Schärfentiefe - Legende & Wahrheit

26.05.2011

Jeder kennt den Begriff, aber die Details bleiben oft 
mysteriös – um das Thema Schärfentiefe ranken sich 
viele populäre Irrtümer. Wir erklären die Zusammenhänge

Die Schärfentiefe ist ein zentrales, immer wieder diskutiertes Thema. Dennoch haben sich bis heute manche populäre Irrtümer und Halbwahrheiten gehalten ein paar Beispiele:

Die Ausdehnung der Schärfentiefe lässt sich eindeutig und genau berechnen.
Die Schärfentiefe hängt allein vom Objektiv ab; dessen Schärfentiefenskala gilt auch dann noch, wenn man im APS-C- statt im Kleinbildformat fotografiert.
Kleine Sensoren erzeugen Bilder mit großer Schärfentiefe.
Ein Drittel der Schärfentiefe liegt vor der eingestellten Entfernung, zwei Drittel liegen dahinter.

Einige dieser Aussagen stimmen gar nicht, andere nur teilweise. Um ihrem Wahrheitsgehalt auf die Spur zu kommen, muss man sich zunächst damit beschäftigen, weshalb die Schärfenzone überhaupt ausgedehnt ist, obwohl man ja auf eine bestimmte Entfernung scharfstellt.

Scharf oder unscharf?

Streng genommen werden nur Motive in der Entfernung scharf abgebildet, auf die wir fokussiert haben. Die Lichtstrahlen von einem Punkt des Motivs werden dann auf dem Sensor wieder zu einem Punkt gebündelt. Die Lichtstrahlen von weiter entfernten oder näheren Motiven träfen sich vor oder, wenn das möglich wäre, hinter dem Sensor; auf dem Sensor selbst erzeugen sie einen Unschärfekreis, der keine kreisrunde Scheibe, sondern ein Abbild der Blendenöffnung ist. Obwohl Motive diesseits oder jenseits der eingestellten Entfernung nicht mehr mit maximaler Schärfe abgebildet werden, spielt das in der Praxis nicht immer eine Rolle. Die Auflösung des Sensors ist begrenzt und ein kleiner Unschärfekreis daher kaum von einem Punkt zu unterscheiden. Auch unsere Augen können einen Hauch von Unschärfe nicht mehr wahrnehmen, wenn wir ein Bild aus einem normalen Abstand und nicht mit der Lupe betrachten. Traditionell greift man auf die Faustformel zurück, dass der Unschärfekreis nicht größer als 1/1500 der Bilddiagonale werden dürfe, wenn ein Bild als scharf gelten soll. Das wären beim Kleinbildformat 29 µm, 19 µm bei APS-C und 14 µm bei FourThirds. Die Faustformel orientierte sich ursprünglich am Auflösungsvermögen der in den 20er- und 30er-Jahren des vergangenen Jahrhunderts üblichen Kameras und ist eigentlich nicht mehr zeitgemäß: Ein Unschärfekreis mit einem Durchmesser von vier bis fünf typischen Sensorpixeln müsste dann nämlich als noch akzeptabel gelten. Dennoch liegt diese Faustformel bis heute den meisten Angaben zur Schärfentiefe zugrunde. Welche Grenze man setzen sollte, hängt von den eigenen Anforderungen an die Schärfe ab: Wer seinen Bildern auf die Pixel schaut, müsste eher von 1/2000 bis 1/3000 der Bilddiagonale als Maximum ausgehen. Je nach dem gewählten Grenzwert kommt man aber zu ganz unterschiedlichen Werten für die Schärfentiefe. Wenn man in Tabellen scheinbar exakte Angaben findet, muss man sich vergegenwärtigen, dass diese auf Faustformeln und willkürlich gesetzten Grenzen beruhen.

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Ausdehnung der Schärfentiefe

Schärfe von vorne bis hinten

Je weiter die Distanz eines Motivs von der fokussierten Entfernung abweicht, desto größer wird der Unschärfekreis. Am Nah- und Fernpunkt erreicht der Unschärfekreis das noch akzeptable Maximum und dazwischen erstreckt sich die Schärfenzone. An der Naheinstellgrenze eines Objektivs reicht die Schärfentiefe noch gleichmäßig nach vorne und hinten. Stellt man nun auf immer größere Entfernungen scharf, so verschiebt sich das Verhältnis immer stärker zugunsten des hinteren Bereichs wenn man bei einer Portraitaufnahme auf die Augen fokussiert, sind die Ohren vielleicht noch scharf, die Nasenspitze aber schon nicht mehr. Bei der sogenannten hyperfokalen Entfernung erstreckt sich die Schärfentiefe vorne bis zur halben eingestellten Entfernung, nach hinten aber bis Unendlich. Nur für eine einzige Entfernung zwischen der Naheinstellgrenze und der hyperfokalen Distanz gilt die oft zitierte 1/3-zu-2/3-Regel, sonst ist sie falsch.

Kleine Sensoren

Die Schärfentiefe hängt von der Brennweite und der Blende ab: Je länger die Brennweite und je größer die Blende (kleine Blendenzahl), desto größer ist auch der Unschärfekreis; kurze Brennweiten und kleine Blenden verkleinern ihn. Wie groß nun aber die Schärfentiefe ist, hängt auch davon ab, wie groß der Unschärfekreis werden darf. Egal ob man die Grenze bei 1/1500 oder einem kleineren Bruchteil setzt: Sie hängt in jedem Fall von der Bilddiagonale und damit von der Sensorgröße ab. Wenn man ein Kleinbild-Objektiv an einer Kamera mit APS-C- oder FourThirds-Sensor nutzt, lässt der kleinere Sensor nur noch einen entsprechend verkleinerten Unschärfekreis zu. Auf die eingravierte Schärfentiefenskala können wir uns daher nicht mehr verlassen; ein APS-C-Sensor erfordert eine Abblendung um eine, ein FourThirds-Sensor sogar um zwei Blendenstufen, um die erwartete Schärfentiefe zu gewährleisten. Dieses Ergebnis scheint im Widerspruch zu der bekannten Tatsache zu stehen, dass Kompaktkameras mit kleinem Sensor eine viel größere Schärfentiefe haben als Kameras mit großem Sensor. Die Kompaktkameras haben aber nicht nur einen kleineren Sensor, sondern auch daran angepasste Objektive mit kürzerer Brennweite. Der kleine Sensor lässt nur einen kleinen Unschärfekreisdurchmesser zu, wodurch die Schärfentiefe schrumpft, während die kurze Brennweite die Schärfentiefe ausdehnt. Der Einfluss der Brennweite überwiegt dabei, sodass die Schärfentiefe insgesamt zunimmt. Kompaktkameras produzieren tatsächlich Bilder mit großer Schärfentiefe, jedoch nicht weil, sondern obwohl ihre Sensoren so klein sind. Die Blende ist das wichtigste Instrument, um die Schärfentiefe zu steuern, aber ihr Einfluss ist begrenzt. Wenn das Objektiv auch bei voller Öffnung nicht die gewünschte geringe Schärfentiefe erzeugt, müsste man eine längere Brennweite wählen, verbunden mit einem entsprechend größeren Sensor, damit der Bildwinkel erhalten bleibt.   M.J. Hußmann

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Über den Autor
Michael J. Hußmann

Michael Hußmann nahm schon in seiner Jugend Kameras auseinander um zu schauen, was drin steckt. Nach Abschluss seines Studiums der Informatik und Linguistik über Tätigkeiten als Wissenschaftler im Bereich der Künstlichen Intelligenz und Softwareentwickler schreibt er als freier Journalist über Digitalkameras, optische, technische und ästhetische Grundlagen der Fotografie, Digital Imaging, Farbmanagement, Entwicklersoftware und neue Technologien.