schätzungsweise haben sich 90% der Armateure zu Analogzeiten ausschließlich mit KB befasst. Und hier brauchte man den Parameter Formatgröße in derartige Überlegungen erst einmal nicht mit einbeziehen. Daher meine Vermutung, dass ein Buch zum Thema Digitalfotografie den Parameter Formatgrößen und deren Konsequenzen auf die Abbildungscharakteristika eingehender abhandelt.

Richtig, die Schärfentiefe hängt bei gleicher Blendenöffnung praktisch nur vom Abbildungsmaßstab ab, hatte ich vor längerer Zeit bereits an anderer Stelle hier im Forum mal angemerkt. Das war eine der Kernaussagen von Dieter Gabler in seinem Buch: Die Nah- und Makrofotografie mit dem Minolta Spiegelreflexsystem (1978). Wer sich mit Makro beschäftigt, weiß den Begriff Abbildungsmaßstab in der Regel spontan einzuordnen. Daher auch meine Frage an Wilma, ob sie mit Ihrer Beschreibung den Abbildungsmaßstab meinte.

Die Schärfentiefenskalen auf den Objektiven aller Brennweiten sind aus meiner Sicht schlüssig. Ein Weitwinkel hat bei identischem Abbildungsmaßstab dieselbe Schärfentiefe wie ein Tele. Genau das lässt sich auf den Skalen ablesen.

Nun, Schulpysik habe ich natürlich auch gehabt. Ich denke, die hilft uns aber nur so lang weiter, bis der Lichtstrahl die Sensoroberfläche berührt. Ab da ist mit Schulpysik aus meiner Sicht nix mehr zu machen. Der Sensor ist anscheinend eine Fabrik für sich. Welche Wechselwirkungen hierin auftreten können, dürften die Geheimnisse der Sensorhersteller sein.

Warum sollten Mädchen auch kein Physikunterricht haben?

Um Missverständnissen vorzubeugen ... alles was ich oben geschrieben habe ist nur liiieb gemeint, bitte nichts falsch verstehen ;-)

Gruß
Herbert