Warum eine kleine Blende verwenden, wenn Sie versuchen, Sensorstaub zu erkennen?

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Hier und da las ich von Leuten, die ihre Linse auf eine kleine Blende stellten, während sie ihre Sensorreinheit testeten, um angeblich das beste Bild von Staubflecken zu erhalten. Das Bild der Staubpartikel auf dem Sensor sollte jedoch meines Erachtens nicht von der durch die Objektiveinstellungen verursachten Schärfe beeinflusst werden. Gleiches gilt für Staubpartikel auf den Linsenelementen. Ich frage mich, ob diese Leute die Theorie der Funktionsweise des optischen Systems falsch verstehen oder ob ich etwas verpasse.

ysap
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Vielleicht könnte diese Frage auch auf andere Aspekte ausgedehnt werden: Ist es wichtig, wenn ich ein Weitwinkelobjektiv oder ein Teleobjektiv verwende? Ein Zoom oder ein Prime? Unschärfe bis unendlich oder ganz nah? (Zumindest bei einigen schnellen Experimenten, die ich durchgeführt habe, war Staub bei einer kürzeren Brennweite leichter zu erkennen, aber die Kombination aus kurzer Brennweite und kleiner Blende führte dazu, dass der Hintergrund nicht ausreichend defokussiert war.) .)
Jukka Suomela
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@JukkaSuomela - deshalb ist es wohl die beste Methode, zu testen, wie man auf einen klaren blauen Himmel zielt.
ysap

Antworten:

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Wenn sich der Staub wirklich auf dem Sensor befunden hätte, wären Sie absolut richtig.

Zumindest im Normalfall kann praktisch kein Staub auf die Oberfläche des Sensors gelangen, da sich einige Millimeter Filter direkt vor dem Sensor befinden. Das vorderste ist (zumindest im Normalfall) der AA-Filer.

Das Wichtigste ist, dass all dieses transparente Glas. Bei einer größeren Blende fällt daher mehr Licht aus verschiedenen Winkeln auf den Sensor. Da das Licht in einem beliebigen Winkel durch diese Filter fließen kann (da es sich zumindest überwiegend um durchsichtiges Glas handelt), werden die Staubflecken normalerweise nicht das gesamte Licht blockieren. Mit einer kleineren Blende kommt das Licht fast direkt von der kleinen Blende zurück, sodass die Kanten von Staubflecken klar definiert sind.

In der Praxis ist der Unterschied ziemlich offensichtlich. Hier ist eine Aufnahme mit 1: 1,7 und einige Momente später mit 1: 22 (dieselbe Kamera, dasselbe Objektiv usw. - alles, was geändert wird, sind Blende und Verschlusszeit):

f / 1.7: Bildbeschreibung hier eingeben

f / 22: Bildbeschreibung hier eingeben

Wie in dieser Situation üblich habe ich auch den Kontrast erhöht, um den Staub besser sichtbar zu machen. Da es sich um ein einfaches, kontrastarmes Motiv handelt, beginnt das Histogramm folgendermaßen:

Bildbeschreibung hier eingeben

Um den Staub besser sichtbar zu machen, passen Sie die Pegel wie folgt an:

Bildbeschreibung hier eingeben

Wenn Sie es auf das f / 1.7-Bild anwenden (wie ich es oben aus Gründen der Fairness getan habe), wird der Lichtabfall an den Ecken des Bildes ebenfalls überbetont. Obwohl es sowieso welche gibt, ist es normalerweise nicht annähernd so schlimm, wie es im ersten Bild oben aussieht.

Beachten Sie, dass dies ein ziemlich strenger Test ist. Dieser Sensor ist so sauber, dass sich bei normalen Aufnahmen überhaupt kein Staub auf dem Sensor befindet. Zwischen dem völligen Mangel an Kontrast / Detail im Motiv, der winzigen Blende und dem extremen Kontrastanstieg sehen wir eine Menge, die wir auf keinem normalen Bild sehen würden (ganz zu schweigen davon, dass die beiden schlechtesten Stellen hier in der Nähe sind am unteren Rand des Rahmens, wo es fast immer mindestens ein kleines Detail gibt, um diese Probleme zu verbergen). Wenn Sie dies mit Ihrer eigenen Kamera testen, wundern Sie sich nicht, wenn es (möglicherweise) schlechter aussieht als die oben genannten. Nach dem, was ich gesehen habe, sind die meisten DSLRs (und auch eine ziemlich große Anzahl von P & S-Kameras) zumindest ein bisschen und oft viel schlimmer als diese.

Jerry Sarg
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Meins ist viel schlimmer als das. : P Ich hatte Angst, nass zu putzen ... aber vielleicht muss ich. Sie haben einen verdammt sauberen Sensor!
jrista
Was hast du in diesen beiden Bildern geschossen?
Lazer
@ Lazer: Die Wand meines Büros, meist unscharf. Es gibt genug DoF bei 1: 22, so dass Sie ein wenig von der Textur der Wand sehen können (obwohl sie immer noch unscharf ist, und so etwas wie eine 2-Sekunden-Belichtung, aufgenommen in der Hand, also weit weg von der Schärfe). Das häufigste Motiv ist ein klarer, blauer Himmel.
Jerry Coffin
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Wenn ich Ihre Frage richtig verstehe, stellen Sie sicher, dass das Licht so eng wie möglich fokussiert wird. Wenn Sie ein Foto mit einer größeren Blende aufnehmen, gelangt überschüssiges, nicht einfallendes Licht dennoch zum Sensor und verringert die Auswirkungen von Sensorstaub.

Genauer gesagt ... mit einer schmalen Apertur kommt das Licht, das auf den Sensor trifft, aus einem möglichst engen Feld und möglichst nahe an der Senkrechten (90 ° zur Sensorebene). Dadurch erzeugen Staubpartikel einen "scharfen Schatten" auf dem Sensor. Bei einer größeren Blende fällt das Licht auf den Sensor aus einem weiten Sichtfeld, und das Licht ist möglicherweise nicht immer senkrecht (kann zwischen 90 ° und etwa 70 ° liegen), da die gesamte Linsenoberfläche eine Rolle im focusingLicht spielt. Diese außeraxialen Lichtstrahlen verursachen, dass Staubpartikel einen "weichen Schatten" auf dem Sensor erzeugen.

Bildbeschreibung hier eingeben

Sie können den Effekt auf einer Makroskala demonstrieren, wenn Sie ein visuelles Beispiel benötigen. Halten Sie Ihre Hand einen oder zwei Fuß von Ihrer Wand entfernt und richten Sie einen hellen, aber schmalen Lichtstrahl darauf. Der Schatten von deiner Hand sollte klar und scharf sein. Führen Sie das gleiche Experiment erneut durch, stellen Sie jedoch dieses Mal mehrere schattierte Lampen auf, die Licht in einem breiten Feld in einer Linie parallel zur Wand in einem Abstand von 10 Fuß emittieren. Der Schatten Ihrer Hand sollte weich und dunkel sein, wenn er überhaupt sichtbar ist (außer bei näherer Betrachtung). Wenn Sie die Blende einschränken, wird die Taschenlampe verwendet, während Sie die Blende verbreitern, wird eine breitere Reihe von Lichtern erzeugt.

jrista
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OK, hier gibt es ein paar Konzepte. Erstens ist der Einfallswinkel nur in der Mitte des Sensors senkrecht. Dies wird nicht von der Apertur beeinflusst, sondern lediglich von der einfachen Geometrie des Problems. Es ist jedoch wahr, dass sich die Strahlen mit einer großen Apertur aus einem größeren Winkel (Kegel) nähern als mit einer kleinen Apertur. Zweitens befindet sich der Sensor per Definition in der Fokusebene, sodass alle Strahlen auf dem Staubpartikel konvergieren sollten. Drittens wird bei Ihrem Experiment mit den Schatten davon ausgegangen, dass die Finger weit von der Wand entfernt sind, der Staub sich jedoch auf dem Sensor befindet (geben oder nehmen Sie den IR-Filter).
ysap
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@ysap: Der Staub befindet sich auf den Filtern VOR dem Sensor, NICHT auf dem Sensor. In Anbetracht der Skala, über die mit einer modernen DSLR gesprochen wurde, versucht mein Makrobeispiel (das zugegebenermaßen SEHR rau ist) dies zu berücksichtigen. Es sollte auch beachtet werden, dass bei Verwendung dieser Technik Staub in der Mitte des Sensors am besten und Staub an den Rändern des Sensors am schlechtesten herauskommt ... aus dem Grund, dass das Licht in diesen Regionen nicht ganz "senkrecht" ist . Wir sind uns also nicht wirklich einig, aber vielleicht sollten Sie Ihre Hand nur einen halben Fuß von der Wand entfernt halten, um sie in der Makroskala zu testen. ;)
jrista
Denken Sie auch daran, dass bei modernen DSLRs ein Luftspalt zwischen der Filterkomponente vor dem Sensor und dem Sensor selbst besteht, um eine automatische Sensorreinigung durch Vibrationen zu ermöglichen (zumindest für die meisten ... Kameravibrationsreduzierung möglicherweise nicht.) Dies erhöht den Abstand zwischen Staub und Sensor. Noch eine Anmerkung ... die "Schärfe", die normalerweise durch das Abbremsen erzielt wird, spielt hier keine Rolle ... normalerweise defokussiere ich das Objektiv auf unendlich, so dass das durchfallende Licht kein relevantes "Detail" enthält ... es ist nur flaches, unscharfes und weitgehend "senkrechtes" Licht.
jrista
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Hilfreiches Wort dafür: "Kollimiert". en.wikipedia.org/wiki/Collimated_light
mattdm
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Da der Abstand vom Objekt zum Objektiv in der Regel viel größer ist als der Abstand vom Objektiv zum Sensor, sind die geringen Abstände vor dem Sensor wesentlich kritischer. Kantenstrahlen, die beim Auftreffen auf das Objektiv nahezu parallel zueinander verlaufen, sind stark abgewinkelt, wenn sie von der Linse auf den Sensor projiziert werden (insbesondere, wenn die Fläche des Objektivs erheblich größer ist als die Fläche des Lichtkreises, den es in der Sensorebene projiziert).
Michael C