Die Schärfentiefe im Zusammenhang mit den verschiedenen Sensorgrößen
Eine immerwährende Diskussion! Kleinere Sensoren haben eine größere Schärfentiefe oder doch nicht? Mit meiner kleinen APS-C-Kamera ist viel mehr scharf als mit deiner großen Kleinbild-Kamera! Solche oder ähnliche Aussagen sind oft zu lesen und zu hören. Aber sehen wir uns das ganze doch mal aus der etwas technischeren Seite an. Abseits von äquivalenten Blenden und Kompaktkameras, bei denen ein 3,0mm Objektiv eingebaut ist, welches für Kleinbildformat ein 50mm Objektiv bedeuten würde. Wir sehen uns nur den Sensor, genauer seine Größe und die Blende an, und sehen wie es sich mit der Schärfentiefe verhält.
Bei kleineren Sensoren ist „der maximal zulässige Zerstreuungskreisdurchmesser” kleiner. Daraus ergibt sich, dass kleinere Sensoren einen kleineren Schärfentiefenbereich haben.
Bild 1: „Der maximal tolerierbare Zerstreuungskreisdurchmesser“
In dieser Zeichnung ist deutlich folgende Aussage zu erkennen.
Bei gleichem Bildwinkel (Blende) gilt: Umso kleiner der Sensor ist, umso kleiner ist der Schärfentiefenbereich, da „der maximal tolerierbare Zerstreuungskreisdurchmesser“ bei kleineren Sensoren kleiner ist !!!
Was bedeutet „der maximal tolerierbare Zerstreuungskreisdurchmesser“?
„Der maximal tolerierbare Zerstreuungskreisdurchmesser“ ist die Größe eines Lichtpunktes, den wir gerade noch als Punkt wahrnehmen. Näheres dazu im Kapitel „Blende und die Schärfentiefe”
Aber warum ist das so?
Hintergrund ist letztendlich die Ausgabegröße der Aufnahme. Das Sensorbild muss bei kleinerem Ausgangsmaterial (durch den kleineren Sensor) stärker vergrößert werden um die selbe Betrachtungsgröße zu erreichen als dies bei größeren Sensoren der Fall ist. Wird eine Aufnahme vergrößert, vergrößern sich alle Bildteile gleichermaßen, sowohl die scharfen als auch die unscharfen. Beim Vergleich zwischen Kleinbildformat (35mm) und einem APS-C Format (in unserem Beispiel Canon Faktor 1,6 kleiner) muss das Sensorbild 1,6 mal stärker vergrößert werden um auf das selbe Anzeigeformat zu kommen. Dabei werden aber auch die erkennbaren Unschärfen um das 1,6-Fache vergrößert, mit dem Ergebnis, dass das Bild insgesamt unschärfer wirkt. Deshalb sind größere Ausdrucke mit größeren Sensoren schärfer (bei gleicher Pixeldichte).
Wie sieht das Ganze nun aber in der Praxis aus?
Kleinere Sensoren haben einen kleineren Schärfentiefenbereich! In der Praxis hören und sehen wir doch immer, dass Kameras mit kleineren Sensoren einen größeren Schärfentiefenbereich erzeugen! Was stimmt den nun wirklich? Diese Aussagen beruhen i.d.R. darauf, dass der Bildwinkel nicht beachtet wird. Um den selben Abbildungsmaßstab zu erreichen, also um genauso viel auf das Foto zu bekommen wie bei einem größeren Sensor, muss der Abstand zum Motiv vergrößert werden. Daraus ergibt sich eine größere Schärfetiefe. Doppelter Abstand bedeutet 4fache Schärfentiefe. Des weiteren verwenden die meisten, bei solch einen Vergleich ein equivalentes Objektiv, d.h. für das 50mm Objektiv an der Kleinbild-Kamera, wird ein 35mm Objektiv auf die APS-C-Kamera geschraubt um den gleichen Bildwinkel zu erreichen. Das Ergebnis ist natürlich eine weitwinkligere Aufnahme mit einem größeren Bildwinkel, was dann einen größeren Schärfentiefeneindruck liefert.
Für die unterschiedlichen Schärfetiefenbereiche verschiedener Sensorgrößen ist nur der Abbildungsmaßstab und somit der Bildwinkel verantwortlich und der ist umso größer, umso größer die Sensordiagonale ist.
Ich zeige Ihnen hier anhand von Beispielfotos, wie das ganze zusammenhängt. Diese Aufnahmen wurden mit einem Objektiv mit einer Brennweite von 50mm bei einer Blende von F/1.4 und mit einem Abstand von 40cm vom Motiv entfernt gemacht. Einmal an einer Kleinbild-Kamera und einmal an einer APS-C Kamera (hier Crop-Faktor 1,6).
Bild 2: Vollformat vs. APS-C
Bild 3: Gleicher AusschnittHier noch ein weiteres Testfoto diesmal mit Blende f/4.0, einer Brennweite von 50mm und einem Abstand von ca. 3m. Beider Fotos sind am Zollstock an der grauen Linie überlagert worden.
Bild 4: Vollformat vs. APS-C 2Das Ergebnis wird Sie sicherlich verblüffen.
Wie in der Ausschnittsvergrößerung in Bild 3 deutlich zu sehen ist, ist bei beiden Kameras der Schärfentiefenbereich weitest gehend gleich groß.
Wirr, wirr, wirr. Oben hab ich doch gezeigt, dass bei kleineren Sensoren der Schärfebereich kleiner ist! Dass das stimmt, zeige ich Ihnen anhand der nächsten Fotos und der Erklärung dazu.
Original-Fotos (verkleinert):
Bild 5: Vollformat vs. APS-C mit markiertem Ausschnitt der Größe der APS-C Kamera
Betrachten wir mal das obere Bild genauer. Im linken Teil mit der Aufnahme der Kleinbild-Kamera ist mehr zu sehen. Bei diesem Format haben wir einen größerer Bildbereich durch einen GRÖßEREN BILDWINKEL. Im rechten Teil beim Ausschnitt der APS-C-Kamera sehen wir, wegen dem KLEINEREN BILDWINKEL der Kamera, nur einen kleineren Teil der linken Aufnahme. Der Unterschied entspricht dem Verhältnis der beiden Sensorgrößen. Das Objektiv hat natürlich immer den gleich großen Bildwinkel, aber der kleinere Sensor nutzt nicht die komplette Fläche der Objektivöffnung aus, sondern nur die zur Sensorgröße passende kleinere Fläche.
Im nachfolgenden Bild sehen Sie links das Bild mit dem Ausschnitt aus der Kleinbild-Format-Kamera auf die Abmessung der APS-C-Kamera reduziert und rechts das Bild direkt aus der APS-C-Kamera. Beide Bilder haben exakt dieselbe Größe und auch die selbe Pixelanzahl. Es sind quasi zwei gleiche Fotos mit der selben Schärfentiefe.
Bild 6: Vollformat vs. APS-C nur der Ausschnitt
Beide Sensoren ergeben den selben Schärfetiefeneindruck, weil:
Kleinere Sensoren haben eine (bedingt durch den kleineren max. zulässigen Zerstreuungskreis) geringere Schärfentiefe (siehe Bild 1 oben). Wenn wir aber den Bildausschnitt verkleinern (also optisch in das Bild hineinzoomen, siehe Bild 6), verkleinern wir dabei den Bildwinkel (das ist was wir unten in Bild 7 sehen), was zur Folge hat, dass der Schärfentiefenbereich vergrößert wird. Damit gleichen wir den kleineren Bereich der Schärfentiefe – den kleineren Sensor verursachen – durch den kleineren Bildwinkel wieder aus.
Dies gilt allerdings nur in Annäherung, aber das ist weniger Praxis relevant, da der Schärfentiefeneindruck auch noch von anderen Größen abhängt.
Zeichnung:
Bild 7: Vollformat vs. APS-C Gesamtübersicht
FAZIT:
Kleinere Sensoren haben einen kleineren maximal zulässigen Zerstreuungskreisdurchmesser
⇒ das ergibt weniger Schärfentiefe
Kleinere Sensoren haben einen kleineren Bildwinkel
⇒ das ergibt mehr Schärfentiefe
In Summe ergibt das dann:
Die Schärfentiefe ist bei verschiedenen Sensorgrößen: Bei GLEICHER BLENDE ! GLEICH GROSS !
Voraussetzungen für diese Aussage:
Der AUFNAHMEABSTAND und die BRENNWEITE müssen bei diesem Vergleich gleich sein.
Diese beiden Größen würden nämlich tatsächlich die Schärfentiefe verändern.
Woher kommt aber dann der Eindruck und die Aussagen, dass kleinere Sensoren einen größeren Schärfetiefenbereich erzeugen?
Nun dafür gibt es eine einfache Erklärung, die im obigen Text im Prinzip auch schon erwähnt wurde. Um mit einem kleineren Sensor den gleichen Bildausschnitt (wohlgemerkt am Fokuspunkt und nicht im Gesamtbild) zu bekommen muss der Abstand zum Fokuspunkt, um den Faktor des Größenunterschieds der Sensoren, vergrößert werden. Umso größer der Abstand ist, umso größer ist der Schärfentiefenbereich und umgekehrt.
Dabei kann man sagen, dass bei gleicher Sensorgröße z.B. bei Blende f/2.8 (gültig bis ca. 10m):
- Doppelter Abstand ≈ 4-fachen Schärfentiefenbereich
- Halber Abstand ≈ 1/4 des Schärfentiefenbereich ergibt
- Größer 10m nimmt der Schärfentiefenbereich dann immer schneller zu,
z.B. bei 40m ist er dann schon ca. 5 mal so groß wie bei 20m.
Gut zu sehen bei Landschaftsaufnahmen vs. Nahaufnahmen bei ähnlichen Blenden/Brennweiten.
Hier mal ein paar Werte der Abstände (Fokusabstand) die benötigt werden, um einen gleichen Bildausschnitt (Abbildungsmaßstab) bei verschiedenen Sensoren zu erwirken und als Ergebnis dazu den resultierenden Schärfentiefenbereich:
| Sensor | Fokusabstand | Schärfebereich | Brennweite | Blende |
| Vollformat (1,0 Crop) | 1,0m | ca. 4,4cm | 50mm | f/2 |
| APS-C (1,5 Crop) | 1,5m | ca. 6,6cm | 50mm | f/2 |
| MFT (2,0 Crop) | 2,0m | ca. 9,1cm | 50mm | f/2 |
| Vollformat (1,0 Crop) | 1,0m | ca. 8,8cm | 50mm | f/4 |
| APS-C (1,5 Crop) | 1,5m | ca. 14cm | 50mm | f/4 |
| MFT (2,0 Crop) | 2,0m | ca. 18cm | 50mm | f/4 |
| Vollformat (1,0 Crop) | 5,0m | ca. 2,4m | 50mm | f/4 |
| APS-C (1,5 Crop) | 7,5m | ca. 3,7m | 50mm | f/4 |
| MFT (2,0 Crop) | 10m | ca. 4,9m | 50mm | f/4 |
| Vollformat (1,0 Crop) | 10m | ca. 11,7m | 50mm | f/4 |
| APS-C (1,5 Crop) | 15m | ca. 17,9m | 50mm | f/4 |
| MFT (2,0 Crop) | 20m | ca. 23,6m | 50mm | f/4 |
Wie Sie sehen vergrößert sich der Schärfetiefenbereich, bei kleineren Sensoren, ungefähr um den Faktor des benötigten größeren Abstandes, der für den selben Bildausschnitt nötig ist. Was Sie aber auch deutlich sehen können ist die Tatsache, dass bei größerem Abstand der Schärfentiefenbereich zunehmend schneller viel größer wird. Auch fällt auf dass sich bei doppelter Blende die Schärfentiefe auch ungefähr verdoppelt.
Wichtig zu wissen ist in dem Zusammenhang (Schärfentiefe bei unterschiedlichen Sensorgrößen), dass durch den kleineren Sensor sich der Bildwinkel verkleinert und bei vergrößertem Abstand, ein Effekt ähnlich einer längere Brennweite ergibt. Dies hat zur Folge, dass der Hintergrund größer abgebildet wird und näher an den Fokuspunkt (Motiv) rückt.
Die Liste verdeutlicht auch, um wieviel schwieriger es ist mit kleinen Sensoren sehr geringe Schärfentiefen zu erreichen. Um z.B. für MFT (Formfaktor 2) bei gleichem Bildausschnitt die gleiche geringe Schärfentiefe zu erreichen, muss der Abstand verdoppelt und die Blende halbiert werden. Beides ist nicht immer möglich und ggf. auch teuer.
Abschließend ist noch zu erwähnen, dass wenn Sie eher Freisteller fotografieren wollen ein größerer Sensor zu bevorzugen ist. Dagegen, für Landschaftsaufnahmen, wo die meisten sehr viel Schärfentiefe haben wollen, hat die Kamera mit dem kleineren Sensor ihre Vorzüge. Natürlich wird es bei kleineren Sensoren irgendwann auch schwierig sehr weitwinklige Objektive zu bekommen aber es muss ja nicht gerade das 180°-Objektiv sein.