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Fotografische Theorie und Praxis

Mein Artikel über »Schärfentiefe und Abbildungsmaßstab« scheint für etwas Aufmerksamkeit und Diskussionsstoff gesorgt zu haben. Das merke ich nicht nur an Nachrichten die mich direkt erreichen, sondern auch an dem was in Foren darüber diskutiert wird, wenn ich eingehenden Links folge.

Was mich überrascht, ist, wie sehr manche Leute an der Theorie festhalten, auch wenn die Praxis etwas anderes zu sagen scheint. Sehen wir uns dazu noch einmal zwei Beispiele aus dem oben genannten Artikel an.

Der Fotograf weiß, dass er über die Brennweite Perspektive und Tiefenstaffelung gestalten kann. Der Theoretiker widerspricht und behauptet, dass das falsch ist. Die Brennweite habe keinen Einfluss auf die Tiefenstaffelung, dass man mit ihr die Tiefenwirkung verdichten könne sei Unsinn.

Damit hat er zunächst einmal recht: Eine längere Brennweite verengt lediglich den Bildausschnitt und ändert nichts an Perspektive und Tiefenwirkung. Verkürzt man die Brennweite erhält man einen weiteren Ausschnitt, auch das bei gleicher Perspektive und Dichte. Die Theorie erweist sich auch in der Praxis als korrekt – das kann jeder überprüfen (und ich kann nur empfehlen Theorie zu überprüfen, bevor man für sie auf die Barrikaden steigt).

Der Praktiker aber weiß, dass Perspektive aus dem Zusammenspiel von Brennweite und Distanz entsteht. Wenn ich die Distanz vergrößere und Brennweite verlängere, dann verdichtet sich die Perspektive für jeden sichtbar. Die folgenden Abbildungen zeigen das deutlich.

weitwinkel
Brennweite 14mm (28mm KB), Blende ƒ5.6, Abstand ca. 0,5m
tele
Brennweite 150mm (300mm KB), Blende ƒ5.6, Abstand ca. 1,5m

Der Denkfehler vieler Theoretiker scheint mir, dass sie theoretisch korrekte Merksätze generalisieren. Tatsächlich sind Merksätze in der Regel an bestimmte Bedingungen geknüpft. Ändert sich der Kontext, hat das meist auch Auswirkungen auf das Resultat.

Die Aussage, »die Veränderung der Brennweite hat keinen Einfluss auf die Perspektive«, ist korrekt, so lange ich alle anderen Parameter (Distanz und Sensorformat) unverändert lasse. Die Aussage, »die Brennweite hat keinesfalls Einfluss auf die Perspektive«, ist falsch. Ändere ich zusammen mit der Brennweite auch die Distanz (und/oder das Aufnahmeformat), ändert sich die Perspektive. Das belegen die Abbildungen oben und jeder Fotograf wird das wissen und in der Praxis gezielt nutzen.

Nun wurde nicht nur meine Aussage zur Tiefenstaffelung bekritelt, sondern auch meine Schlüsse zur Schärfentiefe.

Die Theorie besagt, dass die Schärfentiefe nicht von der Brennweite, sondern lediglich von Abbildungsmaßstab und Blende abhänge. Dieser Merksatz war Auslöser für den angesprochenen Artikel. Nehmen wir ihn wörtlich, würde das heißen, dass eine längere Brennweite nicht zu einem unschärferen Hintergrund führt. Jeder Fotograf weiß jedoch aus der Praxis, dass man mit Tele deutlich besser freistellen kann als mit Weitwinkel – wer das noch nie erlebt hat fotografiere einmal mit einem Nikon 200mm ƒ2.0!

Ein Selbstversuch belegt: Wird ein Objekt bei jeweils unterschiedlicher Brennweite und Distanz im selben Abbildungsmaßstab fotografiert, ist die Unschärfe der Elemente im Hintergrund praktisch identisch.

Allerdings wird das nur bei genauer Analyse der Aufnahme deutlich, denn die größere Entfernung bei längerer Brennweite führt dazu, dass der Hintergrund näher rückt. Die Verdichtung der Tiefenstaffelung vergrößert den Hintergrund. Analog zum Hintergrund wird die Unschärfe mit vergrößert. Obwohl sie im Verhältnis zu den Elementen des Hintergrunds gleich ist wie bei kurzer Brennweite, wird sie durch die Vergrößerung auch größer wiedergegeben. Anders gesagt: Im Verhältnis zu den Elementen auf einer Ebene im Hintergrund ist die Unschärfe unverändert, im Verhältnis zum Element im Vordergrund jedoch ist sie größer. Und das ist eben der Effekt den man meint, wenn man behauptet man könne mit längeren Brennweite besser freistellen.

Dasselbe gilt übrigens auch für das Sensorformat. Tatsächlich ändert auch das Sensorformat lediglich den Bildausschnitt. Doch im Kontext der verschiedenen Parameter die in der Fotografie zusammenspielen ergibt sich der praktische Effekt, dass ich umso größere Schärfentiefe erhalte, je kleiner der Sensor ist. Absurderweise scheinen manchmal genau die zu widersprechen, dass das Sensorformat Einfluss auf die Schärfentiefe haben, die auf Vollformat schwören, weil man damit mehr Bokeh erhalte (noch einmal: ich weiß um die theoretischen Hintergründe und Zusammenhänge, doch was für mich zählt sind die praktischen Auswirkungen).

Ein weiteres Problem ergibt sich, wenn man versucht theoretische Grundsätze 1:1 auf die Praxis zu übertragen: Theorie baut oft auf idealen Bedingungen auf. Ideale Bedingungen kommen in der Praxis meist nicht vor. Man braucht diese idealen Annahmen aber um eine Basis für eine Theorie zu schaffen – ein Beispiel bietet der sogenannte schwarze Körper an der sich die Farbtemperatur Kelvin orientiert (diesen Körper gibt es nicht, er ist ein theoretisches Konstrukt). Manchmal sind ideale Bedingungen auch Annahmen die etwas vereinfachen, weil die Realität zu komplex ist um sie theoretisch zu erfassen.

Ich kann nur noch einmal den Rat wiederholen, theoretische Grundlagen im Selbststudium in der Praxis zu überprüfen – vor allem bevor man versucht andere zu bekehren. Es hilft nicht nur Fehlschlüssen auf die Spur zu kommen und zu verstehen was die Theorie für die Praxis bedeutet, sondern auch die praktische Relevanz theoretischer Grundlagen zu erforschen.

Eine gute Basis für fundiertes theoretisches Wissen bildet ein PDF das von Carl Zeiss verbreitet wird. Darin werden die Zusammenhänge von Schärfentiefe, Abbildungsmaßstab, Brennweite, etc. vom Experten sehr ausführlich erklärt und zwar so, dass auch ein optisches Greenhorn wie ich es versteht.

Nicht, dass ich das unbedingt jedem empfehlen möchte der einfach nur fotografieren will.

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Über Schärfentiefe und Bokeh

Die meisten Rückmeldungen zu meinem Blog und seinen Artikeln sind positiv und wohlwollend. Gelegentlich gibt es Kritik und manchmal ist sie gerechtfertigt. Auch wenn ich mich bemühe gründlich zu recherchieren bevor ich Betrachtungen und Behauptungen verbreite, unterliege ich schon einmal Fehlschlüssen, Irrtümern, Vorurteilen oder sitze falschen Behauptungen anderswo auf. Auf einen Fehler hingewiesen zu werden ist mir nicht unbedingt angenehm aber willkommen – das letzte was ich möchte ist an falschen Ansichten festhalten.

Natürlich ist nicht jede Kritik fundiert und gerechtfertigt und Manchen gelingt es nicht Kritik höflich zu formulieren. So erreichte mich beispielsweise dieser Tage das Mail eines »Kollegen« der sich über meinen Artikel »Schärfentiefe und Abbildungsmaßstab« ausließ und ihn mehr oder weniger durchwegs als Unsinn bezeichnete.

Es ist nicht sinnvoll hier auf die in meinen Augen etwas wirren Behauptungen zu Schärfentiefe und Bokeh einzugehen, doch ein Anlass einmal meine Position zu Theorie und Praxis in der Fotografie zu definieren: Mein Interesse gilt allein der Praxis. Die Theorie interessiert mich soweit, wie sie für die Praxis relevant ist. In der Theorie gibt es Konstruktionen die in der Praxis niemals auftreten.

Natürlich muss sich jeder Fotograf bis zu einem gewissen Punkt mit theoretischen Themen befassen und für mich als Autor und Trainer gilt das umso mehr. Allerdings ist mir wichtig, dass ich mein Wissen so vermittle, dass es verständlich bleibt, auch wenn ich dazu Vereinfachungen und Abkürzungen verwenden muss, die dem Theoretiker die Haare zu Berge stehen lassen.

Viele Theoretiker scheinen dermaßen in der Theorie verhaftet zu sein, dass sie den Blick für die praktische Relevanz oft verlieren. Außerdem kenne ich nur wenige, denen es gelingt ihr Wissen so zu vermitteln, dass sie von Leuten mit weniger Expertise verstanden werden. Oft habe ich das Gefühl, dass manch Experte aus Eigendefinition selbst nicht versteht was er von sich gibt, bei einigen Kommentaren die mich bis heute erreicht haben war das mehr als offensichtlich – eine Diskussion ist dann meist vergebene Liebesmüh.

Den Besuchern meines Blogs sei gesagt, dass sie an der richtigen Stelle sind, wenn sie einfache Erklärungen für die Praxis suchen. Wer vor allem an theoretischen Aspekten interessier ist, für den bin ich sicher nicht die richtige Anlaufstelle.

Ein Verständnis der optischen Phänomene die hinter meinem Artikel über Schärfentiefe und Abbildungsmaßstab  stehen findet sich in einem PDF das bei Carl Zeiss veröffentlicht wurde – wer an optischer Theorie interessiert ist, dem sei die Lektüre empfohlen. Interessant ist das PDF vor allem »… für diejenigen, die Freude haben an der Schönheit mathematischer Zusammenhänge …« haben – um eine Passage daraus zu zitieren (wobei sich die Anzahl mathematischer Formeln glücklicherweise in Grenzen hält). Allen anderen empfehle ich sich mehr an der Praxis zu orientieren und sie vor allem zu üben.

Persönlich habe ich mir übrigens angewöhnt Theorien nicht einfach zu übernehmen, sondern sie anhand praktischer Versuche zu überprüfen. Eine Theorie die ich durch praktische Selbstversuche nicht bestätigt sehe verwerfe ich – nicht als falsch, sondern als irrelevant!

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Schärfentiefe – die Zusammenhänge, schnell aber anschaulich

Das Video oben von Filmmaker IQ erklärt aus welchen Variablen sich Schärfentiefe zusammensetzt und wie sie zusammenhängen. Das Ganze ist sehr flott erklärt, und dass es für uns (zumindest mich) in einer Fremdsprache vorgetragen wird macht es nicht einfacher den komplexen Beschreibungen zu folgen, obwohl ich mit der Materie im Großen und Ganzen vertraut bin. Sehr schön aber, wie die optischen Grundlagen mit einfachsten Mitteln – einem Licht und einer Lupe – erklärt werden.

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Sensorauflösung und Detailschärfe

Was ich interessant finde, wenn ich die Debatten über Sensorauflösungen verfolge, ist, dass auf der einen Seite behauptet wird ein Micro-FourThirds-Sensor (17,3mm × 13mm) sei nicht für mehr als 16 Megapixel geeignet – manche behaupten nicht einmal für das –, während andererseits Sony hochgelobt wird auf den 1″-Sensor ihrer RX-Kameras (13,2mm × 8,8mm) 20 Megapixel unterzubringen und damit auch noch recht gute Messergebnisse erzielt.

Ich persönlich glaube, dass das Sensorformat nicht das wirkliche Hindernis größere Auflösungen nutzen zu können darstellt – bei der Bildwandlertechnik ist in den letzten Jahren so Vieles realisiert worden, was kurz davor noch als unmöglich galt. Die tatsächlichen Grenzen setzen die Optiken. Soweit ich das mitverfolge und beurteilen kann ist diesbezüglich bestenfalls mit sehr viel Aufwand – das heißt viel höheren Kosten – noch mehr zu erreichen und selbst dann wird die Physik wohl optische Grenzen setzen bevor die elektronischen Grenzen der Sensortechnik ausgereizt sind.

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3.8. Belichtungszeit und ISO-Empfindlichkeit

Fotoschule onLine - Kreative Digitalfotografie verständlich erklärt

Ziehen wir zum Einstieg in die praktischen Einstellungen zur Belichtung einmal ein Zwischenfazit. Wir haben bereits Eingangs ­definiert, dass die wesentlichen Faktoren der Belichtung das vorhandene Umgebungslicht, die Blendenöffnung, die Empfindlichkeit des Bildsensors und die Belichtungszeit sind.

Das Umgebungslicht ist ein Faktor, der sich oft nicht aus­reichend kontrollieren lässt, so lange man die Lichtsituation nicht mit Blitzen beeinflussen oder zu einem anderen Zeitpunkt an den Ort zurück­kehren möchte.

Nutzen wir die Blende um nach dem System der ›Vier Schritte‹ die Schärfentiefe kreativ zu beeinflussen, können wir die Blendenöffnung nicht mehr nutzen, um auf die Intensität des Umgebungslichts zu reagieren. Es bleiben dem Fotografen also zwei Stellschrauben, um eine optimale Belichtung zu erzielen: Die ISO-Empfindlichkeit und die Dauer der Belichtung. Beides unterliegt Einschränkungen. So lässt sich die Belichtungszeit nicht beliebig ausdehnen, so lange man aus freier Hand, und nicht mit einem ­Stativ fotografieren möchte. Sie sollte kürzer sein als der Kehrwert der Blende. Bleibt im Moment die ISO-Empfindlichkeit.

ISO-Empfindlichkeit des Bildsensors

Als wir uns zuerst über die Blende unterhalten haben, habe ich Ihnen die bekannte ›Wasserglas-Metapher‹ vorgestellt und anschließend meine Variation davon, die ›Regen und Trichter‹-Metapher, erklärt. Die Wasserglas-Metapher erklärt den Zusammenhang zwischen Blendenöffnung und Belichtungszeit. Die Regen und Trichter Metapher bringt Zeit und Blendenöffnung in Verbindung mit dem Umgebungslicht. Was uns nun als vierte ­Dimension zu Licht, Blende und Zeit als Stellschraube noch fehlt, ist die ISO-Empfindlichkeit.

Als flexible Variable ist die ISO-Empfindlichkeit noch relativ jung. In der analogen Fotografie lässt sich die ISO-Empfindlichkeit ­lediglich ändern, indem man den Film wechselt. Erst die Einführung von Bildsensoren als Aufnahmemedium macht es möglich, den ISO-Wert durch eine Einstellung der Kamera zu ändern.

Zu Beginn der Digitalfotografie war der erreichbare Spielraum noch gering. Ausgehend von einem Basiswert von ISO100, bei dem die meisten Digitalkameras eine optimale Abbildungsleistung er­reichen, stieg das so genannte Bildrauschen durch Anheben der Empfindlichkeit sprunghaft an. Werte ab und jenseits von ISO800 führten auch bei hochwertigen Kameras zu absolut inakzeptablen Störungen in den Aufnahmen. Deshalb musste es heißen: Die ISO-Empfindlichkeit sollte so gering wie möglich eingestellt werden.

Mittlerweile geben sich Kameras mit mittleren und großen Bildsensoren bereits bis in den Bereich von ISO800 und darüber hinaus kaum mehr Schwächen im Rauschverhalten, und sogar Kompaktkameras liefern bei ISO 800 durchaus akzeptable Resultate.

Um zu illustrieren, was die ISO-Empfindlichkeit ist, habe ich noch einmal eine Metapher mit Wasserglas und Regen heran gezogen. Allerdings lasse ich den Trichter als Stellvertreter für die Blendenöffnung weg.

Viel Umgebungslicht | Bei dichtem Regen kann ich auch mit ­einem Glas mit schmalem Durchmesser in kurzer Zeit genug Wasser ­sammeln, um es rasch zu füllen. Genau so kann ich bei ausreichendem Umgebungslicht mein Sammelbecken (der Bildsensor) rasch bis zur optimalen Belichtung füllen.

Viel Licht Viel Regen. Das Glas füllt sich trotz geringer Aufnahmefähigkeit (schmaler Form) rasch.

Ist die Niederschlagsmenge hingegen gering, dauert es viel länger, bis das Glas mit einem kleinen Durchmesser ausreichend voll ist.

Wenig Licht Bei geringem Regen dauert es natürlich länger das Glas voll zu bekommen.

Genau so dauert es bei geringem Umgebungslicht ­länger, bis der Sensor mit genug Licht für eine ausreichende Belichtung ­gefüllt ist.
Nun kann man aber durch Erhöhung der Empfindlichkeit die Fähigkeit des Sensors erhöhen Licht auszubeuten. Das ist etwa so, als würde man den Durchmesser des Wasserglases erhöhen und gleichzeitig die Höhe reduzieren. Das Volumen bleibt identisch, aber der Regen sammelt sich schneller, und das Glas ist schneller voll.

Wenig Licht mehr ISO Erweitert man die Aufnahmefähigkeit des Glases – in der Metapher, indem man den Durchmesser bei gleichbleibendem Volumen erweitert – kommt man ebenfalls wieder rasch zur gewünschten Füllmenge.

Sensorformat, Lichtausbeute und Rauschverhalten | Das Problem dabei: Je mehr man die Lichtausbeute des Bildsensors unter Strom stellt, um auch bei schwachem Umgebungslicht kurze Belichtungszeiten zu erreichen, desto mehr entstehen ­Störungen, die sich im Bild als Rauschen bemerkbar machen – man spricht vom Bildrauschen.

Größere Bildsensoren, wie Sie in System- und Spiegelreflexkameras in der Regel verbaut werden, haben bei gleich viel lichtempfindlichen Punkten (Sensorpixel) eine größere Fläche pro Pixel zur Verfügung. Sie können Licht effizienter einsammeln und liegen nicht so dicht neben ihren Nachbarn. Sie stören sich dadurch von Grund auf weniger gegenseitig was zu weniger Rauschen führt. Vereinfacht ausgedrückt.

Ein Pixel auf einem Bildsensor mit 12 Millionen Pixeln (12 Megapixel) auf einem Kleinbild-Sensor, im ­Format 36×24 mm, ist um ein vielfaches größer als ein Pixel auf einem Minisensor, im Format 7,3×5,7 mm, in einer Kompaktkamera mit 12 Megapixel. Das heißt auch, je größer der Sensor, desto größer die Sensorpixel, desto besser die Lichtausbeute und desto geringer das Bildrauschen.

Bildrauschen

Als Rauschen bezeichnet man eine körnige Struktur aus helleren und dunkleren Pixeln in Digitalbildern. Minimales Rauschen wird jedes Digitalbild aufweisen. Man kann es unter guten Bedingungen für die Belichtung allerdings so gering halten, dass es nicht zu erkennen ist. Wie stark eine Kamera dazu neigt unter bestimmten Bedingungen Rauschen zu produzieren, hängt von verschiedenen Faktoren ab.

Sensorformat | Zum Ersten, wie eben erwähnt, von der Größe des Sensors. Je kleiner der Bildsensor, desto anfälliger ist er für Bild­rauschen.

Belichtungszeit | Zum Zweiten von der Belichtungszeit: Je länger belichtet wird, desto mehr Rauschen entsteht. Das liegt vor allem daran, dass sich die Sensoren bei der Belichtung erhitzen und mehr Wärmet mehr Störungen produzier.

Helligkeit | Drittens zeigt sich das Rauschen vor allem in dunklen Bildbereichen und Schatten. Das heißt, bei Motiven mit großen und sehr dunklen Bereichen wird das Rauschen eher zum Problem als bei so genannten High-key-Bildern.

Qualität des Bildsensors | Last but not least: Die Qualität des ­Sensors. Hochwertigere (und leider auch teurere) Kameras be­inhalten bessere Sensoren und sollten weniger zum Rauschen neigen.

Rauschen im Bild |Die letzten Abbildungen unten zeigen eine Aufnahme, die mit einer Kompaktkamera bei ISO800 aufgenommen worden ist und einen vergrößerten Ausschnitt daraus. Ich persönlich finde, dass Rauschen manchen Bildern durchaus ­einen intimen Charme verleihen kann. Umso mehr, wenn die Bilder schwarzweiß entwickelt werden.

Bild
Diese Aufnahme zeigt, dass moderne Kompaktkameras heute in der Lage sind auch bei ISO800 noch gute Fotos zu produzieren.
Bildrauschen In der Vergrößerung ist das Rauschen allerdings deutlich zu erkennen. Neben der körnigen Struktur als die Rauschen zu sehen ist, hat es auch die negative Auswirkung Schärfe zu reduzieren.
Der Inhalt dieser Online-Fotoschule ist in erweiterter Form auch als Buch erhältlich:
»Die kreative Fotoschule – Fotografieren lernen mit Markus Wäger«
Rheinwerk-Verlag 2015, 437 Seiten, gebunden, komplett in Farbe
ISBN 978-3-8362-3465-8
Buch: 29,90; E-Book: 24,90
Weitere Informationen und Demokapitel auf der Website des Verlags;
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2.3. Sensorformat und Schärfentiefe

Fotoschule onLine - Kreative Digitalfotografie verständlich erklärt

Über das Sensorformat habe ich bereits ausführlicher im Artikel ›Formatfaktor‹ geschrieben. Bereits dort habe ich vorweg genommen, dass das Format des Sensors nicht nur die Perspektive beeinflusst, sondern auch die Schärfentiefe. Je geringer das Sensorformat, desto höher die Schärfentiefe bei vergleichbarer Brennweite und Blende.

Je geringer das Sensorformat, desto größer die Schärfentiefe.

Bezogen auf die Makrofotografie kann das ein Nachteil von SLR-Kameras gegenüber Kompaktkameras sein. Die folgenden Abbildung zeigt eine Aufnahme mit einer digitalen Kompaktkamera. Die technische Qualität der Aufnahme ist nicht brillant, aber die Biene ist sauber von oben bis unten und von vorne nach hinten ab­gelichtet worden. Eine ähnliche Aufnahme mit SLR-Kamera benötigt zunächst einmal ein spezielles Makro-Objektiv. Normale Objektive für SLRs erfordern einen Mindestabstand von einigen Zentimetern bis zu einem Meter um scharf stellen zu können.

Bienescharf So eine detailreiche Abbildung ­eines Insekts stellt für die meisten Kompaktkameras kein Problem dar. Dank der winzigen Bildsensoren fällt die Schärfentiefe selbst auf kürzeste Distanz und bei offener Blende extrem hoch aus. Hier war eine Sony T1 bei Brennweite 6,7mm (38mm KB) und Blende ƒ5.6.

Hat man doch ein Objektiv, mit dem man nahe genug an ein Makro-Motiv herankommen kann, dann muss man meist mit relativ weit geöffneter Blende fotografieren, damit die Belichtungszeit lang genug ausfällt um unverwackelt und ohne Bewegungsunschärfe fotografieren zu können. Durch die offene Blende wird aber die Schärfentiefe gering und man bringt keine durchgehend scharfe Darstellung des kleinen Hauptdarstellers mehr zustande.

Biene unscharf Schnappschuss mit der Nikon D80 und Sigma 17–70mm F2.8–4.5 DC Macro bei 70mm Brennweite (105 mm KB) und Blende ƒ4.5. Der Fokus sitzt etwas zu weit vorne – auf der Blüte, statt auf den Augen. Die Schärfentiefe fällt kurz und entsprechend reduzierten Details aus. Bessere Makroaufnahmen sind mit SLR mit Aufwand verbunden.

Ambitionierte Makrofotografen, die Ihre Motive nicht in einer Wolke an Unschärfe versinken lassen wollen, fotografieren deshalb oft mit speziellen Makroblitzen und kleiner Blendenöffnung und erreichen dadurch (verhältnismäßig) hohe Schärfentiefe und dennoch ausreichend kurze Belichtungszeiten.

Kaefermakro Makroaufnahme mit der Nikon D700 und dem AF-S VR Micro-­Nikkor 105 mm 1:2.8 G IF-ED bei Blende ƒ18 bei ISO 800 (damit der Hintergrund nicht zu dunkel ausfällt) unter Zuhilfenahme eines Makro-Blitzes. Die Abblendung auf ƒ18 führt zu hoher Schärfentiefe und detailreicher Abbildung des Marienkäfers von vorne bis hinten.
SB R200 Makrofotografen setzen oft spezielle Makroblitze ein. Meist ist das ein Aufsatz, der vorne am Filtergewinde des Objektivs befestigt wird. Solche Blitze sind übrigens auch gut für Porträts geeignet und setzen schöne Glanzpunkte in die Augen.

Kompaktkameras haben fast immer relativ kleine Bildsensoren. Das heißt sie neigen dazu, eine sehr weite Schärfentiefe abzubilden. Während die automatisch hohe Schärfentiefe dieser Apparate bei Makroaufnahmen durchaus ein Vorteil sein kann, ist es bei Porträts fast immer ein Nachteil. Während man mit mittelgroßen und großen Sensorformaten von SLRs und anderen Systemkameras Hintergründe vollständig verschwimmen lassen und damit störende Elemente praktisch unkenntlich machen kann, bieten die kleinen Sensoren diese Möglichkeit kaum.

Grosser sensor
Es liegt vor allem an den größeren Sensoren der SLRs, dass man mit ihnen ganz locker ein Ergebnis erzielt, bei dem der Hintergrund völlig unscharf und flauschig weich ist und nicht mehr vom Modell ablenkt.
Hier im Gegensatz dazu eine Aufnahme mit Kompaktkamera: Auch bei 105 mm Brennweite und kürzester Distanz werden die Gebäude im Hintergrund scharf genug abgebildet, um störend zu wirken. Bei ­dieser Aufnahme könnte man ­zumindest einwenden, dass der Blick ins Dorf zur Bildaussage ›­Modell blickt ins Dorf‹ führen könnte.

Um mit einer Kompaktkamera trotzdem ansprechende Porträts zu verwirklichen, gilt es ein paar Dinge zu beachten:

  • Den Hintergrund sorgfältig aussuchen. Grundsätzlich gilt, je ruhiger, desto besser. Aber Achtung! Eine weiß getünchte Wand ist zwar auch ruhig, wirkt aber wahrscheinlich so steril und sachlich, dass das Porträt dadurch trotzdem verunglückt ausfallen könnte.
  • Helle Hintergründe sollten eher gemieden werden, da Helligkeit mehr Aufmerksamkeit anzieht, als dunkle Bereiche.
  • Längere Brennweiten sind besser, da sie zu geringerer Schärfentiefe führen als kurze Brennweiten. Allerdings bleibt dabei zu beachten, dass sehr lange Brennweiten nicht unbedingt die perfekten Porträt-Brennweiten sind (siehe auch ›Fotografische Genres und die geeignete Kamera‹).
  • Blende so weit als möglich öffnen.
Kleiner sensor
Die Fähigkeit Hintergründe durch Unschärfe quasi auszublenden fehlt fast allen Kompaktkameras. Mit sorgfältig gewähltem Hintergrund und langer Brennweite sind ansprechende Porträts dennoch möglich.
Der Inhalt dieser Online-Fotoschule ist in erweiterter Form auch als Buch erhältlich:
»Die kreative Fotoschule – Fotografieren lernen mit Markus Wäger«
Rheinwerk-Verlag 2015, 437 Seiten, gebunden, komplett in Farbe
ISBN 978-3-8362-3465-8
Buch: 29,90; E-Book: 24,90
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1.5. Formatfaktor

Fotoschule onLine - Kreative Digitalfotografie verständlich erklärt

Die Sache mit den Brennweiten könnte so einfach sein, wären da nicht die verschiedenen Sensorformate. Bildsensoren werden in unterschiedlichen Größen produziert und die Größe des Sensors beeinflusst den Blickwinkel (und natürlich den Preis). Das Problem ist also, dass eine bestimmte Brennweite vor einem bestimmten Sensorformat einen bestimmten Blickwinkel erzeugt, vor einem anderen Sensorformat jedoch einen anderen.

D7000_sensor_unit_1_rgb.jpg
Die Bildsensor-Einheit einer Nikon D7000 (Bild: © Nikon GmbH)

Die Abbildung unten zeigt einen Auszug an Formaten, die heute bei Digitalkameras üblich sind.

Sensorformate.jpg Ein paar Beispiele von Sensorformaten zur Veranschaulichung der Größenverhältnisse: Hassselblad Mittelformatkamera, Leica S2 Spiegelrelfex-Systemkamera, Kleinbild, DX (Nikon, Sony, Pentax), Four Thirds (Olympus und Panasonic) und exemplarisch das Format der Komapaktkameras G12 und S95 von Canon.

Kleinbildformat | In den Tagen der analogen Fotografie (dem Fotografieren mit Film) hatte sich zuletzt das Kleinbildformat für die meisten Kameras durchgesetzt. Filme im Format von 36×24mm passten sowohl in Kompaktkameras, Sucherkameras und Spiegelreflexkameras. Lediglich im professionellen High-End-Bereich waren Mittel- und Großformat mit größeren Filmformaten ›State of the Art‹.

Sensia100.jpg Analoger Film ist noch immer von Herstellern wie Fujifilm beziehbar (Bild: © Fujifilm Europe GmbH)

In den 1990er Jahren verhalf Canon mit seiner Ixus dem etwas bequemeren, aber relativ kleinen APS-Format, zu einem kurzfristigen Durchbruch. Doch das Gros der Aufnahmen wurde wie gesagt auf 36×24mm gebannt.

Als Digitalfotografie zum Thema wurde und erste digitale Kameras auf den Markt kamen, wurden Bildsensoren verbaut die deutlich kleiner waren als die 36×24mm Filme der analogen Kleinbildkameras. Der Grund war vor allem, dass größere Sensoren ungleich teurer zu produzieren waren als kleinere. Deshalb werden in Kompaktkameras bis heute sehr kleine Sensoren verbaut und nur in professionellen Spitzenmodellen sind Sensoren im Kleinbildformat zu finden (in analogen Zeiten war das Abbildungsformat des Films für Kompakt und Spiegelreflex eben identisch).

Mittelformat | Es gibt heute digitale Mittelformatkameras die größere Sensoren nutzen als das Kleinbildformat. Bekannte Hersteller solcher Geräte sind Hasselblad, PhaseOne oder Sinar. Im letzten Jahr ließ Pentax mit einer Mittelformat-Kamera aufhorchen, die als Preisbrecher gehandelt wird. Außerdem sorgte in jüngster Vergangenheit auch die deutsche Edel-Kameraschmiede Leica mit einem Kamerasystem für Interesse, das im Grunde eine Spiegelreflexkamera ist, aber einen größeren Sensor als Kleinbild nutzt.

645D_cross.jpg
Mittelformatkameras, wie dieses Modell von Pentax, nutzen deutlich größere Sensorformate, als das Kleinbildformat (Bild: © Pentax Imaging Systems GmbH)

Sensorformat und seine Auswirkungen

Das Gros der Kameramodelle am Markt arbeitet aber aus Preisgründen mit Sensoren, die mehr oder weniger deutlich kleiner sind als Kleinbild. Mit der Größe des Sensorformats sind nun aber eben Unterschiede in Art der Abbildung und der Abbildungsqualität verbunden. Beeinfluss werden vor allem:

  • Bildrauschen;
  • Blickwinkel und perspektivische Wirkung der Brennweite;
  • Schärfentiefe.

Bildrauschen | Bildrauschen – so bezeichnet man eine körnige Struktur aus unterschiedlich hellen oder farbigen Pixeln – gehört zu den wichtigsten Problemen der Digitalfotografie. Man unterschiedet dabei das sogenannte Helligkeits- oder Luminanzrauschen (wie in der Abbildung unten) vom Farbrauschen, bei dem nicht hellere und dunklere Pixel die Struktur ergeben, sondern bunte in den Farben rot, grün, blau, gelb, cyan und/oder magenta. Rauschen wird vor allem in dunkleren Bildbereichen sichtbar. Ein Grundrauschen ist in jedem Digitalbild normal. Oft fällt es aber so gering aus, dass man es praktisch nicht bemerkt. Doch durch lange Belichtungszeiten oder Anheben der ISO-Empfindlichkeit wird der Effekt verstärkt und es kann unangenehm im Bild hervortreten.

Bildrauschen1 Bei ungünstigen Lichtverhältnissen kann man die Belichtungszeit reduzieren indem die Sensorempfindlichkeit erhöht wird.
Bildrauschen2 Leider führt das anheben der Empfindlichkeit durch Erhöhen des ISO-Werts zu kräftigeren Bildrauschen.

Je kleiner der Sensor, desto anfälliger für Rauschen. Wobei es streng genommen vor allem auch von der Auflösung abhängt. Im Grunde geht es gar nicht um die Größe des Sensors, sondern wie viele Pixel auf wie engem Raum wie dicht beieinander liegen. Ein kleiner Sensor mit geringer Auflösung muss nicht unbedingt mehr rauschen verursachen, als ein großer Sensor mit sehr hoher Auflösung.

Je größer die Zahl der Pixel und kleiner das Format des Sensors, desto mehr Rauschen wird produziert.

Brennweite | Der zweite Faktor, der vom Sensorformat beeinflusst wird, ist der Blickwinkel den eine bestimmte Brennweite vor einem Sensor ergibt. Die beiden Abbildungen unten zeigen zwei Aufnahmen die vom Stativ aus mit exakt derselben Distanz und derselben Brennweite von 24mm aufgenommen wurden. Der Bildausschnitt den sie zeigen unterscheidet sich gravierend! Die D7000 mit dem deutliche kleineren Sensor nimmt den Buddha sehr viel naher auf, als die D700 mit ihrem Kleinbildsensor.

Dx Aufnahme aus einer Distanz von etwa zehn Zentimeter mit einem ­Sigma 24mm ƒ1.8 an einer Nikon D7000 mit einem Sensor im Format 24×16mm.
Fx Aufnahme aus derselben Distanz mit dem ­Sigma 24mm ƒ1.8 an der Nikon D700 mit einem Sensor im Format von 36×24mm.

Das nachfolgende Beispiel zeigt eine Aufnahme die mit einer Kleinbildkamera und 135mm Brennweite aufgenommen wurde. Nehmen wir an, wir würden von derselben Stelle aus mit einer 10 Megapixel Kamera mit Kleinbild und einer 10 Megapixel Kamera mit einem ein Drittel kleineren APS-C- bzw. DX-Sensor diesen Ort fotografieren, wobei beide Kameras eine Objektiv mit einer KB-Brennweite von 135mm tragen. Dann bildet die Kleinbildkamera einen größeren, die DX-Kamera einen kleineren Bildausschnitt ab – trotz gleicher Brennweite! Die Kamera mit dem kleineren Sensor scheint bei gleicher Brennweite das Motiv also näher heranzuzoomen.

Dxundfx Fx
Dx Oben links Bildausschnitt bei 135mm bei Kleinbild und 24×16mm DX-Sensor in der Montage, oben Resultat der 135mm-Brennweite bei Kleinbildformat und links Resultat bei DX-Format.

Das ist natürlich ein Problem, wenn man Brennweiten und ihre perspektivische Wirkung und den Bildausschnitt den sie abbilden miteinander vergleichen will. Ein sinnvoller Vergleich ist nur dann möglich, wenn man sie auf einen gemeinsamen Nenner bringt. Der Sensor in der Nikon D7000 ist um den Faktor 1,5 kleiner wie jener in der D700: 24×16mm statt 36×24mm. Der Bildausschnitt den jede beliebige Brennweite an der D7000 erzeugt ist 1,5 mal kleiner beziehungsweise 1,5 mal naher als bei der D700. Um also einen Vergleich der Nikon D7000 mit einem Sensorformat, das man als APS-C bezeichnet, mit der D700, die ein Kleinbildformat hat, anstellen zu können, wird das APS-C auf Kleinbild umgerechnet. Das gilt natürlich für alle anderen Marken und Formate ebenso.

Kleinbild ist der gemeinsame Nenner auf den sich die Fachwelt geeinigt hat – die Abkürzung lautet KB. Spricht man allgemein von Brennweiten, dann beziehen sich die Millimeterangaben immer auf Kleinbild, sofern es nicht dezidiert anders angegeben wird.

Um Brennweiten an unterschiedlichen Kameras mit unterschiedlichen Sensorformaten vergleichen zu können, hat man sich auf Kleinbild (KB) als gemeinsamen Nenner geeinigt.

Formatfaktor | Für jedes Format lässt sich ein Umrechnungsfaktor aufstellen, mit dem sich die Wirkung von Brennweiten im Vergleich zu Kleinbild berechnen lässt. Diesen Umrechnungsfaktor bezeichnet man auch als Formatfaktor oder Crop-Faktor.

Bei Nikon ist das einfach. Nikon hat zwei Formate für Spiegelreflexkameras: Geräte, mit einem Sensor im Format 36×24mm, die bei Nikon die Bezeichnung FX tragen. Und Geräte mit einem Sensor im Format 24×16mm, die bei Nikon DX heißen und einen Umrechnungsfaktor auf Kleinbild von 1,5 haben. Ein 50mm Objektiv an einer Nikon mit kleinerem DX-Sensor entspricht dem Bildausschnitt und der perspektivischen Wirkung von 75mm auf Kleinbild: 50 × 1,5 = 75.

Bei Olympus und Panasonic (Lumix) ist das sogar noch einfacher. Deren sogenannte Four Thirds Sensoren haben ein Format von 17,3×13mm und werden mit dem Umrechnungsfaktor 1:2 berechnet: 50mm an einer Four Thirds Kamera entspricht also rund der Bildwirkung von 100mm an einer Kleinbildkamera.

  • Kleinbild: 36×24mm (1:1 KB-Faktor);
  • APS-H (Canon): 27,9mm×18,6mm (≈1:1,3 KB-Faktor);
  • DX (Nikon, Sony, Pentax): 23,7×15,6mm (≈1:1,5 KB-Faktor);
  • APS-C (Canon): 22,2×15,8mm (≈1:1,6 KB-Faktor);
  • Four-Thirds (Olympus, Panasonic): 17,3×13mm (≈1:2 KB-Faktor);
  • Sensor der Canon PowerShot G12 exemplarisch als ein Sensorformat vieler möglicher bei Kompaktkameras: 7,6×5,7mm (≈1:4,5 KB-Faktor).
Powershot g12 Powershot s95
Auf der Front des Objektivs der Kompaktkamera Canon PowerShot G12 steht die tatsächliche Brennweite der Optik: 6,1mm bis 30,5mm. Die tatsächliche Brennweite der PowerShot S95 reicht von 6mm bis 22,5mm. Allerdings interessieren uns Fotografen in der Regel nicht die technischen Brennweiten, sondern das Äquivalent der Bildwirkung im Vergleich zur Kleinbildkamera. Der Formatfaktor für G12 und S95 beträgt etwa 4,5. Canon gibt die Brennweiten der G12 auf Kleinbild umgerechnet mit 28–140mm an, für die S95 mit 28–105mm.

Schärfentiefe | Ein dritter Unterschied liegt in der unterschiedlichen Schärfentiefe unterschiedlicher Sensorformate. Wie die beiden folgenden Abbildungen jedoch belegen, fällt der Unterschied zwischen mittleren Sensoren, wie Four Thirds, APS-C, DX und APS-H, und Kleinbild nicht besonders dramatisch aus.

Schaefentiefe1
Aufnahme mit der Kleinbildkamera Nikon D700 und 105 mm Objektiv.
Schaefentiefe2
Aufnahme mit der D7000 mit kleinerem Sensor und demselben Objektiv. Aufgrund des Formatfaktors musst ich die Kamera weiter weg stellen um denselben Bildausschnitt zu erreichen. Das Ergebnis ist, dass bei gleicher Brennweite (und gleicher Blende) eine höhere Schärfentiefe entstanden ist.

Je größer der Sensor, desto geringer die Schärfentiefe, bei ansonsten gleichen Einstellungen.

Eklatanter wird der Unterschied in der Schärfentiefewirkung zwischen den sehr kleinen Sensoren bei Kompaktkameras und den mittelgroß bis großen Sensoren in Spiegelreflex- und anderen Systemkameras. Dazu habe ich unter ›Fotografische Genres und die geeignete Kamera‹ schon einmal zwei Bilder gezeigt.

Für die Auswirkung des Sensorformats auf Bildrauschen, Bildausschnitt und Schärfentiefe gelten folgende Regeln:

  • Je kleiner der Sensor, desto höher die Neigung Bildrauschen zu erzeugen bei gleicher Empfindlichkeit und gleicher Belichtungszeit.
  • Je kleiner der Sensor, desto enger der Bildausschnitt bei gleicher Brennweite.
  • Je kleiner der Sensor, desto höher die Schärfentiefe bei gleicher Brennweite und gleicher Blende.
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»Die kreative Fotoschule – Fotografieren lernen mit Markus Wäger«
Rheinwerk-Verlag 2015, 437 Seiten, gebunden, komplett in Farbe
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