Dieters Fotoblog

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Unbegrenzte Tiefenschärfe mit Focus-Stacking

Landschaftsfotografen ist es ebenso bekannt wie Macro- und Portrait-Fotografen: das Phänomen der Tiefenschärfe. Während jedoch in der Portrait-Fotografie eine geringe Tiefenschärfe gerne als Stilmittel bei der Gestaltung des Bildes eingesetzt wird, liegt es oftmals im Interesse der Landschafts- und besonders der Macro-Fotografie, die Tiefenschärfe im Bild auszudehnen um einen größeren Teil des Motivs scharf wiedergeben zu können. Besonders Macro-Aufnahmen sind hier von Natur aus betroffen, denn je nach Abbildungsmaßstab schrumpft hier der scharf abgebildete Bereich trotz starken Abblendens bis auf wenige zehntel oder sogar hundertstel Millimeter zusammen.

Dieses Problem kann man durch mehrfaches Aufnehmen desselben Motivs umgehen. Folgende Technik führt dabei zum Erfolg:

Das Prinzip | Vorraussetzung | Helicon Focus Pro | Combine ZP

 

Das Prinzip:

Das Motiv wird, beginnend vom dem Punkt, der dem Objektiv am nächsten liegt, sozusagen „scheibchenweise“ abfotografiert, wobei man die Schärfeebene Millimeter für Millimeter nach vorne, also von der Kamera weg, verlagert. Diese Verstellung der Schärfeebene muss sehr sorgfältig geschehen um keine Lücken entstehen zu lassen.

Da bei der Macro-Fotografie das Objektiv in der Regel in der Unendlich-Einstellung benutzt wird, stehen für die Verlagerung der Schärfeebene zwei Möglichkeiten zur Verfügung:

  • entweder man bewerkstelligt dies durch eine Verkürzung des Aufnahmeabstandes, wobei es keine Rolle spielt, ob die Kamera auf das Motiv oder das Motiv auf die Kamera zu bewegt wird oder
  • benutzen eines Zoom-Objektivs und Veränderung der Brennweite.

Aus dem sich so ergebenden Fotostapel kann nun ein geeignetes Programm die jeweils scharf abgebildeten Motivbereiche zu einem einzelnen und durchgängig scharfen Bild zusammensetzen.

Auch in diesem Beitrag gilt wieder: Alle Fotos lassen sich durch Anklicken für eine bessere Ansicht in der Lightbox öffnen 😉
So funktioniert Focus-Stacking im Prinzip: Das Motiv wird mit wandernder Schärfe-Ebene mehrfach abfotografiert. Anschließend werden die Bilder per Software zu einem durchgehend scharfen Ergebnis zusammengerechnet .

So funktioniert Focus-Stacking im Prinzip: Das Motiv wird mit wandernder Schärfe-Ebene mehrfach abfotografiert. Anschließend werden die Bilder per Software zu einem durchgehend scharfen Ergebnis zusammengerechnet. Wenn man genau hinsieht, erkennt man, dass das Auto von Bild zu Bild kleiner wird. Ursache dafür ist eine Veränderung des Bildwinkels, weil zur Verlagerung der Schärfeebene die Brennweite mit dem Zoomring verstellt wurde.

Voraussetzung:

sind viele Fotos des gleichen Motivs mit wandernder Schärfe

Im ersten Fall, wenn also Kamera oder Motiv bewegt werden, geschieht das am besten mit einem sogenannten Macro- oder Kreuzschlitten, mit deren Hilfe eine feinfühlige und Skalengenaue Verstellung möglich ist.

Insofern man dabei nicht zu viele Fotos machen muss könnte man sogar die einzelnen Fotos „von Hand“ in einem Bildbearbeitungsprogramm zu einer scharfen Aufnahme zusammensetzen. Wichtig ist jedoch, bei der Aufnahmeserie darauf zu achten, dass die einzelnen Schärfebereiche sich ausreichend überlappen um hinterher ein durchgängig scharfes Bild zu erhalten. Dabei habe ich bei meinen eigenen Versuchen festgestellt, dass man sehr schnell Gefahr läuft zu wenig Fotos machen, aber man hat niemals zu viele. Wenn man sowieso eine leistungsfähige Software einsetzt stellt eine große Anzahl zu verrechnender Bilddateien keinen Luxus dar sondern gibt Sicherheit.

In jedem Fall aber muss dieses Stacking per Software geschehen wenn die Brennweite des Aufnahmeobjektives verändert wurde, denn durch die unterschiedlichen Brennweiten ergeben sich unterschiedliche Bildwinkel. Was von Hand nahezu unmöglich ist wird jedoch von der Software mühelos erledigt.

Was sich bis hierher noch vielleicht ein wenig kompliziert anhört funktioniert in der Praxis erstaunlich einfach. In dem Beitrag „Kleines groß im Bild“ hatte ich ja anhand einer Elektronik-Platine schon ein Beispiel für einen Stack-Shot gezeigt.

Bei meinem Test habe ich mir zwei Photo – Stacking – Programme etwas näher angesehen.

 

Die Software Helicon Focus Pro:

Helicon FOCUS Pro

Das erste Programm war Helicon FOCUS PRO. Dabei handelt es sich um ein sehr zuverlässig arbeitendes und leicht zu bedienendes Programm.

Nach dem Start von Helicon FOCUS PRO wird über das Öffnen –Menü eine normale Explorer-Ansicht geöffnet. In dieser navigiert man zu dem Ordner, der die Bilder enthält. Jetzt kann man alle beteiligten Bilder gleichzeitig markieren (entweder mit dem Mauszeiger bei gedrückter linker Maustaste einen Rahmen um die Dateien ziehen oder erstes Bild anklicken, letztes Bild mit gedrückter Shift/Umschalt-Taste anklicken) und bestätigt den Ladevorgang mit OK. Die Bilder erscheinen jetzt in einem kleinen Vorschaufenster rechts oben.

Im Prinzip kann jetzt schon der Vorgang des Renderns durch einen Klick auf den entsprechenden Button (grünes Dreieck) gestartet werden. Dabei rechnet das Programm erstaunlich schnell, für meine kleine Elektronik-Platine waren 20 Fotos zu verrechnen, wofür das Programm weniger als eine Minute brauchte. Als schöne Zugabe empfand ich dabei, das spätere Bild im Vorschaufenster langsam entstehen zu sehen. Ich fühlte mich dabei irgendwie an alte Zeiten in meiner SW-Dunkelkammer erinnert 😉

Sollte das Ergebnis nicht zufriedenstellend ausfallen empfiehlt es sich, die Parameter zum Rendern etwas zu variieren und die Berechnung mit den neuen Parametern zu wiederholen, hier ist etwas probieren angesagt um die einzelnen Ergebnisse vergleichen zu können.

Nur in ganz seltenen Fällen dürfte eine komplette Wiederholung der Aufnahmeserie nötig werden. Bei meinem allerersten Versuch wollte ich mit maximal geöffnete Blende und 8 Fotos auskommen, das war dann wohl doch deutlich zu wenig brauchbares Ausgangsmaterial, so dass sich ringförmige Wiederholungen um die leuchtenden Bohrungen ergaben. Eine Wiederholung mit 20 Fotos und Blende f/8 ergab dann das bekannte Ergebnis.

Ist man mit dem Ergebnis zufrieden geht man in das Register Speichern, klickt auf das Diskettensymbol für Speichern und kann sein Foto nach Bedarf in einer Bildbearbeitung weiter bearbeiten. Auch ein Speichern als Animation im htm-Format ist möglich.

Beim laden unterstütz Helicon FOCUS PRO die Formate JPEG, TIFF, BMP, PSD und viele RAW-Formate mit 8 und 16 Bit pro Kanal, beim speichern kann vom Benutzer das Ausgabeformat gewählt (JPEG, BMP, Tiff, JPEG2000, PSD) und ein Dateiname vergeben.

Alles in Allem handelt es sich also um ein sehr gelungenes Programm, mit dem das Arbeiten Spaß macht. Leider gibt es dieses Vergnügen aber nicht kostenlos, rund 150.- Euro müssen für eine Lizenz den Besitzer wechseln. Kleiner Trost: man kann eine Testversion kostenfrei herunterladen, diese ist 30 Tage nach der Installation lauffähig. Danach wird eine Lizensierung fällig oder das Programm schreibt einen Vermerk in das fertig gerenderte Bild.

Wer sich davon nicht abschrecken lässt kann sogar noch einen Schritt weiter gehen: das Modul Helicon Remote (bereits enthalten) ermöglicht die sogenannte Tethered Fotografie mit Canon und Nikon DSLR Kameras, für noch einmal rund 400 Euro sogar mit einem elektro-motorisch betriebenen Macroschlitten (stack-shot macro-rail). Dadurch werden automatisierte Fokusreihen (Schärfentiefe), mit genauen und gleichmäßigen Schritten ermöglicht, ebenso möglich sind zusätzlich zuschaltbare erweiterte Belichtungsreihen und Zeitraffer-Aufnahmen – falls nötig können auch all diese Funktionen kombiniert werden.

Leider hat nach Ablauf der Probezeit die Version 5.1 den Copyrighthinweis noch recht groß und unübersehbar mitten durch das Bild geschrieben und so mehr oder weniger unbrauchbar gemacht. Wie das bei der aktuellen Version (5.3.14 für Windows bzw. 4.2.9 für Mac) aussieht habe ich noch nicht herausgefunden, wenn die 30 Tage um sind werde ich diese Info hier nachträglich vermerken.

Ebenfalls interessant: Auf der deutschen Site http://www.heliconfocus.de/ werden die Boxversion und eine Downloadversion sowohl für Windows und Mac angeboten, der Preis liegt bei 149,95 je Programm. Helicon Remote ist hier im Lieferumfang enthalten (Stand: Juli 2014).

Auf der englischsprachigen Site http://www.heliconsoft.com/helicon-focus-licenses-paypro/ gibt es etwas mehr Auswahl, hier kann man sich zwischen drei Versionen unterschiedlichen Umfanges entscheiden und zwischen einer 1 Jahres-Lizenz oder einer unbegrenzten Nutzungsdauer wählen.

Fazit:

Bei Helicon Focus PRO handelt es sich um ein sehr leistungsfähiges und ausbaubares, professionelles Programmpacket, dessen umfangreiche Features ich hier nicht annähernd alle erwähnen konnte. Das Programm ist leicht zu erlernen und Bedienen und führt schnell zu den gewünschten Ergebnissen.
Ob der geforderte Preis im Verhältnis zum Nutzen steht muss wohl jeder für sich entscheiden.

Programm                 : Helicon Focus
Sprache                      : deutsch
Hersteller                  : Heliconsoft
Website                      : http://www.heliconfocus.de/
Herkunftsland          : vermutlich Ukraine (Intern. Service-Vorwahl 038)
Preis für die
deutsche Version     : rund 150.- Euro

Alternative                : Combine ZP


Beispiel 2 für Helicon-Focus: kleines Automodell

Beispiel 1 für Helicon-Focus: kleines Automodell

Oldie-Modell: So sieht das Ergebnis aus der oben gezeigten Animation nach dem rendern aus.

Beispiel 1 für Helicon Focus: Elektronik-Platine mit SMD-Bauteilen bestückt

Beispiel 2 für Helicon Focus: Elektronik-Platine mit SMD-Bauteilen bestückt

Bild oben: Die kleine PLatine, ein einwandfreies Ergebnis.

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Erster Versuch: Hier haben nicht nur der Fotograf sondern auch die Software von einer gewissen “künstlerischen Freiheit” gebrauch gemacht 😉

Das hier war mein erster Versuch mit der Platine. Entweder war die Blende war zu weit offen oder die einzelnen Schärfeebenen lagen zu weit auseinander.
Wie auch immer: anstatt mit 8 Fotos bei f /3,5 habe ich die Aufnahmeserie nochmal gemacht, dann mit 20 Bildern und Blende f/8 . Na also – es geht doch, wie man darüber sehen kann 🙂

Beispiel 3 für Helicon Focus Kakteen

Beispiel 3 für Helicon Focus

Auch diese stachelige Angelegenheit hat das Programm gut gemeistert.

 


 

 

Alternativ: die frei erhältliche Software:

  1. Combine ZP

Bei dem Programm Combine ZP handelt es sich ebenfalls um eine Stacking-Software. Das kostenlos erhältliche Tool kommt mit einer nicht mehr ganz so modern wirkenden Bedieneroberfläche daher, erledigt aber dessen ungeachtet seine Aufgabe ebenfalls sehr gut.

So erscheint Combine ZP beim Programmstart auf dem Bildschirm.

So erscheint Combine ZP beim Programmstart auf dem Bildschirm.

Nach dem Start befindet sich das Programm im Simple mode, der einen Einstieg und erste Erfolge sehr leicht macht. Wer will, der kann sich aber auch über die gewohnte Menüstruktur mit dem Programm beschäftigen, wobei natürlich erst hier alle Möglichkeiten zugänglich werden. Als Quelldatei akzeptiert CombineZP alle gängigen Formate ausser RAW-Dateien.
Ein Panel mit der Möglichkeit zur Veränderung der Rechenparameter gibt es in diesem Sinne nicht, sondern das Programm bietet in einen Ausklappmenü verschiedene Algorithmen an, die den jeweiligen Output erzeugen. Das praktische hierbei: Wenn man nicht genau weiß, welcher Algorithmus bzw. welche Einstellung zum besten Ergebnis führt, wählt man einfach „all“ und erhält entsprechend der Möglichkeiten für jeden vorgesehenen Rechenalgorithmus eine eigene Ausgabedatei. Diese Dateien werden in einem vom Programm automatisch angelegten Unterverzeichnis output gespeichert, so dass die Originaldateien unverändert erhalten bleiben. Beim Berechnen zeigt sich Combine ZP recht geschwätzig und ebenso flott wie sein Konkurrent.
In einem sich neu öffnenden Fenster wird durch einen gut sichtbaren Fortschrittsbalken die vergangene und noch verbleibende Rechenzeit angezeigt, im oberen Teil scrollen Textmeldungen durch, die über den jeweiligen Fortschritt Auskunft geben. Dabei hat es den Anschein, als handele es sich um Compilermeldungen, die zum Debuggen als Rückmeldung an den Programmierer gerichtet sind. Egal warum, ich fand es recht interessant und auch unterhaltsam, darüber informiert zu werden, in welcher Reihenfolge die verschiedenen Module mit der Arbeit beginnen (und das überhaupt was passiert 😉 ).

Geschwätziger Kollege:Combine ZP lässt den Benutzer niemals darüber im Unklaren, was es gerade tut.

Geschwätziger Kollege:Combine ZP lässt den Benutzer niemals
darüber im Unklaren, was es gerade tut.

Nach erfolgtem Rechenlauf erscheint das fertig gerenderte Foto auf dem Bildschirm. Die Ergebnisse fielen bei meinen Tests im Vergleich mit Helicon Focus Pro sehr gut aus. Lediglich eine Besonderheit scheint Combine ZP zu haben:
Was mir wegen des gewählten Motivs (kleiner LKW) zuerst gar nicht aufgefallen war und ich bei der Elektronik-Platine und dem Kakteen-Foto für eine Spiegelung am rechten bzw. oberen Bildrand gehalten habe (die kleine “Eule” oben links, die in Natura dort gar nicht wohnt 😉 ), ist keine “Macke” des Programmes, sondern hat System. Wie ein Vergleich mit den originalen Dateien aus der Camera bzw. aus Lightroom 5 ergab, erweitert Combine ZP die Bildfläche in allen vier Richtungen. Die Eingangsdateien hatten die Maße 3872 x 2592 Pixel, das Ergebnisbild betrug 4095 x 2687 Pixel. Der Höhenunterschied beträgt also 223 Pixel bzw. 5,76%, bei der Breite sind es 95 Pixel bzw. 3,66%.

Die Veränderung der Bildgröße scheint mit der Veränderung der Abbildungsgröße bedingt durch den sich verändernden Bildwinkel im Zusammenhang stehen.

Scheinbar ist diese Erweiterung also für die Rechenprozesse notwendig, denn das Programm blendet bei einem Klick auf das Shrinc / Expand active Rectangle -Tool automatisch einen Rahmen ein, der diese Erweiterungsflächen ausgrenzt. Mit einem Klick auf save active rectangle erhält man genau die Abmaße der Eingangsbilder. Sollten sich dennoch “unschöne” Stellen in der Nähe des Bildrandes befinden kann mit einem weiteren Klick das Auswahlrechteck nochmal um einen kleinen Betrag verkleinert werden.

 

Mit Hilfe des "Shrink/expand active rectangle" Werkzeuges (rechts neben dem grünen GO-Button) lässt sich die umlaufende Spiegelung leicht entfernen

Mit Hilfe des “Shrink/expand active rectangle” Werkzeuges (rechts neben dem grünen GO-Button) lässt sich die umlaufende Spiegelung leicht entfernen

Meiner Meinung nach stellt diese Eigenart des Programmes also absolut keine Einschränkung dar,  eher im Ggenteil: sollen die fertigen Bilder ausgedruckt und gerahmt werden, so steht hier am Bildrand mehr “Fleisch” zur Verfügung um einen Bilderrahmen oder Passepartout zu füllen. Wer diese zusätzlich Fläche nicht benötigt (Veröffentlichung im web oder Broschüren) kann also mit dem Beschnitt-Werkzeug von Combine ZP die Spiegelung vor dem Speichern leicht entfernen. Spätestens aber nach der Übergabe an Gimp, Photoshop oder ein beliebiges anderes Bildbearbeitungsprogramm ist die Reparatur leicht durchzuführen.
Auch mit Compine ZP lässt sich eine Animation erstellen, allerdings im wmv-Format.

Fazit: Combine ZP bietet nicht die Ausbaumöglichkeiten zu einem vollautomatischen Ablauf wie sein professioneller Konkurrent. Und um das bestmögliche Ergebnis mit CombineZP zu erreichen, benötigt man etwas Eingewöhnungszeit. Dafür können sich die Ergebnisse durchaus sehen lassen und es fallen keine Kosten an. Allerdings bieten diversen Internet-Seiten (auch von Zeitschriften) noch veraltete Software zum download an. Diese Versionen werden nicht mehr weitergepflegt (Combine ZM und Combine Z5), also bitte darauf achten dass Ihr die neueste Version bekommt, wenn Ihr das Programm ausprobieren wollt.

Hinweis: CombineZP setzt ein installiertes .NET Framework auf dem Rechner voraus.

Programm                  : Combine ZP
Sprache                      : englisch
Hersteller                   : Alan Hadley
Website                      : http://www.hadleyweb.pwp.blueyonder.co.uk/
Herkunftsland          : vermutlich GB
Preis                            : Freeware 🙂

 

 

Das Automodell wie es Combine ZP verlässt

Das Automodell wie es Combine ZP verlässt

Zum Vergleich hier noch einmal der kleine LKW, dieses mal con Combine ZP gerendert.

 

 

 

Die Platine, von Combine ZP gerendert. Am recten Bildrand wird die Spiegelung sofort sichtbar, am oberen Bildrand nur beim Vergleich mit den Originalen.

Die Platine, von CZP gerendert. Am rechten Bildrand wird die Spiegelung sofort sichtbar, am oberen Bildrand nur beim Vergleich mit den Originalen.

Bei einer geschickteren Wahl des Ausschnittes wäre die kleine Mogelei im Bild oben vermutlich gar nicht aufgefallen 😉

Die Kakteen, wie Combine ZP sie sieht. Die kleine "Eule" oben links ist eine lustige Zugabe und auf die Spiegelung, die scheinbar rundum laufen, zurück zu führen. Kein Problem, das kann mit dem Crop-Werkzeug leicht bereinigt werden.

Die Kakteen, wie Combine ZP sie sieht. Die kleine “Eule” oben links ist eine lustige Zugabe und auf die Spiegelung, die scheinbar rundum laufen, zurück zu führen. Kein Problem, das kann mit dem Crop-Werkzeug leicht bereinigt werden.

Irgendwie hat dieses Bild hier an allen vier Seiten Zuwachs bekommen. Oben links und am rechten Bildrand wird dies am deutlichsten sichtbar.

 

Und wenn man an Macro-Aufnahmen keinerlei Interesse hat?

Ich könnte mir denken, dass auch Landschaftsfotografen gelegentlich mit einer zu geringen Tiefenschärfe zu kämpfen haben, wenn auch nicht in dem Umfang wie hier gezeigt. Drei bis fünf Fotos mit wandernder Schärfe sollten bei einer Weiteinkelaufnahme genügen.

Wie sieht das bei Stadtmotiven aus? Eine Häuserzeile in der Einkaufsmeile könnte plötzlich ein ganz anderes Bild der Stadt ergeben, ebenso wie vielleicht ein Foto an der Längsseite einer Kathedrale oder eines anderen beeindruckenden Bauwerkes. Pfiffige Fotografen werden sicherlich noch weitere Möglichkeiten finden, diese eher auf die technische Seite der Fotografie ausgerichtete Software bei der bildmäßigen Fotografie “zweckentfremdet” einzusetzen. Ein paar Notizen habe ich mir auch schon gemacht, gelegentlich werde ich hier davon berichten.


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Autor: Rt

Wissen wird nicht weniger wenn man es teilt. Jeder kann fotografieren, aber manchmal fehlt uns der eine oder andere Kniff oder es interessiert uns generell, wie etwas gemacht wird. Und weil ich sowieso am liebsten übers fotografieren plaudere habe ich angefangen, in diesem Blog das festzuhalten, was mich zum jeweiligen Zeitpunkt am meisten beschäftigt. Ob es dabei um grundlegende oder weiterführende Techniken geht oder ob ich über eine spezielle Anwendung berichte, und egal ob Ihr Euch als Anfänger betrachtet oder über reichlich Erfahrung verfügt: Ihr seid herzlich eingeladen auf diesen Seiten zu stöbern und mit zu diskutieren.

2 Kommentare

  1. Schöner Artikel, über den ich bei meiner Recherche zu verschiedenen Focus Stacking Programmen gestoßen bin. Zu Helicon Focus gibt es ja viele Tests und Reviews – aber ein Review zu Combine ZP sucht man (zumindest auf Deutsch) schon länger. Ich hoffe es ist OK, dass ich deinen Artikel auf meiner Vergleichsseite verlinkt habe: https://www.alternativen.pro/blog/focus-stacking#programs-combine

    • Hallo Ralf,
      das ist absolut ok, schließlich freut es mich, wenn ich anderen Fotografen und Lesern (m)eines Blogs weiterhelfen kann 😉