#1

Die höchst auflösende Blende

in Hardware 27.12.2018 17:39
von Kurt | 3.374 Beiträge

Hallo

Oft weiss man nicht, welche Blende eines bestimmten Objektiv,
bei einem bestimmten Abbildungsmassstab am höchsten auflöst.
Klarheit bring ein Auflösungstest-Objekt, diese sind aber sehr teuer.

Besitzt man kein Auflösungstest-Objekt, kann man folgendermassen mit einfachen Mitteln und weniger Aufwand,
dennoch feststellen, welche Blende am höchsten auflöst.
Der einzige Nachteil ist, dass man als Ergebnis keinen Wert in LP/mm erhält.

Als Vorlage, die fotografiert wird, dient ein Ausdruck, mit Tinten- oder Laserdrucker.
Eine graue Fläche mit einer kleinen weissen (unbedruckten) Kreisfläche in der Mitte.

Bei der Betrachtung der grauen Fläche mit einer Lupe, sollte sichtbar sein,
dass sie nicht durchgehend grau ist, sondern aus lauter kleinen Punkten besteht
und die weisse Kreisfläche etwa 1/10 - 1/20 der Bildbreite (beim entsprechendem zu prüfenden Abbildungsmassstab) entspricht.
Diese Vorlage wird nun in möglichst kleinen Stackschritten (von etwa 1/5 bis 1/10 der Schärfentiefe) gestackt (5-10 Bilder innerhalb der Schärfentiefe),
die weisse Kreisfläche exakt in der Bildmitte platziert.
Die Beleuchtung sollte sehr diffus und gleichmässig sein und in der Helligkeit so,
dass bei der weissen Kreisfläche möglichst genau eine bestimmte Helligkeit, z.B. von 220 erreicht wird (es muss nicht exakt 220 sein, jedoch immer gleich hell).
Sind die Werte von den Farbkanälen unterschiedlich, stellt man beim Grünkanal, die Helligkeit durch anpassen der Beleuchtung auf 220 ein.
Pro gewählter Blende fertigt man eine Serie von Einzelbildern an.
Bei weiteren Stack Bilderserien mit geänderter Blende, achtet man darauf, dass die weisse Kreisfläche sich exakt in der Bildmitte befindet
und die Beleuchtung dieser exakt beim Grünkanal den Wert 220 beträgt (bei jeder Serie gleich hell).

Hat man im RAW Format diese Bildserien mit unterschiedlicher Blende angefertigt,
wandelt man diese ohne jegliche Veränderung (Helligkeit, Kontrast usw.) in das JPG Format um (z.B. mit 70% Komprimierung).
Dies macht man absolut gleich, mit den Bildserien mit den anderen Blendenwerten.

Speichert man beim Fotografieren, die Einzelbilder im JPG Format ab,
ist darauf zu achten, dass alle Automatismen der Kamera (Schärfung, Helligkeitsanpassung usw.) ausgeschalten sind,
also so wie bei Focus Stacking üblich.

Nun schaut man sich die Grösse der JPG Bilddateien an und notiert sich bei jeder Serie die Grösse der grössten Datei.
So erhält man bei jeder Serie mit unterschiedlicher Blende eine maximale Dateigrösse die man vergleicht.
Die Serie mit der grössten Dateigrösse ist die Serie, die mit der höchst auflösenden Blende angefertigt wurde.

Im Vergleich zu meinen Ergebnissen, die ich mit dem Zeiss Auflösungstest-Objekt 3000 erhalten habe,
stimmen die JPG Ergebnisse überein.
Die grösste JPG Dateigrösse gibt klar Auskunft, welche Blende am höchsten auflöst
und der Aufwand ist geringer, wie das Messen mit dem Zeiss Auflösungstest-Objekt 3000,
jedoch weiss man die tatsächliche Auflösung in LP/mm (quantitativ) nicht, sondern nur, welche Blende am höchsten auflöst (also qualitativ).

Fehlerquellen:
- Eine unterschiedlich helle Beleuchtung beeinflusst die JPG Dateigrösse.
Bei einigermassen gleicher Helligkeit der Bilder, ist die Abweichung in der Dateigrösse nicht von Bedeutung.
- Bildbereich: Wird die weisse Kreisfläche einigermassen genau in die Bildmitte platziert und
und die graue Fläche ist um einiges grösser wie der Bildausschnitt, ist die Abweichung in der Dateigrösse nicht von Bedeutung.
-Bei unterschiedlicher Blende ist das Absinken der Auflösung zum Bildrand unterschiedlich, dies beeinflusst wohl die Dateigrösse,
ist aber zu gering, um das Ergebnis zu beeinflussen.

Man beachte, dass Auflösung nicht der einzige Faktor ist, der ein gelungenes Bild aus macht!
Siehe:
Laowa 25mm Ultra Macro Blendenvergleich

Viel Spass beim Stacken und Vergleichen.

Kurt


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In der Fotografie gilt es auch, das Schöne zu entdecken.
www.focus-stacking.com
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zuletzt bearbeitet 27.12.2018 22:13 | nach oben springen

#2

RE: Die höchst auflösende Blende

in Hardware 28.12.2018 14:14
von Olaf | 771 Beiträge

Hallo Kurt,

das ist mal eine interessante Methode zur Auflösungsermittlung in Abhängigkeit der Blende. Auf solch eine Idee muss man erst mal kommen... Vielen Dank dafür. Das werde ich auf alle Fälle mal testen.

Tschüss Olaf

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#3

RE: Die höchst auflösende Blende

in Hardware 28.12.2018 15:20
von Kurt | 3.374 Beiträge

Hallo Olaf

Die JPG Dateigrösse sagt etwas über die Höhe der Auflösung in einem Bild aus.
Bei einem weniger hoch aufgelösten Bild, ist die Dateigrösse kleiner wie bei einem höher aufgelösten Bild,
dies weil sich ein weniger hoch aufgelöstes Bild besser komprimieren lässt.
Für einen Vergleich ist es natürlich notwendig, dass die Bilder die verglichen werden,
den gleichen Bildinhalt besitzen, gleiche ISO Zahl und auch gleich hell sind.
Die Dateigrösse eines JPG Bildes sagt nur bedingt etwas aus.

Um genauer zu sehen was die JPG Dateigrösse aussagt, habe ich mit den Werten der Dateigrösse, Kurven erstellt.
Bei den folgenden Kurven sieht man gut, dass die Dateigrösse beim Fokuspunkt am grössten ist
und sowohl im Bereich von Fokuspunkt zum Nahpunkt der Schärfentiefe abnimmt und ebenfalls vom Fokuspunkt zum Fernpunkt ab nimmt.
Diese Abnahme ist bei 1:1 fast symmetrisch (Nah- und Fernbereich).

Die maximale Dateigrösse (Auflösung) bei Blende 8 ist am höchsten.
bei Blende 5.6, Blende 11, 16 und 22 ist die maximale Dateigrösse geringer.
Jedoch stimmt das Verhältnis nicht!
Auf der Graphik ist die maximale Dateigrösse bei Blende 5.6 und 11 fast gleich gross.
Bei genauen Messungen löst das Objektiv bei Blende 5.6 mit 95 LP/mm auf, bei Blende 8 mit 100 LP/mm und bei Blende 11 mit nur 80 LP/mm auf.
In der Graphik sieht man aber, dass die maximale Dateigrösse bei Blende 11 höher ist wie bei blende 5.6, das ist somit falsch!

Ebenfalls sieht man gut dass die Kurven mit kleiner Blendenzahl spitzer sind.
Die Schärfentiefe ist bei niedriger Blendenzahl geringer,
oder die Kurtosis ist bei niedriger Blendenzahl leptokurtic (positive Kurtosis)
und bei hoher Blendenzahl platykurtic (negative Kurtosis).
Dies stimmt bei den Kurven von Blende 5.6 und Blende 8 nicht.
Bei Blende 5.6 sollte die Kurve spitzer verlaufen wie bei Blende 8, also falsches Verhältnis!

Interessant ist, dass man sieht, dass sich die Dateigrösse innerhalb der Schärfentiefe verändert,
das ist bei genauen Messungen ebenfalls so!

Bei der Kurve der Blende 8 habe ich noch die Grössen, je nach Art der Berechnung der Schärfentiefen eingetragen.
Die oberste und kleinste Schärfentiefe von 0.141mm entspricht den Berechnungen, wie sie die Mikroskopiker anwenden.
Die Schärfentiefen darunter, wie sie die Fotografen berechnen, dies mit einem Zerstreukreis von 0.01mm, 0.02mm und 0.03mm.
Hier wird klar, dass sich Fotografen nicht ganz einig sind, wie gross die Schärfentiefe nun tatsächlich ist
und mit den Mikroskopikern sind sie überhaupt nicht einig.

Je nachdem, wie man die Zahlenwerte der JPG Dateigrösse interpretiert gilt:
Wer misst, misst Mist, oder
messen heisst wissen.

Ein winterlicher Zeitvertreib :)

Kurt


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zuletzt bearbeitet 28.12.2018 15:25 | nach oben springen

#4

RE: Die höchst auflösende Blende

in Hardware 29.12.2018 18:35
von witweb | 704 Beiträge

Hallo Kurt,

sehr interessant!
Ich habe früher mal - dem Prinzip nach ähnliche - Untersuchungen gemacht. Mit der Kamera auf dem Stativ eine Wand mit rauem Putz fotografiert...
Wer so etwas noch nicht gemacht hat, kann den Zusammenhang zwischen der Menge an Details im Bild und der JPG-Dateigröße schnell mal untersuchen. Einfach ein Bild „normal“ abspeichern und dann geschärft. Die Datei des geschärften Bildes wird in jedem Fall immer größer sein.

Deine Anleitung ist sehr detailliert, so dass man sie problemlos nachvollziehen kann. Vor allem ist die Vorgehensweise durch die selbst zu erstellenden „Testcharts“ gut für die Makro-Fotografie geeignet. Die sonst oft empfohlenen Testcharts (siehe MTF-Mapper u.ä.) sind ja, in dem für uns notwendigen „Miniformat“, eher schlecht selbst herzustellen.

Vielleicht könnte die Beleuchtung schwierig werden, zumindest wenn man Blitze verwendet. Wenn alle anderen Parameter gleich bleiben sollen, bleibt nur die Steuerung über die Blitzleistung. Sollte aber gehen.

Die von dir festgestellten Abweichungen bzw. Widersprüche sind eigentlich nicht zu erklären. Ich denke aber, für das gewünschte Ergebnis, die am bestem geeignete Blende für einen bestimmten ABM zu finden, spielen diese „Ungereimtheiten“ sicher keine entscheidende Rolle.

Beste Grüße

Michael

„Wer misst, misst Mist“ – hing bei mir als Spruch an der Wand, als ich mich noch mit HF-Technik befasst habe.

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#5

RE: Die höchst auflösende Blende

in Hardware 29.12.2018 20:24
von gogs | 619 Beiträge

Hallo Kurt,

vielen Dank für dein Knowhow.

Test: Schneider Kreuznach Componon S 50/2,8 bei M 1,15x.

JPG-Bilder direkt aus der Kamera (Sony A6000, Einstellung, JPG-Fein) ohne Kalibrierung (des weissen Kreises auf eine Helligkeit von 220)
und ohne weitere Bearbeitung.



Testobjekt sah so aus:



mit freundlichen Grüßen
Christian

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#6

RE: Die höchst auflösende Blende

in Hardware 29.12.2018 23:06
von Kurt | 3.374 Beiträge

Hallo Michael

Vielen Dank für deine unterstützenden Zeilen.

"Vielleicht könnte die Beleuchtung schwierig werden, zumindest wenn man Blitze verwendet.
Wenn alle anderen Parameter gleich bleiben sollen, bleibt nur die Steuerung über die Blitzleistung. Sollte aber gehen."

Ich habe die Distanz der Blitze verändert, damit lässt sich die Helligkeit ganz fein und präzise justieren.


Hallo Christian
Deine Kurven sehen gut aus.
Von Blende 2.8 steigt die Auflösung an bis zur Blende 5.6 und bei höherer Blendenzahl sinkt die Auflösung wieder ab.
Was bei deinen Kurven erst bei Blende 11 zum Ausdruck kommt, ist die höhere Schärfentiefe.
Hättest du die Helligkeit im weissen Kreis auf den gleichen Wert kalibriert, wären die Kurven vermutlich noch etwas weiter voneinander entfernt.
Doch auch so lässt sich erkennen, dass die Blende 5.6 oder 6.7 am höchsten auflöst.

Ein Tipp für Mitleser, die auch eine Graphik erstellen wollen:
Stackt man in sehr kleinen Schritten, entstehen sehr viele Dateien mit ihren unterschiedlichen Dateigrössen, die man in Excel eintragen muss.
Leider weiss ich nicht, wie man in Windows die Dateigrössen eines Verzeichnis in eine Excel Tabelle bekommt?
Ich verwende altersbedingt dazu MS-DOS.
Alle Bilddateien (die ganze Bildserie) in einem Ordner, z.B. E:\xx
Startknopf von Windows anklicken (in der linken unteren Ecke)
In das Suchfenster eingeben: cmd.exe
Ein schwarzes DOS Fenster öffnet sich.
Eingabe: E: "und Enter drücken" oder das Laufwerk eingeben, wo die Dateien sind.
Nun wird Laufwerk E: angezeigt
Eingabe: cd\xx... "und Enter drücken" oder das Verzeichnis wo die Dateien sind.
Nun wird " E:\XX> "angezeigt.
Eingabe: dir /O:N /-C > inhalt.txt "und Enter drücken"
danach befindet sich zusätzlich zu den Bilddateien die Datei "inhalt.txt" im Verzeichnis E:\XX.
Diese Datei (inhalt.txt) mit Excel öffnen.
Beim "Textkonvertierungs-Assistenten" Fenster das sich öffnet
Feste Breite wählen
Import ab 8. Zeile
852:Mitteleuropäisch (DOS)
Fertig stellen
Nun befinden sich die Dateigrössen in der Exel Tabelle (vermutlich) in der Spalte E, diese Zahlen Markieren
und mit den Optionen "Einfügen", "Linie" kann die Graphik erstellt werden.
Ich hoffe, es gelingt.

Anbei meine Vorlage:

Kurt


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zuletzt bearbeitet 29.12.2018 23:30 | nach oben springen

#7

RE: Die höchst auflösende Blende

in Hardware 29.12.2018 23:08
von gogs | 619 Beiträge

Das Schneider Kreuznach Componon S 50/2,8 bei M2,5x.

Leider habe ich erst bei Bl4 meinen Fehler (Rechtsverschiebung) erkannt, bin leider nach Bl2,8+3,3 nicht wirklich zum Ausgangspunkt zurückgekehrt.

mfG
Christian

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#8

RE: Die höchst auflösende Blende

in Hardware 30.12.2018 16:05
von jurkovicovic | 21 Beiträge

Hellou, I wish you all the best to new year and good light :). I´m watching your forum and in last time I saw a lot of nice photos :)
This time I have a comment.

Kurt wrote:

Bei der Kurve der Blende 8 habe ich noch die Grössen, je nach Art der Berechnung der Schärfentiefen eingetragen.
Die oberste und kleinste Schärfentiefe von 0.141mm entspricht den Berechnungen, wie sie die Mikroskopiker anwenden.
Die Schärfentiefen darunter, wie sie die Fotografen berechnen, dies mit einem Zerstreukreis von 0.01mm, 0.02mm und 0.03mm.
Hier wird klar, dass sich Fotografen nicht ganz einig sind, wie gross die Schärfentiefe nun tatsächlich ist
und mit den Mikroskopikern sind sie überhaupt nicht einig.

In my opinion, is possible to make calculation DOF for lens more exact and it by this calculation. Calculation is only theoretical!
Calculation has similary result like calculation for microscope objective.

Here is formula:
Resolving power for lens = (Airy disk/2)*nominal aperture*lambda
Example: R = (2,44/2)*4,9*0,00055; R = 0,00328

This result you can put to formula for DOF.
(2*(R*magnification)*nominal aperture*(magnification+1))/(magnification*magnification)
Example: DOF = (2*(0,00328*4)*4,9*(4+1))/(4*4); DOF = 0,040mm.

For example, I used lens with magnification 4x and nominal aperture 4,9.
Lens with nominal aperture "4,9" has NA 0,102 (1/(nominal aperture+nominal aperture))
4x Microscope objective with NA 0.10 has DOF 0,055mm.

For Rodagon 105mm with magnification 1:1 and nominal aperture 8 I have result 0,170mm with this calculation.
And this is very close to 0,141mm.

Another example:
Zeiss Semiplan 6,3x NA 0,16 has DOF 0,021mm
Lens with nominal aperture "3,1" with magnificaion 6,3x has NA 0,161 and DOF 0,015mm.

(Airy disk/2)*nominal aperture*lambda = (0,61*lambda)/NA

I hope this help.
It is only my opinion.

Filip

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#9

RE: Die höchst auflösende Blende

in Hardware 30.12.2018 16:55
von Kurt | 3.374 Beiträge

Hallo Filip

Alle Berechnungen sind theoretisch.
Sie sind rein optisch theoretischer Natur und beziehen sich auf eine einzelne, ideale Linse.
Ebenfalls ist ihr Nah- und Fernpunkt rein theoretisch und lässt sich in der Praxis nicht klar erkennen!
Wie wir ebenfalls wissen, lösen Objektive, je nach Qualität unterschiedlich hoch auf, was sich ebenfalls auf die Schärfentiefe auswirkt.

Damit ich bei unterschiedlichen Setups mit meinen Objektiven (Linsengruppen) und meiner Kamera,
bei unterschiedlichen Abbildungsmassstäben, unterschiedlicher Blende (die oft nicht exakt bestimmt werden kann)
vergleichbare Grössen der Schärfentiefe erhalte, damit ich die Stackschrittgrösse bestimmen kann,
gehe ich im Bereich der vergrössernden Fotografie von einem tatsächlichen in der Praxis gemessenen Wert aus,
der Auflösung des Objektes in LP/mm.
Schärfentiefe mm = Lichtwellenlänge (mm) / (((Auflösung x Lichtwellenlänge) / 2) x ((Auflösung x Lichtwellenlänge) / 2))
Innerhalb dieser Schärfentiefe, die aus einem tatsächlich in der Praxis gemessenen Wert aus geht, also für meine Ausrüstung massgebend ist ,
fertige ich 3 Bilder an und wenn ich sehr klare Bilder wünsche, dann verwende ich eine Stackschrittgrösse die 1/6 dieser Schärfentiefe beträgt.

Kurt


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zuletzt bearbeitet 30.12.2018 16:57 | nach oben springen


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