Schärfentiefe

Obwohl das Thema schon vielfach behandelt worden ist, möchte ich doch auch etwas dazu beitragen.
Es gibt einerseits die rein technischen Berichte, andererseits aber auch Berichte, aus denen nicht so recht hervorgeht, daß es ohne technisches Wissen schwer ist, gezielt Einfluß auf die Schärfentiefe zu nehmen bzw. abzuschätzen, was möglich und was nicht möglich ist.

Mein Ziel ist es, bzgl. der Darstellung einen Mittelweg zu finden.

Zunächst die Zusammenhänge:

1. Bildschärfe bzw. Bildunschärfe

Bildschärfe ist Definitionssache. In meinem Beitrag Darstellung der Bilder bin ich auf Bildschärfe schon eingegangen. Auch hier im Kapitel Schärfentiefe spielt der Parameter N, Auflösung, eine wesentliche Rolle. Je größer N, desto höher die Definition zur Grenze der Schärfe. Hier noch einmal das Wesentliche.

Bisher war wohl ein Wert N=1500 üblich. Dieser Wert bezieht sich auf die Bilddiagonale einer Auflösung von etwa 1368 x 768 Pixel.

Es sieht so aus, und das wäre an sich auch folgerichtig, daß inzwischen höhere Ansprüche an Bildschärfe gestellt werden, sprich mit höheren Werten für N gerechnet wird. Ich hatte mich schon 2013 damit beschäftigt und Werte für N so um 3000 als eher für zeitgemäß gehalten.
Angaben zur Schärfentiefe in den Kameras bzw. auf den Objektiven nehmen offenbar wieder zu. Früher, bspw. in den 1960ern Jahren, waren solche Angaben üblich.

die mittlere Skala 22 bis 22 ist für die Anzeige der Schärfentiefe

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Wenn ich aus ablesbaren Werten rückrechne, komme ich bei diesem Objektiv auf einen Wert von N etwa 1000.

2.Hyperfokale Entfernung

Bei der Berechnung der Schärfentiefe spielt die hyperfokale Entfernung eine entscheidende Rolle.

Hyperfokale Entfernung bedeutet, wenn man auf diese Entfernung fokussiert, herrscht Schärfe zwischen der halben hyperfokalen Entfernung und Unendlich, Schärfe gemäß Definition.


dh = f * f * N / (d * bl) oder mit Cropfaktor dh = fkb * fkb * N / (dkb * bl *cf)

mit

f, fkb         Brennweite bzw. Kleinbildbrennweite
N                Anzahl der auf der Diagonalen im Betrachtungsabstand
………………..der  Diagonalen unterscheidbaren Punkte
d,dkb        Diagonale des Chips bzw. des Kleinbildchips
B                 Blende
cf               Cropfaktor


3. Schärfentiefe

Mit der hyperfokalen Entfernung wird der Nahpunkt und der Fernpunkt berechnet, die Differenz zwischen Nah- und Fernpunkt entspricht der Schärfentiefe.


Nahpunkt                        dnah = g * (dh – f) / ((dh – f) + (g – f))
Fernpunkt                      dfern = g * (dh – f) / ((dh – f) – (g – f))
Schärfentiefe                      ts = dfern – dnah

mit

g               Gegenstandsweite
dh            hyperfokale Entfernung
f                Brennweite siehe oben


Da das alles recht unübersichtlich aussieht und ich 2013 beschloß, mich mit Visual Basic VBA zu beschäftigen, habe ich die Zusammenhänge in VBA programmiert und kann damit die Zusammenhänge in Excel übersichtlich und anschaulich darstellen.

Bevor ich auf Beispiele eingehen möchte, noch verbale Aussagen zu den o. g. Abhängigkeiten:


⇒ die Schärfentiefe ist umso geringer, je höher man
…..die Schärfe N definiert

⇒ die Schärfentiefe ist der Blende proportional, d. h. Blende 11
…..hohe Schärfentiefe, Blende 1.8 niedrige Schärfentiefe

⇒ die Schärfentiefe ist dem Cropfaktor proportional, d. h. hoher
…..Cropfaktor
sprich kleiner Chip, also Kompaktkamera hohe
…..Schärfentiefe und kleiner Cropfaktor sprich großer Chip, also
…..Kleinbildkamera geringe Schärfentiefe


Hier zunächst eine Oberfläche zur punktuellen Berechnung der Schärfentiefe, bitte erforderlichenfalls Ansicht vergrößern, Handhabung ist selbst erklärend.

Schärfentiefenberechnung

Falls jemand Interesse an dem Programm haben sollte, bitte melden, so oder so, ich schicke die Datei dann ggfs. zu, wobei aber klar sein muß, VBA muß in Excel integriert sein, sonst klappt das natürlich nicht.

Anschaulicher wird das Ganze, wenn man es grafisch darstellt.

Sony RX100, N=3285, Nah- und Fernpunkte, verschiedene Blenden, die senkrechten Linien habe ich ausgeblendet

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Man sieht deutlich, daß es im Nahbereich selbst bei der Sony mit ihrem 1 Zoll Chip schnell recht eng mit der Schärfentiefe wird. Deshalb hier noch einmal die Nah-und Fernpunkte für den Nahbereich

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Im Nahbereich geht es mit der Schärfentiefe sehr eng zu. Der Übergang zwischen scharf und unscharf ist natürlich gleitend, aber es wird dann schon schwer, bestimmte Blumen z. B., durchgehend scharf aufzunehmen.

Blüte Edeldistel, Kamera Olympus SH2

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Mit der Olympus gelingt das recht gut, und da es eine Nahaufnahme ist, gelingt auch das Freistellen durch Unschärfe recht gut, wobei ich sagen muß, ohne mein Zutun, denn bei der Olympus SH2 gibt es keine einstellbare Blende.

Hier jetzt noch ein Vergleich zwischen Superzoomkamera und Kleinbildkamera, Cropfaktor etwa 5.7 bis 5.8 bzw. 1.

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Es ist deutlich zu sehen, welche Unterschiede hinsichtlich Schärfentiefe zwischen Kompaktkameras, insbesondere den hier auf dieser Webseite angeführten Superzoomkameras, und Kleinbildkameras bestehen, besonders im Nahbereich.

Wer also gern mit Bokeh arbeitet, für den sind Kompaktkameras wesentlich weniger geeignet als Kleinbildkameras.

Wer dagegen möglichst viel Schärfentiefe in seinen Fotos haben möchte, der hat mit den Kompaktkameras wesentliche Vorteile gegenüber den Kleinbildkameras, besonders im Nahbereich, aber nicht nur, denn auch bei Tele kommen die Unterschiede in den entsprechenden Entfernungsbereichen sehr deutlich zum Vorschein.

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