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Schärfentiefe und mehr (Teil 1)

Kurzfassung

Die Schärfentiefe ist der Entfernungsbereich im Motiv, dessen Details im späteren Bild noch nicht als unscharf erkennbar sind.

Ausführlich:

Wenn Sie hier "quer einsteigen" und sich mit dem Themenbereich Fokussieren noch nicht beschäftigt haben, sollten Sie zuerst die vorhergehende Seite lesen.

Der Bereich des Motivs, der scharf (oder besser: noch nicht erkennbar unscharf) abgebildet wird, zieht meist die größte Aufmerksamkeit des Betrachters auf sich. Über die Verteilung und Ausdehnung der Schärfentiefe kann der Fotograf also die Blicke steuern.
Mit großer Schärfentiefe kann er den Motivdetails verbinden, die eigentlich räumlich weit getrennt sind. Und mit starker Unschärfe außerhalb des Bereichs kann er störende Motivdetails quasi verstecken.
Es ist deshalb für einen Fotografen natürlich wichtig, zu wissen, wie man die Schärfentiefe beeinflussen kann.

Mit der Schärfentiefe kann man den Blick des Betrachters auf Motivdetails steuern.

Die Schärfentiefe ist prinzipiell abhängig von

  • der Aufnahmeentfernung (je näher, desto weniger)und der Blende (je weiter auf, desto weniger)
  • der Sensor- oder Filmgröße (je kleiner, desto mehr)
  • von der Brennweite (je kürzer, desto mehr)
  • und natürlich auch von dem Abstand, aus dem wir später das Bild betrachten wollen (je näher am Bild, desto stärker sieht man evtl. Unschärfe).

Schärfentiefe, was ist das?

Eigentlich kann mit einer Linse bzw. einem Objektiv nur ein mehr oder weniger enger Entfernungsbereich scharf abgebildet werden, die Bereiche davon oder dahinter werden mehr oder weniger unscharf.
Sehen wir uns noch einmal die schematische Abbildung einer Linse mit Blende an.

Die Größe der Unschärfekreise wird in dieser Illustration nur durch die Blende bestimmt.

Zu nah oder zu fern liegende Motivbereiche werden in Form von Zerstreuungskreisen wiedergegeben. Je größer der Abstand zur fokussierten Entfernung, desto größer werden diese. Wenn die Zerstreuungskreise zu groß werden, werden die entsprechende Details im Motiv unscharf abgebildet.
Durch eine Verkleinerung der Blendenöffnung schrumpfen die Zerstreuungskreise (siehe Abbildung oben) und dadurch erscheinen Objekte, die sich vor oder hinter der Schärfeebene befinden, schärfer.
Es kommt zu einer wachsenden Ausdehnung der als scharf empfundenen (also noch nicht sichtbar unscharfen) Bereiche nach vorne und hinten in die Bildtiefe, zur Schärfentiefe.

Da das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges begrenzt ist, kann man eine maximale Größe der Zerstreuungsscheibchen angeben, bis zu der das Bild vom normalen Betrachter (und aus normaler Betrachtungsentfernung) als scharf empfunden wird. Aus dieser Distanz sehen die unscharfen Scheibchen noch wie scharfe Punkte aus.

Die meisten Menschen nehmen, wenn sie sich ein Bild ansehen wollen, eine Entfernung ein, die ungefähr der Bilddiagonale entspricht. Dann ist man soweit entfernt, dass man man das Bild in seinen gestalterischen Zusammen hängen noch ganz erfassen kann, ist aber andererseits noch so nah, dass man auch Details erkennen kann.
Bei einem großen Bild ist man also weiter entfernt, bei einem kleinen ist man näher dran.

Unterschiedliche Aufnahmeformate, also unterschiedliche Film- oder Sensorgrößen, müssen unterschiedlich stark vergrößert werden, um die gleiche Bildgröße zu erreichen.

Dadurch werden auch die Zerstreuungskreise unterschiedlich stark erkennbar. Für jedes Aufnahmeformat gibt es deshalb eine Maximalgröße für die Zerstreuungskreise, damit sie im späteren Bild noch als (scharf wirkender) Punkt erscheinen.

Bei Kleinbildfilm oder Vollformatsensoren beträgt dieser maximale Zerstreuungskreis z.B. 0,03 mm.

Durch kleinere Blendenöffnungen werden die Zerstreuungskreise kleiner (siehe Abbildung oben) und dadurch erscheinen Objekte, die sich vor oder hinter der Schärfeebene befinden, schärfer. Es kommt zu einer wachsenden Ausdehnung der Schärfe in die Bildtiefe, zur Schärfentiefe.

Aber Vorsicht mit dem Abblenden, es kann, wenn man zu stark abblendet, zur Beugungsunschärfe kommen, die zu einem insgesamt unschärferen Bild führt. (Viele Objektive haben ihre beste Leistung, wenn sie im mittleren Blendenbereich benutzt werden.)

Was beeinflusst die Schärfentiefe

Die Schärfentiefe wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst, u.a. von:

  • der Aufnahmeentfernung (je näher, desto weniger Schärfentiefe)
  • der Blende (je weiter auf, desto weniger Schärfentiefe)
  • der Sensor- oder Filmgröße (je kleiner, desto mehr Schärfentiefe)
  • von der Brennweite (je kürzer, desto mehr Schärfentiefe)
  • von dem Abstand, aus dem wir später das Bild betrachten wollen (je näher am Bild, desto stärker sieht man evtl. Unschärfe)

Die meisten dieser Faktoren können wir zumindest bei der Aufnahme allerdings kaum beeinflussen.

  • Die Aufnahmeentfernung ist wichtig für die Größenverhältnisse unterschiedlich weit entfernter Motivdetails.
  • Die Brennweite bestimmt den aufgenommen Motivausschnitt.
  • Die Sensorgröße ist fester Teil der Kamera.
  • Und der Abstand, aus dem der Betrachter das Bild später ansieht, liegt i.d.R. außerhalb unseres Einflusses.
Deshalb bleibt zur Steuerung der Schärfentiefe eigentlich nur die Blende übrig.
Je weiter (bei sonst unveränderten Werten) die Blende geschlossen wird, desto kleiner werden die Unschärfekreise. Irgendwann sind sie so klein, dass sie auf dem Foto bei Betrachtung aus einer gewissen Distanz nicht mehr als Kreise, sondern als Punkte wahrgenommen werden. Die Abbildungen erscheinen dann scharf.

Die maximale Größe, die die Zerstreuungskreise haben dürfen, um noch scharf zu erscheinen, kann man errechnen. Dabei geht man davon aus, dass ein Bild aus einer Entfernung betrachtet wird, die seiner Diagonale entspricht.

Um ein Bild in beispielsweise 24 x 30 cm zu erhalten, müssen unterschiedlich große Aufzeichnungsmedien unterschiedlich stark vergrößert werden. Das Bild wird dann bei diesem Beispiel aus etwa 40 cm (Bilddiagonale) betrachtet werden.

Die Zerstreuungskreise sollten in dem Bereich, der „schärfentief“ werden soll, auf keinem Fall sichtbar werden. Da kleinere Aufnahmeformat stärker vergrößert werden müssen, müssten sie dann kleiner sein.
Aus diesem Grund verwendet man für die unterschiedlichen Aufzeichnungsmedien auch unterschiedliche Größen der maximal "zulässigen" Zerstreuungskreise.

Die spätere Bildgröße dagegen spielt keine Rolle. Wenn man von den selben Negativen oder von denselben Bilddateien später größere Vergrößerungen herstellt, so werden die dann auch aus größerer Entfernung betrachtet. Und dann sind die Unschärfekreise genauso wenig wahrnehmbar wie bei einer schwächeren Vergrößerung, die aus kürzerem Abstand betrachtet wird.

Die Zerstreuungskreise sind bei gleicher Größe des Aufnahmemediums also nicht von der gewünschten Vergrößerung abhängig, denn diese wird durch den unterschiedlichen Betrachtungsabstand ausgeglichen.

Die maximale Größe der Zerstreuungskreise auf dem Sensor (oder Film) beträgt für eine scharfe Wahrnehmung des Bildes bei Vollformat (Kleinbild) etwa 0,03 mm. Auf beliebige Größe vergrößert und dann aus dem "normalem" Abstand betrachtet, werden diese Unschärfekreise dem menschlichen Auge immer noch als Punkte erscheinen.

Die anderen Werte

Mit diesem Wissen kann man nun ausrechnen, bei welcher Blende die Abbildung noch scharf erscheint. Dabei muss man dann noch den Aufnahmeabstand, die Größe des Aufnahmemediums und die Brennweite berücksichtigen.

Ein Weitwinkelobjektiv bildet Objekte bei gleicher Aufnahmeentfernung ja kleiner ab als ein Normalobjektiv, also sind die entsprechenden Unschärfekreise bei einem Weitwinkel auch kleiner als bei einem Normalobjektiv. Und umgekehrt ist es bei einem Teleobjektiv .

Auch der fokussierte Aufnahmeabstand hat eine große Auswirkung auf die Ausdehnung der Schärfe im Bild: je näher, desto weniger.

Das Aufnahmemedium wird man zwar kaum wechseln, um die Schärfentiefe zu beeinflussen, aber seine Größe hat starken Einfluss auf die Schärfentiefe. Je kleiner es ist, desto größer ist die Schärfentiefe.

Die Unterschiede werden im Nahbereich am deutlichsten

Und wie weit reicht nun die Schärfentiefe?

Die Schärfentiefe erstreckt sich von einem Punkt vor der eingestellten Entfernung bis zu einem Punkt dahinter. Dazwischen wird alles scharf wirken. Hinter der eingestellten Entfernung ist die Schärfentiefe meist größer als davor. 

Bei Nah- und Makroaufnahmen ist das Verhältnis aber machmal auch anders, die Strecken können da auch etwa gleich lang (1:1) werden.

Vorsicht, seit vielen Jahrzehnten geistert eine falsche Angabe durch die Fotobücher (und heutzutage auch durch Fotoblogs, Foren und Facebookgruppen).
Es wird behauptet, die Schärfentiefe läge zu einem Drittel vor und zu zwei Dritteln hinter dem Fokuspunkt. Das Verhältnis der noch nicht sichtbar unscharfen Bereiche vor und hinter dem Punkt der Schärfe soll also 1:2 betragen. Das stimmt aber so präzise nur für einige Größen- und Abstandsverhältnisse.

Schon allein die Tatsache, dass die Schärfentiefe je nach den Umständen häufig bis “unendlich“ reicht(*), sollte das deutlich klar machen, ein einfacher Blick auf die Skalen und Tabellen reicht dazu eigentlich aus.
Nichtsdestotrotz wird die Mär vom 1:2 immer noch weitergetragen, sie scheint unausrottbar zu sein.

* (Diese Art der Schärfentiefe wird gerade in der Landschaftsfotografie häufig verwendet, siehe auch „hyperfokale Distanz“.)

Leider kann man die Schärfentiefe heutzutage bei aktuellen Fotoapparaten meist nicht so ohne weiteres erkennen. Die meisten Kameras zeigen das Motiv beim Blick durch den Sucher bei ganz geöffneter Blende. Dadurch ist das Sucherbild bei DSLRs heller.
Und auch für Systemkameras und anderen Modellen mit elektronischem Sucher bietet die volle Blendenöffnung Vorteile. Das Sucherbild ist dadurch besser aufgelöst, denn bei geschlossenerer Blende wäre es dunkler und müsste stärker elektronisch verstärkt werden, was zu Rauschen führen würde.

Erst im Moment der Auslösung schliesst sich die Blende dann auf den eingestellten Wert (siehe Springblende), so dass die Schärfentiefe auch erst bei der Auflösung wirksam wird.
Davor und danach sieht man das Motiv aber immer mit ganz geöffneter Blende, also minimaler Schärfentiefe.
Um im Sucher die Schärfentiefe schon vor der Belichtung zu erkennen, gibt es an vielen Kameras eine Abblendtaste. Sie schliesst die Blende schon vor dem Auslösen.

Die Abblendtaste war an analogen Kameras aus konstruktionsbedingten Gründen meist in der Nähe des Objektivbajonetts. Da findet man sie heute auch noch zumeist, doch im Zeitalter der elektronischen Blendensteuerung kann sie oft auch auf andere Tasten gelegt werden.

Allerdings gibt es dabei auch einen Wermutstropfen, das Sucherbild wird durch das Abmelden deutlich dunkler (bei elektronischen Suchern verrauschter), so das man die Schärfentiefe oft doch nicht so richtig gut beurteilen kann.
Aber es gibt zum Glück andere Möglichkeiten, die Schärfentiefe zu beurteilen.

Bei digitalen Kameras kann man ja ganz einfach das fertige Bild (meist sogar in starker Vergrößerung) inspizieren, um die abgebildete Schärfentiefe zu sehen.
Und auch wenn man schon vor dem Auslösen mehr über die zu erwartende Schärfentiefe Bescheid wissen will, dann geht das mit entsprechenden Hilfsmitteln.

Eine Schärfentiefeskala, wie sie früher die meisten Objektive aufwiesen. Hier an einem Objektiv aus der FD-Baureihe von Canon. Der grüne Punkt zeigt an, dass in dieser Einstellung die Kamera die Blende automatisch wählen kann bzw. muss.

Und wie weit reicht die Schärfentiefe?

Um die Schärfentiefe zumindest gedanklich vorab einschätzen zu können, ist eine Schärfentiefeskala am Objektiv (oder auf dem Display der Kamera) ideal. Leider haben aber immer weniger Objektive eine solche spezielle Vorrichtung.
An der Skala kann man ablesen, zwischen welchen Eckwerten bei der eingestellten Entfernung und Blende etwas im späteren Foto noch nicht als unscharf erkennbar sein wird.

Entfernungsskala

Auf der Skala oben kann man Folgendes ablesen:
  • Eingestellte Entfernung: 5 m
  • Schärfentiefe bei Blende 22: von 2,5 m bis 10 m
  • Schärfentiefe bei Blende 11: von 3 m bis etwa 9 m
  • Schärfentiefe bei Blende 8: von etwa 4 m bis etwa 6 m
  • Der kleine rote Punkt auf der vorhergehenden Abbildung ist übrigens der sogenannte Infrarotindex.
    Infrarotes Licht hat eine andere Brechungsweise als "normales", sichtbares Licht. Deshalb sind die Bildpunkte bei diesem Licht etwas verschoben.
    Wenn Sie mit einer analogen Kamera Infrarotfilm verwenden, müssen Sie nach dem Fokussieren die ermittelte Entfernung auf diesen Punkt übertragen.

    Der kleine rote Punkt auf der vorhergehenden Abbildung ist übrigens der sogenannte Infrarotindex.
    Infrarotes Licht hat eine andere Brechungsweise als "normales", sichtbares Licht.
    Deshalb sind die Bildpunkte bei diesem Licht etwas verschoben.
    Wenn Sie mit einer analogen Kamera Infrarotfilm verwenden, müssen Sie nach dem Fokussieren die ermittelte Entfernung auf diesen Punkt übertragen (bei Autofokuskameras dazu den Autofokus deaktivieren).

    Leider werden, gerade bei modernen Kameras, diese Skalen oft eingespart.
    Oder sie werden, gerade bei Digitalkameras (bewusst?) falsch berechnet, was negative Auswirkungen auf die Bildgestaltung und die Bildqualität hat.
    Mit dem Problem habe ich mich unter " Wo ist die Schärfentiefe hin?"
 intensiver beschäftigt.

    Aber, egal ob die Skala falsch berechnet ist oder ganz fehlt, alternativ können Sie sich für einige Brennweiten und Sensorgrößen meine kostenlosen Schärfentiefeskalen laden und und ausdrucken. 
Diese Rechenscheiben habe ich für den Einsatz unterwegs („Schärfentiefe To Go“ ;-) ) entwickelt, Sie finden sie unter dem folgenden Link zum Download.
    Zu den Schärfentieferechenscheiben

    Bei Youtube gibt es eine kleinen Film von mir, in dem ich erkläre, wie man mit meinen Rechenscheiben (oder den Skalen der Objektive) die Schärfentiefe und die hyperfokale Distanz abliest. Mit einem Klick landen Sie direkt an der entsprechenden Stelle im Video.

    Wenn Sie das Video nicht sehen können, das Vorgehen wird im folgenden auch hier im Text erklärt.

    Die Rechenscheiben gibt es für die vier gängigsten Sensorgrößen (und den Kleinbildfilm) und die gebräuchlichsten Brennweiten. Falls sie für Ihre Brennweiten nicht passen, sollten Sie sich meinen ebenfalls kostenlosen Schärfentieferechner ansehen, der für verschiedene Sensorgrößen die Schärfentiefe für unterschiedliche Aufnahmeentfernungen, Brennweiten und Blenden ausrechnen kann.
    Zum Schärfentieferechner
    (Dieser Rechner war übrigens anscheinend der erste im deutschsprachigen Internet und ist jetzt seit über 20 Jahren in verschiedenen Versionen online)

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