Von der Theorie zur Praxis

Grundlagen der Schärfentiefe

Schärfentiefe ist – speziell in der Fotografie – ein gern eingesetztes Mittel, um Bildern den bekannten “Film-Look” zu geben. Doch wie verhält sich die Schärfentiefe in der Theorie und wie kann man die Theorie auf die Praxis übertragen? 

Anwendungsbeispiel zur Schärfentiefe

Bei einer optischen Abbildung kann immer nur eine Ebene optimal scharf abgebildet werden. Alle Gegenstände, die sich vor oder hinter dieser Ebene befinden, werden je nach Abstand mehr oder weniger scharf abgebildet. Die Schärfentiefe wird oft auch »Tiefenschärfe« genannt; das ist insofern irreführend, als es um die Schärfenausdehnung bei einer eingestellten Entfernung geht, und nicht darum, ob die »Tiefen« (hinten?) scharf sind; daher auch in anderen Sprachen die Bezeichnungen »depth of field« (englisch) oder »profondeur de champ« (französisch). Jedenfalls gibt die Schärfen tiefe an, in welchem Bereich ein Objekt mit akzeptabler Unschärfe abgebildet wird.

Dabei wird davon ausgegangen, dass für das Bild eines abgebildeten Idealpunktes ein bestimmter Zerstreuungs- beziehungsweise Unschärfekreis zugelassen werden kann. Dessen nicht zuletzt technisch bedingter Durchmesser darf zwischen 0,01 mm und 0,04 mm betragen dabei sind mit 0,025 mm hier normale Anforderungen berücksichtigt. Will man – etwa beim Dreh mit hochauflösenden Videokameras mit großem Chip – einen kleineren Zerstreuungskreis zugrundelegen, um mehr Sicherheitsmarge zu haben, so lese man in unseren Tabellen bei dem Wert für die nächstgrößere Blendenöffnung ab (immer links daneben).

In Abhängigkeit von Brennweite, Blende und Bildqualitätsanspruch ergeben sich dann jeweils individuelle Werte

Brennweite: Je kürzer die Objektivbrennweite, desto größer die Schärfentiefe.
Blende: Je kleiner die Blendenöffnung (großer Zahlenwert!), desto größer die Schärfentiefe.
Bildqualitätstoleranz: Je weiter der zulässige Zerstreuungskreis, desto größer ist die Schärfentiefe.

Um die Schärfenausdehnung zu berechnen, muss man zunächst die Hyperfokal-Entfernung H ermitteln. So heißt jene Einstellung des Objektivs, bei der sich die Schärfentiefe von der halben Entfernung dieser Einstellentfernung bis ins Unendliche erstreckt. Beträgt beispielsweise H 20 Meter, ist zwischen Unendlich und 10 Meter alles scharf, sobald auf 20 Meter eingestellt wird.

Für die Berechnung der Hyperfokal-Entfernung sind die Größen u (Unschärfekreis), k (Blende), f (Brennweite) erforderlich. Um das Ergebnis als Meterangabe zu erhalten, muss durch 1000 dividiert werden.

 

Beispielrechnung zur Schärfentiefe
Testrechnung: Formel und Anwendungsbeispiel

Ist H errechnet, lassen sich damit Nah- wie Ferngrenze des scharfen Bereichs bestimmen, wobei d die Einstellentfernung bedeutet.

Verbildlichung zur Schärfentiefe

In der Praxis ist schließlich noch der Bereich interessant, bei dem sich die Schärfentiefe erstmals von einer gewünschten, möglichst nahen Entfernung bis Unendlich erstreckt. Dabei wird auf einen Wert gestellt, der doppelt so groß ist wie diese Nahentfernung. Die für die verlangte Schärfenausdehnung erforderliche Blende k lässt sich errechnen:

Beispielrechnung zur Schärfentiefe

Daumenregel: Da – wie man anhand der genannten Formeln auch nachrechnen kann – die Ausdehnung der Schärfentiefe nach hinten größer ist als zur Kamera hin, stellt man ungefähr auf das erste Drittel eines zu fotografierenden Objekts scharf, wenn man möglichst viel von ihm »in focus« haben will.

Anwendungsbeispiel zur Schärfentiefe

Die Schärfentiefe lässt sich aber zum Beispiel auch anhand von Onlinetools der folgenden Seiten berechnen:

Und selbst für das Smartphone gibt es eine Auswahl an guten Rechnern:

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