Schärfentiefe und Cropfaktor

Illustration zu

Blendenring eines Canon FD Objektivs mit Schärfentiefeskala

Schärfentiefe und Cropfaktor — Ich hab ja gedacht, das Thema wäre mittlerweile „durch“, aber die letzten Wochen haben mir gezeigt, dass das anscheinend nicht der Fall ist. So hatte ich  dazu einige Mails mit Nachfragen. Und in gleich zwei Individual-Fotokursen war das auch Thema.
Also ist es vielleicht doch sinnvoll, mich hier um diesen Aspekt der Schärfentiefe zu kümmern.

Hintergrund

Illustration "Schärfentiefenskala einer Agfareflex"

Ungewöhnliche Darstellung  der Schärfentiefe an einer Agfareflex

Meine Schärfentieferechner und die Schärfentieferechenscheiben berücksichtigen die Auswirkung unterschiedlicher Sensorgrößen. Doch gerade diese Auswirkungen wurden von meinen jeweiligen Gesprächspartnern angezweifelt.

Sie waren der auf den ersten Blick durchaus nachvollziehbaren Überzeugung, dass doch das Objektiv (seine Brennweite) die Schärfentiefe erzeugen würde. Und das Objektiv würde je nach Kamera von den unterschiedlichen Größen des Sensors überhaupt nichts wissen und auch nicht durch die Sensorgröße verändert. Die Schärfentiefe wäre also nur von der Brennweite (und Blende und Abstand) abhängig.
Ein zusätzlicher Hinweis wäre, dass die auf manchen Objektiven aufgedruckten Skalen doch immer gleich wären.
Das ist natürlich zuerst einmal völlig richtig, die Schärfenabbildung auf dem Sensor bei gleichem Objektiv, gleicher Blendeneinstellung und gleichem Aufnahmeabstand ist absolut die gleiche, egal, wie groß die Fläche des Sensors ist.

Was ist der Cropfaktor?

Die meisten werden es wissen und können diesen Kasten hier überspringen. Aber zur Sicherheit….
Früher gab es eine alles beherrschende Größe des Aufnahmemediums, den Kleinbildfilm.
Das hat sich mit der Digitalfotografie geändert.
Da in der digitalen Welt die Sensorgröße den Kamerapreis sehr stark beeinflusst, gab es hier im Gegensatz zur analogen Fotografie von Anfang an viele unterschiedliche Sensorformate, teils auch sehr kleine (preiswerte).
Die kleineren Sensoren „sehen“ aus dem Bildkreis eines Objektivs aber nur einen kleineren Ausschnitt. Dieser entspricht einer Aufnahme mit einem größeren Sensor unter Verwendung einer längeren Brennweite.
Fachlich nicht richtig wird so gerne von einer „Brennweitenverlängerung“ durch den kleineren Sensor gesprochen.
Der Umrechnungsfaktor zwischen den verschiedenen Sensorgrößen. zur Bestimmung der „gefühlten Brennweite“ ist der so genannte Cropfaktor .

Übersehen

Doch ein entscheidendes Detail, das durch die Unterschiede der Sensorgrößen bedingt ist, wird dabei übersehen.
„Auf dem Sensor“ ist das Bild in der Regel nur in einer Art Zwischenstadium. Zumeist schauen wir es uns nicht als sensorgroße Briefmarke an, sondern vergrößern es für die Wiedergabe mehr oder weniger stark.

Fast immer soll das Bild ja eine bestimmte, oft deutlich größere Fläche füllen. Es soll auf dem Computermonitor, dem Smartphonedisplay oder im Bilderrahmen wiedergegeben werden.
Das Wiedergabemedium bestimmt also die endgültige Bildgröße.
Aufnahmen, die mit kleineren Sensoren aufgezeichnet werden, müssen dann natürlich stärker vergrößert werden, um die gleiche Endgröße zu erreichen.

Bei der Schärfentiefe geht es also nicht um die Unschärfe der Darstellung auf dem Sensor, sondern um deren Sichtbarkeit im Bild an der Wand, auf dem Monitor, Display, …

Wenn eine Aufnahme stärker vergrößert wird.

Illustration: eine Schärfentieferechenscheibe

Schärfentieferechenscheibe

Das Maß der Vergrößerung und der Abstand des Betrachters zum Bild spielt bei der Überlegung zur Schärfentiefe eine entscheidende Rolle.
Schärfentiefe bedeutet ja nicht „echte“ Schärfe, wie sie im Idealfall in der fokussierten Entfernung gegeben ist.
Vielmehr meint man damit eine Unschärfe, die so schwach ist, dass der Betrachter sie nicht als Unschärfe wahrnimmt. Es gilt also das als scharf, das vom Betrachter nicht als unscharf erkannt wird.

Wird eine stärkere Vergrößerung vorgenommen und/oder geht der Betrachter (relativ gesehen im Verhältnis zur Bildgröße) näher ans Bild, werden schwache Unschärfen sichtbar, die vorher noch nicht sichtbar waren.
Die Ausdehnung der Schärfentiefe kann dadurch sinken.

Wenn man ein vollständiges Bild vergrößert, wird seine Fläche größer und der Betrachter wird es aus einem größeren Abstand ansehen. (Man geht bei „üblichen Bildern“ von der Bilddiagonale als typischen Betrachtungsabstand aus.)
Aus größerem Abstand ist die (gewachsene) Unschärfe aber nicht wahrnehmbar, die Schärfentiefe bleibt in Ihrer Wirkung gleich.

Im Fall der unterschiedlichen Sensogrößen liegen die Dinge aber anders. Da wird der auf dem kleineren Sensor aufgezeichnete Bildausschnitt stärker vergrößert, damit das gleiche Endformat erreicht wird.
Der Betrachtungsabstand bleibt dann gleich und der Betrachter erkennt die vergrößert angezeigte Unschärfe. Die Schärfentiefe scheint geschrumpft zu sein.

Die Annahme, dass die Schärfentiefe auch bei unterschiedlich großen Sensoren gleich bliebe, ist also schlicht und ergreifend falsch. (Zumindest solange man nicht das generell zugrunde liegende Konzept von „Scharf ist, was nicht als unscharf erkannt wird.“ in Frage stellt.)

Eigenwerbung

An der Stelle darf ich vielleicht noch ein bisschen Eigenwerbung machen: Die für richtig belichtete Fotos wichtigen Einstellungen wie Belichtung, Automatik und Belichtungskorrektur,  aber auch Brennweite, Bildgestaltung und Bildbearbeitung sind ein wichtiger Teil meiner Fotokurse zu den Grundlagen der Fotografie, die ich an der Fotoschule-Ruhr.de anbiete.
Ich würde mich freuen, Dich da zu treffen.


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Illustration Kaffeetasse

geschrieben/aktualisiert: / 21. Apr 2024

2 thoughts on “Schärfentiefe und Cropfaktor

  1. Jens T.

    Ich habe lange mit mir gehadert, da ich Fotografie nur als Hobby betreibe und hier einen Profi vor mir habe, aber sollte man diese Vorgehensweise zur Schärfentiefe, zumindest in der digitalen Welt, mittlerweile nicht ein bisschen differenzierter betrachten? Dein Schärfentieferechner geht rein linear vor. Bei einem Cropfaktor von 2 rechnet er, dass zur Vergrößerung des Bildes entsprechend Cropfaktror 1 aus einem Pixel in X- und Y-Richtung jeweils zwei Pixel werden, also 2 x 2 = 4 Pixel mit genau den selben Farbwerten. Das ist bei vielen Verfahren zur Vergrößerung auf dem Computer nicht mehr der Fall. Viele Programme erkennen Kanten oder das im Bild dargestellte und machen aus dem einen Pixel eben nicht vier gleichfarbige, insbesondere wenn Programme mit KI zum Einsatz kommen, die den Bildinhalt analysieren und sogar nachzeichnen können.

    Antworten
    1. Tom! Beitragsautor

      Hallo Jens, danke für den Kommentar.
      Ich muss zugeben, so ganz habe ich es nicht verstanden, worauf Du hinaus willst. Ich vermute aber, dass Du meinst, ein Schärfentieferechner solle die Pixeldichte berücksichtigen. Das würde bedeuten, dass man zu unterschiedlichen Schärfentiefen kommen würde, weil man ja bei höherer Pixeldichte mehr Details erkennen könnte.

      Falls ich mit der Annahme richtige liege:

      Es ist halt die Frage, was man zur Grundlage der Berechnung macht.

      Üblicherweise war das wohl der typische Betrachter, der ein typisches Bild aus der Diagonalen der Bildabmessungen betrachtete (für Panoramen sollte man da vermutlich besser kürzere Betrachtungsabstände annehmen, ebenso für „Wimmelbilder“ a la Gursky etc.)
      Auf dieser Basis bestimmte dann das durchschnittliche Auflösungsvermögen menschlicher Augen die Grenzen der notwendigen Schärfentiefe (also die Kleinheit des als Berechnungsgrundlage dienenden Zerstreuungskreises)
      Natürlich kann man auch kleinere Zerstreuungskreise zur Berechnung heranziehen.
      Zum Beispiel wegen einer höheren Pixeldichte. (Man kann weiter hinein zoomen, Ausschnitte verwenden etc.)

      Aber je kleiner der dann wegen der Pixeldichte (oder anderer Faktoren) angenommene notwendige Zerstreuungskreis, desto kleiner wird die Schärfentiefe und umos stärker muss man abblenden.
      Das Abblenden wirkt sich dann auf Verwacklung (durch evtl. notwendige längere Belichtungszeiten) und Rauschen (durch evtl. notwendige höhere ISO-Werte) aus.
      Und vielleicht steigt auch die Unschärfe durch Beugung.
      (Ich habe dazu einen Artikel: Warum ich die Schärfentiefe anders berechne als Fuji, Olympus und Co.)

      Ich habe versucht, das ganze für den Einsteiger überschaubar zu halten und mich dabei an der üblichen Definition der Schärfentiefe in Abhängigkeit vom den Fähigkeiten des Sehvermögens des Betrachters und unter der Annahme der Bildbetrachtung aus üblicher Entfernung (entspricht meist etwa der Bilddiagonalen) orientiert.
      Das ist aus meiner Sicht auch das sinnvollste Vorgehen. Eine Betrachtung eines 100% Ausschnitts am Monitor mag zwar beeindruckende technische Fähigkeiten der Kameras (und Fotografen) zeigen, hat aber nur noch wenig mit einem vom Fotografen gestalteten Bild zu tun. Man sieht ja nur einzelne Details und verliert den Zusammenhag, der die Gestaltung ausmacht, aus dem Auge(!).
      Wenn ich als Fotograf dem Betrachter diesen kleinen Ausschnitt präsentieren will, verwende ich einfach einen kleineren Bildwinkel (in der Regel durch eine längere Brennweite). Das wird dann ziemlich sicher auch eine bessere Bildqualität ergeben.
      (Wie oben schon geschrieben, bei Panoramen und „Wimmelbildern“ gelten evtl. etwas andere Regeln.)

      Wo da jeder seinen Sweet-Spot der Schärfentiefe findet, ist dann sicher auch individuell.

      Auf der Basis meines Einfachrechners haben aber andere, speziell Erik Krause, eine richtig große Weiterentwicklung gemacht, da kann man unter anderem seinen individuellen Wunsch-Zerstreuungskreis eingeben.
      https://www.erik-krause.de/schaerfe.htm

      Antworten

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