Sensorauflösung und Beugungsunschärfe?
 

Kein Ende in Sicht beim Megapixel-Race. An APS-C liegt Canon derzeit mit 18 MP auf einem APS-C-Sensor an der Spitze, dicht gefolgt von der A55/A580 mit 16 MP. Ich hatte aber auch 14 MP-Kameras in der Hand mit einem mickrigen 2/3"-Sensor.

In den letzten Tagen ist mir da der Gedanke aufgekommen, dass Beugungsunschärfe mit zunehmender Pixel-Zahl (bei gleich bleibender Sensorfläche) ein Problem werden könnte. Ich habe dazu mal ein bisschen im Web gestöbert aber nur sehr technische Erläuterungen gefunden, die sich zudem meist noch auf Film beziehen.

Also ihr Physik-Lehrer und Optiker-Meister: Wie ist das denn nun mit der Beugungsunschärfe? Ist meine Überlegung richtig, dass bei immer höherer Pixeldichte die theoretische mögliche Auflösung durch Beugung begrenzt wird? Und konkret: Bei welcher Blendenzahl tritt denn rein rechnerisch an einem APS-C-Sensor mit 16 MP Beugungsunschärfe auf? Und wie verhält es sich, wenn (wie einige Gerüchte munkeln) der Alpha 700-Nachfolger tatsächlich einen 24-MP-Sensor in APC-Größe bekommen sollte?

Martin

Ich war auch letztens im Laden und hab eine Kompakte für jemanden gesucht und getestet.

Ich hab keine gekauft, weil einfach nur matsch raus kam.

sonst einfach mal hier schauen

Und noch eine kleine Anmerkung von mir ... nichtnur die Beigungsunschärfe ist das Problem sondern auch Linsenfehler sind bei extrem dichten Pixeln dafür verantwortlich das der Megapixelwahn eigendlich nix bringt.

Bei unseren APS-C Sensoren sind wir da aber noch im grünen bereich. Die sind ja immerhoch noch größer als die Kompakten ;)
Genaue Zahlen weis ich nun aber auch ohne recherche nicht auswendig.

Laut Wikipedia ist der Durchmesser des Beugungsscheibchens proportional zur Wellenlänge und zur Blendenzahl, kurz gesagt d = 2,44 * Lambda * F.

Bei 24 Megapixeln auf APS-C wäre der Pixelabstand ungefähr 0,004mm bzw. 4000nm. Bei einer Wellenlänge von 555 nm kämen wir dann auf eine Blendenzahl von F = 4000/(2,44*555) = 2,95, oberhalb derer die Beugung größer als ein Pixel wäre ... :shock:

Kann mir bitte jemand sagen, daß ich mich verrechnet habe?

Du hast dich verrechnet :cool:

Danke :D

Ich komm aber trotzdem auf keine anderen Zahlen. Und bei 16 MP wäre es immer noch Blende 3,5, ab der sich die ersten Beugungseffekte bemerkbar machen sollten. :?

Bei APS setzt die Beugung etwa oberhalb von f=11 ein. Wenn man ganz genau hinschaut, dann siehr man das schon bei der A700. Bei einer A7xx mit 24 Mio. pixeln fällt nur das genaue hinschauen in 100 % Ansicht leichter, man erkennt den Effekt also besser. Der Beugungseffekt selbst verändert sich jedoch nicht.
Gebeugt wird schliesslich an der Blende und nicht irgendwo auf dem Sensor an den pixeln.

Bitte , gern geschehen ;)

Die Größe der Blende bestimmt die Größe des Beugungsscheibchens. Wenn aber ein einzelnes Pixel schon größer ist als das Beugungsscheibchen, dann kann die Beugung komplett vernachlässigt werden. Insofern gibt es keine "Beugung für APS-C", der Effekt hängt von der Größe der einzelnen Pixel ab und nicht von der Gesamtgröße des Sensors.

Richtig, die Diskussion habe ich neulich schon mit jemandem geführt. Da sind eine ganze Menge theoretischer Gedankenspiele möglich zum Qualitätsunterscheid von APS-C und VF.

Allerdings ist das in der Praxis dennoch so, dass der Gesamtsensor eine gewisse Rolle spielt. Je größer der Sensor, desto geringer ist die Vergrößerung, die für das Ausgabeformat stattfinden muss und desto weniger fällt das Beugungsproblem in der Praxis auf. Ebenso kann man bei einem größeren Sensor, der dichter bepackt ist, leichter entscheiden, welche Auflösung und welche Beugungsbegrenzung man haben will. Fasse ich nun vier Pixel zusammen, reduziere damit die Beugungsbegrenzung (weil ja das Unschärfescheibchen größer sein darf), verschenke dafür aber Auflösung - oder habe ich eine sehr hohe Detailauflösung, laufe jedoch recht früh in die Beugungsbegrenzung.

Beid der Canon 7D liegt die Grenze derzeit glaube ich bei f9 (müsste nochmal genauer nachschlagen). Für mich ist das schon inakzeptabel, gerade wenn Landschaften oder Makros abgelichtet werden.

Wenn man nur sehr oberflächlich einsteigen will,
ist immer noch das der Klassiker:

http://photo.net/photo/optics/lensTutorial#part4

Wenns etwas anspruchsvoller sein soll:

Auf über 1200 Seiten in Englisch

Handbook of Optics, Third Edition Volume I
Verlag Mcgraw-Hill
ISBN 0071498893

BG

2/3" (8,8 x 6,6mm) wäre ja noch gut, so "große" Sensoren haben heutige Kompaktkameras aber kaum noch. Den fragwürdigen Weltrekord hält derzeit wohl die Panny DMC-FZ100, die auf 1/2,33" (6,13 x 4,60 mm) 14 MP unterbringt - das sind 50 MP/qcm, bei einem Pixelpitch von 1,4 mikrometern. Ein APS-C-Sensor hätte bei dieser Auflösung / mit derart kleinen Pixeln schlappe 185 MP.

Wär' das nix für Dich? :lol:

Wobei ich die APS-C/VF-Geschichte hier sogar außen vor lassen würde. Auf einen Vollformat-Sensor passen bei gleichem Pixelabstand immer gut doppelt so viele Pixel wie auf APS-C, fertig.

Dafür hast du bei einem größeren Sensor eine geringere Tiefenschärfe und mußt gegebenenfalls stärker abblenden, dadurch verstärkt sich wieder der Beugungseffekt. Ich hab es nicht nachgerechnet, aber ich vermute, das hebt sich gegenseitig exakt wieder auf.

Kann man so machen. Da würde ich aber lieber zwei unterschiedliche Bodies nehmen. Wenn ich eh die hohe Auflösung nicht haben will, brauche ich mir keine 40MB großen Raw-Dateien ans Bein zu binden. Schon alleine aus dem Grund werde ich meine Dynax mit ihren 6 Megapixeln so lange wie möglich in Ehren halten.

Ja, das ist genau der Punkt, um den es hier geht. Wenn du eh schon ein Beugungsproblem hast, dann brauchst du auch die Sensor-Auflösung nicht mehr zu erhöhen. Und irgendwann bist du halt an dem Punkt, wo du schon bei Offenblende durch noch mehr Pixel keinen weiteren Detailgewinn mehr hast, egal wie gut deine Linsen sind. Die Frage ist jetzt, wie weit man da gehen kann.

Da sind mehrere Fehler im Ansatz enthalten.

Erstens berechnet diese Formel das erste Minimum, also den Durchmesser, der bereits wieder die Lichtintensität 0 hat. Wirksam wird also ein etwas kleinerer Durchmesser.

Zweitens hat das Konglomerat aus Bayersensor und AA-Filter nicht die Auflösung eines einzelnen R oder G oder B Pixels. Wir hatten das erst kürzlich im Foveon Fred...

Wenn man das berücksichtigt kann man grob noch ein bis zwei Blenden drauflegen bevor die Beugung bildtechnisch nachweisbar wird.

BG

Bei meiner kleinen Canon G10 mit 1/1.7'' ist schon Bl. 2.8 "beugungsbegrenzt". Daher verwende ich die Kamera immer bei voller Öffnung.

Bei der Vollformat A900 mit 24 MP geht es erst bei Blende 11 mit dem Beugungseinfluss los. Bei der Crop-Canon 7D mit 18 MP (pixel pitch 4.3µm) ist das schon Blende 7.2...

Quelle:

http://olypedia.de/Beugungsunsch%C3%A4rfe#Chip_Formate

Die Steigerungsfähigkeit der Auflösung somit ist im Cropformat so begrenzt, dass man demnächst an die sinnvollen Grenzen stösst.
Die leigen wohl so bei 24 MP. Für höhere Auflösungen bräuchte man dann immer grössere Lichtstärke der Objektive (und die müssen dann bei Bl. 2 schon sehr gute Abbildung haben) um auf Crop z.B. 35 MP hinzubekommen.

Ein 4/500 wäre dann schon nicht mehr sinnvoll einzusetzen, bei 2/200 wäre dann Schluss. Diese übliche Gefasel von "Crop ist besser bei Tele und Makro" gilt nur für den derzeitigen Entwicklungsstand der Sensoren.

Nachtrag:
Wer das Ganze in Verbindung mit der Objektivleistung und Abbildungsmasstab bringen möchte:
Hier, ab Seite 8

Hierbei gehst du sicherlich vom Monitorbild in x% Ansicht aus. Viel spannender ist doch die Frage ab wann sich die Beugungsunschärfe z.B. auf einem A3+ Ausdruck bemerkbar macht.

Ich gehe einmal davon aus, dass der deutlich überwiegende Teil der User Beugungsunschärfe nie zu sehen bekommt, weil deren Ausbelichtungen zu klein sind und ihre Objektive schon vor dem Eintreffen der Beugungsunschärfe das Bild negativ beeinflussen.

Somit ist und bleibt Beugungsunschärfe in den allermeisten Fällen ein Randgruppenproblem.

Dann sind aber auch die vielen Megapixel überflüssig.
Gruß,
Alison

Für die meisten User - ja.

Das ist im Prinzip genau der Punkt, um den es mir geht. Wenn man die hohe Sensorauflösung
a) nicht sieht, weil die Druckauflösung niedriger ist
b) nicht nutzen kann, weil sich schon bei großer Blende Beugungsunschärfe breit macht

warum braucht man diese Megapixel-Monster dann überhaupt?

Martin :zuck:

...weil der schon öfters herangezogene "Ottonormalbenützer" scheinbar nur daran die Leistungsfähigkeit der Kamera festmachen kann? Soll heißen: Vermutlich haben da die Marketingmenschen ein gewichtiges Wörtchen mitzureden...

Ich hab die nie gewollt. Ich predige schon seit einem Jahr, daß ich gerne eine A800 mit Vollformat und 12 Megapixeln hätte. :roll:

Neue Zahlen braucht das Land. Kann mal einer den Marketingmenschen erklären, daß "mehr ISO" bitteschön das nächste große Ding wird?

Ich denke auch, dass die Auflösung in Megapixel für den Laien gemacht wird, der geht in den Laden und kann wählen: 300g für 2,48€ oder 280 für 2,25€ oder eben 14MP für 399€ oder 16MP für 419€; wo bekomm ich mehr fürs Geld?

Die Nikon D700 gibts doch schon seit zwei Jahren. Und spätestens da kam zum erstenmal der Ruf nach einem SONY-Pendant auf ...


N und C habens mit ihren sensorbestückten Nachtsichtgeräten ja schon vorgemacht.
Und auch bei unserem System kann man ein stetiges Anwachsen der maximalen ISO-Werte beobachten -- und das, was man so hört, bei gleichzeitiger Verbesserung der Bildqualität bei den hohen ISO-Werten.
War ISO 800 bei der Alpha 100 noch grenzwertig (und ISO 1600 nicht zu verwenden), so liefert doch die neueste Kamerageneration noch mit ISO 3200 recht ansehnliche Ergebnisse.

Gruß

Helmut

Auf der folgenden Seite gibt es dazu einen Rechner (leider alles in Englisch):

http://www.cambridgeincolour.com/tut...hotography.htm

Und was ist dafür der Preis?

Das zum Beispiel iso 50 oder 100 entfallen, oder gnadenlos entrauscht wird, und Details weggebügelt werden.

Alles hat seins Schattenseiten, und wie oft brauche ich den mehr als iso 1600 ?

Hi,

ich halte ein effektives Pixelmanagement für interessant. Aktuell wird bei kleinerer Auflösung nur die JPG-Datei komprimiert.
Interessant wäre hier vielleicht, wenn nur ein Bruchteil der Pixel auf dem Sensor verwendet würden.
.......
.......
.......
wir zu
. . . .
. . .
. . . .
Würde vielleicht helfen
a) Dateigröße zu verringern
b) Rauschen physikalisch zu reduziern
c) Beugungsunschärfe zu verringern
Oder ginge das alles auf Softwarebasis genauso?

bydey

Vielleicht ist das nur ein typisch deutsches Problem? Man darf ja nicht vergessen, das die Marketingentscheidungen nicht für uns gefällt werden.

Der Otto-Normaluser stellt doch heutzutage bei seiner 14-MP-Knipse die Auflösung als erstes auf 3MP runter, damit er dann 9.999 Fotos auf seine 4GB-Karte bekommt. Das interessiert den viel mehr als die Anzahl der MP.

Und die Profis, die brauchen evt. schon so viele MP - mit Bearbeitungsrerve für hochauflösenden DIN-A3-Druck - da reichen dann 16 MP (angeblich) nicht mehr.

Aber die Profis kaufen sich auch keine Sony oder eine 3stellige Canon, o.ä.

Bevor das jetzt hier wieder in eine Schlacht rund ums Rauschen im Allgemeinen und bei den Alphas im Vergleich zu Canon und Nikon ausartet:

Mich interessiert vor allem, wie ich schnell die kritische bzw. förderliche Blende bei verschiedenen Auflösungen am APS-C-Sensor ausrechnen kann. Gibt es dazu vielleicht einen Online-Rechner?

Martin

Siehe meinen Beitrag
http://www.sonyuserforum.de/forum/sh...3&postcount=14

oder

http://www.sonyuserforum.de/forum/sh...5&postcount=23

Graufilter existieren, also weniger Empfindlichkeit geht immer. Das Entrauschen könnte man sich eben sparen, wenn die Sensoren eine höhere Grundempfindlichkeit hätten, und die kann man z.B. dadurch erreichen, daß man die einzelnen Pixel größer macht statt immer kleiner.

Wie oft du das brauchst, kann ich natürlich nicht sagen. ;) Ich weiß nur, daß ich oft ganze Abende nur mit ISO 1600 oder höher fotografiere, aber noch nie wirklich 24 Megapixel gebraucht habe.

Sowas? http://www.erik-krause.de/schaerfe.htm

Danke für den Link, Klaus. Hilft mir leider auch nicht weiter :zuck:. Die Tabelle ist steinalt.

Martin

Kann sein, dass dieser Rechner das bietet, was ich suche. Das muss ich mir mal in einer ruhigen Stunde zu Gemüt führen, das Dingen ist doch ziemlich kompliziert.

Martin

Dann predige ich mal dagegen :D. Mir wären 12 MP am vollformat zu wenig. Da hätte ich meine A700 nicht mit gutem Gewissen weiterverkaufen können, sondern hätte sie für Teleaufnahmen, bei denen das Tele nicht lang genug ist, behalten müssen.

Außerdem begeistert mich die Detailfülle bei guten Optiken (und da reicht ein altes Minolta 50/1,4) immer wieder. :D

Alison

Als ich früher noch Dias gemacht habe, hab ich die Bilder liebend gerne auf 1,25 Meter Größe projiziert und dann mit der Nase an der Leinwand geklebt, um mir die Details anzuschauen. Natürlich ist das toll. :top: Aber wo kannst du denn 24-Megapixel-Bilder überhaupt in voller Auflösung betrachten? Doch nur fitzelweise, indem du am PC in der 100%-Ansicht durchscrollst. Beamer oder Plasma-Fernseher haben schließlich auch nur 2 Megapixel, die aber dafür riesengroß. Da sollte man erst mal die Wiedergabetechnik auf einen aktuellen Stand bringen, um die Bilder auch nur annähernd angemessen präsentieren zu können, dann können wir nochmal über höhere Auflösung auf der Aufnahmeseite reden.

Disclaimer: Tut mir leid usch, fühl dich bitte nicht persönlich angegriffen, erst jetzt im Nachhinein fällt mir auf, dass die 2 Beiträgen die ich kommentieren wollte von dir stammen.
Ich will dich keinesfalls mobben ;).
ps: Wenn ich Zeit habe, schicke ich dir die Bilder vom A-F-B 2010 wo du drauf bist :top:

Sony, hör nicht auf usch! Gib mir 16Mp an FF! :D Danke!

Riesengroß ausdrucken! :D:cool:

*duckundweg*

Die Tabelle mag alt sein, aber dei begrenzende Blende zum Pixel Pitch kann man gut ablesen.

Hier:
http://www.cambridgeincolour.com/tut...hotography.htm

kommt man für DINA3+ Ausdrucke (45cm mit Betrachtungsabstand 50cm) mit der A900 auf eine Beugungsgrenze von ca. Blende 11.

Das sind recht scharfe Kriterien, da der zulässige Zerstreuungskreis damit ungefähr bei der Hälfte des normalerweise beim Kleinbild angelegten Wert von 0,03mm liegt. Für hochwertige Drucke ist dies jedoch angebracht.

Da die hochwertigen Optiken so bei Bl. 5.6..8 ihre maximale Leistungsfähigkeit haben, ist noch so Platz bis 35MP an Vollformat. APS Crop hat so um die 20...24 MP seine sinnvolle Grenze...

Ich habe mich auch schon mit dem Thema beschäftigt und bin mit einem der Rechner im WWW auf f22 für die a55 gekommen. :?:

Mich wundert nur, das man dort nur das Sensorformat und den Abbildungsmaßstab eingeben musste, aber keine MP...

Dann hast Du einen miserablen Rechner benutzt ;)
Ausschlaggebend ist alleine die Größe der Einzelpixel, das Sensorformat spielt in der Theorie keine Rolle, auch der Abbildungsmaßstab ist irrelevant.
Und f22 ist ungefähr so richtig wie f2,8 ;)

Edith by DonFredo: Sinnfreies vollständiges Zitat des unmittelbaren Vorbeitrages entfernt.

Crop 1.5 mit 16MP ist bei Blende 10 beugungsbegrenzt bei sehr hohen Auflösungsanforderungen.

Hi Leute! :D
CloFoto berechnet Blende 8 bei den 16 MP...?
Bei deinen Angaben von etwa Blende 7 bei der Eos 7d stimmt deine Angabe mit der Zeitschrift überein.
Blende 10 als förderliche Blende wird bei den 10MP-Sensoren (Crop) bzw. der A900 (FF) angegeben.

Wer hat nun recht?

Vermutlich alle, je nach dem, welches Kriterium man anlegt. ;) Der Übergang ist ja fließend von "Man kann schon etwas Unschärfe erkennen" bis "Benachbarte Linien lassen sich überhaupt nicht mehr voneinander unterscheiden".

Ich natürlich. Im Gegensatz zu den Redakteuren von CloFo habe ich Ahnung von Optik.