Unschärferechner

Dieser Rechner dient zur Berechnung der Standard­zerstreuungskreis­unschärfe (z_s-Unschärfe) eines Hintergrundes hinter einem fokussierten Objekt. Er ist nicht zu verwechseln mit einem Schärfentieferechner (auch wenn diese Information ebenfalls ausgegeben wird. Die Schärfentiefe gibt nur an, welcher Bereich vor der Kamera scharf, nicht wie unscharf ein Hintergrund hinter diesem Bereich abgebildet wird.) Die z_s-Unschärfe kann als Maß für die Freisstellung eines Objektes vor dem Hintergrund verwendet werden. Wie stark der visuelle Eindruck allerdings tatsächlich ist, hängt natürlich entscheident von der Struktur und den Kontrasten des Hintergrundes ab.

Hier finden sich gleich zwei verschiedene Rechner, der erste benötigt die Parameter Blende, Brennweite, Cropfaktor der Kamera, sowie die Abstände "Kamera - fokussiertes Objekt" und "Objekt - Hintergrund". Er berechnet daraus, wie unscharf der Hintergrund abgebildet wird.

Der zweite Rechner ist für Fotografen, die schon immer wissen wollten, welche Objektive an welcher Kamera den Hintergrund am stärksten unscharf abbilden. Dazu müssen nur der Cropfaktor der Kamera, die Blendeinstellung und die verwendete Brennweite eingegeben werden. Der Rechner ist gleich doppelt vorhanden, so dass man zwei Systeme direkt vergleichen kann.

Wer sich nicht sicher ist, wie die ganzen Zusammenhänge zwischen Kameraparametern und dem Schärfeverlauf sind, sollte sich cBlur und das zugehörige Tutorial einmal ansehen.

Zu den Rechnern:

Unschärferechner

Systemvergleichsrechner

Hilfe

Beide Rechner arbeiten nach dem gleichen Verfahren. Beim Ersten können alle Parameter frei gewählt werden und so beliebige Situationen analysiert werden. Beim zweiten werden die Abstände so gewählt, dass sie einer Standardportraitsituation entsprechen (je nach Cropfaktor wird der Abstand so verändert, dass der Bildausschnitt immer gleich ist). So läßt sich auf einen Blick erkennen, welches System besser freistellt.

Der Wert für die Unschärfe gibt die Stärke an, mit der der Hintergrund aufgelöst wird. Je größer der Wert, umso größer die Unschärfe. Hingegen bedeuten Werte kleiner oder gleich eins, dass der Hintergrund vollständig scharf abgebildet wird. Durch Überfahren der z_s-Unschärfewerte im Rechner oder in der Demo kann man sich direkt ansehen, welche Werte sich im Bild wie auswirken.

Unterschied zwischen Schärfentiefe und z_s-Unschärfe

Mit der Schärfentiefe kann bestimmt werden, welche Bereiche eines Fotos scharf abgebildet werden. Eine Aussage, welches Freistellungsvermögen ein Objektiv hat oder wie unscharf der Hintergrund eines Bildes wird, kann aus ihr nicht abgeleitet werden.

Die z_s-Unschärfe eines Hintergrundobjektes hingegen sagt nichts über die "Tiefe" des scharf abgebildetetn Bereiches aus, kann aber als Maß verwendet werden, wie gut ein zu fotografierendes Objekt vor dem Hintergrund freigestellt werden kann.

Beispiel: Ein Objekt (0.5m breit) wird 2.5m vor einem Hintergrund platziert. Das Objekt soll so fotografiert werden, das es die halbe Breite des Bildes einnimmt. Das heisst der Bildausschnitt in der Fokusebene muss 1m breit sein. Das bedeutet, dass wenn ein Teleobjektiv verwendet werden soll, muss der Abstand zwischen Kamera und Objekt viel größer gewählt werden, als bei einem Weitwinkel. Wie man in der Tabelle sieht, ist die Schärfentiefe immer 0.1m tief. Der z_s-Unschärfewert zeigt aber, dass der Hintergrund in allen drei Bildern deutlich unterschiedlich unscharf abgebildet wird.

Brennweite [mm]	Blende [-]	Entfernung [m]	Schärfentiefe [m]	zs-Unschärfe [-]
35mm	f2	1.01	0.1 [0.96-1.06]	15.5
85mm	f2	2.45	0.1 [2.40-2.50]	26.7
200mm	f2	5.75	0.1 [5.70-5.80]	37.9

Beschreibung des Verfahrens

Jede zu fotografierende Szene kann als eine Zusammensetzung punktförmiger (also unendlich kleiner) Lichtquellen aufgefasst werden. Für jeden dieser Punkte kann dann die Abbildung auf dem Sensor der Kamera berechnet werden.

Eine punktförmige Lichtquelle wird nur, wenn sie sich exakt in der eingestellten Fokusdistanz vor der Kamera befindet, als Punkt abgebildet. Ist sie näher oder weiter von der Kamera entfernt, so wird sie als ein heller Kreis abgebildet, dem Zerstreuungskreis. Bleibt der Durchmesser dieses Kreis kleiner als 1/1500 (z_s Standardzerstreuungskreis) der Sensordiagonalen, so spricht man davon, dass der Punkt scharf abgebildet wird. Ist er größer, so wird der Punkt unscharf abgebildet. Um ein systemunabhängiges Unschärfemaß zu erhalten, wird die z_s-Unschärfe definert wie folgt:

Die z_s-Unschärfe U ist das Verhältnis vom Durchmesser des Abbilds einer punktförmigen Lichtquelle z_P zum Durchmesser des Standardzerstreuungskreises z_S.

U = z_P / z_S

Es sei noch angemerkt, dass die Definition des Standardzerstreuungskreises auf einem Betrachtungsabstand der der Bilddiagonalen entspricht und dem Auflösungsvermögen eins normalsichtigen Auges beruht. Bei anderen Voraussetzungen kann der Durchnesser abweichen.

Die Herleitung des Rechners erfolgte auf recht einfache Weise anhand den Gesetzen einer dünnen Linse unter Vernachlässigung von Beugungseffekten, Eintritts-, Austrittspupille, etc, so dass die Ergebnisse mit einem gewissen Fehler behaftet sind. Für Berechnungen im Nahbereich ist der Rechner nicht geeignet.