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Focus Stacking als Alternative zu Rail Stacking ?

in Stacking-Setup 10.01.2018 15:12
von Volker Betz • 24 Beiträge | 116 Punkte

Schärfentiefenerweiterung durch Stapelverarbeitung (Stacken) kann aufnahmetechnisch durch zwei verschiedene Methoden erzielt werden:

1. Rail Stacking: Die Schärfenzone wird durch ein Stacking Rail über das Objekt gefahren.Dabei kann entweder das fotografische Gerät oder das Objekt bewegt werden.
2. Focus Stacking: Der Focus des Objektives wird verändert. Sowohl Objekt als auch das fotografische Gerät beiben in Position.

Rail-Stacking wurde im Makrobereich zuerst angewandt und benötigt dazu ein (teures) Stacking Rail mit Schrittmotorsteuerung. Bei Focus Stacking wird ein Objektiv mit Focus-Motor benötigt.
Focus Stacking wurde erst möglich durch Objektive und Kameras bei denen der Focus des Objektives remote über PC-Software gesteuert werden kann. Das ist schon länger bei Canon und Nikon DSLR möglich, die durch Softwarepakete wie Helicon Remote und andere unterstützt werden.

In den letzten Jahren wurde von einigen Kamera-Herstellern eine solche Funktion in die Software von DSLM Kameras integriert. Zuerst hat Olympus MFT Kameras mit einer Focus-Bracketing Funktion ausgestattet, seit etwa einen Jahr gibt es auch Focus Bracketing und Post Focus bei Panasonic MFT Kameras. Die Möglichkeit statt mit meschanischen Verschluss mit elektronischem Verschluss zu arbeiten, ist ein weiterer Vorteil Allerdings ist der elektronische Verschluss derzeit noch nicht für bewegte Objekte geeignet.

Beide Methoden haben Ihre Grenzen. Bei Rail-Stacking ist die Schärfentiefenerweiterung durch den Verfahrweg des Rails begrenzt. Bei Focus Stacking ist der Bereich durch den Focusbereich des Objektives gegeben, bei Makroobjektiven meist 1:1 bis 1:∞. Durch Digital Zoom kann man den Bereich bis 4:1 erweitern, die Auflösung ist dann geringer, reicht aber für den Bildschirm aus. Ein Bildbeispiel ist am Ende dieses Beitrags vorhanden.

An dieser Stelle nun ein Vergleich der beiden Methoden beim Abbildungsmaßstab von 1:1. Hierzu wurde ein Test-Objekt verwendet, bei dem Millimeter-Papier mit 45° Neigung angeordnet ist.


Test Objekt zum Vergleich der Stacking Methoden. Ca. 8 cm hoch. Fotografiert mit Focus Stacking.

Das verwendete Panasonic Lumix G Makro 30 mm F2.8 asphärisch hat seine beste Auflösung bei f =5.6. Diese Blende wird dann konseqent für Stacking immer verwendet. Bei F=5.6 beträgt die Schärfentiefe 0.34 mm.

Schärfentiefe-Tabell für den Abbildungsmaßstab 1:1 bis 1:10 (verkleinert). Berechnet mit dem Programm von Edgar Müller. Zerteuungskreisdurchmesser 0.15 mm, für MFT-Format.

Visuell ist die geschätzte Schärfentiefe ~0.35 mm. Der Stacking-Abstand sollte deshalb etwa 0.25-3 mm betragen. Im Experiment wird die Schärfentiefe auf 7.1 mm erweitert. Man benötigt deshalb 7.1mm/ 0.25 mm also ~ 28 Bilder um diesen Bereich abzudecken.


Visuell abgeschätzte Schärfentiefe am Testobjekt beim Abbildungsmaßstab 1:1. Breite des Rasters 1 mm, Tiefe: =.71 mm. ( Auschnitt aus der Mitte des Bildstapels).

Als Kamera wurde eine Lumic DMC GX-80 verwendet, die sowohl Post-Focus als auch Focus Bracketing erlaubt. Die Kamera hat wahlweise einen elektronischen Verschluss und arbeitet so bei Focus Bracketing völlig ohne Erschütterungen durch Verschluss oder Spiegel und damit deutlich schneller als Rail Stacking mit mechnischem Verschluss, was zwischen den Bildern Wartepausen erfordert. Die Kamera ist an einem Eigenbau-Universalstativ montiert, das auch einen Proxon -Kreuztisch aufweist und so testweise manuelles Rail Stacking mit 0.25 mm Abstand erlaubt.


Lumix DMC GX-80 mit 30 mm Macro auf Eigenbau-Stativ mit Proxxon Kreuztisch. Eicgenbau Ringlicht als Beleuchtung.

Ergebnisse mit Test-Objekt



Testbilder von Millimeterpapier mit 45 ° Neigung. Links Focus Stacking, Stapel von 25 Bildern. Rechts Focus-Stacking, Stapel von 29 Bildern.

Die beiden Methoden zeigen schon beim Rrendern mit Helicon Focus Unterschiede. Sowohl mit Methode B als auch mit Methode C gibt es bei Focus Stacking die besten Ergebnisse, wenn man von nah nach fern rendert. Bei Rail Stacking ist es gerade umgekehrt. Hier liefert der Stack von fern nach nah die besseren Ergebnisse. Recht auffällig ist auch, dass beim Rail Stacking Stapel das gerenderte Bild stärker beschnitten wird. Das Focus-Stacking-Bild ist im scharfen Bereich vorne 17 mm breit, das mit Rail Stacking erzeugte Bild ist im vorne scharfen Bereich auf ~14,5 mm beschnitten. Ansosten sind die Bilder aber gleichwertig. Die unscharfen Bereiche im Vorder- und Hintergrund sind Absicht. Mit mehr Bildern kann der scharfe Bereich auf die gesamte Bildhöhe erweiter werden.


Praktische Versuche:
Focus Stacking mit Canon Cameras und Canon Makro Objektiven wird vom Verfasser schon seit längerem verwendet und hat sich für den Bereich von 2:1 bis 1:10 bewährt. Dazu wird die Kamera von Helicon Remote gesteuert. Leider wird von diesem Programm nur Nikon und Canon unterstüzt.

Es gibt deshalb keinen Grund Rail Stacking in diesem Bereich anzuwenden. Andererseits ist Rail-Stacking derzeit im Bereich von 1:1 bis 20:1 die derzeit bessere Methode. Es gibt aber bereits Versuche Teleobjektive mit Focus Steuerung als Tubuslinse von 10 und 20 x Infinitive Plan Apo-Objektiven zu verwenden. Dazu wäre weniger ein Zoom als ein 200 mm Makro-Objektiv erforderlich damit ein genügend weiter Schärfentiefenberich abgedeckt werden kann. In einiger Zeit werden wir davon mehr wissen.

Focus Bracketing in der Kamera ist sehr viel schneller durchzuführen als Rail Stacking. Ein Stapel von 50 Bildern ist ein etwa 10-20 Sekunden fertig und keine Spiegel oder Verschlussbewegung stört. Stacken in der Kamera ist im 4K Modus möglich, aber recht langsam. Die Bildstapel werden hier als kurze 4K Videos abgespeichert und können mit Helicon Focus gestackt werden, was viel schneller ist als in der Kamera.

Beim Rail-Stacking sind die meisten Fotografen damit zufrieden, wenn alle 3 oder 4 Sekunden ein Bild gemacht wird und der 50-er Stapel dann nach etwa 3 Minuten fertig ist.

Verwendung von Digital-Zoom: Nachfolgende Bilder die Aufnahmen ohne, mit 2x und 4 x Digital-zoom zeigen, dass die Ergebnisse durchaus Respektabel und brauchbar sind.

Nachfolgendes Bild zeigt Faujasit aufgenommen bei Digital-Zoom von 4 x..


Faujasit vom Steinbruch I, Limberg bei Sasbach, Kaiserstuhl. Bildbreite 6 mm. 30 mm Panasonic Macro mit Digital-Zoom 4x.

Angefügte Bilder:
Vergleich Li Focus Re rail_2000.jpg

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