Belichtungsreihen
oder
Bracketing
Inhaltsverzeichnis
1.1 Optimierung der
Belichtung (HDR)
1.1.1 Belichtungsreihe
für HDR-Bilder aufnehmen
1.1.2 Bildbearbeitung
für HDR-Bilder
1.1.3 Beispiel
für HDR-Technik
1.2 Optimierung der
Schärfentiefe (Focus Stacking)
1.2.1 Belichtungsreihe
für Focus Stacking aufnehmen
1.2.2 Bildbearbeitung
für Focus Stacking
1 Belichtungsreihen
Erst die Digitalfotografie ermöglicht den Einsatz und den einfachen Umgang mit Belichtungsreihen, um daraus Bilder zu erzeugen, die eigentlich unter den gegebenen Umgebungsbedingungen und mit der vorhandenen technischen Ausrüstung nicht möglich wären. Als Belichtungsreihe bezeichnet man eine Folge von fotografischen Aufnahmen, bei der von Aufnahme zu Aufnahme eine Einstellung (Belichtung, Entfernung) leicht verändert wird. Damit wird erreicht, dass bei kritischen Motiven immer ein Teil des Motivs auf einem der Einzelbilder optimal abgebildet ist, wohingegen andere Bereiche des Motivs zu hell/dunkel oder auch unscharf sein können.
Aus diesen unterschiedlichen Einzelbildern können spezielle Bildbearbeitungsprogramme ein optimiertes Gesamtbild errechnen, indem die optimalen Bereiche aller Einzelbilder zusammengeführt werden. Damit das möglicht ohne Probleme und Verluste funktioniert, müssen natürlich alle Einzelbilder einer solchen Belichtungsreihe den gleichen Bildausschnitt haben, was den Einsatz eines Stativs, oder zumindest eines sicheren, unveränderlichen Kamerastandortes erfordert. Einige Bearbeitungsprogramme können sogar geringfügige Änderungen des Bildausschnitts erkennen und korrigieren.
Belichtungsreihen müssen entsprechend dem Ziel der Optimierung geplant und aufgenommen werden:
· Optimierung der Belichtung (HDR)
· Optimierung der Schärfentiefe (Focus Stacking)
1.1 Optimierung der Belichtung (HDR)
Moderne Digitalkameras und selbst Kameras von Smartphonen haben derart ausgeklügelte und gut funktionierende Belichtungsautomatiken, dass der Wunsch nach weiterer Optimierung selten aufkommt. Alles ist solange gut, bis bei kritischen Lichtverhältnissen die hellen Bereiche des Motivs so hell sind, dass bei korrekter Belichtung die dunklen Bereiche (Schatten) unterbelichtet sein müssen und somit jegliche Zeichnung in den Schattenbereichen verloren geht.
Umgekehrt genau so: Wird bei solchen Lichtsituationen so belichtet, dass die Schattenbereiche ihre Zeichnung behalten und nicht zu konturlosen schwarzen Flecken werden, verlieren die hellen Bereiche ihre Zeichnung und sind vollkommen überbelichtet. So sind möglicherweise bildwirksame Wolkenformationen später auf der Aufnahme nicht mehr vorhanden und zu langweiligen weißen Flächen geworden.
Den Abstand vom schwäzesten Schwarz bis zum weißesten Weiß, der vom Film oder dem Sensor der Kamera dargestellt werden kann nennt man "Dynamik". Dieser Umfang der Dynamik ist systembedingt und physikalisch nicht veränderbar.
Eine Belichtungsreihe und der Einsatz einer gehörigen Portion Software erlauben jedoch, den Dynamikumfang des fertigen Bildes rechnerisch so zu erweitern, dass sowohl die Schattebereiche, wie auch die hellen Bereiche ihre Struktur und Zeichnung (weitestgehend) behalten. Dieser künstlich erweiterte Dynamikumfang wird als "HDR" (= High Dynamic Range) bezeichnet.
1.1.1 Belichtungsreihe für HDR-Bilder aufnehmen
Die Technik, aus mehreren Einzelbildern ein HDR-Bild zu erzeugen, beruht darauf dass aus unterschiedlich belichteten Einzelbildern ein in allen Bereichen optimal belichtetes Bild berechnet wird. Damit ist sofort klar, dass alle Einzelbilder den (möglichst) gleichen Bildausschnitt zeigen müssen (minimale Abweichungen können die meisten Bildbearbeitungsprogramme für HDR ausgleichen). Im Idealfall wird also zur Aufnahme einer Belichtungsreihe ein solides Stativ verwendet. Die meisten Digitalkameras haben allerdings bereits eine eingebaute Funktion für derartige Belichtungsreihen, mit deren Hilfe die Aufnahmen in so kurzem Abstand erfolgen, dass bei (betont) ruhig gehaltener Kamera die Abweichungen durch die Bearbeitungsprogramme ausgeglichen werden kann.
Zur Berechnung eines HDR-Bildes genügen normalerweise 3 Einzelbilder in der Belichtungsreihe wobei:
· Ein Bild optimal für die dunklen Bereiche belichtet ist
· Ein Bild optimal für die mittleren Helligkeitsbereiche belichtet ist
· Ein Bild optimal für die extrem hellen Bereiche belichtet ist.
Die Einstellungen der Kameras erlauben, ausgehend von der optimalen Belichtung für die mittleren Bereiche, je ein weiteres Bild mit Überbelichtung zur "Aufhellung" der dunklen Bereiche und mit "Unterbelichtung", um Struktur in den hellen Bereichen zu erhalten. Wie stark die Unter-/Überbelichtung bei der Aufnahme ist, kann bei den Kameras in Stufen von 0,5 Blendenwerten eingestellt werden. Welche Einstellung zu dem gewünschten Ergebnis führt, muss zunächst durch Versuchsreihen ermittelt werden, wird später aber durch Erfahrung bestimmt werden.
Dringend empfohlen wird, die Belichtungsreihen für HDR-Bilder im Automatikmodus mit Blendenvorwahl aufzunehmen und die Abstufung der Belichtung der Zeitautomatik zu überlassen. So bleibt die Schärfentiefe für alle Einzelbilder konstant, was den Berechnungsalgorithmus des Bildbearbeitungsprogramms deutlich entlastet.
1.1.2 Bildbearbeitung für HDR-Bilder
Das Bildbearbeitungsprogramm legt die Bilder einer speziell aufgenommenen Belichtungsreihe übereinander und kombiniert die jeweils optimal belichteten Bereiche aus jedem Einzelbild zu dem fertigen HDR-Bild.
Das Ergebnis zeigt dann nicht unbedingt ein spektakuläres Bild, sondern eher ein Bild, wie es der Mensch ohnehin gesehen hat, da der Dynamikumfang des menschlichen Auges deutlich größer ist als bei jeder bekannten Aufnahmetechnologie.
Für die weiteren Versuche wird das frei verfügbare Programm "HDR-Projects 4" verwendet, das Belichtungsreihen bestehend aus bis zu 19 Einzelbildern bearbeiten kann.
1.1.3 Beispiel für HDR-Technik
1.2 Optimierung der Schärfentiefe (Focus Stacking)
Bei "normalen" Aufnahmen bedarf es eigentlich keiner Optimierung (= Vergrößerung) der Schärfentiefe, da diese in weiten Grenzen durch die Belichtungsparameter (Blendenöffnung) eingestellt werden kann und zusätzlich auch als gestalterisches Element eingesetzt wird. Eine "künstliche" Vergrößerung der Schärfentiefe ist also nur sinnvoll, wenn die über die Blendenöffnung erzielbare Schärfentiefe so gering ist, dass sich nicht alle wesentlichen Bereiche des Motivs ausreichend scharf abbilden lassen.
Diese Problematik tritt bei Nahaufnahmen und ganz besonders bei Makroaufnahmen auf, da die erreichbare Schärfentiefe hier auf wenige Millimeter schrumpft, bei Makroaufnahmen sogar noch unter 1 mm liegt. Damit das Motiv dennoch in ausreichender (= interessanter) Schärfe abgebildet werden kann, wird das sog. "Focus Stacking" angewandt.
Für dieses Verfahren wird eine Belichtungsreihe erzeugt, bei der nicht die Belichtungsparameter verändert werden sondern die Schärfeebene durch leichte Änderung der Focuseinstellung (Entfernung) von Aufnahme zu Aufnahme verschoben wird.
1.2.1 Belichtungsreihe für Focus Stacking aufnehmen
Damit das Focus Stacking gelingen kann, ist ein stabiles Stativ mit sicherer Kamerabefestigung unerlässlich. Diese Anforderung ergibt sich aus dem geringen Schärfentiefebereich und der Anforderung an einen konstanten Bildausschnitt. Fraglich ist, ob bei diesen Anforderungen der Focus manuell überhaupt ausreichend genau und feinfühlig eingestellt werden kann. Für wirklich gute Ergebnisse werden motorische Einstellmöglichkeiten eingesetzt.
Hier ist das Angebot, dessen man sich bedienen kann, extrem weit aufgestellt. Vom (sündhaft teuren) motorisch angetriebenen und programmierbaren Makroschlitten, der zwischen Kamera und Stativ eingesetzt wird bis hin zur (auch kostenlosen) Software, die in der Lage ist auch den Focus der Kamera zu steuern. (für alle Beispiele wird die kostenlose Software "DigiCamControl" verwendet.).
Unabhängig von der gewählten technischen Lösung, muss die notwendige Anzahl von Einzelbildern in der Belichtungsreihe bestimmt werden. Dies kann empirisch geschätzt werden oder durch die Aufnahme eines Maßstabes mit entsprechender Einteilung abgelesen werden.
Für ein Beispiel gelten folgende Annahmen:
· Bereich der Schärfentiefe = 2 mm.
· Objektbereich der scharf abgebildet werden soll = 30 mm
Damit ergeben sich 15 Einzelaufnahmen, bei denen die optimale Schärfeebene um jeweils 2 mm verschoben wird.
1.2.2 Bildbearbeitung für Focus Stacking
Das Bildbearbeitungsprogramm legt die Bilder einer speziell aufgenommenen Belichtungsreihe, gewissermaßen wie auf einen Stapel (engl. Stack = Stapel), übereinander und kombiniert die jeweils scharfen Bereiche der Einzelbilder zu dem fertigen Bild, auf dem das Objekt in einem Bereich scharf dargestellt ist, der mit rein optischen Mitteln nicht möglich wäre.
Gerade im Makrobereich entstehen durch diese Technik ungeahnt eindrucksvolle Darstellungen von kleinen Objekten.
1.2.3 Beispiel Focus Stacking
Für meinen ersten Versuch das Focus Stacking anzuwenden habe ich ein Modellauto im Maßstab H0 (1:87) ausgewählt. Das Modell hat eine Länge von ca. 5 cm.
Bei leicht schräger Aufnahmeperspektive entsteht so ein Entfernungsbereich von ca. 3 cm, beginnend an der Fahrzeugfront bis zur hinteren Kante der Ladefläche, der scharf abgebildet werden soll.
Bei einer geschätzten Schärfentiefe von 5 mm habe ich eine Belichtungsreihe mit 6 Einzelbildern gemacht und diese von "FOCUS Projects 3" (ältere, aber kostenlose Software) zu einem einzigen Bild kombinieren lassen.
Hier das Ergebnis:
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Das erste Bild der Belichtungsreihe mit Focus auf die Fahrzeugfront |
Das letzte Bild der Belichtungsreihe mit Focus auf das Fahrzeugheck |
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Das berechnete Gesamtbild aus der gesamten Belichtungsreihe |
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