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Workshop: "Focus-Stacking"

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Benutzerbild von Olli.Garch
Olli.Garch sagte am Freitag, den 02.03.2018 um 18:24 Uhr:

Danke, Ritch, für diese Quelle. Ich habe es mit dem Seitenbetreiber zusammen in tagelanger Kleinarbeit geschafft, die kompilierte deutsche Übersetzung der CZP-Hilfedatei an den Virenwächtern vorbeizuschmuggeln, so daß nun auf der gleichen Seite auch das deutsch-sprechende CombineZP erhältlich ist!
Gruß Olli

Benutzerbild von ritch
ritch sagte am Dienstag, den 27.02.2018 um 18:13 Uhr:

Download-Alternative

Falls ihr CombineZP nicht mehr im Netz finden könnt oder eine Version besitzt, die nicht mehr mit dem aktuellen .NET Frameworks zusammenarbeitet (Installationsabbruch), so findet ihr hier den Link zu einer funktionellen Version des Stackers:
http://www.drs-informatik.de/blog/kostenlose-software/software-downloads/
Da ich nun auch endlich manuell fokussieren kann, werde ich Ollis Tipp mal genauer unter die "Lupe" nehmen und mit PicoLay vergleichen. 8)
Beste Grüße,
ritch

Benutzerbild von Immoos
Immoos sagte am Donnerstag, den 22.12.2016 um 22:46 Uhr:

Ihr macht mich ja richtig gierig, dieses Fokusstacking an dieser getrockneten Hortensienblüte, die im Original einen Durchmesser von etwa 20 cm hat, einmal auszuprobieren. Die Programme die du (Ritch) empfielst laufen wahrscheinlich nicht auf Mac. Da muss ich noch recherchieren, was da auf dem Markt ist. Scheinbar könnte PSE 16 das auch, aber ich habe das Vorgehen noch nicht herausgefunden.
Und ich hätte da ja noch die Nikon D7200, die hat einen kleineren Sensor. Damit könnte ich Ollis Ratschläge doch mal ausprobieren. Den Rest der Ausrüstung, die ritch vorgibt besitze ich. Kann sogar bei meinem Sohn noch Studiobeleuchtungsspots mit Schirm auftreiben!
Ich wünsche euch schöne Fettage und alles Gute im 2017!
Gruss Ruedi

Benutzerbild von ritch
ritch sagte am Donnerstag, den 22.12.2016 um 02:52 Uhr:

Für zufällig Mitlesende sei noch erwähnt, dass es um dieses Foto geht: http://piqs.de/fotos/200186.html

@Ruedi: Ohne Stacking-Serie kann ich mich nicht an der Hortensie austoben, und meine kompakte HX5V besitzt keinen manuellen Fokus, der nun mal die Grundvoraussetzung für einen beliebig großen Schärfenbereich im Stacking ist. Zur Erinnerung: https://www.youtube.com/watch?v=_mC-UAHzh_s
Im Video wird das Prinzip des Fokusstacking sehr einfach und anschaulich demonstriert, so dass es jeder mit einem spezialisierten Programm (z.B. Picolay) nachmachen kann. Deine Kamera ist dazu auf jeden Fall in der Lage, und Ollis Anmerkung unter Punkt 4 ist natürlich nur ein Scherz, da Profis in der Produktfotografie mit riesigen Sensoren und sehr lichtempfindlichen Objektiven arbeiten. ;) Aber auch das lässt sich mit einer Amateurkamera ausgleichen, wenn man für die richtige Beleuchtung sorgt. Studioscheinwerfer kosten eine Menge Geld, was Anschaffung und Energieverbrauch betrifft, aber wir befinden uns glücklicherweise bereits in der Zukunft: Eine Tageslicht-LED-Birne verbraucht nur noch ein Zehntel an Watt im Verhältnis zu einer Glühfadenbirne bei gleicher Lichtausbeute und ist in jedem Supermarkt günstig zu bekommen. Mit 50 Watt hat man bereits die Sonne am Set. (Siehe Video: Der Fotograf arbeitet nur mit einer einzigen Spot-Lampe. Das reicht fürs Fokusstacking vollkommen aus. Nur bei Produktfotografien vor weißem Hintergrund braucht man mehrere Lichtquellen, um die Schatten des Objekts zu eliminieren, was auch der späteren Freistellung sehr entgegen kommt. Im Video ist es die Lichtwand links im Bild.) Da ich auf Grund des Zustandes Deiner Hortensie davon ausgehe, dass sie sicherlich kein Hochglanzwerbemagazin eines Gärtnereibetriebs schmücken wird, empfehle ich eine einfache Tageslicht-LED-Birne mit 5 Watt effektivem Verbrauch oder ein Fotoshooting unter Sonnenlicht.
Wichtig ist nur:
* Feste Blende
* geöffneter Spiegel bei DSLR
* Fernauslöser
* Stativ!
* Möglichst viel Licht
... und wie Olli bereits zum Thema Brennweite und Abstand schrieb, sind diese Faktoren entscheidend, was die benötigte Anzahl der einzelnen Aufnahmen (Schärfeebenen) betrifft. Den Rest erledigt Picolay für Dich. ;)
Profis arbeiten übrigens mit Balgengeräten, da die Fokus-Justierung damit sehr viel präziser ist, als grobschlächtig am Objektiv zu drehen. Je kleiner das Objekt, desto feiner sollte die Übersetzung der Rändelmechanik sein. (Siehe bei Interesse auch auf Google: Methoden der Mikroskopie.)

@Olli: Du hast es mit Deinem Gewinner-Foto des Blattes http://piqs.de/fotos/199759.html gezeigt, wie man es richtig macht! Und das sogar bei einer brutalen Belichtungszeit von 1,3 Sekunden - ok, das tote Blatt konnte nicht flüchten, aber versuche das mal mit roten Blutkörperchen, die noch nicht vertrocknet sind. ;))

Beste Grüße,
ritch <-KEIN Profi!

Benutzerbild von Olli.Garch
Olli.Garch sagte am Mittwoch, den 21.12.2016 um 18:48 Uhr:

Da dieses Blütengebilde eine ordentliche Ausdehnung in die Tiefe hat, wird das schwierig!

Folgende Faktoren tragen zu einer großen Schärfentiefe bei:
* Blende schließen - aber nicht zu viel! Je nach Pixelgröße wird das Bild früher oder später durch Beugungsunschärfe wieder weichgezeichnet.
* möglichst kurze Brennweite
* möglichst großer Abstand zum Objekt (der zweite und dritte Punkt schließen sich leider gegenseitig aus :-/ )
* möglichst kleiner Sensor ... tja, tut mir leid, aber Du hast Dir wohl die falsche Kamera zugelegt! *lach*

Übrigens schließen sich der letzte und der erste Punkt eigentlich auch gegenseitig aus. Tatsache ist, daß die Schärfentiefe um so größer ist, je kleiner der Sensor ist, aber je kleiner die Pixel auf dem Sensor werden (sprich, hohe Auflösung i.S. einer großen MP-Zahl), um so schneller schlägt die Beugungsunschärfe zu. Es gibt Handys mit einer festen Blende von 2,0, deren Pixel so klein sind, daß nur bei einer Blendenöffnung von 1,7 noch keine Beugungsunschärfe auftritt.

Merke: Die Programmierer hätten sich nicht so viel Mühe mit Programmen zum Focus-Stacking gemacht, wenn große Schärfentiefe einfach zu erreichen wäre! ;-)
Gruß philEOS

Benutzerbild von Immoos
Immoos sagte am Mittwoch, den 21.12.2016 um 15:51 Uhr:

Übrigens - kann man bei einer solchen Blume eine Schärfe von vorne bis hinten mit einer normalen Fotoaufnahme mit einer guten Kamera auch erreichen und auf was muss man besonders achten?
Gruss Ruedi

Benutzerbild von Immoos
Immoos sagte am Mittwoch, den 21.12.2016 um 15:49 Uhr:

Ich danke euch beiden für die interessanten Ausführungen. Was man da alles so machen kann erstaunt immer wieder.
Ritch: Du darfst dich gerne an der Hortensie austoben. ich selber habe noch vieles anderes zu lernen. Vielleicht kann ich mich später mit diesem Stacking beschäftigen. ich kann ja jetzt auf eure famännischen Darlegungen zugreifen. Vielleicht hätte ich das ja auch googeln können, kommt mir erst jetzt in den Sinn!
Jedenfalls vielen Dank an beide!
PS: Ich muss unbedingt die Foren einmal durchschauen, da scheinen sich viele nützlichte Tipps zu befinden. Ich bin ja im Unruhestand, aber mir fehlt trotzdem die Zeit, vor allem in meiner besonderen Situation, in der ich mich zurzeit befinde!
Gruss Ruedi

Benutzerbild von ritch
ritch sagte am Montag, den 07.11.2016 um 20:59 Uhr:

Vielen Dank für diese ausführlichen Informationen, Olli

Es gibt zudem eine weitere Freeware-Stacking-Software mit graphischer Oberfläche auf: www.picolay.de
Dieses Programm wurde über Jahre weitergepflegt, liegt nun in aktueller Version vor und verarbeitet u.a. auch TIFF und RAW. Ein Beispiel für eine Hardware-Zusammenstellung gibt es hier: http://www.picolay.icbm.de/forum/Reise-Stacking-Setup.pdf und Beispiel-Ergebnisse hier: http://www.picolay.icbm.de/galleries.htm
Zudem lassen sich mit diesem Programm 3D-Bilder und Animationen erstellen.
Ich hatte solche Programme früher nur für Mikroskopien genutzt, aber es sollte auch möglich sein, mit Stativ einen durchgehenden Schärfebereich vom sehr nahen Grashalm bis an den Horizont zu erzeugen. Eine sehr interessante Perspektive, da das menschliche Auge sowas nicht kann.

Was den Schlitten im Mikrobereich betrifft, so kann man es auch günstig haben, wenn man ein Billig-Mikroskop von Bresser gebraucht erwirbt und alles Unnötige entfernt, oder absägt, da es nur um die mechanisch feine Ausrichtung der Kamera geht. Als Kamera reicht ein ebenso günstiges Hand-USB-Mikroskop - und schon kann man einer Fliege ins Facettenauge blicken. (Allerdings ohne Reflexion des Fotografen im Auge der Betrachteten, da uns Fliegen nun mal nicht optisch wahrnehmen, solange wir uns nicht bewegen. ;))
Will man mit diesem Billig-Equipment nun großflächige Bilder erstellen, dann erzeugt man mit dem 2D-Schlitten Lines und Rows fürs kostenlose ICE Schicht für Schicht. Dann geht man in die Tiefe und fotografiert die nächste Schicht. Am Ende aller Layer jagt man es durch den Stacker und schließlich durch bei Bedarf einen Sticher.
Aufwändig aber billig. ;)

Es erfordert jedoch viel Arbeit, wenn man mit solch günstigen Methoden Ollis tolles Blatt-Makro erzeugen möchte. ;) Andererseits kann man damit in Tiefen vorstoßen, die keine handelsübliche Kamera im Makro leisten könnte.

Beste Grüße. ritch

Benutzerbild von Olli.Garch
Olli.Garch sagte am Montag, den 07.11.2016 um 17:55 Uhr:

philEOS‘ kleine Workshop-Reihe „Digitale Grundlagen der Fotografie“

Teil 10: „Focus-Stacking“

Der Begriff des „Stacks“ ist mittlerweile weiten Kreisen fotografisch Interessierter bekannt als eine Serie von Bildern, die unter identischen Bedingungen aufgenommen wurden (am besten vom Stativ) und sich lediglich in einer Hinsicht unterscheiden. Bekannt ist die HDR-Bearbeitung: Hier besteht der Stack aus Bildern einer Belichtungsserie. Beim Focus-Stacking hingegen handelt es sich um eine Fokusserie. Die Aufnahmen sind alle gleich belichtet, doch ist jedes Bild unterschiedlich fokussiert.

Einsatzmöglichkeiten
Mit dieser Technik könnte man eine Landschaft mit Offenblende und langer Brennweite so erscheinen lassen, wie sie unter Verwendung eines Weitwinkels und relativ enger Blende aussieht: Von vorn bis hinten knackscharf.
Häufiger ist allerdings der Einsatz in der Makrofotografie, weil Makroobjektive bauartbedingt und durch den geringen Abstand zwischen Motiv und Frontlinse einen extrem schmalen Schärfebereich haben, manchmal nur Bruchteile von Millimetern. Um dennoch einen Großteil des Objekts scharf abbilden zu können, werden mehrere Aufnahmen verrechnet, bei denen jeweils der Fokus ein wenig verschoben wurde. Wie viele Aufnahmen benötigt werden und um wieviel der Fokus jeweils verschoben werden sollte, hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, u.a. Brennweite, Abstand zum Objekt, Blendenöffnung, und nicht zuletzt von den konkreten Ansprüchen des Fotografen.
Die Stacking-Software liest die Bilder ein, ermittelt selbsttätig, welche Bildbereiche die jeweils scharfen sind, und kombiniert diese fokussierten Anteile zu einem neuen Bild. Gute Programme zeichnen sich dadurch aus, daß sie die Bilder selbsttätig ausrichten, Größenunterschiede kompensieren (wie die zustande kommen, erkläre ich gleich) und i.d.R. verschiedene Algorithmen zur Verrechnung bieten. Denn je nach Motiv und Aufnahmebedingungen gibt es leider keinen eierlegenden-Wollmichsau-Algorithmus, der IMMER das beste Ergebnis liefern würde.

Konkrete Durchführung
Es muß sichergestellt sein, daß sich weder die Kamera (stabiles Stativ) noch das Objekt (bei Außenaufnahmen Wind beachten!) bewegt, sonst liefert die Verrechnung „Geisterbilder“. Auch die Beleuchtung sollte konstant gehalten werden, was im Studio am besten zu gewährleisten ist. Zunächst sollte die ideale Belichtung ermittelt werden; dann wechselt man am besten in den M-Modus der Kamera und stellt die ermittelten Werte für Blende, ISO und Verschlußzeit fest ein, damit am Ende alle Aufnahmen identische Helligkeit aufweisen.
Der Fokus wird auf die am weitesten nach vorn ragenden Teile des Objekts gelegt und die erste Aufnahme gestartet. Um Verwacklungen durch die Kamera zu vermeiden, sollte bei SLRs die Spiegelvorauslösung eingestellt sein; die Auslösung selbst nimmt man am besten per Fernauslöser und/oder Zeitvorlauf vor.
Für die nächste Aufnahme wird der Fokus auf eine ein wenig entfernter liegende Stelle des Objekts verlagert. Wer ein relativ großes Objekt und ruhige Hände hat, kann das vielleicht sogar durch manuelles Drehen am Fokusring erreichen. Hilfreich ist das Scharfstellen per LieView, namentlich wenn die Kamera die 10fache Vergrößerung des LiveView-Bildes erlaubt. Zuverlässiger funktioniert die Fokussierung, wenn man die Kamera fernsteuern kann, via USB-Kabel und entsprechender Software oder per App durch das Smartphone.
Eine sehr präzise, wenn auch eher kostspielige Möglichkeit besteht darin, die Kamera auf einen Makroschlitten zu montieren (und diesen ggf. aufs Stativ). Dabei werden die Kameraeinstellungen inklusive Fokus nicht verändert, sondern die Kamera wird auf dem Schlitten vorwärts bewegt. Dank präziser Einstellmöglichkeiten mit verschiedenen Übersetzungen sind bei hochwertigen Modellen Fokusverschiebungen im Mikrometerbereich möglich.

Tücken und Probleme
Es dürfte unmittelbar einleuchten, daß ein Objekt, auf das sich die Kamera per Schlitten zubewegt, nach jedem Annäherungsschritt größer auf dem Sensor abgebildet wird. Das gleiche gilt für den weniger offensichtlichen Vorgang der manuellen Fokussierung, auch wenn sich der Abstand zwischen Kamera und Objekt nicht ändert. (Was sich jedoch ändert, ist der Abstand zwischen Objekt und den für die Fokussierung zuständigen Innenlinsen des Objektivs!) Jedenfalls sind die per Fokusreihe erzeugten Bilder nicht exakt deckungsgleich, weswegen der erste Schritt in der Stapelverarbeitung darin besteht, sie auszurichten und die Einzelbilder so zu vergrößern, daß das Motiv für jedes Bild im Stapel deckungsgleich dargestellt ist. CombineZP kann Bilder in gewissen Grenzen sogar kippen und rotieren, um evtl. Bewegungen der Kamera auszugleichen.
Dann werden die scharfen Anteile der Einzelaufnahmen bestimmt, eine „DepthMap“ erstellt und mit deren Hilfe Pixel für Pixel ein neues Bild aufgebaut, indem für jede Position der Matrix der Bildpunkt der in diesem Bereich schärfsten Aufnahme dupliziert wird.
CombineZP bietet in der Grundeinstellung nicht weniger als 6 Algorithmen an, weitere können aus der Makro-Datenbank geladen werden. Auch die Kombination mehrerer Algorithmen ist möglich.
Wegen der unterschiedlichen Vergrößerung der Einzelbilder bleibt am Ende ein Rand um das finale Bild, der von Hand entfernt werden muß. Ebenso kann es – je nach Motiv und vewendetem Algorithmus – zu Dopplungen der Außenkonturen eines Objekts kommen, die per Retuschepinsel entfernt werden müssen.

CombineZP
zählt zwar zu den beliebtesten Stacking-Programmen (jedenfalls in der Zeit, als Photoshop diese Kunst noch nicht beherrschte) und liefert immer noch respektable Resultate, obwohl es kostenlose Freeware ist. Daß es sich dennoch eher in Spezialistenkreisen verbreitete, liegt wohl an der wenig benutzerfreundlichen Oberfläche (kein graphisches Interface) und an der Tatsache, daß die Beschreibung nur in Englisch vorlag. Das ist seit 2011 anders – es gibt eine von philEOS ins Deutsche übersetzte Hilfedatei, die praktisch ein Bedienerhandbuch darstellt. Leider sind bei der Kompilation, die der Programmautor Alan Hadley vorgenommen hat, ein paar Bilder untergegangen, insofern ist es sinnvoll, im Zweifel die (vollständige) englische Hilfedatei aufzurufen.

Mit ge“stack“ten Grüßen: philEOS