Autor Thema: Pixel - elektronischer Verschluss - mechanischer Verschluss  (Gelesen 452 mal)

Kurt

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Pixel - elektronischer Verschluss - mechanischer Verschluss
« am: Januar 05, 2019, 18:53:14 Nachmittag »
Liebes Forum,

angeregt durch den viel diskutierten Beitrag "Nikon D800 am Mikroskop" habe ich heute einmal ein paar Vergleichsaufnahmen am Jenaval mit einer Fuji X-T20 geschossen. Die Fuji  ist sehr stabil mit einem kurzen Verbindungsstück ohne Entkopplung am sehr massiven und standfesten Jenaval befestig (Bild 1). Der mechanische Verschluss der eher zierlichen X-T20 arbeitet ebenfalls eher unauffällig, so dass man meinen könnte: alles bombenfest und superstabil!
Die Fuji wurde zunächst auf eine Bildgröße von 6 MB und dann auf 24 MB eingestellt.
Empfindlichkeit: alle Bilder ISO 200
Belichtungszeit: bei mech. bzw. elektr. Verschluss immer 1/15 sec (also im kritischen Bereich!)
Belichtungszeit: bei Blitz, Verschluss auf 1/125 sec und Blitzbrennzeit etwa 1/5000 sec
Original-Bildgröße bei 6 MB-Einstelung: 2,5 MB
Original-Bildgröße bei 24 MB-Einstllung: 10 MB

Die hier gezeigten Bilder sind jeweils Ausschnitte aus den Originalbildern in 1:1, alle Bilder sind unbearbeitet.

Ich glaube, mit dieser Darstellung kann jeder nachvollziehen und sehen, was die Pixel auf dem Sensor oder ein Blitz im Strahlengang bringt bzw. nicht bringt!
Mein Blitz ist ein Metz 28 C-2, welcher nach "Köhler" in den Strahlengang eingebunden ist. Ich fokusiere immer per Blick durch die Okulare und brauche kein Lieve-View oder einen Bildschirm.




24 MB-Blitz


24 MB-EV (elektr.Versch.)


24 MB-MV (mech. Versch.)


6 MB-Blitz


6 MB-EV


6 MB-MV

Hier ist noch mal der Link zu einem Beitrag von mir, welcher zeigt, wie geblitzte Bilder mit der Fuji an lebenden Wasserproben aussehen können - die gehen nur mit Blitz so!
https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=32828.0

Viele Grüße
Kurt






 

Kurt

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Re: Pixel - elektronischer Verschluss - mechanischer Verschluss
« Antwort #1 am: Januar 05, 2019, 18:57:16 Nachmittag »

Nachtrag: die Bilder muss man anklicken um 1:1 sehen zu können!!!

Kurt

Bob

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Re: Pixel - elektronischer Verschluss - mechanischer Verschluss
« Antwort #2 am: Januar 05, 2019, 19:01:14 Nachmittag »
Hallo Kurt,

meine Erfahrungen mit der Sony NEX 5 waren ähnlich. Obwohl das Mikroskop bombenfest erscheint, stört der Verschlussschlag das Bild.
Das kommt zwar unerwartet, aber man muss das wohl so nehmen wie es ist. Zum Glück gibt es etliche attraktive Kameras mit elektronischem ersten Verschlussvorhang, komplett elektronischem Verschluss oder Zentralverschluss.

Viele Grüße,

Bob

Kurt Wirz

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Re: Pixel - elektronischer Verschluss - mechanischer Verschluss
« Antwort #3 am: Januar 05, 2019, 22:59:49 Nachmittag »
Hallo

Man verzeihe mir, dass ich einen etwas älteren Text einstelle, der sich auf den Makrobereich, Abbildungsmassstab 2:1 bezieht.
Die Reduktion der Auflösung ist auch schon hier, fest zu stellen.

Auf der Suche nach Schärfe und hoher Auflösung stösst man auf das Problem der Erschütterungen während des Belichtens.

Der Chip einer Nikon D7000 hat eine Breite von 23.6mm mit 4928 Pixel.
Die Breite eines Pixels ist somit 23.6 mm / 4'928 = 0.00479mm also etwa 4,8 Mikrometer. Bei einem Abbildungsmassstab von 1:10 bildet ein Pixel eine Fläche ab die in Realität eine Breite von 48 Mikrometer hat.
Verschiebt sich nun die Kamera zum Objekt während 1/125 Sek um 48 Mikrometer, dann sinkt die Auflösung auf etwa die Hälfte.
Dies entspricht einer Geschwindigkeit von 21,6 Meter/Stunde.
Die Geschwindigkeit einer Schnecke ist etwa 7 Meter/Stunde.
Bewegt sich ein Gegenstand zur Kamera (oder umgekehrt) mit dreifacher Schneckengeschwindigkeit, so sinkt die Auflösung auf etwa 50%.

Weitere Erschütterungen von viel höherer Geschwindigkeit erzeugt die Kamera selber.
Das Spiegelhochklappen erschüttert die Kamera, kann aber eine Sekunde vor der Belichtung erfolgen. Diese Erschütterung (Nikon D7000) dauert etwa 0,25 Sekunden.
Die nächste Erschütterung (Verschluss öffnen) ist etwa halb so stark wie das Spiegelhochklappen, dauert aber nur 0.12 Sekunden (halb so lang wie die Spiegelerschütterung) bis zur völligen Ruhe. 0.12 Sekunde entspricht 1/8 Sekunde. Die stärkste Erschütterung dauert 0.03 Sekunden (1/33 Sek.) danach sinkt sie kontinuierlich ab und nach 0.12 Sekunde ist Ruhe.
Daraus zeigt sich, dass es Sinnvoll ist den Blitz am Ende der Belichtungszeit auszulösen.
Wird nicht geblitzt, dann ist bei einer Belichtungszeit von 1/33 Sek. die ganze Belichtungszeit die hauptsächliche (stärkste) Erschütterung des Verschlusses vorhanden. Belichtet man mit 1/8 Sekunde dann wäre die Haupterschütterung nur 1/4tel der Belichtungszeit und somit müsste die Auflösung besser sein!?
Jedoch ist es nicht eine Bewegung in einer Richtung, sondern um einen Punkt herum, um wie viel Pixelbreite sich der maximale Ausschlag bewegt, konnte ich bis jetzt nicht fest stellen.
Um zu sehen, wie sich diese Erschütterung auf die Auflösung auswirkt habe ich die Auflösung bei unterschiedlicher Belichtungsdauer gemessen.
Sowohl die Kamera, wie auch das Objekt sind fix montiert.
Um für mich massgebende Resultate zu erhalten habe ich ein Abbildungsmassstab von 2:1 gewählt, hier sollte eine Erschütterung im Bild eher zeigen wie gross sie ist, wie bei einem Abbildungsmassstab von 1:10.
Die Messresultate:
Bei einer Belichtungszeit von 5 Sekunden bis 1/8 Sek. beträgt die maximale Auflösung 160 Zeilenpaare pro mm.
Bei 1/15 Sek. 125 Zeilenpaare
Bei 1/30 Sek. sind es nur noch 110 Zeilenpaare!
Bei 1/60 und 1/125 Sek. sind es 125 Zeilenpaare.
Bei 1/250 bis 1/500 Sek. sind es 160 Zeilenpaare.
Bei 1/1'000 bis 1/2'000 Sek. sind es 180 Zeilenpaare.
Bei 1/4'000 bis 1/8'000 Sek. sind es 160 Zeilenpaare.
Mit Blitz sind es durchweg 180 Zeilenpaare.
Bei der kurzen Belichtungszeit mit Blitz ist die Erschütterung an wenigsten spürbar.
Hier wird die maximale Auflösung von 180 Zeilenpaare erreicht
Ohne Blitz ist eine Auflösung von 160 Zeilenpaare bei 1/8 Sekunde und länger zu erreichen und ebenfalls auch bei einer Belichtungszeit von 1/250 bis 1/500 Sekunde.
Bei einer Belichtungszeit von 1/1'000 bis 1/2'000 wird die maximale Auflösung von 180 Zeilenpaare erreicht.
Bei 1/4'000 bis 1/8'000 Sekunde sinkt die Auflösung wieder auf 160 Zeilenpaare. Bei diesen extrem kurzen Zeiten ist der Schlitz des Verschlusses extrem schmal. Bei 1/4'000 Sek. ist der Schlitz etwa 1mm hoch und bei 1/8'000 nur noch 0.5mm, dadurch entsteht vermutlich Beugungsunschärfe an den Schlitzkanten.
Am meisten wackelt die Kamera bei 1/30 Sekunde, da ist die Auflösung am geringsten.
Die höchste gemessene Auflösung beträgt 180 Zeilenpaare, die niedrigste ist bei 110 Zeilenpaare, das sind nur noch 61%!

Meine Messungen basieren auf Vergleichsmesswerten und haben somit keine Relevanz für Vergleiche mit anderen Messungen ausserhalb meiner Messanordnung und Beurteilung. So gelten die Werte auch nur für mein Exemplar einer Nikon D7000!

Beim ersten Bild sieht man den ganzen Ablauf.
Die obere Kurve zeigt den negativen Ausschlag des Blitzes (rechts am Ende des markierten Bereiches).
Die untere Kurve zeigt die Erschütterung der Kamera.
Von etwa 1.60 bis 1.95 die Erschütterung des Spiegel hoch klappen, eine Sekunde vor Auslösung.
Der dunkel markierte Bereich zeigt die Belichtungszeit von 1/8 Sekunde.
Links die Erschütterung durch das öffnen des Verschlusses, diese Erschütterung dauert etwa 2/3 der Belichtungszeit.
Rechts neben dem dunklen Bereich folgt die Erschütterung durch das Schliessen des Verschlusses und das Herunterklappen des Spiegels.



Beim zweiten Bild sieht man noch einmal vergrössert, bei der unteren Kurve auf der linken Seite die Erschütterung durch das öffnen des Verschlusses, dann folgt bei der oberen Kurve der Impuls des Blitzes und gleich danach bei der Unteren Kurve die Erschütterung des sich schliessenden Verschlusses und dem Herunterklappen des Spiegels.



Am Mikroskop bei stärkerer Vergrösserung wenn nicht geblitzt wird, wird die Erschütterung vom Öffnen des Verschlusses die Auflösung massiv reduzieren.

Kurt


« Letzte Änderung: Januar 05, 2019, 23:10:59 Nachmittag von Kurt Wirz »
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Meine Bilder entsprechen nicht immer exakt der Realität,
ich wünsche mir deshalb Betrachter, die auch unbelastet geniessen können.

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plaenerdd

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Re: Pixel - elektronischer Verschluss - mechanischer Verschluss
« Antwort #4 am: Januar 06, 2019, 12:17:27 Nachmittag »
Hallo liebe Kurt's,
Danke für Eure gut dokumentierten Versuche.

@)Kurt Wirz: Wie hast Du die Erschütterungenskurven im letzten Teil Deines Beitrags generiert? Mit einem Mikrofon oder wie zeichnet man soetwas auf?

Beste Grüße
Gerd
Fossilien, Gesteine und Tümpeln mit
Durchlicht: CZJ-Nf mit Phv, Pol, DF, HF; Auflicht: VERTIVAL, Stemi: MBS-10; Inverses: Willovert mit Ph

Kurt Wirz

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Re: Pixel - elektronischer Verschluss - mechanischer Verschluss
« Antwort #5 am: Januar 06, 2019, 15:33:30 Nachmittag »
Hallo Gerd

Auf die einigermassen fest montierte Kamera legte ich vom Tonarm, die Nadel des Schallplatten Tonabnehmers (Pickup), mit ca. 2-4 Gramm Auflagegewicht und zeichnete während des Auslösens, das Signal mit Audacity auf.
Das Signal ist in der Stärke nicht geeicht, doch den Zeitablauf sieht man exakt an der Scala in Sekunden.
Das zweite Bild ist kein Ausschnitt des ersten Bildes, sondern zeigt aus einer höher aufgelösten Aufnahme (höhere Samplingrate), den markierten Bereich des ersten Bildes.

Die Aufzeichnung des Blitzlichtes, als Fotodiode verwende ich:
SIEMENS Silizium-PIN-Fotodiode mit sehr kurzer Schaltzeit SFH 203.
Sie ist zum Preis von etwa 1 Euro erhältlich.

Kurt
« Letzte Änderung: Januar 06, 2019, 15:37:01 Nachmittag von Kurt Wirz »
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plaenerdd

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Re: Pixel - elektronischer Verschluss - mechanischer Verschluss
« Antwort #6 am: Januar 06, 2019, 15:46:55 Nachmittag »
Hallo Kurt,
weil mich die Kurven an Tonaufnahmen erinnerten, die auch ich mit der Freeware Audiacity bearbeite, kam ich auf "Mikrofon". Schallplattennadel ist natürlich noch besser, wegen geringerer Nebengeräusche.
Danke für diesen ginialen Trick!
Beste Grüße
Gerd
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