Freitag, 5. April 2013

Makroaufnahmen mit der Kompaktkamera?

Häufig ist die erste Digitalkamera eine Kompaktkamera, die heutzutage mit diversen Automatikmodi ausgestattet ist. Einer dieser Modi ist in der Regel 'Makro'. Gibt man sich ein wenig Mühe erreicht man mit diesen günstigen Modellen im Makromodus erstaunliche Aufnahmen mit großer Tiefenschärfe ohne jegliches Equipment. Abbildung 1 zeigt eine Ameise mit Brut, freihand fotografiert. 
Abbildung 1: Ameisen mit Brut. Fotografiert mit Canon PowerShot S2H2 im Makromodus ohne weitere Ausrüstung.  

Bekommt man nun Lust auf mehr, und kauft sich eine Mittelklasse DSLR sind die ersten Aufnahmen häufig ernüchternd: Unscharfe Fotos, geringe Tiefenschärfe. 

Warum schlägt sich die Kompaktkamera so gut? Das hat im wesentlichen drei Gründe: 

  • Ein kleiner Sensor
  • Ein fixes Objektiv, dass evtl. durch Verstellung der optischen Elemente in einen 'Makro-Zustand' versetzt wird, in dem der Fokus auf nahe Objekte möglich, der Fokus in die Unendlichkeit aber unmöglich wird.
  • Relativ kleine Auflösung. 

Zunächst klingt all das überraschend, da all die oben genannten Punkte eigentlich bei den 'Pro' Argumente aufgezählt werden, wenn es um Kompakt gegen DSLR geht. 

Beschäftigt man sich mit der Physik, die hinter dem Foto steckt, wird schnell klar, wieso diese vermeintlichen Vorteile der DSLR zunächst einmal Nachteile sind:

Die Sensorgröße: 

Im Makrobereich zählt der Abbildungsmaßstab. Möchte ich nun ein Objekt 1:1 abbilden, so ist das auf einem großen Sensor (DSLR) schwieriger, als auf einem kleinen Sensor. Schwieriger heisst hier ganz einfach man muss näher an das Objekt ran, um die Größe im Abbild zu erhöhen. Abbildung 2 verdeutlich diesen Umstand. 
Abbildung 2: Die rote Fliege wird formatfüllend auf dem kleineren roten Sensor abgebildet. Würde die rote Fliege hingegen mit dem blauen Sensor und der gleichen Optik fotografiert, ihr Abbild würde nur circa die Hälfte des Sensors belegen. Erst wenn man sich der Fliege soweit nähert wie hier durch die blaue Fliege angezeigt, erreicht man ein formatfüllendes Fliegenfoto bei blauer Sensorgröße.
Grundsätzlich überwiegen die Vorteile des großen Sensoren, aber zunächst erleichtert ein kleinerer Sensor eine Makroaufnahme also bzgl. der Aufnahme Distanz. 


Das Objektiv

Das häufig verkaufte Kit-Objektiv der DSLR wird eine relativ weite Naheinstellgrenze haben, das heisst, es kann nur bis etwa 30 Zentimeter vor der Kamera fokussieren. Warum das ein Problem ist, ergibt sich aus Abbildung 2. Eigentlich müssen wir näher ran, aber da versagt der Fokus des Objektivs - Scharfstellen ist in dieser Distanz nicht mehr möglich. Da hochwertige Objektive in der Regel groß, schwer und kompliziert sind, besteht hier nicht die Möglichkeit einfach eine Linse zuzuschalten oder zu versetzen, um die Naheinstellgrenze zu erhöhen, wie es in der Optik der Kompaktkamera möglich ist. 

Je mehr Tele ein Objektiv hat (also große Brennweiten), desto geringer die Naheinstellgrenze. Manche Teleobjektive haben tatsächlich auch einen Makro-Modus, dieser gruppiert dann die optischen Elemente so um, dass die Naheinstellgrenze herabgesetzt wird. 

Auch hier gilt, der Makromodus der Kompakten ist immer nur ein Kompromiss. Hat man tatsächlich ein Makroobjektiv mit Abbildungsmaßstab 1:1 wird man die Kompakte in Bildqualität schlagen, aber dafür ist zunächst eine (ggf. teure) Investition in ein neues Makroobjektiv nötig. 

Die Auflösung: 

Wie kann weniger Auflösung zu einem besseren Bild beitragen? Hier muss man das Verhältnis von Auflösung zu Chip Größe betrachten. In der Regel steigt die Auflösung bei DSLR schneller als der Chip wächst. Daraus folgt, dass die eigentlichen Pixel auf dem Chip kleiner sind bei DSLRs. Abbildung 3 verdeutlicht das Prinzip der Beugung von Licht. Bei einer kleinen Blende (B) wechsel wirken die Lichtstrahlen und werden gebeugt (engl. Diffraction). Bei einer großen Blende ist dieser Effekt kleiner (A), es tritt weniger Beugung auf. Sind nun die Pixel auf dem Chip größer, kann mehr Beugung kompensiert werden, das ist bei einer Kompaktkamera der Fall. Bei einer Vollformat Kamera sind die Pixel sehr klein. Das heisst, hier führt die Beugung schneller zu negativen Bildeffekten bei kleinen Blendenöffnungen. 

Abbildung 3: Beugungseffekte an der Blende. A) Kaum Beugung, das minimal gestreute Licht trifft immer noch einen Pixel auf dem Sensor. B) Kleine Blende, das stark gebeugte Licht trifft mehrere Pixel auf dem Sensor. Die Folge sind Unschärfe. Je kleiner die Pixelanzahl pro Fläche, desto schneller treten negative Effekte durch Beugung auf.





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