fotos.docoer-dig.de

Fachbegriff Schärfentiefe

Home - Arbeitshilfen

Schärfentiefe

Schärfentiefe beschreibt den Aufnahmebereich zwischen Film-/CCD-Ebene in der Kamera und Bildhorizont in Blickrichtung der Kamera, in dem der Bildinhalt auf dem Speichermedium scharf abgebildet wird. In alten Büchern zur Analogfotografie wird - etwas missverständlich - auch noch von Tiefenschärfe gesprochen. Das entspricht in der Grafik der Strecke QR, wobei der Fokus auf P liegt.

Diese Tatsache ist aus aus dem täglichen Wahrnehmungsgeschehen dermaßen vertraut, dass wir den gleichen Effekt bei den bildgebenden Verfahren als selbstverständlich voraussetzen. Dabei vergessen wir aber, dass sich der Effekt allein aus der physikalischen Beschaffenheit des Linsensystems in unserem Auge nicht erklären lässt. Das wir permanent ein scharfes Bild von unserer Umwelt haben, liegt daran, dass wir - in Zusammenarbeit mit dem Kurzzeitgedächtnis - pausenlos Summationsbilder aus einzelnen Blickschnappschüssen aus hintereinander gestaffelten Fixierungspunkten interpretieren. Dadurch reduziert sich der gewünschte Betrachtungsraum zu einer scharfen Wahrnehmungsebene.

Dabei wird der tatsächliche Schärfenraum laufend über die Pupillengröße und Brennweitenänderungen der Augenlinse neu und unterschiedlich abgebildet. Die Pixeldichte auf der Netzhaut und der daraus resultierende Zerstreungskreis entscheidet dann darüber, was wir gerade noch als scharf diskriminieren können und was wir an Bildinformation als unbrauchbar verwerfen, ohne dass wir uns dessen bewusst sind.

Selbst wenn wir im mittleren Entfernungsbereich fixieren, dann haben wir immer noch den Eindruck, dass wir Vorder- und Hintergrund scharf sehen, weil wir die umgebenden Objekte aus der Erinnerung unbewusst möglichst genau rekonstruieren. Erst das Vergleichsbild aus gleichem Blickwinkel und vergleichbarer Brennweite und Blendenöffnung würde deutlich machen, was wir tatsächlich scharf sehen und was wir uns dazudenken.

Abbildende Systeme, wie Filmkameras und Fotoapparate können aber nicht diskriminieren, sondern bilden den Betrachtungsraum in einer Ebene als Fläche ab; das optische System einer Kamera kann dabei tatsächlich nur eine einzige Fixierungsebene scharf abbilden. Dass wir dennoch einen Schärfenbereich auf dem Foto abbilden können liegt daran, dass das optische System und das Speichermedium sehr viel höher auflösen können, als das menschliche Auge das umsetzen kann.

In der Konsequenz ist der sog. Bokeh-Effekt als tpyische, umgebende Unschärfekorona an knapp außerhalb des Schärfenbereiches liegenden, kontrastreichen Strukturen zu erkennen.

Grafik entnommen bei Wikipedia: "Schärfentiefe"

Als Faustregel gelten folgende Aussagen:

• große Blendenöffnung (= kleine Blendenzahl) ► kurzer Schärfentiefenbereich

• kleine Blendenöffnung (= große Blendenzahl) ► weiter Schärftentiefenbereich

• kurze Brennweite ► weiter Schärfentiefenbereich

• lange Brennweite ► kürzerer (gestauchter) Schärfentiefenbereich

Durch die gezielte Kombination von Blende, Aufnahmedistanz und Brennweite kann man das Erscheinungsbild eines Bildes komplett verändern und störende Bildelemente durch eine kontrollierte Unschärfe verschwinden lassen. Kontrollierte Unschärfe führt außerdem zum Ineinanderfließen der verschiedenen Farbtöne im Vorder- und Hintergrund, was ein weitere Möglichkeit zur Bildgestaltung schon bei der Aufnahme bietet.

Durch geeignete Filter können partielle Unschärfen und lokale Farbclusterungen auch mit den Mitteln der EBV nachträglich mit der Maskierungsfunktion eingebracht werden.

Hyperfokalbereich

In der Fotografie bezeichnet die hyperfokale Entfernung diejenige Gegenstandsweite, bei der im Unendlichen liegenden Objekte gerade noch mit einer akzeptablen Unschärfe abgebildet werden. Die Schärfentiefe (d.h. der Bereich, der mit akzeptabler Unschärfe abgebildet wird) reicht dann von Unendlich bis zur halben hyperfokalen Distanz.

Es gilt die Formel s_h = f²/(N*d_u) wobei s_h die Hyperdistaldistanz ist, f die tatsächliche (nicht die

äquivalente) Brennweite, N die Blendenzahl und d_u der Durchmesser des Zerstreuungskreises.

In der Praxis ist die hyperfokale Entfernung ein grober Richtwert, da bei Fehlfokussierung die Unschärfe nicht schlagartig einsetzt, sondern schleichend zunimmt.

Eine Landschaftsaufnahme mit Hyperfokaleinstellung erzeugt eine Aufnahme mit grenzwertiger Schärfe des gesamten Hauptmotivs. Bei vielen Aufnahmen ist eine hohe Schärfe des Hauptmotivs wichtiger als eine mäßige Schärfe des gesamten Bildes.

Der Schärftentiefenbereich  einer Kamera ist von Blende, Brennweite und Fokusdistanz und Zerstreuungskreis abhängig - jede Blenden-Brennweiten-Kombination gibt es eine bestimmte Fokusentfernung, die die Schärfentiefe optimal ausnutzt - diese Fokusdistanz heißt Hyperfokaldistanz.

Grafik entnommen bei digitalkamera.de unter Tipps "Schärfentiefe verstehen"

Zur Berechnung der Hyperfokaldistanz in Abhängigkeit von Brennweite, Blende und Fokusdistanz benötigt man den Durchmesser des Zerstreuungskreises für die jeweilige Kameraoptik bzw. das aktuelle Objektiv.

Möglichkeiten, die verschiedenen Schärfenparameter und -bereiche zu berechnen finden sich bei im Web auf deutsch bei Erik Krause und auf englisch bei Don Fleming

Zerstreuungskreis

(engl.: circle of confusion)

Der Zerstreuungskreis hängt von der Pixelgröße auf dem Sensor, also von der Größe des Bildsensors und seiner Auflösung ab. Er definiert, wann ein Punkt noch als scharf wahrgenommen wird. Fixfokuskameras arbeiten sogar grundsätzlich nach dem Prinzip der Hyperfokaldistanz.
Scharf heißt, dass ein sehr kleiner Motiv-Punkt sehr klein abgebildet wird. Das Objektiv bildet nur eine ebene Fläche mit Höchstleistung scharf ab, keinen Raum. Was davor ist oder dahinter, wird nicht als Punkt abgebildet, sondern als Kreisscheibe.

Für die gängigen Digitalkameras kann man den entsprechenden Wert in dieser Liste nachschlagen.

Auf den Wechselobjektiven für SLR-Kameras ist die Hyperfokaldistanz meistens in Beziehung zur Blendenöffnung markiert. Die Größe des Zerstreuungskreises liegt bei Digitalkameras zwischen 0,03 bis 0,004 mm und beträgt typischer Weise 0,005 mm. Werte größer als 0,008 sind vor allem bei D-SLR-Kameras anzutreffen.

Grafik entnommen bei Wikipedia: "Schärfentiefe"

Es macht wenig Sinn ...

... die komplizierten Zusammenhänge der Optik und Objektivberechnung inklusive aller Stör- und  Korrekturfaktoren hier nochmals neu zusammen zu schreiben. Diese Mühe hat sich bereits  Elmar Baumann gemacht und eine insgesamt sehr lesenswerte Site zu fast allen Belangen der Fotografie eingestellt.

Im Kapitel "Technik" sind unter dem Stichwort "Tiefenschärfe" alle physikalischen Zusammenhänge wissenschaftlich genau erklärt, mit Formeln versehen und zahlreichen Beispielen exzellent erläutert.

Um in den vielen Formeln nicht den Überblick zu verlieren, sollte man sich vorher die Erläuterung der verwendeten Abkürzungen und Bezeichnungen anschauen.

Home - Arbeitshilfen