Sensoren, Auflösung, Ausgabegröße - wie verhält sich das?

  • Ich mache das gerne selbst, wenn es der Lesbarkeit dient.
    Den Sachverhalt einfacher darstellen habe ich nicht geschafft.


    ...erledigt.

    Schöne Zeit und immer gut Licht
    Wolfgang_R


    Der Amateur sorgt sich um die richtige Ausrüstung, der Profi sorgt sich ums Geld und der Meister sorgt sich ums Licht. (Georg IR B.)
    Always Look at the Bright Side of Life ...

    Einmal editiert, zuletzt von wolfgang_r () aus folgendem Grund: erledigt

  • .... Ich habe ja welche auf der Platte, aber es sind seine und er soll das entscheiden.


    Du kannst sie gerne verwenden. Müßte mal schauen, was von den Sachen noch vorhanden ist.
    Demnächst (dehnbarer Begriff) gibt es aber neue Aufnahmen mit einer extrem hoch auflösenden SW-Kamera, die ich gerade auf eine Linearführung mit Mikrometerverstellung montiert habe. Damit lassen sich Optikfehler auch vermessen, etwa die Bildfeldkrümmung oder chromatische Aberrationen.



    ...Ja, die Beugung ist auch so eine Sache bei diesen MP-Zahlen! Warum soll ich mir das antun? Die Beugung setzt doch jetzt schon früh genug ein!....


    Die Beugung ist immer da, ganz egal wieviele Pixel auf dem Sensor sind.
    Wenn man sie verringern will, dann hilft nur eine Vergrößerung der Optiköffnung. Eine Blendenstufe verdoppelt jeweils das durch Beugung begrenzte Auflösungsvermögen. Wenn sich also bei einer 12 Mpix Kamera und f/11 erste Störungseinflüsse durch Beugung bemerkbar machen, dann wäre dieser Effekt bei einer 24Mpix-Kamera und f/8 bzw. einer 48Mpix-Kamera und f/5,6 vergleichbar, vorausgesetzt die Optik ist entsprechend gut korrigiert.

    Irgend was um die 24 Mpix halte ich im FT Format für einen idealen Kompromiss. Der GH2-Sensor ist nicht mehr weit davon entfernt.


    LG Horstl

  • Du kannst sie gerne verwenden. Müßte mal schauen, was von den Sachen noch vorhanden ist. (...)


    Habe nur noch den "ameisentest uEye gegen E30 50_200 bei 200" und die gestackte Plan-APO-Aufnahme gefunden.
    Da lohnt es wohl eher auf Deine neuen zu warten.


    Irgend was um die 24 Mpix halte ich im FT Format für einen idealen Kompromiss. Der GH2-Sensor ist nicht mehr weit davon entfernt.
    LG Horstl


    Da sind wir ja fast übereinstimmend. Meine 27 MP haben halt die einfacher zu handelnden Zahlen (für so rechenfaule Typen wie mich).

    Schöne Zeit und immer gut Licht
    Wolfgang_R


    Der Amateur sorgt sich um die richtige Ausrüstung, der Profi sorgt sich ums Geld und der Meister sorgt sich ums Licht. (Georg IR B.)
    Always Look at the Bright Side of Life ...

  • Hallo Wolfgang
    Wieder einmal mehr herzlichen Dank für deine Erläuterungen!
    Wichtige Grundlagen werden vernünftig erklärt!
    Vielen Dank

    [COLOR="Green"]Liebe Grüße vom Niederrhein[/COLOR] ... Gerd


    Meine Homepage

  • Hallo Wolfgang,


    Ich möchte mich auch recht herzlich für Deinen großartigen Beitrag bedanken!


    Das Phänomen der Beugung war mir zwar bewusst,
    verstanden oder hinterfragt hatte ich es bis dato jedoch nicht...


    Toll, daß Du Dein hervorragendes Wissen mit uns teilst! :applaus::applaus::applaus:

  • Vielen Dank für die Anerkennung.
    Habe ja nur einen "alten" Beitrag von anderswo wieder aufgewärmt.


    Nun wünsche ich allen User(inne)n und Mitleser(inne)n eine guten Rutsch ins neue Jahr und vor allem ein gesundes 2011.

    Schöne Zeit und immer gut Licht
    Wolfgang_R


    Der Amateur sorgt sich um die richtige Ausrüstung, der Profi sorgt sich ums Geld und der Meister sorgt sich ums Licht. (Georg IR B.)
    Always Look at the Bright Side of Life ...

  • Wir haben zu Danken Wolfgang!


    Auch Dir und Deinen Lieben alles Gute!

  • Heute bin ich auch endlich dazu gekommen den doch etwas längeren Text in Ruhe zu lesen. Ich finde, es hat sich gelohnt, wenn ich auch die Physik "bedingt" dahinter auch vorher verstand und deshalb einfach auf bessere Sensoren für FT warte, weil ich immer noch der Ansicht bin, dass dieses (wie auch APS-C) im Grunde der Physik am gerechtesten werden. Im Studio wäre ich dann auch eher ein Fan vom Mittenformat und KB-Vollformat würde für mich bei Portraits Vorteile aufweisen.

  • :)Für jeden Zweck das richtige Werkzeug.
    Ein Anwendungsbeispiel für das größere der Werkzeuge: http://www.dudek.de/dudek/
    (nach dem Aufruf auf "deutsch" klicken)

    Schöne Zeit und immer gut Licht
    Wolfgang_R


    Der Amateur sorgt sich um die richtige Ausrüstung, der Profi sorgt sich ums Geld und der Meister sorgt sich ums Licht. (Georg IR B.)
    Always Look at the Bright Side of Life ...

  • In diesem Thread nehme ich die Gelegenheit wahr, eine etwas längere Abhandlung über die Zusammenhänge zu schreiben.


    Das ist löblich – aber ... sollte man die Zusammenhänge nicht erst einmal verstanden haben, bevor man längere Abhandlungen darüber verfaßt?



    Der Witz an der Sache ist, daß bei der Abbildung des immer gleichen Raumwinkels die Brennweite und die Sensorgröße keine Rolle spielen, sie kürzen sich sozusagen heraus.


    Diese zwei Parameter kürzen sich tatsächlich gegenseitig heraus, doch sind sie hier nicht die die einzigen relevanten Parameter.



    Wir sind immer noch bei immer dem gleichen Raumwinkel, den wir mit verschiedenen Formaten aufnehmen wollen. Wir erinnern uns, die Auflösung hatten wir auf 4000 × 3000 Pixel = 12 MP festgelegt. Jetzt vergrößern wir mal bei gleicher Auflösung das Aufnahmeformat von beispielsweise 13 × 17,3 mm auf 36 × 48 mm (bei nach wie vor 12 MP). Um den gleichen Raumwinkel wie bei dem kleineren Format abbilden zu können, brauchen wir jetzt die 2,8fache Brennweite. Welche Menge an Licht (oder Energie) durch das Objektiv auf den Sensor pro Flächeneinheit gelangt, ist bei gleicher Blendenzahl gleich der Lichtmenge bei dem kleineren Sensor.


    Ich denke, diese leicht mißverständlich formulierte Passage ist die Stelle, wo sich der gedankliche Kurzschluß in diese Ausführungen einzuschleichen beginnt. Bei gleichem Bildwinkel (d. h. bei äquivalenter Brennweite), gleicher Blende und gleicher Belichtungszeit ist die Lichtmenge pro Fläche in der Tat gleich bei beiden Sensoren. Das bedeutet aber, daß der Sensor mit der größeren Fläche logischerweise eine entsprechend größere Gesamtlichtmenge einfängt. Schließlich geht mit der längeren, nämlich äquivalenten Brennweite bei gleicher Blende eine größere Eintrittspupille einher. Es wird also mehr Licht eingefangen, dann aber auf eine größere Fläche verteilt, so daß es pro Flächeneinheit wieder aufs gleiche hinausläuft.


    Genau das ist der Grund, warum wir Fotografen mit relativen Öffnungen bzw. Blendenzahlen hantieren – und nicht mit absoluten Öffnungen bzw. Eintrittspupillen-Durchmessern.



    Die auf die Gesamtfläche des Sensors auftreffende Energie ändert sich dadurch nicht, weil sich ja an den anderen Parametern (Raumwinkel und Öffnung des Objektives) nichts geändert hat.


    Vorsicht! Gegenüber dem größeren Sensor mit 12 MP ändert sich dadurch tatsächlich nichts. Gegenüber dem kleineren Sensor mit 12 MP aber hat sich einiges geändert – denn die auf die Gesamtfläche des Sensors auftreffende Energie hat sich durch die Vergrößerung der Sensorfläche entsprechend vervielfacht. Und bei "Öffnung des Objektives" sind absolute und relative Öffnung sorgfältig auseinanderzuhalten. Also bitte niemals aus den Augen verlieren, was genau miteinander verglichen wird!



    Auf jedes der Pixel treffen also nur 1/4 der eingefangenen Photonen auf.


    Ein viertel der vielfachen Menge.



    Damit pro aufgelöstem Bildpunkt nun wieder die gleiche Helligkeit erreicht werden kann, muß man die Blende öffnen ...


    Hiermit ist der gedankliche Kurzschluß endgültig vollzogen, und alle nachfolgenden Ausführungen und Schlußfolgerungen sind von hier an hinfällig.


    Nein, weder für die gleiche Helligkeit pro Bildpunkt noch für die gleiche Helligkeit des gesamten Bildes muß man die Blende öffnen. Bei gleicher Blende gibt's gleiche Helligkeit, unabhängig vom Aufnahmeformat.



    ... und das bedeutet zwangsläufig geringere Schärfentiefe. Die andere Alternative ist die Erhöhung der Verstärkung nach den Pixeldioden, und damit einher geht eine Erhöhung des Rauschens. Dafür haben wir dann wieder die gleiche Schärfentiefe bei gleicher Belichtungszeit und Blende und nach "außen" angegebener gleicher ISO-Einstellung.


    Eine geringere Schärfentiefe erhält man beim größeren Format bereits bei gleicher Blende. Der Vergleich sieht also so aus:


    Beim größeren Format erhält man bei gleicher Blende, gleicher Belichtungszeit und gleicher ISO-Zahl das bessere Signal-Rausch-Verhältnis (vulgo "weniger Rauschen") bei weniger Schärfentiefe. Oder bei kleinerer Blende, gleicher Belichtungszeit und höherer ISO-Zahl das gleiche Signal-Rausch-Verhältnis und die gleiche Schärfentiefe. In jedem Falle bleibt (bei gleicher Technologie) der Vorteil, auf dem größeren Sensor mehr Pixel unterbringen und damit die Detailwiedergabe erhöhen zu können, ohne dafür mit schlechterem Signal-Rausch-Verhältnis oder kleinerem Dynamikbereich bezahlen zu müssen.



    Zu den Zeiten des Analogfilms war das anders.


    Nein. Da war gar nichts anders. Das Verhältnis der Filmformate zueinander war (und ist) grad genau dasselbe, wie es heute bei den unterschiedlichen Formaten der Halbleiter-Bildwandler auch ist.



    Für die gleiche Bilddarstellung auf unserer Ausbelichtung von 508 mm Breite ist der 36 × 48 mm große Sensor mit 48 MP also etwas überdimensioniert.


    Kann man sagen, ja. Dieses Beispiel ist schließlich so konstruiert. Deswegen laufen wird auch nicht alle mit Mittelformat- oder Großbild-Plattenkameras herum, obwohl wir wissen, daß deren Bildqualität noch besser wäre, sondern wir benutzen kleine Kameras, weil wir wissen, daß deren Bildqualität gut genug ist. Schließlich müssen wir das alles auch bezahlen. Und schleppen.



    Mit nur 12 MP bringt er auch keinen Vorteil, weil die Auflösung auch mit dem kleinen Sensor erreichbar ist ...


    Die räumliche Auflösung wäre wegen der gleichen Pixelzahl zwar nicht höher, aber der Signal-Rausch-Abstand wäre größer und damit die Farb- und Tonwertdifferenzierung feiner, weil das größere Format bei gleicher Belichtung mehr Licht einfängt. Daraus resultiert eine (zumindest potentiell) höhere Bildqualität selbst bei gleicher Pixelzahl.



    Außerdem muß man für die gleiche Bilddarstellung auf unserer Ausbelichtung des in der Fläche 7,68fach größeren Sensors wegen in diesem Beispiel um ca. drei Stufen abblenden und den Energieverlust durch Erhöhen a) der Belichtungszeit oder b) der Verstärkung ausgleichen. Das hat im Fall a) gegebenenfalls Bewegungsunschärfe und im Fall b) auch erhöhtes Rauschen zur Folge.


    Hier wird zum wiederholten Male übersehen, daß das Energie-Niveau, also die zur Erzeugung des Lichtbildes insgesamt eingefangene Lichtmenge, bei gleicher Belichtung beim 7,68fach größeren Format 7,68mal größer und ist demzufolge nach dem Abblenden um zusätzliche drei Stufen wieder auf dem ursprünglichen Niveau liegt – und nicht etwa darunter. Blendet man also beim größeren Format soweit ab, daß die Schärfentiefe gleich bleibt, so fängt man sich keinen Nachteil gegenüber dem kleineren Format ein, sondern man verliert lediglich den potentiellen Vorteil. Das Rauschen wird beim größeren Format im Vergleich zum kleineren nicht erhöht, sondern steigt schlimmstenfalls auf das gleiche Niveau an wie beim kleineren Format.



    ... unter der Voraussetzung, daß der gleiche Raumwinkel aufgenommen und auf die gleiche Ausgabegröße ausgegeben werden soll, ergeben sich die folgenden Unterschiede:
    Der ganz große Sensor braucht mehr Licht, um die gleiche Auflösung zu erreichen wie der kleinere Sensor, oder er muß mit der kleineren Schärfentiefe zufrieden sein.
    Der ganz kleine Sensor braucht weniger Licht, um die gleiche Auflösung zu erreichen als der größere Sensor, oder er muß eine größere Schärfentiefe hinnehmen.


    Das ist grundfalsch. Richtig ist vielmehr:


    Der größere Sensor besitzt ein höheres Qualitätspotential, doch er braucht mehr Licht, um es voll ausnutzen zu können, oder er muß mit der kleineren Schärfentiefe zufrieden sein.
    Der kleinere Sensor hat ein niedrigeres Qualitätspotential und kommt daher mit weniger Licht aus, um es voll auszunutzen, oder er muß eine größere Schärfentiefe hinnehmen.

    Einmal editiert, zuletzt von 01af ()

  • Du willst also Wolfgang erzählen, er wisse nicht wivon er redet? Was für 'ne geile Nummer.

  • Das ist löblich – aber ... sollte man die Zusammenhänge nicht erst einmal verstanden haben, bevor man längere Abhandlungen darüber verfaßt?


    Bevor weitere Beiträge in dieser Manier verfasst werden - auch wenn wir klein und relativ ruhig sind. Wir pflegen hier einen gewissen Umgangsstil, der uns von anderen Foren unterscheidet und der hier geschätzt wird. DIESER gezeigte Stil gegenüber anderen Usern ist in diesem Forum nicht erwünscht. Bitte richte dich danach.

    Graue Haare sind voll im Trend, wenn nun noch Übergewicht und Falten modern werden, wird das mein Jahr
    meine Homepage - Uschi - lieber von Rubens gemalt als vom Schicksal gezeichnet

  • Kein Kommentar.....

    Schöne Zeit und immer gut Licht
    Wolfgang_R


    Der Amateur sorgt sich um die richtige Ausrüstung, der Profi sorgt sich ums Geld und der Meister sorgt sich ums Licht. (Georg IR B.)
    Always Look at the Bright Side of Life ...

Unserer Olympus-Fachhändler

Foto Baur