Warum macht eine höhere Blende (weniger Licht) ein Bild schärfer?

Warum macht eine höhere Blende und weniger Licht ein Bild schärfer? Oder lieber alles in den Fokus rücken? Und wie führt dies dazu, dass Linsen einen Sweet Spot in der Schärfe haben?

Eine höhere Blendenzahl (technisch gesehen eine kleinere Blende) trägt auf zweierlei Weise zur Schärfe bei. Zunächst wird die Schärfentiefe erhöht, so dass Objekte, die verschwommen erscheinen würden, jetzt scharf gemacht werden. Zweitens reduziert eine kleinere Blende Aberrationen, die dazu führen, dass das Bild selbst in der Fokusebene weich erscheint.

In einer perfekten Linse breitet sich das von einem Objekt kommende Licht aus, geht durch die Blende und wird dann auf einen Punkt auf der Film- / Sensorebene fokussiert. Reale Linsen leiden jedoch unter Aberrationen, wie z. B. sphärischen Aberrationen, bei denen das durch die Apertur hindurchtretende Licht nicht alle auf den richtigen Abstand fokussiert ist, Licht, das durch die Ränder der Apertur hindurchgeht, vor oder hinter dem Sensor in den Fokus geraten kann und somit keinen präzisen Punkt bilden, sondern einen Abstrich. Durch Schließen der Blende wird einfach das Licht von den Rändern blockiert, sodass das Bild nicht weicher wird.

Bild von Lookang

Wenn Sie die Blende zu klein machen, tritt eine Beugung auf, wodurch sich das Licht ausbreitet und das Bild wieder weicher wird. Für jede Linse gibt es also einen Überkreuzungspunkt, an dem die Zunahme der Schärfe durch Verringerung der Aberrationen durch die Abnahme der Schärfe durch Beugung ausgeglichen wird. Dies ist der "Sweet Spot"

Diese Frage ist genau ein Duplikat einer früheren Frage. Warum hat eine kleine Apertur (weniger Licht) eine große Schärfentiefe? , aber das wurde als Duplikat einer eher technischen Antwort geschlossen .

Ein gemeinsames Konzept sowohl in dieser Frage als auch im direkten Duplikat besteht darin, die Blende in erster Linie als Kontrolle über die Lichtmenge in der Belichtung zu betrachten - es scheint, als wäre weniger Licht für die Bildqualität schlecht.

Die Blende ist eine Steuerung der Lichtmenge, verringert jedoch das Loch, durch das das Licht fällt, was (wie in den technischen Antworten erläutert) den "Nebeneffekt" hat, die Tiefe des scharf fokussierten Bildes zu erhöhen . Dies hat nichts mit der Lichtmenge an sich zu tun .

Die unausgesprochene Annahme in den Antworten ist, dass die Verschlusszeit verlängert wird, um die Belichtung zu korrigieren. Nehmen Sie an, dass auf jeden Fall genug Licht für das Bild vorhanden ist. Wenn die Belichtung nicht korrekt wäre, wäre das unterbelichtete Ergebnis nicht weniger scharf. Wenn Sie jedoch bis zu einem Punkt unterbelichtet haben, an dem die Szene nicht wiederzuerkennen ist, ist die Schärfe irrelevant. Wenn Sie das reduzierte Licht durch Erhöhen der ISO-Empfindlichkeit kompensieren, führt das Ergebnis zwangsläufig zu mehr Rauschen (da weniger Licht weniger Signal ist), und obwohl dies die Schärfe technisch nicht auf die gleiche Weise verschlechtert , beeinträchtigt Rauschen die Wahrnehmung von Schärfe (und Rauschentfernungstechniken in Nachverarbeitung tun eine Glättungs / Unschärfeeffekt haben).