Schärfentiefe (Tiefenschärfe): Wie Blende, Abstand, Brennweite und Sensor zusammenwirken

Eine Entfernung wird auf dem Sensor zum Punkt. Blende, Motivabstand, Brennweite und Sensorgröße entscheiden, wie weit davor und dahinter noch als scharf gilt. Tiefenschärfe ist dasselbe Wort für diese Zone. Der optische Name ist Schärfentiefe.

Was soll das Foto tun?

Die Formeln brauchst du beim Fotografieren nicht. Die meisten Entscheidungen sind eine von diesen drei.

Schärfentiefe-Rechner

Schärfe
0,030 mm

Kamera links, Blick in die Szene: nah, dann Fokus, dann fern. Nicht maßstäblich. Das gelbe Tor ist der Zerstreuungskreis, größer gezeichnet als er ist.

Schärfentiefe gesamt
4,5 cm
1,978 m – 2,023 m
Davor / dahinter
49,4% (2,2 cm) / 50,6% (2,3 cm)
Hyperfokal
172,1 m
Unschärfe am Motiv
60,7 mm in der Motivebene, nicht auf dem Sensor
Diese Einstellungen im 3D-Portraitsimulator öffnen

Standard ist die übliche Grenze für einen Abzug oder ein Foto auf dem Bildschirm: 0,030 mm auf Vollformat. Der Kreis, der gerade gilt, ist 0,030 mm. 12 MP, 24 MP und 48 MP zählen ein Pixel eines Bildes im Format 3:2 (0,0085 mm, 0,006 mm und 0,0042 mm auf Vollformat). Das ist deutlich strenger. Andere Sensoren skalieren den Kreis mit der Diagonale.

Warum es eine Zone gibt und keine haarfeine Linie

Licht von einem Punkt am Motiv fällt durch die ganze Blendenöffnung und verengt sich zum Kegel. Nur die fokussierte Entfernung trifft sich auf dem Sensor als Punkt.

Ein Punkt etwas davor oder dahinter erreicht den Sensor vor oder hinter dieser Spitze und wird zur Scheibe. Solange die Scheibe im Zerstreuungskreis bleibt, c = 0,030 mm auf Vollformat, wirkt sie noch scharf.

Beim Abblenden schnüren die Lamellen den Kegel enger. Ein schmalerer Kegel bleibt über eine längere Strecke kleiner als c, deshalb wird die scharfe Zone tiefer.

Blende, Abstand und die Drittelregel

Die Blende skaliert die Zone mit der Blendenzahl. Von f/2 auf f/4 halbiert sich die Eintrittspupille. Bei 85 mm und 2 m wächst die scharfe Zone von 6,4 cm auf 12,7 cm.

Der Motivabstand wirkt viel stärker. Bei 50 mm f/1.8 ist die Zone 4,1 cm bei 1,0 m und 16,9 cm bei 2,0 m. Doppelter Abstand, etwa die vierfache Tiefe.

Die Regel „ein Drittel davor, zwei Drittel dahinter“ gilt für eine einzige Entfernung, nicht allgemein. Vor dem Motiv liegt die Zone zwischen Motiv und Nahpunkt, dahinter zwischen Motiv und Fernpunkt. Das Verhältnis ist etwa eins zu zwei, wenn das Motiv bei einem Drittel der hyperfokalen Distanz steht. Auf Porträtdistanz ist die Teilung fast hälftig. Bei der hyperfokalen Distanz liegt der Fernpunkt im Unendlichen und der Nahpunkt bei etwa der Hälfte dieser Distanz.

85 mm auf Vollformat, fokussiert auf 2,00 m. c = 0,030 mm.
BlendeEintrittspupilleNahFernGesamtDavor / dahinterHyperfokal
f/1.270,8 mm1,981 m2,019 m3,8 cm49,5% (1,9 cm) / 50,5% (1,9 cm)200,8 m
f/1.460,7 mm1,978 m2,023 m4,5 cm49,4% (2,2 cm) / 50,6% (2,3 cm)172,1 m
f/1.847,2 mm1,972 m2,029 m5,7 cm49,3% (2,8 cm) / 50,7% (2,9 cm)133,9 m
f/2.830,4 mm1,956 m2,045 m8,9 cm48,9% (4,4 cm) / 51,1% (4,5 cm)86,10 m
f/421,3 mm1,938 m2,066 m12,7 cm48,4% (6,2 cm) / 51,6% (6,6 cm)60,29 m
f/5.615,2 mm1,915 m2,093 m17,8 cm47,8% (8,5 cm) / 52,2% (9,3 cm)43,09 m
f/810,6 mm1,881 m2,135 m25,5 cm46,8% (11,9 cm) / 53,2% (13,5 cm)30,19 m
50 mm f/1.8 auf Vollformat. c = 0,030 mm.
MotivabstandNahFernGesamtDavor / dahinterTypischer Ausschnitt
0,70 m0,690 m0,710 m2,0 cm49,3% (1,0 cm) / 50,7% (1,0 cm)Enges Kopfbild
1,00 m0,980 m1,021 m4,1 cm49,0% (2,0 cm) / 51,0% (2,1 cm)Kopf und Schultern
1,50 m1,454 m1,548 m9,4 cm48,4% (4,6 cm) / 51,6% (4,8 cm)Halbes Porträt
2,00 m1,919 m2,088 m16,9 cm47,9% (8,1 cm) / 52,1% (8,8 cm)Umgebungsporträt
3,00 m2,820 m3,204 m38,3 cm46,8% (18,0 cm) / 53,2% (20,4 cm)Ganze Person
5,00 m4,518 m5,598 m1,08 m44,7% (48,2 cm) / 55,3% (59,8 cm)Gruppe
10,0 m8,233 m12,734 m4,50 m39,3% (1,77 m) / 60,7% (2,73 m)Straße
Links 35 mm, näher an der Person. Rechts 85 mm, weiter weg, der Kopf gleich groß. Beide bei f/2. Dieses Paar größer öffnen

Gibt eine längere Brennweite weniger Schärfentiefe?

Das hängt davon ab, ob du stehen bleibst. Eine längere Brennweite macht den Hintergrund oft unschärfer. Das sind zwei verschiedene Fotos, nicht eine Regel.

Bleibst du bei 2,0 m stehen, zoomt die längere Brennweite hinein. Ein 24 mm f/2 hält 85,7 cm scharf. Ein 135 mm f/2 vom selben Punkt hält 2,5 cm. Die Person wird im Bild viel größer, und die scharfe Zone fällt zusammen.

Gehst du so weit zurück, dass der Kopf gleich groß bleibt, kehrt die Zone an der Person zurück. Ein 24 mm aus 0,96 m und ein 135 mm aus 5,40 m halten beide etwa 18,9 cm bis 18,7 cm scharf. Die Fotos sehen trotzdem verschieden aus. Das 135 mm zeigt einen engeren Ausschnitt des Hintergrunds, und ferne Details wirken viel weicher. Kompression

Vollformat, f/2, c = 0,030 mm. Derselbe Kopf entspricht einem 50-mm-Objektiv aus 2,00 m. Die Unschärfe-Spalte ist diese Größe am Motiv, nicht ein Kreis auf dem Sensor.
BrennweiteScharfe Zone, wenn du bei 2,0 m bleibstAbstand für denselben KopfScharfe Zone dortUnschärfe am Motiv
24 mm85,7 cm0,96 m18,9 cmØ 12,0 mm
35 mm38,8 cm1,40 m18,8 cmØ 17,5 mm
50 mm18,7 cm2,00 m18,7 cmØ 25,0 mm
85 mm6,4 cm3,40 m18,7 cmØ 42,5 mm
135 mm2,5 cm5,40 m18,7 cmØ 67,5 mm

Sensorgröße, Zerstreuungskreis und Äquivalenz

Ein kleinerer Sensor muss für denselben Abzug stärker vergrößert werden, deshalb ist die größte Scheibe, die noch scharf wirkt, kleiner. Der Kreis hier ist 0,030 mm mal Sensordiagonale geteilt durch die Vollformatdiagonale.

Derselbe Bildwinkel wie 50 mm auf Vollformat braucht eine kürzere Brennweite, geteilt durch den Crop-Faktor. Die Brennweite geht quadratisch in die Formel, der Kreis schrumpft nur mit dem Crop. Deshalb hält die kürzere Brennweite bei derselben Blendenzahl mehr vom Motiv scharf, etwa um den Crop-Faktor. Für denselben Winkel und dieselbe Schärfentiefe teilt man auch die Blendenzahl durch den Crop.

Crop-Faktor 56mm APS-C gegen 85mm Vollformat

Derselbe Winkel wie 50 mm auf Vollformat, fokussiert auf 2,00 m, alle bei f/2. Die Brennweite ist die echte Brennweite auf diesem Sensor.
FormatMaßeCropZerstreuungskreisBrennweiteSchärfentiefeHyperfokal
1 Zoll13,2×8,82,73×0,0110 mm18,3 mm52,7 cm15,30 m
Micro Four Thirds17,3×132,00×0,0150 mm25,0 mm38,2 cm20,86 m
APS-C23,6×15,71,53×0,0197 mm32,8 mm28,9 cm27,33 m
Vollformat36×241,00×0,0300 mm50,0 mm18,7 cm41,72 m
Digitales Mittelformat43,8×32,90,79×0,0380 mm63,3 mm14,7 cm52,82 m
Mittelformat 64556×41,50,62×0,0483 mm80,5 mm11,4 cm67,20 m
Mittelformat 6×770×560,48×0,0622 mm103,6 mm8,8 cm86,43 m
Großformat 4×5121×960,28×0,1071 mm178,5 mm4,9 cm148,9 m
Großformat 8×10240×1900,14×0,2122 mm353,7 mm2,2 cm295,1 m

Hyperfokale Distanz

Fokussiert man auf die hyperfokale Distanz, reicht die scharfe Zone von etwa der Hälfte dieser Distanz bis unendlich. Tiefer wird die Zone nicht, wenn das Unendliche noch darin liegen soll.

Die Tabelle gilt für Vollformat, c = 0,030 mm. Bei derselben Brennweite und derselben Blendenzahl schiebt ein kleinerer Sensor die hyperfokale Distanz weiter hinaus, weil sein Zerstreuungskreis kleiner ist. Bei 50 mm f/2 sind das 41,72 m auf Vollformat, 63,65 m auf APS-C und 83,36 m auf Micro Four Thirds, also etwa das 1,53-Fache und das Doppelte. Teilen durch den Crop-Faktor gilt nur für den anderen Fall: die Brennweite wird mit verkürzt, damit der Bildwinkel gleich bleibt. Der Sensorregler oben nimmt die genaue Diagonale.

Die vier Formeln

  • H = f² / (N c) + f
  • Nah = H s / (H + s − f)
  • Fern = H s / (H − s + f), oder unendlich, sobald s H erreicht
  • Hintergrundscheibe am Motiv = f / N
Hyperfokale Distanz auf Vollformat, c = 0,030 mm. Dieselbe Brennweite auf einem kleineren Sensor: mit dem Crop-Faktor malnehmen. Derselbe Bildwinkel: durch ihn teilen.
Brennweitef/1.4f/2f/2.8f/4f/5.6f/8f/11f/16
16 mm6,11 m4,28 m3,06 m2,15 m1,54 m1,08 m0,79 m0,55 m
24 mm13,74 m9,62 m6,88 m4,82 m3,45 m2,42 m1,77 m1,22 m
28 mm18,69 m13,09 m9,36 m6,56 m4,69 m3,29 m2,40 m1,66 m
35 mm29,20 m20,45 m14,62 m10,24 m7,33 m5,14 m3,75 m2,59 m
50 mm59,57 m41,72 m29,81 m20,88 m14,93 m10,47 m7,63 m5,26 m
85 mm172,1 m120,5 m86,10 m60,29 m43,09 m30,19 m21,98 m15,14 m
135 mm434,1 m303,9 m217,1 m152,0 m108,6 m76,07 m55,36 m38,10 m
200 mm952,6 m666,9 m476,4 m333,5 m238,3 m166,9 m121,4 m83,53 m

Siehe auch Bokeh, Kompression und Wie die Portraitansicht die Zone misst.

Fragen

Welcher Zerstreuungskreis gilt?

Für Abzug und Bildschirm gilt 0,030 mm auf Vollformat. 12 MP, 24 MP und 48 MP nehmen ein Pixel eines Bildes im Format 3:2: 0,0085 mm, 0,006 mm und 0,0042 mm. Der Kreis, der gerade gilt, ist 0,030 mm. Andere Sensoren skalieren ihn mit der Diagonale.

Liegt die Schärfentiefe immer ein Drittel davor und zwei Drittel dahinter?

Nein. Diese Teilung gilt, wenn das Motiv bei einem Drittel der hyperfokalen Distanz steht. Auf Porträtdistanz ist die Teilung fast hälftig. Bei der hyperfokalen Distanz liegt der Fernpunkt im Unendlichen und der Nahpunkt bei etwa der Hälfte der hyperfokalen Distanz.

Gibt eine längere Brennweite weniger Schärfentiefe?

Wenn du am selben Punkt stehen bleibst, ja. Die Person wird größer und die scharfe Zone fällt zusammen. Gehst du so weit zurück, dass der Kopf gleich groß bleibt, bleibt die Zone an der Person fast gleich. Der ferne Hintergrund wird trotzdem stärker unscharf, weil das längere Objektiv einen engeren Ausschnitt vergrößert.

Was ist die hyperfokale Distanz?

H = f² / (N c) + f. Fokussiert man dorthin, reicht die Zone von etwa H/2 bis unendlich. Steht man näher, liegt das Unendliche nicht mehr in der scharfen Zone.

Warum zeigt APS-C mehr Schärfentiefe als Vollformat?

Derselbe Bildwinkel braucht eine kürzere Brennweite, und die hält bei derselben Blendenzahl eine tiefere Zone. Für denselben Winkel und dieselbe Schärfentiefe teilt man auch die Blendenzahl durch den Crop-Faktor.