Egal wo die Lichtstrahlen von einem Punkt meiner Szene die äußere Linse des Objektivs treffen, im Kino finden sich alle wieder (fast genau) in einem Punkt zusammen. Das heißt, die Strahlen die gemeinsam von einem Punkt in leicht unterschiedlicher Richtung starten, treffen auf unterschiedliche Stellen der äußeren Objektivlinse, laufen verschiedene Wege durch das Objektiv, verlassen die innere (hintere) Linse des Objektivs an verschiedenen Stellen, um sich dann irgendwo in unserem Kino in einem Punkt wieder zu kreuzen. Würden sich die Strahlen aller Punkte meiner Szene genau auf Höhe der Leinwand kreuzen, so wäre alles im Bild auf der Leinwand so scharf wie nur möglich. So funktioniert ein Objektiv aber nicht. Je nachdem, wie weit ein Punkt meiner Szene von der Kamera entfernt ist, kreuzen sich die Strahlen mal vor der Leinwand, mal auf der Leinwand und mal (so sie denn könnten) hinter der Leinwand. Je nachdem wie breit das Strahlenbündel ist, wenn es auf die Leinwand/den Sensor entsteht ein mehr oder weniger großer Lichtfleck - ein Zerstreuungskreis (s. Beispiel 1).
Zerstreuungskreise
Nun kommt die Fokuseinstellung des Objektivs ins Spiel. Über die eingestellte Entfernung kann man festlegen für Punkte mit welcher Entfernung sich die Strahlen genau auf dem Sensor kreuzen. Das heißt nur Punkte, die genau in der Fokusebene liegen, werden als Punkte abgebildet. Alle anderen werden je nach eingestellten Parametern (Blende, Fokusdistanz und Brennweite) und der Entfernung des Punktes zur Kamera als mehr oder weniger große Zerstreuungskreise auf den Sensor abgebildet. Je nach Größe dieser Scheibe wird die Abbildung des Ursprungspunktes als mehr oder weniger scharf empfunden. Dass ein Punkt als Scheibe abgebildet wird, heißt nicht automatisch, dass er auch als unscharf wahrgenommen wird. Wenn z.B. die Zerstreuungskreisgröße beim Betrachten des Bildes klein genug ist, ist es unwichtig, dass die Abbildung auf dem Sensor kein Punkt war, sie wirkt trotzdem scharf. Je näher sich ein Objekt (und damit die Lichtpunkte die die Kamera sieht) an der Fokusebene befindet, umso kleiner werden seine Zerstreuungsscheiben auf dem Sensor, umso eher erscheint das Objekt beim Betrachten des späteren Bildes "scharf". Es ergibt sich so ein gewisser Bereich vor der Kamera - nämlich mehr oder weniger kurz vor und hinter der Fokusebene - von dem man sagen kann, dass er scharf abgebildet wird. Diesen Bereich nennt man die Schärfentiefe.
Die im Bild wahrgenommene Schärfentiefe ergibt sich erst beim Betrachten eines Bildes. Sie hängt unter anderem von der Entfernung ab, aus der ich ein Bild ansehe. Gehet man näher ein Bild heran, fallen geringe Unschärfen auf, die das Auge bei größerer Betrachtung nicht erkennen konnte und umgekehrt. Hier kommen wir zurück, zu der Antwort auf die Frage aus dem ersten Abschnitt, wie cBlur Schärfe berechnen kann, wenn das alles so variabel ist? Die Antwort lautete ja, man muss dem Programm sage, was scharf ist und was nicht.
Das ist wesentlich einfacher als es klingt. Jeder Punkt meiner Szene hinterlässt einen mehr oder weniger großen Zerstreuungskreis auf dem Sensor. Ich lege nun einfach - für den Fall der mich gerade interessiert - fest, bis zu welcher maximalen Größe Zerstreuungskreise wachsen dürfen damit ich sie gerade noch als Punkt (und damit als scharf) erkenne. Dies ist der maximale Zerstreuungskreis, den cBlur und auch jeder andere Schärfentieferechner zum Rechnen benötigt.
Es ist natürlich mühsam jedes mal fest zu legen, wie groß der maximale Zerstreuungskreis für einen bestimmten Fall sein muss, darum behilft man sich in den meisten Fällen mit einem Standarddurchmesser. Dieser wird nicht nur von cBlur, sondern seit vielen Jahrzehnten für viele Anwendungen verwendet (wie z.B. den Schärfentiefemarkierungen auf manchen Objektiven. Siehe auch Beispiel 2). Als zweite Option bietet cBlur die Möglichkeit, die maximale Zerstreuungskreisgröße durch die Sensorauflösung zu bestimmen. Dabei wird der maximale Zerstreuungskreis so festgelegt, dass cBlur vorhersagt, was in der 1:1 Ansicht scharf abgebildet wird.
Mit cBlur kann man vorhersagen, was in einem Foto wie scharf oder unscharf abgebildet wird. Dazu berechnet es aus den eingestellten Kameraparametern wie groß die Zerstreuungskreise für welche Entfernung werden. Je größer die Zerstreuungskreis für ein Objekt werden, umso unschärfer wird es im Bild abgebildet werden. Die Größe der Zerstreuungskreise ist also ein Maß für die Unschärfe im Bild. Die Zerstreuungskreise werden nun noch für jede Entfernung mit dem gewählten maximalen Zerstreuungskreis ins Verhältnis setzt und das Ergebnis - der Unschärfewert - in das Diagramm eingetragen. Da der Unschärfwert angibt wie viel mal größer die Unschärfe als der Maximale Zerstreuungskreis, besitz er keine Maßeinheit.
Schärfentiefe
Unschärfewerte im Diagramm die kleiner als eins sind, sagen also aus, dass das Bild hier mindestens so scharf ist, wie durch den maximalen Zerstreeungskreis gefordert. Größere Werte als eins wie z.B. ein Unschärfewert von zwei sagt aus, dass hier das Bild unscharf ist. Genauer gesagt zweimal so unscharf wie gefordert. Der Bereich in dem die Werte kleiner als eins sind, wird Schärfentiefe genannt. Die Schärfentiefe ist also ein Bereich vor meiner Kamera. Die Grenzen der Schärfentiefe (sowohl Nah als auch Fern) werden einfach als Abstand von der Sensorebene der Kamera in Metern oder Zentimetern angegeben. Dies sind die beiden Werte, die auch "normale" Schärfentieferechner oder Tabellen bestimmen. Die Ergebnisse werden mit denen von cBlur mehr oder weniger übereinstimmen. Der Grund, warum manchmal die Schärfentiefe nicht ganz übereinstimmt ist, dass viele einfache Rechner die Beugung des Lichtes an der Blende nicht berücksichtigen, oder leicht unterschieldiche maximale Zerstreuungskreise verwenden.
Beugung
Die Beugung des Lichtes an der Blende kann in der Fotografie schnell zum Problem werden. Die Aussage vom Anfang des Artikels, dass sich alle Strahlen eines Lichtpunktes aus meiner Szene in einem Punkt kreuzen, ist leider nicht ganz richtig. Je weiter ich die Blende schließe, umso weniger genau treffen sich die Strahlen in einem Punkt. Das heißt auch für Objekte in der Fokusebene, die ja eigentlich so scharf werden sollten, wie es die Qualität des Objektivs zulässt, können unscharf werden, je nachdem wie weit ich die Blende schließe und wie weit ich vergrößere. Da cBlur die Beugung mit einbezieht, kann man den Effekt in den Diagrammen schön sehen, wenn man die Blende immer weiter schließt. Die Kurve bewegt sich dann insgesamt immer weiter nach oben, da der Einfluss der Beugungsunschärfe immer größer wird.
