Wieviel Megapixel benötigt man zur Auflösung von Cilien?

Stuessi · Mai 27, 2025, 19:09:52 NACHMITTAGS

Hallo,

hier ein Linienmuster, das alle Richtungen bedient: ein Siemensstern.
Mein Siemensstern hat 180 Lp.
Das Bild zeigt einen 3-fach vergrößerten Ausschnitt.
Kreis 2 hat auf dem Sensor einen Umfang von 360 Pixeln.

a-g300%-DSC04839+Text.jpg

Viele Grüße,
Rolf

mhaardt · Mai 27, 2025, 21:51:40 NACHMITTAGS

Leider ist das ein JPG, darum bin ich nicht sicher, was hier vom Sensor und was von der Komprimierung kommt. Viele kleine USB-Kameras liefern leider nur irgendwie komprimierte Formate, und sei es YUV mit subsampling. Das Problem hat man bei Systemkameras mit RAW nicht.

Kreis 2, also der zweite helle Kreis, hat bei mir einen Radius von ca 168 Pixeln. Hast Du das Bild digital 3x hochskaliert? Dann wäre die Frage, mit welcher Interpolation. Ein PNG, welches nur mit Debayering und Farbkorrektur aus dem RAW erzeugt wurde, ohne weitere Nachbearbeitung, wäre aussagekräftiger.

Michael

Stuessi · Mai 27, 2025, 22:17:19 NACHMITTAGS

Hallo Michael,

dieses Bild hat eine Kantenlänge von 344 Pixeln.
a-g300%-DSC04839-d344Pixel.jpg

Multipliziert mit Pi und dividiert durch 3 erhalte ich für den äußeren Rand des Kreises 2 den Wert 360 Pixel.

Dateien im png-Typ können nicht hochgeladen werden.
Hier eine ohne Komprimierung gespeicherte jpg-Datei.

Gruß,
Rolf

jcs · Mai 27, 2025, 22:52:59 NACHMITTAGS

Zitat von: rlu in Mai 27, 2025, 11:16:53 VORMITTAGrechnest du das so aus?
Apo 100x/1.4
d=0,61*lambda/NA = (0,61 x 550nm) / 1,4 = 0,239µm

Pixelgröße = Auflösung x Vergrößerung /2,3 = 0,239µm x 100/ 2,3 = 10,39µm Pixelbreite
Fläche vom Sensor 15mm x 15mm

0,015m/10,39µm(je Pixel) = 1444 Pixel
Megapixel vom Chip der Größe 15mmx15mm = 1444^2 = 2,08MP OK

Apo 10x/0,4
d=0,61*lambda/NA = (0,61 x 550nm) / 0,4 = 0,839µm

Pixelgröße = Auflösung x Vergrößerung /2,3 = 0,839µm x 10/ 2,3 = 3,65µm Pixelbreite
Fläche vom Sensor 15mm x 15mm

0,015m/3,65µm = 4110Pixel
Megapixel = 4110^2 = 16,9 MP ?, du hast 13MP
Lumix G9 versus Nikon Z8
habe das Gefühl, dass die G9 einen Ticken schärfer ist, bei ganz kleinen Details?

Hallo Rudolf,

den Pixelbedarf rechne ich so aus wie Du, allerdings habe ich den Faktor 2 für die Abtastrate genommen, anstatt 2,3 bei Dir. Deshalb der Unterschied von 13 zu 16,9MPx.

Deine Vollformatrechnung verstehe ich nicht, bei geeigneter Adaption ist der Pixelbedarf unabhängig vom Sensorformat. Vollformat wird ja optisch adaptiert und das Bildfeld des Objektivs entsprechend vergrößert.

Zu G9 versus Z8: Diese feinen Unterschiede würde ich nicht als signifikant betrachten, das kann auch auf einer leichten Fehlfokussierung basieren.
LG
Jürgen

Lupus · Mai 28, 2025, 08:25:51 VORMITTAG

Hallo Rolf,

zu Deinen beiden Testaufnahmen mit Liniengitter und Siemensstern:

Ich hatte das anfangs nicht genauer analysiert, aber diese Messung ist eigentlich nur eine MTF-Messung der Kombination Kameraobjektiv-Sensorpixel mit einem kontrastreichen Objekt. D.h. man verändert dabei nicht die eigentlich diskutierte Pixelabtastung des Beugungsbildes mit sehr geringem Kontrast (wie z.B. beim Rayleigh-Kriterium das die Auflösungsgrenze beschreibt).

Man könnte höchstens eine Änderung der Pixelauflösung vornehmen wenn man ein geeignetes Objektiv extrem stark abblendet um das Beugungsbild zu vergrößern, dann besteht aber das Problem dass man die Größe der Beugungsstruktur in Bezug auf die Pixelabtastung nicht kennt.

Hubert

rhamvossen · Juni 01, 2025, 16:00:37 NACHMITTAGS

Hallo,

Ich glaube nicht, dass nach dieser eingehenden theoretischen Diskussion die ursprüngliche Frage beantwortet ist. Ein konkretes Praxisbeispiel fehlt, also ein paar Bilder mit Cilien aufgenommen mit unterschiedliche Kameras.

Und was bedeutet dieses Zitat:

Zitatdass mit einer Kamera mit 14 MP Cilien nicht "gut darstellbar" seien.

Was wird mit nicht "gut darstellbar" gemeint? Ein Paar konkrete Bilder würde hilfreich sein. Und ist es egal um welche Cilien es sich handelt, von welche Ciliaten?

Beste Grüsse,

Rolf

Peter Reil · Juni 01, 2025, 16:38:13 NACHMITTAGS

Zitat von: rhamvossen in Juni 01, 2025, 16:00:37 NACHMITTAGSHallo,

Ich glaube nicht, dass nach dieser eingehenden theoretischen Diskussion die ursprüngliche Frage beantwortet ist. Ein konkretes Praxisbeispiel fehlt, also ein paar Bilder mit Cilien aufgenommen mit unterschiedliche Kameras.

Danke Rolf,

es geht mir wie dir. Es wurde viel theorietisiert, nun sollte die anschauliche Praxis folgen.

Gruß
Peter

Lupus · Juni 01, 2025, 17:40:45 NACHMITTAGS

Hallo Rolf,

ZitatUnd was bedeutet dieses Zitat:
Zitatdass mit einer Kamera mit 14 MP Cilien nicht "gut darstellbar" seien.
Was wird mit nicht "gut darstellbar" gemeint? Ein Paar konkrete Bilder würde hilfreich sein. Und ist es egal um welche Cilien es sich handelt, von welche Ciliaten?

Da warte ich schon die ganze Zeit darauf, dass jemand der dabei war beschreibt, wie das vom Vortragenden begründet wurde.

ZitatEin konkretes Praxisbeispiel fehlt, also ein paar Bilder mit Cilien aufgenommen mit unterschiedliche Kameras.

Den Aufwand würde ich nie treiben solange nicht vorher klar ist wo das Problem liegen soll.

Hubert

Kurt · Juni 01, 2025, 21:18:15 NACHMITTAGS

Hallo zusammen,

da ich diesen Beitrag verfolgt habe, möchte ich ein Beispielfoto mit einer 16 MP-Kamera zeigen. Der Unterschied zwischen dieser 16 MP-Kamera und einer 14 MP- bzw. 10 MP-Kamera ist aus meiner praktischen Sicht bis zu einer Bildgröße von A4 vernachlässigbar.

Grüße
Kurt

rlu · Juni 01, 2025, 23:38:06 NACHMITTAGS

Hallo Kurt,

ZitatDer Unterschied zwischen dieser 16 MP-Kamera und einer 14 MP- bzw. 10 MP-Kamera ist aus meiner praktischen Sicht bis zu einer Bildgröße von A4 vernachlässigbar.

...das ist jetzt der 16MP Fuji-Sensor, kein Bayer-Sensor.
Wie sieht es aus bei 10x mit einem 10MP Sensor? Scheinbar steigt der Pixelbedarf, bei niedriger Vergrößerung?

Von Fujifilm entwickelter X-Trans ™ CMOS * 1- Sensor. Die Idee stammt aus der Filmtechnologie, kontrolliert Moiré und erreicht gleichzeitig eine hohe Auflösung ohne den Einsatz eines Tiefpassfilters.

Liebe Grüße
Rudolf

Nullius in verba

Ich weiß jetzt nicht welcher Korrekturfaktor noch Sinn macht.
Das ist erst einmal nur eine Tabelle. Berechnung wurde zuvor erklärt.

Lupus · Juni 02, 2025, 08:51:56 VORMITTAG

Hallo Rudolf,

Deine Tabellen ergeben wenig Sinn.

ZitatScheinbar steigt der Pixelbedarf, bei niedriger Vergrößerung?

Das ist eigentlich klar und wurde schon am Anfang der Diskussion erwähnt. Die objektseitige Auflösung ergibt sich ausschließlich durch die NA. Die bildseitige Auflösung ist nichts anderes als diese Auflösung multipliziert mit dessen "Nachvergrößerung" durch das Objektiv. Bezogen auf den gleichen Bildkreisdurchmesser (!) steckt also im Bild eines Objektivs geringer Vergrößerung (aber gleicher NA) eine größere Informationsmenge.

Deine Tabelle dagegen bezieht sich nicht auf den gleichen (nutzbaren) Bildkreisdurchmesser. Beim Objektiv 40x/0.4 gibst Du für APS-C Format 19 MP, für Vollformat 49 MP Pixelbedarf an. Das ist irreführend weil dabei die Bilder nicht an das Sensorformat adaptiert sind.

Hubert

rlu · Juni 02, 2025, 09:36:53 VORMITTAG

Hallo Hubert,

ich kann ja den Vollformat-Sensor nicht in Scheiben kaufen.
Ich muss den ganzen nehmen.
Deshalb die Pixelanzahl für den ganzen Sensor hochgerechnet.

Was ich nicht einschätzen kann, wie man jetzt den Korrekturfaktor für deinen Beitrag zum Rauschen, oder dem der Kantenschärfe(Michael) oder der Bewegungsunschärfe(Vibrationen) oder dem Sensortyp anpassen müsste.

Liebe Grüße
Rudolf

Lupus · Juni 02, 2025, 09:58:45 VORMITTAG

Hallo Rudolf,

Zitatich kann ja den Vollformat-Sensor nicht in Scheiben kaufen.
Ich muss den ganzen nehmen.

daher gibt es die Möglichkeit, den Sensor mit Optik an den verfügbaren Bildkreisdurchmesser anzupassen. Außerdem gibt es die Kamerasensoren mit den wenigsten der genannten theoretischen Sensorpixelgrößen. D.h. entweder mache ich den Vergleich rein theoretisch, dann müsste auch der Bildkreis theoretisch optimal angepasst sein, oder ich verwende praxisnahe Werte. Letzteres "verbietet" Pixelgrößen von 12 μm oder Vollformatsensoren mit 6 MP.

Hubert