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Startseite » Forenübersicht » Kamera und Technik » Sony A-Mount Kameras » Maximale Auflösung begrenzt durch Beugungseffekte
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Alt 04.04.2010, 18:26   #21
ddd
Moderator
 
 
Registriert seit: 15.01.2004
Ort: D-31311 Uetze
Beiträge: 4.107
moin,
Zitat:
Zitat von Photongraph Beitrag anzeigen
Schließlich wird das Licht erst am Objektiv gebeugt!!! Der limitierende Faktor ist primär das Objektiv, wenn es um die Beugung der Lichtstrahlen geht bzw. hier: Beugungsunschärfe.
genau dieser Irrglaube wird ständig wiederholt, dadurch aber nicht richtiger.

Die Beugung findet an der Aperturblende statt, nirgends sonst. Deren Bild im Objektraum ist die Eintrittspupille, und die Brennweite geteilt durch den Durchmesser der Eintrittspupille nennt man Blendenzahl, in der Fotografie oft kurz Blende.

Selbst bei einer Lochkamera tritt Beugung auf, obwohl die gar keine Objektiv hat.

Ein ideales Objektiv ist bereits bei Offenblende ausschließlich Beugungbegrenzt, d.h sein Auflösungsvermögen erreicht das theoretische Maximum und nimmt beim Abblenden durch den zunehmenden Einfluss der Beugung durch die immer kleinere Aperturblende immer weiter ab. Es gibt solche Objektive, Mikrofoto-Balgenköpfe z.B. sind bei f/1,9 oder f/2.5 bereits beugungsbegrenzt. Zeiss hat mit seinem Rekord-Distagon die maximale Auflösung von 400 lp/mm bei Blende 4 erreicht, das ist Beugungsgrenze, es kann also grundsätzlich kein höher auflösendes Objektiv bei Blende 4 geben.

Reale Mittelklasse-Objektive sind meist ab Blende 8, spätestens ab Blende 11 beugungsbegrenzt. Alle Objektive, die das bei nicht zu extremen Bildwinkeln zumindest in der Mitte nicht schaffen, sind -sorry- Schrott.
Lichtstarke Hochleistungsobjektive erreichen ihre höchste Auflösung oft bei Blende 4 - Blende 5.6 und fallen dann schon wieder ab. Das kann nicht durch Beugungsbegrenzung hervorgerufen werden, da keine zur Zeit verfügbare Vollformat-DSLR eine Auflösung erreicht, welche die Beugungsgrenze bei Blende 8 oder weiter offen erreicht (Die o.g. 400 lp/mm kann man nur noch mikroskopisch mit niedrigstempfindlichem S/W-Dokumentenfilm am Negativ messen, kein Farbfilm oder normalempfindlicher S/W-Film kommt auch nur in die Nähe).
Hier spielen andere Abbildungsfehler des realen Objektives eine Auflösungsbegrenzende Rolle, auch wenn man im Netz und in Zeitschriften häufig von "Beugung" als Ursache des Auflösungsabfalls bereits bei Blende 8 liest.

Und nochmal als Hinweis: das Ganze spielt nur bei Großvergrößerung oder Extremausschnitten oder Pixelpeeping irgendeine Rolle. Bei 20x30 oder noch kleiner oder gar bei Fotos fürs Web kann man Beugung komplett vergessen.
__________________
gruesze, thomas -das Leben ist zu kurz, um sich über kostengünstige, mittelmäßige Objektive zu ärgern- ... ich moderiere nicht, ich bin hier nur der Hausmeister.
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ddd ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 04.04.2010, 18:37   #22
mrieglhofer
 
 
Registriert seit: 03.12.2003
Beiträge: 8.945
Da hast du klarerweise Recht.

Das Problem entsteht halt dadurch, das viele Minolta WW am VF halt erst bei Bl. 11 in den Rändern scharf werden, wenn überhaupt dann. Zumindest die ich mir bisher leisten konnte.

Und damit hat man letztlich ein beugungsbegrenztes Fixblendenobjektiv F11 oder F16. Und das ist nicht gerade lustig.

Wenn ich mit einem Objektiv mit 2,8, 4 oder 5,6 halbwegs randscharf und halbwegs ausreichenden KOntrast erreiche, dann ist das eh kein Problem. Und die meisten mittleren Tele erfüllen das zumindest bei 5,6 auch.
mrieglhofer ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 04.04.2010, 20:54   #23
Photongraph
 
 
Registriert seit: 07.10.2008
Ort: Hessen
Beiträge: 1.188
Zitat:
Zitat von ddd Beitrag anzeigen
moin, genau dieser Irrglaube wird ständig wiederholt, dadurch aber nicht richtiger.

Die Beugung findet an der Aperturblende statt, nirgends sonst. Deren Bild im Objektraum ist die Eintrittspupille, und die Brennweite geteilt durch den Durchmesser der Eintrittspupille nennt man Blendenzahl, in der Fotografie oft kurz Blende.

Selbst bei einer Lochkamera tritt Beugung auf, obwohl die gar keine Objektiv hat.
Ich meinte natürlich mit Objektiv die Aperturblende auch bzw. die komplette optische Konstruktion... Mit Objektiv meinte ich natürlich den dir beschriebenen Zusammenhang, aber hier war von vielen die Rede von APS-C und KB-Sensorgröße bzw. Filmgröße...

Und da wollte ich auf das Objektiv und seine Blende an Sich hinweisen bzw. der von dir beschriebenen Aperturblende.

Aber die optische Konstruktion des Objektivs im Zusammenspiel mit Aperturblende ist doch ein Faktor des Auflösungsvermögens oder nicht?

Die Blende alleine sagt noch nicht aus, wie scharf das Objektiv an Sich abbilden kann, nur in theoretischer Natur wenn dann.

Und genau das meinte ich, aber dass hatte ich nicht genau erwähnt und nicht ausreichend zwischen Auflösungsvermögen eines Objektivs und der Beugungsunschärfe differenziert. Mein Fehler...

Zitat:
Zitat von ddd Beitrag anzeigen
Hier spielen andere Abbildungsfehler des realen Objektives eine Auflösungsbegrenzende Rolle, auch wenn man im Netz und in Zeitschriften häufig von "Beugung" als Ursache des Auflösungsabfalls bereits bei Blende 8 liest.
Da hast du natürlich Recht und genau das war mein Fehler, hatte Auflösungsvermögen eines Objektivs und Beugung zu undifferenziert in einen Topf geworfen, war eben mein Fehler. Sorry nochmals.

Schon klar, dass die Beugungsgrenze grundsätzlich mit der Aperturblende zusammenhängt, ist auch logisch.

Natürlich trifft Beugung bei einer Lochkamera auf, da wo überall eine Blende vorhanden ist wird das Licht bzw. die Lichtstrahlen auch gebeugt... Wer hatte hier was anderes behauptet? Also keine Sorge ddd, das Prinzip der Beugung musst du mir nicht erklären.

400 lp/mm schafft der Sensor der Alpha 900 leider garantiert nicht. 160-200 lp/mm schaffen gute Diafarbfilme gerade so. S/W-Filme sind natürlich bis heute noch ungeschlagen was Auflösung angeht.

Zitat:
Zitat von ddd Beitrag anzeigen
Zeiss hat mit seinem Rekord-Distagon die maximale Auflösung von 400 lp/mm bei Blende 4 erreicht, das ist Beugungsgrenze, es kann also grundsätzlich kein höher auflösendes Objektiv bei Blende 4 geben.
Dies zeigt doch aber meine Aussage, dass das Objektiv bzw. die optische Konstruktion deutlich dazu beiträgt wie hoch die ,,Beugungsunschärfe" bzw. hier eher korrekt ausgedrückt: das tatsächliche ,,Auflösungsvermögen" ist. Das was du meinst ist rein theoretische Beugung und das damit resultierende Auflösungsvermögen. Das was ich meinte war das Zusammenspiel zwischen Blende bzw. Aperturblende und der optischen Konstruktion und die tatsächlich resultierende Auflösungsvermögen gemessen in lp/mm am Objektiv und da ist es doch so, dass jedes Objektiv individuell verschieden ist (mit seinen individuellen Abbildungsfehlern) oder etwa nicht?

Und genau das meinte ich in Grunde genommen und das hatte ich etwas missverständlich ausgedrückt. (siehe oben)
__________________
Grüße Photongraph
PHOTONGRAPH PHOTOGRAPHY FACEBOOK „Photographieren, das ist eine Art zu schreien, sich zu befreien ... Es ist eine Art zu leben." -Henri-Cartier Bresson
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Geändert von Photongraph (04.04.2010 um 21:36 Uhr)
Photongraph ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 21.07.2010, 12:33   #24
Stuessi
 
 
Registriert seit: 17.05.2005
Ort: in der Nähe von Köln
Beiträge: 2.042
Zitat:
Zitat von ddd Beitrag anzeigen
...Zwei Punkte werden getrennt, wenn das Maximum des Beugungsscheibchens des einen in das 1. Minimum des Beugungsscheibchens des anderen fällt. Das ist einfach a = d/2.

Aufgelöst nach der Blendenzahl ergibt sich als Auflösungsgrenze:

κ = a / 0,68 (a = Auflösung in µm)

Pixelpitch (nominal) der alphas, absteigend sortiert:
Code:
Body         Pixelzahl     Sensor     P-Pitch Auflösung Beugungsgrenze
a900/850   : 6048x4032 auf 35,9x24,0: 5,94µm  84 lppm:  Bl.8,7
d7d/D5d    : 3008x2000 auf 23,5x15,7: 7,83µm  64 lpmm:  Bl.11,5

ACHTUNG: dies sind theoretische Werte!
Der AA-Filter hat einen deutlichen Einfluss.
Bei der a900 liegt das reale Optimum um Bl.9,5, auch bei Bl.11 ist die Beugung noch nicht wirklich sichtbar. Ab Bl.16 ist die Beugung bei der a900 in jedem Fall der einzige Auflösungs-/Schärfe-limitierende Faktor.
Hallo ddd,

bei ähnlichen Überlegungen komme ich zu etwa doppelten Blendenwerten als in der Tabelle:
Bei einem P-Pitch von 6µm ist die Trennung zweier Linien nur möglich, wenn z.B. eine dunkle auf ein Pixel, die helle dann auf das nächste, die nächste dunkle dann auf das übernächste Pixel fällt. Ein Linienpaar muss dann mindestens die Breite 12µm haben:
Das theor. Auflösungsvermögen des Sensors beträgt höchstens 84 Lp/mm.
12µm darf dann aber auch der Radius des Beugungsscheibchens sein, denn dann liegt das Maximum auf dem ersten Pixel und das Minimum auf dem dritten Pixel. Bei einer Wellenlänge von 600nm komme ich dann auf Blendenzahl 16.
Natürlich wird die Trennung sichtbarer bei kleinerer Blendenzahl, aber die konsequente Anwendung des Rayleigh-Kriteriums führt mich zur Blendenzahl 16.

Gruß,
Stuessi

Geändert von Stuessi (21.07.2010 um 12:59 Uhr)
Stuessi ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 21.07.2010, 12:40   #25
Tom
 
 
Registriert seit: 08.09.2003
Beiträge: 4.424
Zitat:
Zitat von Stuessi Beitrag anzeigen
Das theor. Auflösungsvermögen des Sensors beträgt höchstens 84 µm.
Du meinst sicher lp/mm, oder?
Tom ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 21.07.2010, 12:59   #26
Stuessi
 
 
Registriert seit: 17.05.2005
Ort: in der Nähe von Köln
Beiträge: 2.042
Zitat:
Zitat von Tom Beitrag anzeigen
Du meinst sicher lp/mm, oder?
Danke für den Hinweis!
Stuessi ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 21.07.2010, 13:09   #27
Stuessi
 
 
Registriert seit: 17.05.2005
Ort: in der Nähe von Köln
Beiträge: 2.042
Zitat:
Zitat von Photongraph Beitrag anzeigen
.... 160-200 lp/mm schaffen gute Diafarbfilme gerade so.
Welcher heute noch auf dem Markt erhältlicher Film soll das schaffen?
Stuessi ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 21.07.2010, 13:16   #28
Itscha
 
 
Registriert seit: 26.02.2007
Ort: an der Mosel
Beiträge: 4.419
Wie sagte mein Opa immer? "Man soll nichts übertreiben."

Zu den Dingen, die man nicht übertreiben soll gehört natürlich auch das "Abblenden". Wenn man das im Hinterkopf hat, sollte es reichen.

Nichts gegen die Erörterung theoretischer Grundlagen, wenn es dem Einen oder Anderen den Zugang zur Problematik erleichtert.

Ich für meinen Teil habe eben beschlossen, diese Problematik, die sich mir in der Praxis quasi noch nie gestellt hat, einfach weiter da einzusortieren, wo sie m.E. hingehört: Zwischen der Frage, ob Silberfische in den Himmel kommen wenn sie nicht gesündigt haben, und der Überlegung, ob ich ein schöneres Leben hätte, wenn ich Rechtshänder wäre.

Alles nicht ganz uninteressant, aber auch nicht wirklich relevant.
__________________
Gruß,
Itscha

"Sowas kommt von sowas!" (Stan Laurel) http://www.moselpixx.de
Itscha ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 21.07.2010, 13:31   #29
aidualk
 
 
Registriert seit: 17.12.2007
Ort: Rhein-Main
Beiträge: 22.128
Zitat:
Zitat von Stuessi Beitrag anzeigen
Bei einer Wellenlänge von 600nm komme ich dann auf Blendenzahl 16.
Natürlich wird die Trennung sichtbarer bei kleinerer Blendenzahl, aber die konsequente Anwendung des Rayleigh-Kriteriums führt mich zur Blendenzahl 16.
Stuessi: Davon verstehe ich absolut garnichts, aber ich kann mir durchaus für meine Praxis einiges davon ableiten.
Deshalb: Was mich aus einem ganz anderen Grund interessiert (eigentlich anderer thread): Wie würde deine Blendenrechnung aussehen, wenn du anstatt 600nm z.B. 800nm oder 1000nm nehmen würdest (also weit im IR Bereich)?

P.S.: Bei BL 16 kann ich durchaus schon Beugungsunschärfen erkennen. Aber wie gesagt... von diesen Berechnungen verstehe ich nichts....

danke schonmal und viele Grüße

aidualk
aidualk ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 21.07.2010, 15:41   #30
Stuessi
 
 
Registriert seit: 17.05.2005
Ort: in der Nähe von Köln
Beiträge: 2.042
Zitat:
Zitat von aidualk Beitrag anzeigen
Stuessi: Davon verstehe ich absolut garnichts, aber ich kann mir durchaus für meine Praxis einiges davon ableiten.
Deshalb: Was mich aus einem ganz anderen Grund interessiert (eigentlich anderer thread): Wie würde deine Blendenrechnung aussehen, wenn du anstatt 600nm z.B. 800nm oder 1000nm nehmen würdest (also weit im IR Bereich)?

P.S.: Bei BL 16 kann ich durchaus schon Beugungsunschärfen erkennen. Aber wie gesagt... von diesen Berechnungen verstehe ich nichts....

danke schonmal und viele Grüße

aidualk
Der Durchmesser des Beugungsscheibchens wächst proportional zur Wellenlänge und damit die Blendenzahl umgekeht proportional:
600 nm ... Blende 16
800 nm ... Bende 12
1000 nm ... Blende 10
Stuessi ist offline   Mit Zitat antworten
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