Was limitiert die auflösung bei analoger fotografie?

[=Floi=]

Hi
warum sind alte fotos oft so verwaschen und schlecht?
Was limitiert hier die schäre?
Gibt es eine tabelle mit welchem filmformaten digitale bilder vergleichbar sind?

[pixeljetstream]

Schärfe != Auflösung

Ältere Kameras hatten noch keine so moderne Autofokus-Fähigkeiten, wobei auch die letzten analogen Generationen hier recht gut waren. Aber je nachdem wie "alt" das Foto nun ist, desto "manueller".

Das Entwickeln der Fotos ist auch analog, je nach Können, eingesetzten Maschinen etc. hast hier auch Verluste.
Wobei auch hier gilt dass die top Verfahren sehr gut waren.

Digital schützt dich vor unscharfen Bildern nicht.

[Zafi]

warum sind alte fotos oft so verwaschen und schlecht?

Möglicherweise weil sie früher auf eine längere Belichtungszeit angewiesen waren. In den Anfängen sogar mehrere Minuten. Und in der Zeit kann sich in der Szene nunmal viel bewegen.

Was limitiert hier die schäre?

Das ist die Korngröße. Auf Wikipedia findest du dazu einen guten und verständlichen Artikel, wie sich diese bildet. (https://de.wikipedia.org/wiki/Korn_(Foto))

Gibt es eine tabelle mit welchem filmformaten digitale bilder vergleichbar sind?

Vermutlich nicht. Denn die Qualität des analogen Films hat sich über die Jahre natürlich gewandelt bzw. verbessert. Aber google mal nach "Korn" und "ISO", da dürftest du tonnenweise Informationen zu dem Thema erhalten und vielleicht ist dann auch die ein oder andere Tabelle dabei.

[=Floi=]

Das ist die Korngröße. Auf Wikipedia findest du dazu einen guten und verständlichen Artikel, wie sich diese bildet. (https://de.wikipedia.org/wiki/Korn_(Foto))

Das kannte ich nicht und hätte auch nicht gedacht, dass es das so gibt. :rolleyes:
Da muss ich mich mal genauer einlesen. Dachte immer der film ist viel feiner, weil es ja nur eine chemische struktur ist.

[davidzo]

Hi
warum sind alte fotos oft so verwaschen und schlecht?
Was limitiert hier die schäre?
Gibt es eine tabelle mit welchem filmformaten digitale bilder vergleichbar sind?

Verwaschen,
Schärfe,
Auflösung,
Alterung,
Digitalisierung/Abzüge

sind 3 verschiedene Dinge, die man getrennt betrachten muss.


Verwaschen:
Bedingt dadurch dass das Licht bei einem Farbfilm erst mehrere Filmschichten durchqueren muss ist die Farbauflösung, also sowohl "Gradation" als auch "Dynamic Range" von Film meist schlechter als digitale Sensoren.
Moderne Sensoren wie z.B. die von Fuji sind sogar ISO-Invariant, können also in einem RAW Bild die äquivalenten Informationen speichern die normalerweise mehrere Filme mit ISO 100, 200, 400, 800, 1600 zusammen an Farbauflösung hätten.
Das gilt aber nicht für jeden Farbbereich und auch nicht für jeden Film. Es gab verschiedene Film-Chemien (z.B. Kodachrome, K14 prozess), die sich nach Entwicklungsverfahren und Entwicklerchemie, sowie nach Schichtstärken unterscheiden. Die haben dann verschiedene Stärken, wobei heute eigentlich nur noch der C41 Prozess überlebt hat. Der Kodak Portra Film z.B. wird noch heute in der Modefotografie eingesetzt (Medium Format) wegen seiner sehr guten Abbildung von Hauttönen. Allerdings sind Mittelformat Digitalkameras wie die Hasselblad mit Phase one back, oder die Fuji GFX Serie gerade dabei Film aus dieser letzten Bastion zu verdrängen.

Film ist vor allem in Schattenbereichen unterlegen, die besten Filme schaffen lediglich ISO 1600 (Farbe) bzw. 3200 (SW) und müssen dabei schon erheblich beim entwickeln "gepusht" werden.
Film verliert in dunklen Bereichen sehr schnell an Details. Bei direktem Sonnenlicht führt das sehr schnell zu "abgesoffenen" Schatten, völlig schwarzen Flächen im Bild, während man bei Digitalbildern in der Regel noch "recovern" kann.

Film hat dafür eine Stärke bei besonders hellen Lichtquellen, bzw. Überbelichtung. So gut wie jeder digitale Sensor erkennt bei besonders hellen Lichtquellen keine Farben mehr. Das heißt ein grüner Scheinwerfer der direkt in die Kamera leuchtet kommt im Foto als weißes Licht rüber. Das merkt man auch bei der Veranstaltungsfotografie.

Überbelichtete Bereiche enthalten bei Digitalen Sensoren zudem keine Bildinformationen mehr. Selbst extrem überbelichtete Schwarzweißfotos lassen sich in dagegen bei der Entwicklung noch recovern, auf Kosten der Gradation und Bildrauschen.
Polaroids verhalten sich dagegen eher wie die ersten (schlechten) Digitalkameras, zusammen mit den Nachteilen von Farbfilm. Man hat sehr leicht sowohl "blown highlights", als auch "abgesoffene Schatten".


Schärfe:
Das ist eher eine Sache des Objektivs. In analogen Zeiten hat man viel kompaktere Objektive gebaut als für heutige "Fullframe" Kameras, obwohl die "Sensorgröße" die gleiche ist. Gute Objektive von damals schaffen, den richtigen Film vorrausgesetzt, aber auch Abbildungsleistungen die noch voll mit unseren 16-24 MP Fullframe-Kameras vergleichbar sind.
Weil bei Film sowieso eher die Empfindlichkeit, Körnung und Dynamic Range limitieren, war die Schärfe des Objektivs aber meistens der Lichtstärke untergeordnet. Das hat sich mit den immer Lichtstärkeren Digitalsensoren von heute umgekehrt.


Auflösung:
Film hat eine Filmkörnung, abhängig von der Qualität und Empfindlichkeit des Films. Grob kann man sagen je Empfindlicher, also Lichtstärker (höhere ISO-Zahl), der Film, desto gröber das Korn. Man kann sich das durch dickere Photorezeptionsschichten im Film vorstellen. Je dünner diese aufgetragen sind, desto weniger Lichtstark ist der Film, aber auch desto höher ist die Auflösung. Rauschen kommt durch die Ungleichheit des Filmkorns zustande, verhält sich daher ganz anders als digitales Rauschen (Analog-Film rauscht viel gleichmäßiger).

Man kann heute immer noch analoge Aufnahmen machen, die die Auflösung der besten Profi-Digitalkameras in den Schatten stellen. Eine Phase one Mittelformatkamera mit 100MP kommt z.B. nur schwerlich an eine 4x5" Balgenkamera mit ISO25 SW-Film bei Blende 22 heran. 4x5" Film hat allerdings auch die 120fache "Sensorfläche" einer "Fullframe"-Kamera wie z.B. die Sony A7 III, Canon EOS R oder Nikon Z7. Dabei ist 4x5" nur das kleinste der "Großformat" Formate. Daher ist der Begriff "Kleinbild" für die Digitalkameras durchaus angebracht.


Alterung:
Man sollte nicht vergessen dass Film wie alle physikalischen Datenträger einem chemischen Zersetzungsprozess unterliegt. Alterung und Vergilbung sorgt meist dafür dass selbst bei trockener dunkler Aufbewahrung der negative meist einiges an Farbinformationen und Kontrast verloren gehen.
Kodachrome ist der einzige Film der auch nach 20-30 Jahren so gut wie keine Alterungserscheinungen zeigt, war allerdings entsprechend teuer und gesundheitsschädlich und wird seit der Kodak-Pleite auch nicht mehr hergestellt und entwickelt.


Digitalisierung/Abzüge:
Heutzutage werden Abzüge fast nur noch mittels Digitalisierung und dann Projektion über ein Durchlichtdisplay hergestellt. Dabei gehen meistens auch einige Farbinformationen, Details und Kontraste verloren die vielleicht noch aus dem negativ herausholbar gewesen wären.
Highend Filmscanner (z.B. Nikon Coolscan IV/V/4000-9000 oder Minolta 5400) scannen die Negative daher mehrfach bei verschiedenen Helligkeiten und auch mit UV-Licht um etwa die Kratzer und Staubkörner auf dem Film zu erkennen und herauszurechnen. Das ist ein Mehrminütiger Prozess pro Bild (Bei Mittelformat z.T. mehrere Stunden), der dann in einem 14-bit RAW File resultiert dass je nach Ausgangsmaterial noch gut mit heutigen Digitalbildern mithalten kann.
Ist ein bisschen so wie bei den Billig-USB-Plattenspielern - die digitalisierte MP3 klingt irgendwie viel schlechter als früher auf dem teuren Technics Hifi-Plattenspieler.

[Yggdrasill]

Was man auch nicht vergessen darf, ist der Kosten- und Zeitaufwand bei analoger Fotografie. Heute macht man flott 10 Fotos hintereinander weg, davon sind vielleicht die Hälfte unscharf und fliegen weg. Kostet ja nix. Früher war die Speichermenge wesentlich begrenzter und man hat sich sorgfältig überlegt ob man von dieser Szene ein Bild macht. Wenn das leicht unscharf war aber das wesentliche zu erkennen, flog das trotzdem nicht weg, man hatte die Entwicklung des Bildes ohnehin schon bezahlt.

Man muß dann auch sehen wer diese Fotos gemacht hat: Ein Amateur mit analoger Kleinbildkamera oder ein Profi mit den von davidzo erwähnten Mittel-/Großformatkameras. Ich habe hier ein Klassenfoto von meinen Urgroßvater, da brauche ich schon fast eine Lupe um alle Details zu erfassen. So richtig aufgefallen ist mir das als ich davon Teile abfotografiert und vergrößert am PC betrachtet habe. Normalerweise sieht man eben mehr Amateurkleinbildfotos als diese professionellen Fotos und bei analog steht und fällt die Qualität mit dem Können des Fotografen.

[davidzo]

btw, was die reine Auflösung angeht sind Umkehrfilme (also Positiv bzw. Dia-Film) dem billigen Negativfilm überlegen. Die muss man aber viel genauer belichten und hat höhere Entwicklungskosten.

Aber für Mode- Werbe- und Pressefotografie sind Dias viel einfacher zu handlen, da das Layout direkt mit dem Positivfilm gemacht werden kann (auf dem Lichttisch). Wenn es sich dabei noch um Mittel- oder Großformat handelt, gibt das schon fast einen 1:1 Eindruck.

Fujifilm gibt für seine aktuellen Filme die Auflösung in Linien an, die man recht gut in Megapixel umrechnen kann.
https://www.photoscala.de/2010/06/26/wie-viele-megapixel-hat-ein-film/

Ein Velvia mit 100 ISO hat demnach mit 22Megapixel in etwa die Auflösung einer Sony A7 III (24MP).
Allerdings sind bei Film in jeder Linie auch Farbinformationen, während die Farbauflösung des Digitalsensors nur 1/3 der Pixelauflösung beträgt.

https://www.forum-3dcenter.org/vbulletin/attachment.php?attachmentid=65452&stc=1&d=1548001975

Da sieht man auch wie absurd hoch die Auflösungsreserven von Film noch sind: Stinknormaler Neopan Acros 100 hat bei 4x5" ganze 504Megapixel. Und das ist noch nichtmal Gigabitfilm, der bei mehreren Gigapixeln liegt und schon bei Kleinbild jeden Digitalsensor schlägt...
Selbst für Aufklärungsflugzeuge machen Analoge (Großformat-)Kameras also noch teilweise Sinn...

[davidzo]

Man sollte auch nicht vergessen, dass die Tiefenschärfe von Kleinbild viel geringer ist als bei nem Minisensor einer Handykamera wo automatisch alles im Fokus ist.
Dadurch sieht man vielleicht weniger Details auf dem analogen Foto, da die Bildebene auf die man fokussiert halt eben viel kürzer ist. Das ist aber bei Vollformat-Kameras und bei großer Blendenöffnung ebenfalls so, d.h. die schießen auch unschärfere Fotos als ne Handyknipse!

Handybilder werden außerdem digital nachgeschärft bzw. die Kantenkontraste verstärkt.

[ezzemm]

...

Danke für deine interessanten Beiträge! :up:
(Manchmal wäre eine Upvote-Funktion im Forum nicht schlecht ;))

[Savay]

Auf Clarkvision.com gibt es auch einige interessante Artikel dazu.
Sind teilweise schon älter aber die Erkenntnisse nicht veraltet.

Hier ist ne grobe Auflistung nach Bildformat was ungefähr äquiv. wäre.

http://www.clarkvision.com/articles/film.vs.digital.1/

Da die Farb und Helligkeitsauflösungen aber wie schon ausgeführt nicht direkt vergleichbar sind, ist die Antwort aber sowieso nicht immer komplett eindeutig.

Dachte immer der film ist viel feiner, weil es ja nur eine chemische struktur ist.

Theoretisch ja, aber auch die ist begrenzt...und die Auflösung des Mediums (Sensor/Film) spielt für die Bildschärfe ja sowieso nicht die alleinige Rolle.
Das Objektiv ist ja auch noch beteiligt und die komplette Entwicklung und Ausbelichtung kommt ja ebenfalls als Faktor hinzu.

Davidzo hat ja schon einiges zu ausgeführt, das gilt aber primär für Filme mit niedrigen Empfindlichkeiten bis max. ASA/ISO 100.
Wobei die "ISO100" bei Digitalen Kameras etwas mit Vorsicht zu genießen sind, tw. stecken dort unterschiedliche Definitionen hinter und es auch nicht immer direkt mit den Filmäquivalenten zu 100% vergleichbar ist.
Bei höheren Empfindlichkeiten sind digitale Sensoren aber sowieso sehr schnell relativ eklatant im Vorteil!

Im Grunde genommen kann man festhalten, dass man mit digitalen Kameras einfacher die Auflösungsreserven auch ausreizen kann, vor allem wenn keine optimalen Lichtbedingungen herrschen.
Für optimale Aufnahmen mit Film müssen deshalb idR mehr Rahmenbedingungen erfüllt sein.
Grade bei Kleinbild oder Halbformat usw. lohnt sich Film deshalb idR nur noch für Spezialanwendungen oder aus Spaß an der Freude. ;)

Zudem muss man allerdings auch beachten das heutige Digitalkameras nicht selten je nach Bauart schon komplett (die meisten Kompaktkameras und Smartphones) bis teilweise (mFT, APS-C bis digitales Kleinbild) Beugungslimitiert sind...also teilweise von der Auflösung sowieso schon an der Grenze zum Maximum des gesamten optischen Systems arbeiten...und die optische Güte moderner Objektive in den letzten Jahren teilweise signifikant gestiegen ist. (Gilt aber primär für digitales Kleinbild und tw. APS-C.)

Das führt in Summe dazu das Film vor allem bei älteren (Kleinbild) Aufnahmen im Vergleich etwas schlechter aussieht als er es theoretisch unter besten Bedingungen sein könnte!
Das ist aber wie gesagt bis Kleinbild eher eine theoretische Diskussion, digitale Aufnahmen sind meistens halt meistens deutlich einfacher zu handhaben und auch entsprechend leichter Auflösungstechnisch auszureizen.

[FlashBFE]

Zudem muss man allerdings auch beachten das heutige Digitalkameras nicht selten je nach Bauart schon komplett (die meisten Kompaktkameras und Smartphones) bis teilweise (mFT, APS-C bis digitales Kleinbild) Beugungslimitiert sind...also teilweise von der Auflösung sowieso schon an der Grenze zum Maximum des gesamten optischen Systems arbeiten...und die optische Güte moderner Objektive in den letzten Jahren teilweise signifikant gestiegen ist. (Gilt aber primär für digitales Kleinbild und tw. APS-C.) Mit solchen Aussagen muss man vorsichtig sein. Ich war Mitte der 2000er (zur Hochzeit der Kompaktkameras und mitten im Megapixelrennen) auf einem Seminar zur industriellen Bildverarbeitung. Damals hat ein Redner gesagt, dass man für hohe Auflösung große Kameras bräuchte, weil die kleinen Objektive für Kompaktkameras nie mehr als 6MPix auflösen könnten und darüber beugungslimitiert wären. Danach ist er die ganze Theorie der Beugungsscheibchen (https://de.wikipedia.org/wiki/Beugungsscheibchen) durchgegangen und das war auch alles plausibel. Hätte er nur gewusst, wo Smartphonekameras heute sind. Die können trotz der kleinen Objektive im besten Fall auch 20MPix noch sinnvoll ausnutzen. Dabei wird nicht die Physik gebrochen, aber durch immer aufwendigere Objektivkonstruktionen mit speziellen Glassorten und nicht zuletzt digitaler Nachbearbeitung (automatische Beugungs- und Aberrationskorrektur) werden die Grenzen immer weiter hinausgeschoben.

Gerade ab APS-C-Größe bezweifele ich sehr, dass da bei großer Blendenöffnung schon die Beugung limitiert. Wenn das so wäre, bräuchte man keinen Tiefpassfilter mehr auf dem Sensor, den viele APS-C-Kameras aber definitiv noch haben. Ganz im Gegenteil ist das Auflösungsmaximum bei den schärfsten APS-C-Objektiven irgendwo bei Blende 4, was zeigt, dass die Beugung noch nicht komplett limitiert. Und wenn man sich die Diagramme von sehr scharfen Objektiven bei DXO-Mark ansieht, dann merkt man, dass bei APS-C-Chips noch deutlich mehr als die üblichen 24MPix ginge.

[oldgamer]

Interessante Diskussion hier :smile:

Die 6MP Diskussion ist ja wirklich ein alter Hund und der Wert kommt ja auch nicht von irgendwo, wer sich schon etwas länger mit DSLRs beschäftigt weiß dass die ersten DSLR-Sensoren für Normalos mit 6MP-APS-C-Sensoren ausgestattet waren und Kompaktkameras damals im absoluten Pixelrennen waren.

Beugung ist bei Smartphone wahrscheinlich kritisch weil das System in Handys dafür ausgelegt ist, die Linsen hoch Lichtstärke haben (<F2) und sehr viel "Optimierung" des Bilds stattfindet.

Dass ein APS-C System bei kleinen Blendenöffnungen jedoch beugungslimitiert ist, zeigen MTF-Charts sehr deutlich.
Beim Fuji-X-System sinkt zB ab F11 die Auflösung deutlich, egal welches Objektiv. Bei Nikon F APS-C ist dieser Punkt in etwa bei F16, Nikon FX ~F22

Und die ganze technische Betrachtung jetzt mal beiseite:
Mache ich ein Makro und brauche eine bestimmte Tiefenschärfe, dann nutze ich die Blende um das auch zu erreichen. Wenn ich dadurch in den Bereich der Beugungslimitierung komme, ist es mir auch wurscht, ich habe das Bild so wie ich es haben wollte. Wird keiner die Linien nachzählen ;)

[Savay]

Gerade ab APS-C-Größe bezweifele ich sehr, dass da bei großer Blendenöffnung schon die Beugung limitiert.

Deswegen ja auch das teilweise! :biggrin:

Bei einer APS-C mit 24MPix und 3.7µm Pitch fängt erstmal rein rechnerisch ab ungefähr f/6 an langsam die Beugung zu limitieren! Wirklich sicht- und messbar wird das aber erst ab f/11...wenn man genau hinsieht bei guten Objektiven tw. schon ab ~f8. :)

Was KB angeht...eine 5Dsr oder Z7 usw. hat ja einen ähnlichen Pixelpitch...dort sind die Beugungsgrenzen dann ebenfalls recht ähnlich.
Die niedrig auflösenden KB Kameras um die 24-30MPix betrifft das aber im wesentlichen noch nicht.

Die Beugung ist ja sowieso keine harte Grenze sondern limitiert schlicht den erreichbare Mikrokontrast bei gegebenem Öffnungsverhältnis und Pixelpitch.
Zudem steigt die Farbauflösung ja auch weiterhin...was erstmal eh nicht wirklich unvorteilhaft ist, da ein Bayersensor dort eh eher ein Oversampling für optimale Ergebnisse benötigt.
Und es kommt halt von Anfang an schon sehr auf die grundsätzliche Güte des Objektivs an. :cool:

Was die Smartphones angeht...die sind mit 20Mpix+ wohl in den meisten Fällen langsam tatsächlich eher durch den Pixelpitch und die Beugung als durch die absolute Sensorauflösung limitiert.
Deswegen sind dort die Sensoren z.T. ja auch schon größer geworden und die Bruttoauflösungen tw. eher wieder gesunken.


Wenn das so wäre, bräuchte man keinen Tiefpassfilter mehr auf dem Sensor, den viele APS-C-Kameras aber definitiv noch haben.

Canon hauptsächlich...ist IMHO aber auch noch die richtige Entscheidung...denn bei großen Blendenöffnungen hat man mit den Bayersensoren ohne den Filter (und auch tw. mit) definitv noch gelegentlich Artefakte....vor allem da die Objektive ja auch tw. Offenblendig durchaus immer noch besser werden :wink:

nicht zuletzt digitaler Nachbearbeitung (automatische Beugungs- und Aberrationskorrektur) werden die Grenzen immer weiter hinausgeschoben.

Klar kann man mit Dekonvolution usw. noch einiges machen.
Das funktioniert ja auch nachträglich relativ gut. (Siehe bspw. den DLA im DPP)

Aber das hat halt auch alles seine Grenzen! Man kann nicht unbegrenzt Informationen wiederherstellen...und ab einem gewissen Punkt läuft das dann mehr auf AI Upscaling hinaus...das ist dann Informationstechnisch aber bestenfalls ein cleveres "Rauschen" und eigentlich rein synthetische Bildinformationen.
Das sieht man ja eh schon daran das auf dem Pixellevel optimale "20Mpix" aus einem Smartphone oder einer Kompaktkamera definitiv was vollkommen anderes sind als "20Mpix" aus einer APS-C oder gar KB Kamera. :wink:
Am Ende ist es halt wie schon zu analogen Zeiten schlicht die Vergrößerung ausgehend vom "Negativ" (aka Sensorformat) entscheidend ist, welche effektive Auflösung man braucht.
Und so bis ca. netto 8MPix Ausgabeauflösung reichen bei gutem Licht die meisten Smartphones ja oftmals auch gut aus....und das ist sowieso schon mehr als die meisten überhaupt jemals brauchen!