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Zerstreuungskreis
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Bild:Schaerfentiefe.svg Zerstreuungskreise entstehen in der Fotografie bei Unschärfe im Bild, also wenn die Projektion eines Punktes eines Motivs außerhalb der Projektionsebene liegt oder wenn durch Beugung ein zu projizierender Lichtpunkt unscharf abgebildet wird.
Besondere Bedeutung erlangt der Zerstreuungskreis bei der Berechnung der Schärfentiefe. Vom Objektiv aus gesehen entsteht bei einer fokussierten Abbildung ein Lichtkegel, dessen Spitze im Falle einer korrekten Fokussierung genau die Filmebene trifft. Bei einer Abweichung davon wird die Spitze abgeschnitten oder über die Filmebene hinaus projiziert. Daher entstehen Zerstreuungskreise (eigentlich Kegelschnitte und somit - abseits der optischen Achse - Ellipsen), die ab einer bestimmten Größe für ein bestimmtes Filmformat als Unschärfe definiert werden. Siehe auch Schärfe.
Der für die Akzeptanz von Schärfe maximal tolerierbare Zerstreuungskreisdurchmesser für einen Fotoapparat wird mit Z bezeichnet, wobei sich die Größe von Z aus dem mittleren Auflösungsvermögen unseres Auges ergibt, welches in der Auflösungsgrenze im Idealfall bei ca. 1 Bogenminute liegt und es uns ermöglicht, zwei Punkte als getrennt zu erkennen, wenn diese mindestens 2 Bogenminuten voneinander entfernt liegen. Betrachten wir ein Bild bei einem üblichen Betrachtungsabstand, so erscheint uns die Bilddiagonale unter einem Blickwinkel von ca. 50° bzw. 3000 Bogenminuten. Bei einer Unschärfe, die 2 Bogenminuten, also 1/1500 der Bilddiagonalen übersteigt, werden wir eine Unschärfe also gerade zu erkennen beginnen. Da ein fertiges Bild in der Regel eine Vergrößerung des im Moment der Aufnahme am Sensor bzw. in der Filmebene entstandenen Bildes ist, wird der zulässige Zerstreuungskreisdurchmesser Z mit 1/1500 der Film- oder Sensordiagonalen des Fotoapparates beziffert (zu Ausnahmen s. u.).
Die folgende Tabelle veranschaulicht die maximale Größe der Zerstreuungskreise je nach Aufnahmeformat des jeweiligen Fotoapparats:
| Aufnahmeformat | Abbildungsgröße | Z | Bemerkung |
|---|---|---|---|
| 1/2,7"-Digitalkamera-Sensor | 6,3 mm Diagonale | 0,004 mm | z. B. Canon Powershot A70 mit 3,2 Megapixel Auflösung |
| 2/3"-Digitalkamera-Sensor | 11,2 mm Diagonale | 0,008 mm | z. B. Minolta Dimage A1 mit 5 Megapixel Auflösung |
| 4/3"-Digitalkamera-Sensor | 22,5 mm Diagonale | 0,015 mm | z.B. Olympus E-500 mit 8 Megapixel Auflösung |
| APS-C Digitalkamera-Sensor | 27 mm Diagonale | 0,018 mm | z. B. Canon EOS 400D mit 10 Megapixel Auflösung |
| Kleinbildformat | 24 x 36 mm; 43,2 mm Diagonale | 0,03 mm | z. B. analoge Kleinbildkameras oder Canon EOS 5D oder 1Ds |
| Mittelformat | z. B. 57 x 57 mm | 0,05 mm | z. B. Rollfilm |
| Großformate | z. B. 9x12 cm | 0,09 bzw. 0,1 mm | z. B. Planfilm |
| Größere Formate | > 0,1 mm |
In bestimmten Situationen sollten andere Werte für Z eingesetzt werden. Will man das Bild z. B. nicht aus einem üblichen Betrachtungabstand betrachten, der in etwa der Bilddiagonalen entspricht, so verändert sich damit auch der zulässige Zerstreuunskreisdurchmesser. Bleiben wir zur Betrachtung weiter vom Bild entfernt, so können größere Zerstreuungskreisdurchmesser zugelassen werden. Gehen wir näher an das Bild heran um Details zu betrachten, so werden kleinere Zerstreuungskreise nötig, um dabei immer noch einen scharfen Bildeindruck zu erhalten. Eine weitere Ausnahme ergibt sich immer dann, wenn aus dem ursprünglichen Bild ein Detail herausgeschnitten und stärker nachvergrößert wird. In diesem Fall wird Z so zu beziffern sein, dass er 1/1500 der Diagonalen des Sensor- oder Filmareals ist, welches für die Aufnahme dieses Bildausschnittes genutzt wurde.
Es ergeben sich weitere Zusammenhänge aus dem bei einem bestimmten Aufnahmeformat gültigen Zerstreuungskreisdurchmesser:
1. Das Maß von Z ist entscheidend bei der Ermittlung der förderlichen Blende, also der kleinsten einstellbaren Blende, bei der die Schärfentiefe gerade so weit maximiert wird, dass der Schärfeeindruck durch die bei kleinen Blenden zunehmend wirksame Beugung den Schärfeeindruck noch nicht generell mindert. Da wie aus der Tabelle zu ersehen die zulässigen Zerstreuungskreisdurchmesser bei größeren Sensor- oder Filmformaten steigen, kann an großformatigen Kameras auch ohne starken Schärfeverlust eine kleinere Blende eingestellt werden.
2. Hand- oder Körperbewegungen im Moment der Aufnahme können zu einem Verwackeln des Bildes führen. Übersteigt die durch Verwacklung verursachte Unschärfe das Maß von Z, so wird sie in der fertigen Aufnahme erkennbar bleiben.
3. Die Genauigkeit der Fokussierung selbst kann in Form eines Zerstreuungskreisdurchmessers angegeben werden, wobei eine Fokussiergenauigkeit anzustreben ist, die deutlich höher ist, als es der für das Empfinden von Unschärfe gültige Zerstreuungskreisdurchmesser im Grenzfall erlaubt. Wenn also in einer Kleinbildkamera Z bei 0,03 mm liegt, und ein Autofokussensor eine Genauigkeit der Fokuslage aufweist, die einen Zerstreuungskreis von maximal 0,01 mm zeigt, so ist diese Fokussierung hinreichend genau.
Siehe auch
Weblinks
- Eine Liste der Zerstreuungskreise verschiedener Digitalkameras findet sich bei DOFMaster - DEPTH OF FIELD CALCULATORS.
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