Optik - Die Schärfentiefe und der Zerstreuungskreis-Durchmesser - wer kennt sich aus?

[Semi]

Hallo!

In der Schärfentiefentabelle für ein Schneider-Kreuznach Variogon 1:1,8/8-48 (von einer Beaulieu 2x8mm-Kamera) steht, daß der zulässige Zerstreuungskreis-Durchmesser für das 8mm-Format 1/50 mm beträgt. Ich nehme an, das war/ist genormt und gilt für alle Normal-8 Kameras so.
1/50 mm = 0,02 mm

 

Der max. tolerierbare Zerstreuungskreis-Durchmesser von Kleinbild beträgt laut Wikipedia 0,03 mm. Der von Mittelformat 0,05 mm.

Photo und Film sind natürlich nicht ganz vergleichbar, aber ich wundere mich doch ein wenig, daß so viel Unschärfe bei Normal-8 erlaubt ist. Woran liegt das?
Kennt jemand die max. zulässigen Zerstreuungskreis-Durchmesser von anderen Filmformaten (Super-8, 16mm, 9,5mm, 35mm)?

Und noch eine Frage: Sind eigentlich alle Schärfentiefentabellen gleich? Könnte ich also diese Schärfentiefentabelle von Schneider Kreuznach auch für jedes andere Normal-8-Objektiv verwenden? Oder gibt es auch Objektive, die ganz andere Schärfentiefen haben? Ist also die Schärfentiefe nur Abhängig von der Brennweite und der Blende oder ist sie auch vom optischen Aufbau des Objektivs (Linsensystem) abhängig?

Beispielsweise ist in der Tabelle des Schneider Kreuznach bei 13mm Brennweite angegeben:
Blende 5,6             0,95m - ∞
In der Anleitung der Cinemax 8 Triauto, welche zwei Fixfocus-Objektive hat, steht zum 13mm-Objektiv:
"... bei Blende 5,6 ... von 1,44 bis Unendlich."
Das Switar 1:0,9 f=13mm zeigt bei Blende 5,6 ca. 0,9 - ∞ an, was ungefähr der Schneider-Kreuznach Tabelle entspricht.

Hier sind zumindest die Angaben über die Tiefenschärfebereiche nicht identisch.

Freue mich über tiefere Einblicke in die Theorie der Optik

Grüße,

Semi

[k.schreier]

vor 59 Minuten schrieb Semi:

Und noch eine Frage: Sind eigentlich alle Schärfentiefentabellen gleich?

ich denke schon. Optische Gesetze sind ja herstellerunabhängig.

Es gibt ja auch in den alten einschlägigen Film-Fachbüchern oft Schärfentiefetabellen, unabhängig von Kamera oder Objektiv-Fabrikat.

[jacquestati]

Unter " https://www.elmar-baumann.de " findet sich ein Rechner, mit dem Schärfentiefe in Abhängigkeit vom Zerstreungskreisdurchmesser berechnet  werden kann. 

[Film-Mechaniker]

vor 1 Stunde schrieb Semi:

Freue mich über tiefere Einblicke in die Theorie der Optik

 

Du freust dich auf Einblicke, denn du hast sie ja noch nicht.

 

Dann geht es nicht um glatte Theorie, sondern um die holprige, staubige Landstraße der Praxis. Der Durchmesser eines Zerstreuungsscheibchens oder noch tolerierten Unschärfekreises ist ein Fels in weitem Sumpf. Die Digitalen werden grinsen, aber Film- und Foto-Optik ist der totale Sumpf. Die Optikleute klammern sich seit jeher an diesem Stein fest.

 

Der hat unter anderem mit den Tatsachen ums fotochemische Bild in Gelatine zu tun. Bei Schwarzweißmaterialien kann man sich noch an Silberwolle oder Kornklumpen festhalten, bei Mehrschichten-Farbfilmen hat man keinen festen Boden mehr unter den Füßen. Der Siemens-Stern verliert sich in Farbstoffwolken, das Moiré-Muster über mehrere Hundertstel Millimeter Schichtdicke, der Kanteneffekt gewisser Entwicklersubstanzen durchs Umkehrverfahren. Was ist den Optikern geblieben?

 

Das Auge. Von Untersuchungen menschlicher Augen ist eine statistisch mittlere Auflösung bekannt, etwa zwei Bogenminuten oder ein dreißigstel Winkelgrad. Nun haben die Technikoptiker sich eine typische Filmprojektion ausgemalt, bei welcher das Bild der Zuschauer Gesichtsfeld gerade nicht ganz ausfüllt. Man braucht zu Hause ein wenig Umgebung, sonst findet man die Darbietung zu heftig. Stelle dir eine Bildwand von 1,2 Metern Breite vor, vier Meter vor deiner Nase. Nun haben sie gerechnet, die Technikoptiker, und zwar von den zwei Bogenminuten über den Gesichtsfeldwinkel und die Normalbrennweite der Aufnahmeoptik bis eben zur Schichtdicke eines durchschnittlichen Filmmaterials (als ob es das gäbe). Herausgekommen ist eine gerade noch erträgliche Unschärfe eines Punktes von der Ausdehnung 0,02 mm. Oder was auch immer.

 

Das war die Mär in den Gebrauchsanleitungen. Die Wahrheit ist ganz einfach eine sich selbst gegebene Toleranz bei der Abbildungsleistung, eine losgelöste mathematische Sache der Optik-Industrie. Wir leben mit diesem Zerstreuungsscheibchen, sagte ein Ingenieur bei Zeiss oder bei Goerz oder bei Voigtländer, punctum. So konnten die Technikoptiker rechnen und zufrieden Feierabend machen.

 

Die Geschichte ist sofort enttarnt, wenn man das theoretische Auflösungsvermögen eines Objektives dem Unschärfekreis gegenüberstellt. Mit steigendem Öffnungsverhältnis steigt theoretisch das Auflösungsvermögen, d. h. ein 13 mm der Lichtstärke f/0.9 hat das stärkere Auflösevermögen als ein 13 mm f/2. An der Stelle ist das allgemeingültige Unschärfkreislein hinfällig.

 

Alle Betrachtungen sind auch wenig wert, so lange wir hochempfindliche Filme im Gespräch haben, die üblichen Dickschichtfilme und verschiedene Brennweiten bei Aufnahme und Wiedergabe. Für maximale Detailtreue müßte man eigentlich mit ein und demselben Objektiv aufnehmen und projizieren, und zwar auf identische Entfernung, was ja eine heftige Einschränkung bedeutete. Man müßte praktisch kornlosen Mikrofilm verwenden mit einer dünnen fotografischen Schicht (unter einem Hundertstel), man müßte Verwacklung ausschließen können (Kamera bockfest, Film auf festen Paßstiften) und die besten Voraussetzungen fürs Scharfstellen haben. Dann, erst dann könnte man sich über Schärfentiefe, über den Verlauf von scharf zu unscharf unterhalten. Im Projektor dürfte der Film nicht flattern, nicht atmen, nicht im Geringsten von der gewünschten Stelle weichen. Der Zerstreuungskreisdurchmesser ist wie gesagt ein idealisierter Klotz inmitten endlosen Treibsands. Das Problem mangelhafter technischer Schärfe ist bis heute nicht gelöst. Ein Grund für den Siegeszug des elektronischen Bildsensors.

[S8ler]

Hmmm... aus Deinen Ausführungen geht - für mich etwas versteckt - korrekt hervor, dass der Unschärfekreis nur von der optischen Seite her, also der Rechnung des Objektivs, verstanden wird. Bei exakter Scharfstellung wird ein Objektpunkt auf der Filmebene als Bildpunkt abgebildet. Wird nicht exakt scharfgestellt, dann treffen sich die Strahlen in der Filmebene nicht mehr in einem Punkt, sondern kreuzen sich vor oder hinter der Filmebene. Auf der Filmebene entsteht dann ein Kreis. Und dieser Kreis sollte halt eine gewisse Größe nicht überschreiten.

 

Das ist ein Grund, warum ich in der Praxis die Entfernung zum bildwichtigsten Objekt wenigstens abschätze (das geht mit etwas Erfahrung recht gut), wenn es schnell gehen muss. Eine schlechte Näherung ist hier besser als gar keine. Ich versuche also, den Unschärfekreis so klein wie möglich halten. 

 

Mich hat übrigens die Digitaltechnik verstärkt zu diesem Umgang des Scharfstellens geführt, denn ich habe bei Fotos (digitale oder gescannte analoge) die leidvolle Angewohnheit, am Monitor tief in jedes Detail des anvisierten Objekts „rein zu zoomen“. Dann sieht man bei extremer Vergrößerung, dass die Schärfe „weich“ wird, wenn die Schärfeeinstellung minimal danebenlag, auch wenn sich das Motiv immer noch satt im Bereich der Tiefenschärfe befindet.

Von daher ist die Tiefenschärfe kein Grund, nicht auf das Motiv scharf zu stellen.

 

 

[Semi]

Zitat

 

 

 

 

 

vor 9 Stunden schrieb Semi:

Freue mich über tiefere Einblicke in die Theorie der Optik

 

Du freust dich auf Einblicke, denn du hast sie ja noch nicht.

Nein, nein - war schon richtig. Ich freu mich über die Einblicke. Selbstverständlich erst dann wenn sie da sind. (Es war nicht die Vorfreude gemeint). 😉
 

vor 5 Minuten schrieb S8ler:

Dann sieht man bei extremer Vergrößerung, dass die Schärfe „weich“ wird, wenn die Schärfeeinstellung minimal danebenlag, auch wenn sich das Motiv immer noch satt im Bereich der Tiefenschärfe befindet.

Von daher ist die Tiefenschärfe kein Grund, nicht auf das Motiv scharf zu stellen.

Genau das ist der Knackpunkt. Es wird zwar warscheinlich niemand einen laufenden Schmalfilm extrem vergrößern um festzustellen ob die Schärfe passt, aber es stellt sich mir die Frage, in wie weit man den Schärfentiefen-Tabellen vertrauen kann. Bzw. ab wo die Unschärfe beim projezierten Film letztlich wirklich unangenehm auffällt. Besonders stellt sich mir diese Frage, weil die Angaben von verschiedenen Herstellern doch recht unterschiedlich sind. Ich hab mal noch ein paar weitere Kameras/Objektive unter die Lupe genommen. Hier noch ein Beispiel: 

In der Anleitung zur Bauer 88B (Fixfocus-Objektiv) bzw. Bauer 88E (Objektiv mit Entferungseinstellung) (beide Objektive: 1:1,9/13mm) steht zunächst mal folgendes:
"... Das Fixfocus-Objektiv beschränkt allerdings den Einsatzbereich der Kamera auf Entfernungen von etwa 3m bis unendlich (bei voller Blendenöffnung) ...".
Ein paar Seiten weiter hinten findet sich die Schärfentiefentabelle mit folgenden Daten:
Eingestellte Entfernung: ∞      bei Blende 1,9         ->        Schärfentiefe in cm: 1680 - ∞

Ließt man genauer nach findet man folgenden Text zum Objektiv der 88E (die mit Entfernungseinstellung):
"...Bei Fernaufnahmen kann man dieses Einstellobjektiv auch als sogenanntes Fixfocus-Objektiv einstellen. Am Entfernungs-Einstellring ist dazu bei etwa 7 m eine Markierung angebracht ... In dieser Fixfocus-Stellung kann man ... bei voller Blende etwa zwischen 3m bis ∞ alles filmen. Der Anspruchsvolle Schmalfilmer wird sich aber bei der Einstellung auf den Fixfocus-Punkt und offener Blende auf Aufnahmen beschränken in einem Bereichvon 3 bis 9 m. Wenn Fernaufnahmen gemacht werden, ist es natürlich besser, wenn das Objektiv auch tatsächlich auf unendlich eingestellt wird."

 

-> Das hieße also, bei der Fixfocus-Einstellung (7m) erzeugt man über 9m nicht unbedingt die schärfsten Bilder, auch wenn das erst mal empfohlen wird.
Laut Tabelle wäre bei Einstellung auf ∞ sogar alles ab 1,68m scharf, obwohl aus dem Text klar wird, das selbst bei 7m-Einstellung nur alles ab 3m scharf wird.
Kann ich jetzt daraus schließen, daß die Bauer 88E mit ihrem wirklichen Fixfocus-Objektiv nur etwas für "nicht anspruchsvolle Schmalfilmer" ist? Das Objektiv wird ja warscheinlich auch auf 7m eingestellt sein - oder doch auf ∞? Und kann ich weiter daraus schließen, daß die Tabelle nur für "besonders anspruchslose Schmalfilmer" gedruckt wurde? Wie anspruchslos muß man sein, um mit der 88E noch glücklich sein zu können? 🤪

Verglichen mit den Daten, die ich schon im ersten Post genannt habe wirds nach Bauer-Tabelle noch seltsamer:
13mm - Blende 5,6 - Einstellung 700 cm - Tiefenschärfe 316 cm bis ∞.

 

Wir haben jetzt also schon drei verschiedene Angaben zu den gleichen Werten (Brennweite 13mm, Blende 5,6):
Schneider Kreuznach Tabelle:                            0,95m - ∞                (Switar 1:0,9 ähnlich)
Cinemax 8 Triauto:                                              1,44 m - ∞
Bauer Tabelle:                                                      3,16 m - ∞
Und selbst die Bauer-Tabelle, die ja von diesen dreien die geringste Schärfentiefe angibt, scheint nach deren eigenen Angaben quasi für "besonders anspruchslose Schmalfilmer" gemacht zu sein.

So stellt sich mir letztlich die Frage: Wie schlimm isses? Wie unscharf wird´s wirklich? Bin ich jetzt ein "anspruchsvoller Schmalfilmer" oder nicht? Es wäre halt gut zu wissen, ob man nach den Tabellen gehen kann. Bzw. besser gesagt, nach welchen. Auch würde mich interessieren ob man Fixfocus-Objektive verwenden sollte oder besser nicht.

Das ist natürlich letztlich auch eine persönliche Entscheidung. Aber Eure Meinungen und Erfahrungen würden mich trotzdem interessieren. Ich denke mal, Fixfocus bei Weitwinkel wird akzeptable Ergebnisse bringen. Bei 13mm-Objektiven wird´s warscheinlich eher kritisch. Aber das ist nur meine Vermutung. Ich hab noch keine Normalobjektive mit Fixfocus ausprobiert. Eine belichtete Testreihe würde hier warsch. am ehesten Klarheit bringen, wie anspruchsvoll oder anspruchslos man ist. Trotzdem wär´s interessant, ob es hier Normen o.Ä. gibt (und da wird der Zerstreuungskreis-Durchmesser vermutlich ein sinnvolles Maß sein - wie sonst sollte man die Tiefenschärfe bei verschiedenen Einstellungen messen und vergleichen können?) und wie die Anforderungen bei anderen Filmformaten ist. Wird z.B. bei 16mm oder 35mm mehr erwartet? Sind die Hersteller davon ausgegangen, daß die 8mm-Filmer eh mit mehr Unschärfe zufrieden zu stellen sind, als die Profis mit 16 und 35mm und haben dementsprechend auch die Tabellen und Skalen auf den Objektiven ausgelegt?

Fragen über Fragen...

Grüßle,

Semi

[Film-Mechaniker]

vor 9 Stunden schrieb Semi:

es stellt sich mir die Frage, in wie weit man den Schärfentiefen-Tabellen vertrauen kann.

 

Ist dir langweilig?

 

Schau, die Objektive kannst du schon nicht miteinander vergleichen, weil sie unterschiedlich aufgebaut sind. Ein 13-mm-Triplett von Schneider hat andere Gläser und Radien als ein 13-mm-Triplett aus Japan. Zwingend logisch fallen die Tabellen verschieden aus. Stärker noch teilen die Konstruktionen sich bei langen Brennweiten auf, ein traditionelles Tele aus zwei Achromaten hat ganz andere Schärfentiefe als ein Tele-Sonnar- oder Tele-Tessar-Typ. Es gibt auch Spiegelobjektive und kompakte Fernlinsen, das verhält sich alles uneinheitlich. Wenn dir mit Amateur-Material nicht wohl ist, wechsle zum professionellen. Dann aber halte auch ein anderes Budget bereit und wisse, was du erreichen willst, sonst steigt die Frustration brutal an.

[S8ler]

vor 9 Stunden schrieb Semi:

Das hieße also, bei der Fixfocus-Einstellung (7m) erzeugt man über 9m nicht unbedingt die schärfsten Bilder, auch wenn das erst mal empfohlen wird.

Richtig! Ob die Unschärfe sichtbar wird, hängt eben von der Blendenöffnung ab.

 

vor 9 Stunden schrieb Semi:

Kann ich jetzt daraus schließen, daß die Bauer 88E mit ihrem wirklichen Fixfocus-Objektiv nur etwas für "nicht anspruchsvolle Schmalfilmer" ist?

Fixfokus ist halt eine „Budget-Lösung“. Ein anspruchsvoller Schmalfilmer muss nicht zwingend ein dicke Brieftasche haben. Oft waren Einsteigerkameras mit Fixfokus-Optiken und Festbrennweiten oder nur 2x Zooms versehen, ist zum Beginnen auch nicht das schlechteste. Es lehrt frühzeitig, die Gesetze der Optik zu verstehen um am Ende doch anspruchsvolle Ergebnisse auf die Leinwand zu zaubern.

 

vor 10 Stunden schrieb Semi:

Das Objektiv wird ja warscheinlich auch auf 7m eingestellt sein - oder doch auf ∞? 

Auf 7m. Das ist der Grund warum es bei offener Blende ab 9m „weich“ und mit zunehmenden Abstand unschärfer wird. Siehe Deine Erklärung oben.

 

vor 10 Stunden schrieb Semi:

So stellt sich mir letztlich die Frage: Wie schlimm isses? Wie unscharf wird´s wirklich?

Du wirst Dich wahrscheinlich mit Blenden um die 5,6-11 bei üblichen Vergrößerungen nicht über mangelnde Schärfe beschweren. Dennoch ist Fixfocus eben eine Budget-Lösung.

 

vor 40 Minuten schrieb Film-Mechaniker:

... die Objektive kannst du schon nicht miteinander vergleichen, weil sie unterschiedlich aufgebaut sind. Ein 13-mm-Triplett von Schneider hat andere Gläser und Radien als ein 13-mm-Triplett aus Japan. Zwingend logisch fallen die Tabellen verschieden aus.

Damit wäre auch das geklärt. 

 

 

 

 

[mono]

ausser beim arbeiten mit miniaturen schau ich, dass ich möglichst geringe schärfentiefe bekomme - durch vermeidung kurzer brennweiten und verwendung grösst möglicher öffnung.

warum?

erstens schält man dadurch das objekt aus dem wirrwarr, das bild bekommt zweitens eine dreidimmensionalität durch ebenen der unschärfe und schärfe, und drittens erscheint das, worauf man fokussiert, weit schärfer, wenn der vorder- u. o. hintergrund total unscharf ist.

wenn nämlich alles scharf ist, erscheint alles eben nur beinahe scharf -aufgrund der limitierten auflösung der schmalfilmtechnik, speziell 8mm.

[Semi]

vor 3 Stunden schrieb Film-Mechaniker:

 

Ist dir langweilig?

Langweilig??? Weil ich wissen will was hinter den Zahlen steckt, die auf meinen Objektiven stehen? Weil ich bissl mehr über Optik erfahren will? Weil ich eine Sache, die mir paradox erscheint, klären möchte?
Du weißt es scheinbar schon. War Dir auch mal langweilig?
 

vor 3 Stunden schrieb Film-Mechaniker:

Schau, die Objektive kannst du schon nicht miteinander vergleichen, weil sie unterschiedlich aufgebaut sind. Ein 13-mm-Triplett von Schneider hat andere Gläser und Radien als ein 13-mm-Triplett aus Japan. Zwingend logisch fallen die Tabellen verschieden aus. Stärker noch teilen die Konstruktionen sich bei langen Brennweiten auf, ein traditionelles Tele aus zwei Achromaten hat ganz andere Schärfentiefe als ein Tele-Sonnar- oder Tele-Tessar-Typ. Es gibt auch Spiegelobjektive und kompakte Fernlinsen, das verhält sich alles uneinheitlich.

 Danke hierfür! Das beantwortet schon mal einen großen Teil meiner ursprünglichen Frage und beseitigt viel Unklarheit und Verwirrung. 😀👌

 

vor 1 Stunde schrieb mono:

ausser beim arbeiten mit miniaturen schau ich, dass ich möglichst geringe schärfentiefe bekomme - durch vermeidung kurzer brennweiten und verwendung grösst möglicher öffnung.

warum?

erstens schält man dadurch das objekt aus dem wirrwarr, das bild bekommt zweitens eine dreidimmensionalität durch ebenen der unschärfe und schärfe, und drittens erscheint das, worauf man fokussiert, weit schärfer, wenn der vorder- u. o. hintergrund total unscharf ist.

wenn nämlich alles scharf ist, erscheint alles eben nur beinahe scharf -aufgrund der limitierten auflösung der schmalfilmtechnik, speziell 8mm.

Ja genau - bei manchen Szenen braucht man Unschärfe - bei anderen wieder nicht. Kommt immer drauf an, was man filmt. Drum isses interessant zu wissen, wo die Grenzen sind und was die Zahlen genau bedeuten.