Benutzer:Glockenklang1/Zerstreuungskreis
Eine Kamera erzeugt scharfe Bilder von einem Objekt, wenn die Entfernung exakt eingestellt ist. Jeder Objektpunkt wird dann auf einen Punkt des Bildes abgebildet. Stimmt die Entfernung nicht, so erzeugt die Kamera fuer jeden Objektpunkt statt eines Bildpunktes einen Zerstreuungskreis. Vom Objektiv aus gesehen entsteht bei einer fokussierten Abbildung eines Objektpunktes ein Lichtkegel, dessen Spitze im Falle einer korrekten Fokussierung genau auf der Filmebene auftrifft. Bei einer Abweichung davon wird die Spitze abgeschnitten oder über die Filmebene hinaus projiziert. Daher entstehen Zerstreuungskreise, die ab einer bestimmten Größe zu einem Bild führen, das wir als unscharf empfinden.
Zerstreuungskreis berechnen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Der Durchmesser des Zerstreuungskreises eines einzelnen Objektpunktes im Abstand ist
Darin ist f die Brennweite der abbildenden Optik, die Einstellentfernung und N die Blendenzahl.
Beispiel: , , , => .
Eine Kamera ist auf eine Entfernung von 100mm eingestellt. Ein einziger weit entfernter Lichtpunkt wird dann auf einen 25mm grossen Zerstreuungskreis abgebildet. Der Zerstreuungskreis zeigt kaum erkennbare innere Strukturen, ist jedoch scharf nach aussen begrenzt.
Ein zweiter Objektpunkt mit einer Unschärfescheibe betragsgleicher Grösse () liegt nahe an der Linse (=50mm).
Bilderzeugung durch Zerstreuungskreise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Aus der Vielzahl von Punkten im Objektraum entsteht ein Bild durch Überlagerung der Zerstreuungskreise für diese Objektpunkte. Das ideale Abbild einer Szene entsteht dann, wenn der Durchmesser der Zerstreuungskreise verschwindet.
Zerstreuungskreise müssen nicht ohne innere Struktur sein. Sie können tasächlich wie Kreise aussehen, z. B. bei Vorhandensein einer Zentralabdeckung bei Katadioptrischen Systemen. Beugungsscheibchen besitzen bereits rechnerisch außer einer zentralen Scheibe äußere Ringe. Verlaufen diese Ringe bei nicht-scharfer Entfernungseinstellung innerhalb der geometrischen Zerstreuungskreise werden sie als Ringsystem tatsächlich sichtbar, siehe auch Punktspreizfunktion .
Das Erscheinungsbild durch den Zerstreuungskreis heißt auch Bokeh.
Die Zerstreuung der Habaneros
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| s | Z | Z | 1/sZ |
|---|---|---|---|
| 100cm | .33 mm | 4 | |
| 90cm | .3 mm | 5 | |
| 80cm | .27 mm | 6 | |
| 70cm | .23 mm | 8 | |
| 60cm | .18 mm | 12 | |
| 50cm | .11 mm | 24 | |
| 40cm | 0 | 0 | |
| 30cm | .18 mm | 24 | |
| 20cm | 4.9 mm | .55 mm | 12 |
Toleranzdurchmesser für Zerstreuungskreise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Hersteller markieren auf ihren Fotographischen Objektiven je nach Aufnahmeformat die Schärfentiefe bezogen auf einen bestimmten gerade tolerierten Durchmesser des Zerstreuungskreises. Bei Standardabzügen in etwa 25cm Entfernung kann das menschliche Sehsystem dann zwei benachbart liegende Zerstreuungskreise gerade noch voneinander trennen, da sie unter einem Winkel von zwei Bogenminuten stehen. Der Zerstreuungskreis ist dann 1/1500 der Bilddiagonalen.
| Bezeichnung | Aufnahmeformat | Diagonale | Z |
|---|---|---|---|
| 1/2,7"-Sensor | 6,3 mm | 0,004 mm | |
| 2/3"-Sensor | 11,2 mm | 0,007 mm | |
| 4/3-Typ-Sensor | 22,5 mm | 0,015 mm | |
| APS-C Sensor | 22,5 mm x 15 mm | 27 mm | 0,018 mm |
| Kleinbildformat | 24 mm x 36 mm | 43,2 mm | 0,03 mm |
| Mittelformat | 57 mm x 57 mm | 80,6 mm | 0,05 mm |
Größere Toleranzdurchmesser
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]In bestimmten Situationen sollten andere Werte für Z eingesetzt werden. Will man das Bild z. B. nicht aus einem üblichen Betrachtungabstand betrachten, der in etwa der Bilddiagonalen entspricht, so verändert sich damit auch der zulässige Zerstreuunskreisdurchmesser. Bleiben wir zur Betrachtung weiter vom Bild entfernt, so können größere Zerstreuungskreisdurchmesser zugelassen werden. Gehen wir näher an das Bild heran um Details zu betrachten, so werden kleinere Zerstreuungskreise nötig, um dabei immer noch einen scharfen Bildeindruck zu erhalten. Eine weitere Ausnahme ergibt sich immer dann, wenn aus dem ursprünglichen Bild ein Detail herausgeschnitten und stärker nachvergrößert wird. In diesem Fall wird Z so zu beziffern sein, dass er 1/1500 der Diagonalen des Sensor- oder Filmareals ist, welches für die Aufnahme dieses Bildausschnittes genutzt wurde.
Fotografische Konsequenzen eines gewählten Toleranzdurchmessers
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Es ergeben sich weitere Zusammenhänge aus dem bei einem bestimmten Aufnahmeformat gültigen Zerstreuungskreisdurchmesser:
1. Das Maß von Z ist entscheidend bei der Ermittlung der förderlichen Blende, also der kleinsten einstellbaren Blende, bei der die Schärfentiefe gerade so weit maximiert wird, dass der Schärfeeindruck durch die bei kleinen Blenden zunehmend wirksame Beugung den Schärfeeindruck noch nicht generell mindert. Da wie aus der Tabelle zu ersehen die zulässigen Zerstreuungskreisdurchmesser bei größeren Sensor- oder Filmformaten steigen, kann an großformatigen Kameras auch ohne starken Schärfeverlust eine kleinere Blende eingestellt werden.
2. Hand- oder Körperbewegungen im Moment der Aufnahme können zu einem Verwackeln des Bildes führen. Übersteigt die durch Verwacklung verursachte Unschärfe das Maß von Z, so wird sie in der fertigen Aufnahme erkennbar bleiben.
3. Die Genauigkeit der Fokussierung selbst kann in Form eines Zerstreuungskreisdurchmessers angegeben werden, wobei eine Fokussiergenauigkeit anzustreben ist, die deutlich höher ist, als es der für das Empfinden von Unschärfe gültige Zerstreuungskreisdurchmesser im Grenzfall erlaubt. Wenn also in einer Kleinbildkamera Z bei 0,03 mm liegt, und ein Autofokussensor eine Genauigkeit der Fokuslage aufweist, die einen Zerstreuungskreis von maximal 0,01 mm zeigt, so ist diese Fokussierung hinreichend genau.
Siehe auch
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Weblinks
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- Zerstreuungskreise verschiedener Digitalkameras DOFMaster DEPTH OF FIELD CALCULATORS.