Was Schärfentiefe physikalisch bedeutet
Streng genommen bildet ein Objektiv nur eine einzige Ebene vollkommen scharf ab. Davor und dahinter werden Punkte zu kleinen Scheibchen, den Zerstreuungskreisen. Solange diese kleiner bleiben als das Auge auf einem Abzug auflösen kann, wirken sie wie Punkte. Der Raum, in dem das gilt, heißt Schärfentiefe, und er hat keine harte Grenze.
Für Kleinbild hat sich ein zulässiger Zerstreuungskreis von etwa 0,03 mm durchgesetzt, abgeleitet aus einem Abzug von rund 20 mal 30 cm, betrachtet aus Leseabstand. Kleinere Sensoren werden später stärker vergrößert, daher gilt bei APS-C rund 0,02 mm. Wer am Monitor in die 100-Prozent-Ansicht zoomt, stellt deutlich strengere Anforderungen als dieser Normwert.
Schärfentiefe-Rechner
| Brennweite | Blende | Entfernung | Nahgrenze | Ferngrenze | Hyperfokal |
|---|---|---|---|---|---|
| 24 mm | f/8 | 3 m | 1,34 m | unendlich | 2,42 m |
| 50 mm | f/2,8 | 2 m | 1,88 m | 2,14 m | 29,81 m |
| 85 mm | f/1,8 | 1,5 m | 1,48 m | 1,52 m | 133,88 m |
| 100 mm | f/11 | 0,4 m | 0,4 m | 0,4 m | 30,4 m |
Blende, Abstand und hyperfokale Distanz im Rechenbeispiel
Drei Größen bestimmen den Bereich: Brennweite, Blende und Aufnahmeabstand. Die hyperfokale Distanz ergibt sich näherungsweise aus Brennweite zum Quadrat, geteilt durch Blendenzahl mal Zerstreuungskreis. Für 24 mm bei Blende 8 sind das 576 geteilt durch 0,24, also rund 2,4 Meter. Auf diese Entfernung fokussiert, reicht der scharfe Raum von 1,2 Meter bis unendlich.
Mit 50 mm bei Blende 8 liegt die hyperfokale Distanz schon bei etwa 10,4 Metern. Fokussiert man dasselbe Objektiv auf 5 Meter, erstreckt sich der akzeptabel scharfe Raum ungefähr von 3,4 bis 9,6 Metern. Dabei fällt auf, dass vor der Fokusebene weniger Tiefe liegt als dahinter, bei mittleren Entfernungen grob im Verhältnis eins zu zwei bis eins zu drei.
Ein klassischer Fehler in der Landschaft ist, auf unendlich zu fokussieren und dann stark abzublenden. Dabei verschenkt man die halbe nutzbare Tiefe im Vordergrund und landet schneller im Beugungsbereich. Besser ist es, die hyperfokale Distanz auszurechnen, darauf scharfzustellen und mit Blende 8 bis 11 zu arbeiten, bevor zu Blende 16 gegriffen wird.
Schärfentiefe im Makro: warum nur effektive Blende und Abbildungsmaßstab zählen
Im Nahbereich verlieren die Landschaftsformeln für die Schärfentiefe ihren Sinn, und eine einfachere Beziehung tritt an ihre Stelle. Die Gesamttiefe beträgt etwa zwei mal Blendenzahl mal Zerstreuungskreis mal eins plus Maßstab, geteilt durch den Maßstab zum Quadrat. Die Brennweite taucht darin nicht mehr auf, nur Blende und Abbildungsmaßstab bestimmen die Schärfentiefe.
Bei 1:1 und Blende 8 ergibt das mit 0,03 mm knapp einen Millimeter, bei 2:1 nur noch 0,36 mm, bei 1:2 dagegen fast 2,9 mm. Hinzu kommt die effektive Blende, die als Blendenzahl mal eins plus Maßstab wächst. Ein auf Blende 8 eingestelltes Objektiv arbeitet bei 1:1 tatsächlich mit Blende 16 und kostet zwei Lichtwerte.
Beugung: warum Blende 22 an 24 Megapixeln weich zeichnet
Licht, das durch eine kleine Öffnung fällt, wird gebeugt und erzeugt statt eines Punktes ein Beugungsscheibchen. Dessen Durchmesser beträgt ungefähr 2,44 mal Wellenlänge mal effektive Blendenzahl. Mit grünem Licht von 0,55 Mikrometern sind das bei Blende 8 rund 11 Mikrometer, bei Blende 22 schon knapp 30 Mikrometer und damit so viel wie der gesamte Zerstreuungskreis.
Ein Vollformatsensor mit 24 Megapixeln besitzt etwa 6000 Pixel auf 36 mm Breite, also rund 6 Mikrometer pro Pixel. Ein Scheibchen von 30 Mikrometern verschmiert über fünf Pixel, feine Strukturen verlieren sichtbar Kontrast. Im Makrobereich verschärft sich das, denn bei 1:1 und eingestellter Blende 11 wirkt bereits effektive Blende 22 auf den Sensor.
Lochblenden für mehr Tiefe: das Schärfentiefen-Dehner-Set von Zörk
Der Münchner Hersteller Zörk Film- und Fototechnik bot ein Schärfentiefen-Dehner-Set an, das aus drei Lochblenden mit 1 mm, 1,5 mm und 2 mm Durchmesser sowie einem Steckring M 40 x 0,5 bestand. Die Blenden wurden mit Vergrößerungsobjektiven an der Mini-Macro-Schnecke des Herstellers verwendet, für Normal- und Zoomobjektive war das Set nur bedingt geeignet.
Nach Angabe des Herstellers ergab ein Vergrößerungsobjektiv mit 80 mm Brennweite und der 1-mm-Blende Blende 80, rechnerisch liefern 1,5 mm etwa Blende 53 und 2 mm Blende 40. Die Lochblenden aus schwarz eloxiertem Aluminium ließen sich für ein helles Sucherbild schnell entfernen, die Belichtungsautomatik blieb nutzbar. Genannt wurden Sach- und Modellfotografie, Insekten, Pflanzen und Unterwasseraufnahmen.
Was eine solche Öffnung physikalisch bewirkt, zeigt die Makroformel. Bei 1:1 bringt nominelle Blende 80 rund 9,6 mm Tiefe statt knapp einem Millimeter bei Blende 8, also das Zehnfache. Gleichzeitig wächst das Beugungsscheibchen bei effektiver Blende 160 auf über 0,2 mm, weshalb sich der Gewinn vor allem bei kleinen Ausgabegrößen und Bildschirmdarstellung auszahlt.
Kleine Blende oder Focus Stacking
Focus Stacking umgeht die Beugung, indem es viele Aufnahmen bei günstiger Blende um 5,6 bis 8 kombiniert. Ein Insekt von 8 mm Tiefe braucht bei 1:1 und Blende 8 etwa zwölf bis fünfzehn Bilder mit einem Schrittabstand von rund 0,6 mm, damit sich die scharfen Zonen überlappen. Die Software verrechnet anschließend nur die jeweils schärfsten Bildpartien.
Dieses Verfahren setzt ein reglos stillhaltendes Motiv voraus. Wind, krabbelnde Tiere oder Blitzlicht im Gelände machen eine Serie oft unmöglich, und genau dort behalten sehr kleine Blendenöffnungen ihren Platz. Eine praktikable Mischung besteht aus einem kurzen Stapel von drei bis fünf Aufnahmen bei Blende 11, der Bewegung und Beugung gleichermaßen in Grenzen hält.
Den Rechner richtig einsetzen
Der Schärfentiefe-Rechner auf dieser Seite erwartet Brennweite, Blende, Abstand und Sensorformat, im Makromodus zusätzlich den Abbildungsmaßstab. Sinnvoll ist es, im ersten Durchgang den Normwert des Zerstreuungskreises von 0,03 mm zu nutzen und danach probeweise den halben Wert einzusetzen. Die Differenz beider Ergebnisse zeigt, wie viel Reserve für große Abzüge oder Ausschnitte bleibt.
Häufig wird im Rechner ein falsches Sensorformat gewählt, etwa APS-C statt Vollformat, oder der Abstand von der Frontlinse statt von der Sensorebene gemessen. Beides verfälscht gerade im Nahbereich die berechnete Schärfentiefe erheblich. Die Sensorebene ist am Gehäuse meist mit einem Kreis mit Querstrich markiert, und von dieser Marke aus wird der Abstand zum Motiv mit dem Maßband genommen.