Stitching und Stacking

Merkmal der klassischen Landschaftsfotografie war und ist die Herstellung detailreicher Aufnahmen. Und so verwundert es nicht, dass viele
Landschaftsfotografen auch heute noch mit schweren Großbildkameras durch die Lande ziehen. Natürlich ist die Landschaftsfotografie nicht das letzte Reservat der analogen Fotografie. Im Gegensatz zu anderen Bereichen der digitalen Fotografie steht bei den „digitalen" Landschaftsfotografen nicht der Wettlauf um bessere Kameras im Mittelpunkt, sondern es entwickeln sich ganz andere Techniken, wie
VISUM-Fotograf und Dozent der VISUM Fotoschule Martin Franz in seinem Blog-Beitrag berichtet.

 

Bis vor wenigen Jahren war Großformat die einzige Möglichkeit, Landschaftsfotografien mit hoher Auflösung zu machen. Neue Computer-Programme versprechen nun die gleiche Qualität wie Großformat mit einer sehr viel kleineren und leichteren Digitalausrüstung zu
erreichen. Das Verfahren hierbei ist das sogenannte „Stitching". „Stitching" ist das Zusammen-"nähen" von mehreren Digitalaufnahmen zu einer großen Fotografie. Doch kann das Stitching-Programm die Grenzen der Einzelbilder wirklich zum Verschwinden bringen? Wie alltagstauglich ist die neue Technologie? Auf meiner Norwegenreise 2010 setzte ich zum ersten Mal fast vollständig auf dieses neue Verfahren. Neue Bilder aus dem Harz ergänzen den folgenden Bericht.

 

 

 

Foto 1: Aus 20 Einzelbildern zusammengesetzte Fotografie. Screenshot der Vorschau im Stitching-Programm (bei mir Autopano Giga von Kolor). Beim Fotografieren hatte ich links unten mit Foto 1 begonnen, am Ende aber die untere Reihe mit Bild 20 noch ein bisschen nach links erweitert.

 

 

Zum Ausprobieren hatte ich in den letzten Jahren zunächst nur eine kleine Digitalkamera, 2 Objektive und einen Stativkopf, der das Fotografieren von horizontal ausgerichteten Bildreihen erleichtert (Panoramakopf) zu meiner Großformatausrüstung in den Rucksack gepackt. Aber schnell wurde mir klar, daß die neue Technik genauso detailreiche Bilder liefern konnte wie meine Großformatdias im Format 4x5 Inch. In Nordnorwegen traten die beiden Systeme dann zum Duell gegeneinader an, wie sich das gehört, auf einem einsamen Strandfelsen bei Sonnenaufgang.

 

 

 

Foto 2: Grossformatkamera auf dem Uferfelsen

 

Wie immer, war auch dieses Duell unfair, denn der hohe Bildkontrast zwischen den Felsen im Schatten und dem sonnenbeschienenen Schnee auf den Bergspitzen war ohnehin nichts für den Velvia 100 Planfilm in meiner Großformatkamera. Der digitale Bildsensor konnte mehr und gab den dunklen Uferfelsen und dem sehr hellen Gipfelschnee die notwendige Zeichnung.

 

 

 

Foto 3: Grossformatdia, 4 x 5", Velvia 100, 120 mm, Grauverlauffilter ND 0,6, 1 Sek., Bl. 22

 

Zudem war bei der breiten Bergkette vor mir die Digitaltechnik im Vorteil, denn man fotografiert mit dem Panoramakopf ohnehin in horizontalen Bildreihen. Da dauert es nur wenige Sekunden, bis man so eine Reihe um mehrere Bilder erweitert hat. So lassen sich die seitlichen Bildränder beliebig weit hinausschieben.

 

 

 

Foto 4: Aus 20 Einzelfotos zusammengesetztes Bild, Einzelbild: Nikon D70, 55 mm, entspricht 83 mm bei 36-mm-Film, ISO 200, Bl. 8, 1/160 Sek.

 

 

Aber leicht hätte die digitale Fotografie auch verlieren können. So wären bei gleichmäßiger Dünung auf dem Meer die Grenzen zwischen den Bildern deutlich als Störung des Wellenmusters hervorgetreten. Damit wäre das Zusammensetzen zu einer großen geschlossenen Fotografie, bei der die Grenzen der Einzelfotos vollständig verschwinden, unmöglich geworden. Aber zum Glück waren an diesem Morgen nur schwache und ungleichmäßige Wellen zu sehen und die Übergänge zwischen den Einzelfotos wurden perfekt. Die Entscheidung brachte dann Wochen später die Auswertung am Computer. Die Detailschärfe eines zweireihigen gestitchten Bildes konnte es durchaus aufnehmen mit einem 4x5"-Dia, gescannt auf einem guten Flachbettscanner.

 

 

 

 

 

Fotos 5a und 5b: Vergleichbare Ausschnitte aus Digitalbild und Grossformat-Dia.

 

 

In obigen Beispiel (Fotos 5a und 5b) ist das Digitalbild noch nicht wesentlich schärfer als das Grossformat-Dia. Aber inzwischen ist mein Digitalsystem erheblich verbessert worden, von einer Kamera mit 6 Mio. Pixel (Nikon D70) auf eine mit 24 Mio Pixel in jedem Einzelbild (Nikon D3x). Damit steigt die Auflösung auch im gestitchten Bild auf das 4-fache. Die gewonnene Detailschärfe bleibt für meine analogen Grossformatdias unerreichbar. Die Großformatkamera durfte zu einem zweiten Vergleich gar nicht mehr antreten. Ich hatte mich geweigert, ihre 20 kg auf die lange Wanderung zu diesem Waldrand (Fotos 6a und 6b) mitzunehmen. Digitales Stitchen versprach einfach mehr Auflösung mit geringerem Aufwand.

 

 

 

 

 

 

 

 

Fotos 6a und 6b: Winterszene auf dem Brocken im Harz. Screenshot eines 2-reihigen Panoramas aus 19 Aufnahmen mit je 24 Mio Pixel mit der D3x. Darunter: 100% Ausschnitt von der Baumspitze rechts außen.

 

 

 

 

 

 

Schärfentiefe und Focus-Stacking-Programm

 

Aber manchmal trauere ich der Verliererin ein bisschen nach. Ihrer Fähigkeit sich zu verbiegen (Tilt) und die Schärfenebene vom Vordergrund bis zum Horizont zu legen hat meine Digitalkamera noch wenig entgegenzusetzen. Bei ihr ist das Objektiv starr mit dem Gehäuse verbunden und die Schärfenebene liegt immer parallel zur Sensorebene. Das macht es schwer, Vorder- und Hintergrund
gleichzeitig scharf abzubilden.

 

 

 

Foto 7: Grossformat-Dia von einem Strandfelsen nach Sonnenuntergang, Lofoten. Velvia 100, 6x9 cm, 47mm, Centerfilter, Grauverlauffilter ND 0,6, 1 Sek., Bl.16. Durch Neigen der Frontstandarte (tilt) ist das Bild von vorne bis zum Horizont scharf.

 

 

Doch es gibt Möglichkeiten die Schärfentiefe auch bei der Digitaltechnik zu dehnen. Setze ich eine Landschaftsfotografie aus mehreren übereinanderliegenden Reihen zusammen, dann liegt der Horizont meist in der oberen, der Vordergrund in der unteren Reihe. Die obere Reihe kann ich dann auf den Hintergrund, die untere Reihe auf den Nahbereich focussieren Das Endergebnis ist dann mit etwas Glück in allen Bereichen scharf.

 

 

 

Foto 8: 2-reihiges Digitalfoto von dünnem Meereis bei Ebbe, Lofoten. Die obere und untere Bildreihe wurden unterschiedlich focussiert, sodaß die Eisschicht und der Bergkamm scharf abgebildet sind.

 

 

Schließlich gibt es die neue Focus-Stacking-Technologie (Stacking = stapeln). Die Focus-Stacking-Programme versprechen Bilder, die von vorne bis hinten scharf sind, auch bei längeren Brennweiten! Dafür muß man mehrere Bilder des gleichen Motivs mit unterschiedlichen Focus-Ebenen aufnehmen. Die Stacking-Software (bei mir Heliconfocus) fügt dann die scharfen Bereiche der Bilder zu einem Bild mit sehr großem Schärfebereich zusammen.

 

 

 

Foto9: Focus-Stacking

 

 

Und das funktioniert unter günstigen Bedingungen auch in der Landschaftsfotografie. Bei dem folgenden Beispiel liegt der obere und untere Bildteil im Nahbereich, der weit entfernte Horizont liegt mittig. Hier kann die Focus-Stacking-Technik ihre Stärke zeigen. Im Ergebnis ist der Torbogen scharf sowie die Landschaft dahinter. Die neue digitale Technik bewirkt nicht weniger, als daß die Begrenzung der Schärfentiefe als Problem aus der Landschaftsfotografie verschwindet. Noch funktioniert es nur bei sehr günstigen Bedingungen, und man muß die Bilder ein wenig nachbearbeiten, aber es gibt schon erstaunlich gute Resultate. Mit den beschriebenen Möglichkeiten zur Dehnung der Schärfentiefe kann man somit eine Schwäche der digitalen Landschaftsfotografie weitgehend kompensieren.

 

 

 

 

Foto 10a: Baumbogen. Erster Schritt "vorne scharf" und "hinten scharf" zusammenrechnen (Focus-Stacking)

 

 

 

 

 

Foto 10b: Baumbogen. Zweiter Schritt: die 4 ganz scharfen Bilder stitchen. Ausgangsbilder: Nikon D3x , ISO 100, 55mm Macro, 1/25 Sek.m, Bl. 16

 

 

 

Schwächen und Stärken der neuen Technik

 

Der Rucksack ist nur noch halb so schwer wie früher. Der Aufbau von Stativ und Kamera geht schneller. Der Kontrastumfang des Sensors ist größer als beim Diafilm. Die Belichtung läßt sich schon vor der Aufnahme verläßlich kontrollieren. Die digitale Landschaftsfotografie hat viele praktische Vorteile. Allerdings kommt als neue Aufgabe hinzu, den Panoramakopf immer sehr genau waagrecht auszurichten. Ein wenig altmodisch bleibt das Fotografieren für digitale Landschaftsbilder schließlich doch noch, denn Autofocus, Belichtungsautomatik und der
automatischen Weißabgleich müssen ausgeschaltet sein, damit alle Bilder einer Serie später zusammenpassen.

Es ist sinnvoll, schon bei der Aufnahme der Bildserie einige Tücken zu beachten. Die Einzelaufnahmen sollten sich ungefähr mit 1/3 der Bildfläche überlappen, damit das Stitching-Programm seine Kontrollpunkte in den Überschneidungsbereichen findet. Schwierigkeiten ergeben sich, wenn große Teile des Bildes nur aus Himmel oder Wasser bestehen. Dort findet später das Stitching-Programm keine festen Kontrollpunkte. So kann ich Sonnenuntergänge stets nur aus einer einreihigen Bildserie zusammensetzen, weil nur der Horizont verlässliche
Kontrollpunkte liefert. Es gibt Möglichkeiten, dieses Problem zu umgehen (Panoramakopf mit Rasten, Motorkopf) die ich aber (noch) nicht nutze.

 

 

 

Foto 11: Sonnenaufgang am Brocken, Harz, gestitched aus 3 Aufnahmen. Einzelaufnahme: Nikon D3x, 20mm, 1/40 Sek., Bl. 8

 

 

Jede Bewegung, die sich über Bildgrenzen ausdehnt macht Schwierigkeiten. Dazu gehören Bäume im Wind oder Dünungs-Wellen. Vögel und
laufende Menschen sind dagegen meist kein Problem, weil sie (in Landschaftsfotos) klein sind und deshalb nicht über den Überlappungsbereich hinausragen. Und dann kann man die Stärke der Stitching-Technik voll ausnutzen. Man kann die Bildgrenzen sehr weit herausschieben und ganz ungewöhnliche Weitwinkelfotografien zusammensetzen - wer will, auch bis zu 360°-Panoramen. Für mich liegt aber der Schwerpunkt darauf, großformatige Landschaftsfotografien mit maximaler Detailschärfe herzustellen.

 

 

 

Foto 12: Hafeneinfahrt, Vesteralen, zusammengesetzt aus 3 Einzelbildern, ein Beispiel dafür, wie kleine bewegte Objekte problemlos in ein zusammengesetztes Landschaftsbild integriert sein können und wie dagegen Wellen die Bildgrenze erkennen lassen (links neben dem Boot).

 

 

 

 

 

Foto 13: Strasse auf den Lofoten, Bildwinkel 85° entspricht ca. 18 mm KB-Objektiv, zusammengesetzt aus 18 Einzelbildern.

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Die Landschaftsfotografie erlebt gerade einen Umbruch. Mit digitalen Kleinbildkameras und neuen Programmen lassen sich Fotografien herstellen, die den besonderen Detailreichtum der Großformataufnahmen erreichen und übertreffen. Großbildfotografie wird leichter - nicht nur von 25 kg auf 10 kg.

 

 

 

Foto 14: Gimsoystraumen nach Sonnenuntergang, Lofoten, zusammengesetzt aus 4
Bildern

 

 

 

 

Stitching und Stacking. Text und Fotos für den VISUM-Blog: © 2011, Martin Franz

 

Wer mehr Fotos von Martin Franz sehen möchte: Bilder aus Norwegen und aus Norddeutschland hier auf der Visum-Website.