Schärfentiefe-Rechner

Brennweite	Blende	Schärfebereich	Nah	Fern
50mm	f/1.2	26 mm	2.88 m	3.13 m
50mm	f/1.4	30 mm	2.86 m	3.16 m
50mm	f/1.8	38 mm	2.82 m	3.2 m
50mm	f/2	43 mm	2.8 m	3.23 m
50mm	f/2.8	60 mm	2.73 m	3.33 m
50mm	f/4	86 mm	2.63 m	3.49 m
50mm	f/5.6	123 mm	2.51 m	3.74 m
50mm	f/8	184 mm	2.34 m	4.18 m
50mm	f/11	273 mm	2.16 m	4.89 m
50mm	f/16	491 mm	1.92 m	6.83 m
50mm	f/22	1127 mm	1.7 m	12.97 m

8mm	f/4	∞	0.46 m	∞
12mm	f/4	∞	0.87 m	∞
14mm	f/4	∞	1.07 m	∞
18mm	f/4	∞	1.43 m	∞
24mm	f/4	598 mm	1.86 m	7.83 m
25mm	f/4	504 mm	1.91 m	6.95 m
28mm	f/4	342 mm	2.06 m	5.48 m
40mm	f/4	140 mm	2.46 m	3.85 m
44mm	f/4	113 mm	2.54 m	3.67 m
50mm	f/4	86 mm	2.63 m	3.49 m
75mm	f/4	38 mm	2.82 m	3.2 m
85mm	f/4	29 mm	2.86 m	3.15 m
100mm	f/4	21 mm	2.9 m	3.11 m
135mm	f/4	11 mm	2.94 m	3.06 m
150mm	f/4	9 mm	2.96 m	3.05 m
180mm	f/4	6 mm	2.97 m	3.03 m
200mm	f/4	5 mm	2.98 m	3.03 m
300mm	f/4	2 mm	2.99 m	3.01 m

(Die hier verwendeten Formeln habe ich aus der Wikipedia).

Foto, Techniknotiz: Warum Vollformat-Sensor?

Ich habe gestern mein Script zur Berechnung von Schärfentiefe aus dem Keller meines Blogs hervorgeholt. Mit Hilfe des Tools läßt sich recht gut nachvollziehen, warum eine bestimmte Art von Fotos nur mit einer Kamera mit einem Sensor im Vollformat machbar sind: solche mit einer starken Betonung von Unschärfebereichen im Vorder- bzw. Hintergrund. – Mir geht es im Folgenden nicht um ästhetische Fragen (darauf komme ich ggf. später zurück), sondern lediglich um den technischen Hintergrund.

Kurz nur eine Zusammenfassung der grundlegenden Zusammenhänge (ich gehe davon aus, daß die eh schon bekannt sind):

Sensorgröße:

Ein Vollformat-Sensor ist ebenso groß wie ein Dia oder Negativ im analogen Kleinbild (36x24mm).
Ein ASP-C-Sensor[1] mißt 22,2x14,8mm.
Der FourThird-Standard[2] basiert auf einer Sensorgröße von 17,3x13mm[3].

Crop-Faktor:

Der Crop-Faktor ist die Zahl, mit der man eine Brennweite multiplizieren bzw. dividieren muß, wenn man von Vollformat (bzw. Kleinbild) auf eine andere Sensorgröße umrechnen will.
ASP-C hat einen Crop-Faktor von 1,6.
FourThird: 2,0.

Wenn man zB. ein Objektiv von 50mm an einer ASP-C-Kamera verwendet, bekommt man einen Bildausschnitt, der dem eines 80mm (=50x1,6)-Objektiv an einer Vollformat entspricht.

Dasselbe Objektiv an einer FourThird-Kamera liefert einen Bildausschnitt entsprechend eines 100mm (=50x2)-Objektives an einer Vollformat.

Schärfebereich (auch Schärfentiefe oder Tiefenschärfe[4]):

Das ist der Bereich auf einem Foto, den man als „scharf“ empfindet. Vor und hinter diesem Bereich „verschwimmt“ das Bild (im sog. Bokeh)
Dabei gilt: je größer die Blende, und je größer die Brennweite, desto geringer der Bereich der Schärfe.
Mit Teleobjektiven bekommt man bei gleicher Blendenöffnung einen geringeren Schärfebereich als mit Weitwinkelobjektiven (bei gleichem Bildausschnitt).

Soweit, so bekannt.

Weniger bekannt[5] ist das Verhältnis zwischen Sensorgröße und Schärfentiefe: je kleiner der Sensor, desto größer der Schärfebereich (bei gleicher Blende und gleichem Bildausschnitt).

Zunächst leuchtet das nicht recht ein. Bei einem Objektiv mit gleicher Brennweite muß man den Bereich der Schärfentiefe mit dem Crop-Faktor verrechnen. Beispiel: 50mm bei 3m Fokus bei Blende f/4: Schärfebereich Vollformat: 86mm; FourThird: 43mm (also um den Faktor 2,0 geringer).

Anders sieht es jedoch aus, wenn man sich für den erreichten Bildausschnitt interessiert – und nur darauf kommt es in der Praxis an.

Ich versuche es mit einem Beispiel:

Wenn man an einer Vollformat für einen bestimmten Bildausschnitt ein 50mm-Objektiv benutzt, muß man bei einem FourThird-System dafür ein 25mm-Objektiv verwenden (Crop-Faktor 2,0). Das Beispiel (3m Fokus bei Blende f/4) ergibt bei Vollformat (50mm Brennweite) einen Schärfebereich von 86mm; bei FourThird (25mm Brennweite) sind das 186mm.

Die Abweichung beträgt zwei Blenden: um 186mm Schärfebereich mit der Vollformat zu bekommen, muß man um zwei Stufen abblenden (auf f/8); um 86mm auf der FourThird zu erreichen, die Blende zwei Stufen öffnen (auf f/2).

Im Grunde ist der Zusammenhang leicht nachvollziehbar: ein 25mm-Objektiv ist „kürzer“ (mehr im Weitwinkel) als ein 50mm. Im Weitwinkel hat man grundsätzlich einen größeren Schärfebereich, und zwar unabhängig von der Sensorgröße der verwendeten Kamera.

[1] ZB. in Spiegelkameras für den Consumermarkt von Nikon und Canon.
[2] Olympus; Panasonic.
[3] Andere Formate: vergl. hier.
[4] Ob man „Schärfentiefe“ oder „Tiefenschärfe“ sagen soll, ist durchaus umstritten. Der Begriff „Schärfebereich“ ist wohl halbwegs unbelastet ist (und trifft es mE. ohnehin besser).
[5] Zumindest scheint mir das so, wenn ich das an den meisten mir bekannten Debatten im 'net messe; Ausnahmen bestätigen die Regel (via).

Foto, Techniknotiz: Fokuspunkt setzen oder Kamera bewegen?

Ein Vorteil der Canon 5Diii gegenüber ihrer „kleinen Schwester“, der 6D, ist ihr ausgefuchstes Fokussystem. Für Sport- und Actionfotografen ist das ein Feature, das den höheren Kaufpreis für die 5D möglicherweise rechtfertigt (OK: nicht für mich).

Ich höre aber öfters auch ein anderes Argument, das darauf zielt, mit Hilfe dieses Features Objekte jenseits des Zentrums des Suchers zu fokussieren (und an dieser Stelle wird das Thema für mich interessant).

Üblicherweise stellt man ja im Zentrum des Suchers scharf. Das war in analogen Zeiten bzw. vor dem Aufkommen von Autofokus so, als es in der Mattscheibe einige Hilfen gab, um im Zentrum das Motiv manuell scharf zu bekommen.

Bei einer DSLR wie der Canon 6D (mit dem einzigen Kreuzsensor in der Mitte) ist das heute nicht anders. Wenn man den Schärfepunkt nicht in der Mitte des Bildes haben will, ist das einfach: man stellt im Zentrum scharf, und verschwenkt danach die Kamera.

Es gibt die Überlegung, daß, wenn man mit extrem lichtstarken Objektiven unterwegs ist, dies nicht mehr ohne weiteres möglich sei.

Der Bereich der Schärfentiefe ist äußerst gering (teilweise im Bereich von unter einem Millimeter), so daß man beim Schwenken der Kamera die Schärfenebene allzusehr „verkantet“.

Das ursprünglich scharf gestellte Motiv im Zentrum ist, wenn man es mit einem Schwenk an den Rand des Bilds befördert, deshalb merklich unscharf.

Es bleibt dann nur übrig, mit der Kamera den Bildausschnitt zu wählen, um erst danach den Fokuspunkt zu setzen.

Dabei ist diese Überlegung zunächst nur eine Meinung, eine Behauptung.

Ich habe das mal nachgerechnet[1].

[1] Um das Ergebnis vorwegzunehmen: unter bestimmten, recht extremen Umständen ist das nicht von der Hand zu weisen.

Zunächst braucht man eine Formel, um die Beziehung zwischen Brennweite und Maßstab von Gegenstand und Abbild zu bestimmen. Die Linsengleichung (Formel via Wikipedia) bietet genau das. Nach Umstellung kann man mit ihr berechnen, in welcher Entfernung man eine Kamera aufstellen muß, um mit einem Objektiv einer bestimmten Brennweite einen Gegenstand von bekannter Größe abzubilden (wobei das „reelle Bild” – das „B” in der Formel – die Größe des Sensors beschreibt) .

Linsengleichung

(Grafik und Formeln via Wikipedia)

Entfernung Kamera - Motiv (= Gegenstandsweite = g) = 1.15 m

Mit Pythagoras kann man zumindest näherungsweise berechnen, was passiert, wenn man den Fokuspunkt „verschwenkt“.

Focal Displacement Calculator

Focal Displacement = 4.34 mm

Eine Beobachtung: wenn man die Entfernung („Distance To Motive”) verdoppelt, verdoppelt sich auch die Fehlerdistanz („Focal Displacement”). Wenn man die „Verschwenkung” (mir fällt gerade kein besserer Begriff ein: „Pivot”) verdoppelt, steigt die Fehlerdistanz jedoch im Quadrat.

Szenario 1: Porträt, Querformat, 30x45cm für das Motiv (da paßt bequem ein Gesicht hinein, mit etwas „Luft” rechts und links).

Das Objektiv sei ein 85mm. Laut Linsengleichung ist die Distanz zwischen Kamera und Motiv (mit der Breite 45cm im "G"; Kamera mit Vollformat-Sensor im "B" der Linsengleichung) dann 1,15m.

Laut Schärfentiefe-Rechner ist der Schärfebereich bei Blende f/1.2 dann kleiner als 1mm.

Wenn man das Portrait nicht ins Zentrum, sondern an den Rand platzieren will, muß man die Kamera schwenken (nachdem man zB. auf ein Auge im Gesicht des Portraits scharf gestellt hat).

Beim "Verschwenken" der Kamera auf 1,15m um "X"cm ergeben sich folgende Differenzen zur Schärfe-Ebene:
um 5cm => ~1mm
um 10cm => ~4mm
um 20cm => ~17mm

Szenario 2: Gleiches Motiv, diesmal mit einem 135mm mit einer Blende bei f/2.0.

Distanz Kamera-Motiv (Format des Fotos wie oben) ist dann 1,82m - man kann hier also zwei Schritte zurück treten. Laut Schärfentiefe-Rechner ist der Schärfebereich in diesem Szenario ebenfalls unter 1mm.

Beim "Verschwenken" der Kamera auf einer Distanz von 1,82m um "X"cm ergeben sich deutlich geringere Differenzen zur Schärfe-Ebene:
um 5cm => ~0,7mm
um 10cm => ~2,7mm
um 20cm => ~11mm

(Ein Resume folgt)