Gastautor/-in, 17. September 2017, 10:52 Uhr

Wenn die Schärfentiefe nicht reicht …

Oft hilft das Abblenden alleine nicht, um das Objekt von vorne bis hinten scharf abzubilden. Jetzt kommen die Kameratechnik und spezielle Software zu Hilfe, welche Unmögliches möglich machen. «Focus-Bracketing» und «Focus-Stacking» heissen die Zauberworte, die hier genauer erklärt werden.

«Bracketing» und «Stacking» kurz erklärt:

Der englische Begriff «Bracketing» bezeichnet die Technik (automatischer) Bildserien mit veränderten Einstellungen für beispielsweise Entfernung, Belichtung, ISO und Weissabgleich zu realisieren.

«Stacking» steht im Englischen für Stapel und bezeichnet beispielsweise die Stapelverarbeitung von Einzelaufnahmen zu einem neuen Bild mit bestimmten Eigenschaften der Einzelbilder.

Zu den jüngsten Features moderner Kameragenerationen gehören Focus Bracketing und Focus Stacking. Einige Kameras bieten nur die Focus Bracketing Funktion. Die äusserst komplexen, innovativen Funktionen gestatten eine gezielte Beeinflussung – digitale Manipulation – der Schärfentiefe. Während sich das Focus Bracketing auf die automatische Erstellung von Serienaufnahmen mit unterschiedlichen Entfernungseinstellungen in vordefinierten Schritten beschränkt, übernimmt beim Focus Stacking die Kamera auch automatisch die anschliessende Stapelverarbeitung der Einzelaufnahmen zu einem neuen Bild mit vordefinierter Schärfentiefe.

Aufnahme einer Tastatur, in beiden Fällen aufgenommen mit Blende 2,8. Links eine Einzelaufnahme, rechts eines aus mehreren Fotos gestacktes Bild. © Heiner Henninges

Gesetze der Physik setzen der Schärfentiefe innerhalb einer zweidimensionalen Fotografie Grenzen. Das heisst, der Raum, der vom Betrachter einer Fotografie zwischen Vorder- und Hintergrund als scharf wahrgenommen wird, ist abhängig vom Aufnahmesystem und den gewählten Einstellparametern. Bisher galten neben dem Abblenden, sprich neben dem Schliessen der Blende, Tilt & Shift-Objektive als ein wirksames Werkzeug zur Manipulation der Schärfe sowie für die Korrektur der Perspektive wie beispielsweise zur Vermeidung stürzender Linien bei Architektur- oder Sachaufnahmen. Sie ermöglichen die sogenannte Schärfendehnung nach Scheimpflug . Die von dem österreichischen Offizier und Kartografen aufgestellte und nach ihm benannte Regel zur Schärfendehnung besagt, dass eine maximale Schärfe der Bildebene erreicht wird, wenn sich bei der Aufnahme die drei Ebenen Objektebene, Objektivhauptebene und Bildebene in einer Linie schneiden.

Die Schärfedehnung nach Scheimpflug ist mit einer verstellbaren Fachkamera sehr einfach zu bewerkstelligen: Schwenkt man die Objektivstandarte so, dass sich Motiv-, Objektiv- und Bildebene in einer Geraden schneiden, wird die Schärfeebene so in die Motivebene gelegt, dass das Bild bei offener Blende von vorne bis hinten scharf ist. Quelle: Urs Tillmanns / Sinaredition

Eine echte Erweiterung der Schärfentiefe ist aber auch damit nicht zu erreichen. Bei der Schärfemanipulation mit Shift-Objektiven und dem damit möglichen Verschwenken der Bild- bzw. Objektivebenen, bei Fachkameras mittels Kippen der vorderen und/oder hinteren Standarte, ist nämlich kein echter Gewinn an Schärfentiefe zu erreichen. Deshalb sprechen Fachleute in diesem Fall von einer Schärfendehnung, bzw. eine Verlagerung der Schärfeebene.

Dieses physikalische Prinzip machen sich auch Shift-/Tilt-Objektive zunutze. (Foto: Canon)

 

Vorsicht: Abblenden bewirkt Beugungseffekte

Die durch das Schliessen der Blende erreichte, echte Erweiterung der Schärfentiefe hat jedoch Grenzen. Der Gewinn an Schärfentiefe wird nämlich ab einer bestimmten Blende durch das Auftreten des Beugungseffektes wieder kompensiert. Wird die grundsätzlich durch Abblenden erreichbare Erweiterung der Schärfentiefe durch den bei stärkerem Abblenden auftretenden Effekt der Beugungsunschärfe zunichte gemacht, droht noch ein Qualitätsverlust, wenn wegen der kleinen Blende eine hohe ISO-Empfindlichkeit für die korrekte Belichtung gewählt werden muss.

Um sich vor möglicher Unschärfe durch Beugungseffekte zu schützen, wird gern die sogenannte förderliche oder auch optimale Blende verwendet – jene Blende also, die mit einem gegebenen Objektiv eine maximale Schärfenausdehnung ohne Beugungseffekt ermöglicht.

Zwar wird von vielen Fotografen eine gezielt eingeschränkte Schärfentiefe sehr häufig als bildgestalterisches Werkzeug genutzt, doch ebenso viele Motive – vor allem in der Makrofotografie, wo durch die grossen Abbildungsmassstäbe die Schärfenausdehnung besonders knapp ausfällt – verlangen nach einer von vorn bis hinten scharfen Aufnahme.

 

Bessere Bilder durch künstliche Intelligenz

Mit den Möglichkeiten der digitalen Bildbearbeitung und vor allem mit dem Aufkommen der Multishot-Techniken, die mehrere Einzelaufnahmen mit unterschiedlichen Einstellungen zu einem neuen, perfekten Bild kombinieren, wurden immer wieder als unüberwindbar geltende, fotografische Grenzen gesprengt; teils mit Mitteln der Nachbearbeitung am Computer aber zunehmend auch schon in den immer häufiger mit künstlicher Intelligenz ausgestatteten Kameras.

Auch in der Werbefotografie wird Fokus-Stacking eingesetzt. Dieses Uhrwerk hat Dennis Savini in neun Einzelaufnahmen fotografiert und danach mit der Stacking-Software Helicon bearbeitet. Aufgenommen wurde es mit der Hasselblad H4D 50MP im Auftrag für Maurice de Mauriac Uhren, Zürich.

Schon seit einiger Zeit gibt es leistungsstarke Software, die aus mehreren Einzelaufnahmen vom gleichen Objekt mit unterschiedlicher Entfernungseinstellung digital ein neues – von vorn bis hinten scharfes – Foto zusammensetzen kann. Zunehmend statten auch einige Kamerahersteller ihre aktuellen Topmodelle (z.B. Olympus OM-D M10 Mark II) mit einer Funktion zum Focus Bracketing aus. Diese Kameras können automatisch Bildserien mit vordefinierten Veränderungen der Entfernungseinstellung aufnehmen. Das vereinfacht nicht nur die Erstellung der Einzelaufnahmen, für die bisher die Veränderungen der Entfernungseinstellung manuell vorgenommen werden mussten, sondern sorgt auch dafür, dass die einzelnen Schritte präziser ausgeführt werden, so dass am Ende auch die Software genauere Ergebnisse liefern kann. Voraussetzung für das automatische Focus Bracketing sind wiederum Objektive, die eine automatische Steuerung vordefinierter Fokuseinstellungen durch die Kamera zulassen und deren Bildausschnitt auch bei veränderter Entfernungseinstellung konstant bleibt. Voraussetzungen für optimale Ergebnisse der späteren Stapelverarbeitung sind, abgesehen von den gezielten Veränderungen der Entfernungseinstellung, möglichst homogene Eigenschaften der Einzelbilder wie etwa ein identischer Bildausschnitt, die gleiche Belichtung und Beleuchtung, eine einheitliche Blende und ISO-Empfindlichkeit sowie ein konstanter Weissabgleich.

Im Supermakro- bzw. Lupenbereich sind mit Fokus-Stacking Bilder möglich, die weit über die optischen Grenzen hinausgehen. Dieses Bild einer Hornisse wurde mit einer Nikon D810 und einem Rodenstock APO-Rodagon N 2.8/50mm in Retrostellung im Abbildungsmassstab 2:1 mit 144 Einzelaufnahmen im Abstand von 0.06mm aufgenommen und danach gestackt. Quelle: Kurt Wirz / www.focus-stacking.com

Manche Kameras der jüngsten Generation verarbeiten die automatisch im Bracketing Verfahren erstellten Einzelaufnahmen bereits in der Kamera zu einer neuen Fotografie mit einer von vorn bis hinten durchgehender Schärfe. Der grosse Vorteil dieser kamerainternen Focus-Stacking-Funktion liegt zudem darin, dass die Kameras auch die Einstellungen für die benötigten Einzelaufnahmen automatisch berechnen und vornehmen können. Das Ergebnis sind Fotos mit einer durchgängigen oder bewusst begrenzten Schärfentiefe.

 

Der grosse Mehrwert

Vor allem in Aufnahmesituationen, wo Fotografen mit einer sehr begrenzten Schärfentiefe konfrontiert sind, bringen diese neuartigen Kamerafunktionen eine wesentliche Erweiterung der kreativen Möglichkeiten. Ob Makrofotos mit grossen Abbildungsmassstäben, Sachaufnahmen, Bilder von Modellbauten, aber auch Landschafts- und Architekturaufnahmen können von dieser durch modernste Kamerasteuerungen und intelligente Algorithmen möglich gewordenen Aufnahmetechnik profitieren und Bilder von extremer Schärfe mit grossen Blendenöffnungen und den dadurch möglichen optimalen ISO-Einstellungen ermöglichen.

Quelle: prophoto-online.de

Wichtige Stacking-Software:

Adobe Photoshop
Helicon Focus
Franzis Focus projects
Picolay
Zerene Stacker
Combine ZP (Freeware)

 

9 Kommentare zu “Wenn die Schärfentiefe nicht reicht …”

  1. Eigentlich unbegreiflich, warum Nikon und Canon kein Focus Bracketing und Stacking anbieten, Vorbild kann da nur Olympus sein, leider ist auch die Funktion in der neuen Nikon D850 nicht mit Olympus vergleichbar, schade hätte Olympus wenigstens einen APS-C Sensor, ich hätte mir schon längst die OM-D E-M1 Mark II zugelegt, werde sie aber demnächst mal zum testen mieten und dann entscheiden, schön wäre es auch noch wenn der Preis noch ein wenig fallen würde, für meine Fotografie einheimischer Orchideen, wären diese Funktionen ein Traum.

    1. @Urs Erne
      Das ist doch nicht unbegreiflich, denn erst muss man mal auf die Idee kommen. Dann müssen in einer Firma Ressourcen (Zeit, Finanzen) zur Entwicklung geschaffen und genehmigt werden. All dies für eine Funktion, die nur wenige Benutzer brauchen.
      Olympus hat die Funktion seit ihrer Einführung auch nur in einzelne Topmodelle Kameras integriert (z.B. E-M1, E-M1 Mark II).

      Mich stört eher, dass in diversen Tethering-Programmen (Canon EOS Utility, Nikon Camera Control Pro, Phase One Capture One, Adobe Lightroom etc) keine Funktion für die Fokus-Aufnahmeserie enthalten ist (In Olympus Capture ist sie enthalten.) und man extra zu Helicon Remote wechseln muss. (Helicon Remote unterstützt bislang übrigens nur Canon- und Nikon-DSLRs.)

      Und das interne Stacking ist für auf die Schnelle zwar praktisch, aber wie andere interne Multishot-Funktionen (z.B. HDR-Tonemapping, Panorama-Stitching) weniger überzeugend als die variable Verarbeitung per spezialisierter Software am Computer (wie von Detlef Engel schon erwähnt).
      Nervig am internen Stacking von Olympus-Kameras ist z.B. der starke Beschnitt bei intern gestackten Bildern, der eigentlich durch einen Rahmen vorab in Sucherbild angezeigt werden müsste. (Dann gibt es noch etliche Beschränkungen bezüglich der Objektive.)
      Nikon hat die Fokus-Aufnahmeserien in der D850 übrigens besser gelöst als Olympus. Man kann wählen, dass pro Fokus-Serie ein neuer Ordner erzeugt und die Dateinummerierung von vorne beginnt. Das sorgt für mehr Übersicht bei der nachträglichen Verarbeitung und Archivierung.

      1. Olympus hat Bracketing und Staking in alle OM-D Modellen ab E-M10 II drin und nicht nur in den Topmodellen. Dazu noch in der Pen-F.

      2. Ich konnte die PEN-F als sie damals neu war und die nagelneue E-M10 Mark III ausprobieren: beide beherrschen zwar Focus Bracketing, aber kein internes Focus Stacking. Ein Mitarbeiter von Olympus meinte damals zur PEN F: Focus Stacking kommt vielleicht nachträglich per Firmware Upgrade.

      3. Ich muss mich hier leider selbst korrigieren, denn ich bin einem grossen Irrtum aufgesessen. Stacking gibt es nur in den E-M1 und E-M1 II, sowie in einer Sparversion in der E-M10 III (nennt sich Multifokus und ist nicht so fein abstufbar), alle anderen gennanten Modelle (ausser E-M10 III) können nur Bracketing, weshalb dann eine Nachverarbeitung ausserhalb der Kamera erforderlich ist.

  2. So unbegreiflich finde ich die Entscheidung von Nikon bei der D850 nun doch nicht. Mit dem Staking der Einzelbilder ausserhalb der Kamera hat man doch mehr Einfluss auf das Endergebnis.

    1. Deswegen bietet Olympus intern das Stacking mit 8 Einzelaufnahmen und für alle, die die Bilder ausserhalb der Kamera bearbeiten wollen, als sogenanntes Bracketing mit bis zu 999 Aufnahmen an. Das ganze auf „Knopfdruck“ auch absolut erschütterungsfrei.

  3. Wie genau funktioniert das stacken mit der neuen Nikon D850, lassen sich Anfangs- u. Endpunkt, Anzahl Aufnahmen, Schrittabstand frei bestimmen, wer weiss schon etwas mehr darüber und funktioniert das alles auch mit dem Makro Objektiv 105/2.8, generell mit welchen Objektiven?
    Schade dass bei Olympus das interne stacken nicht nur mit 8 Bilder sondern nach Wunsch einstellbar bis zu z.B. 20 Bilder möglich sind?

    1. Die Nikon D850 kann intern nicht stacken, sondern nur Fokusserien schiessen. Man bestimmt die Zahl der Aufnahmen und die Grösse der Fokusschritte. Zusätzlich lassen sich Zeitintervall (wegen allfälliger Biltzladezeit) zwischen den Aufnahmen bestimmt, sowie ob für jede Serie ein neuer Ordner angelegt wird und die Dateinummerierung neu beginnen soll. Das funtkiert mit AF-Objektiven und auch dem Micro–Nikkor 105mm.

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