Einführung in die Makro- und Mikrofotografie

Workshop Einführung in die Makro- und Mikrofotografie

1.Allgemeines

Informationen, Anleitungen und Tutorials zum Thema Makro- und Mikrofotografie finden sich im Internet viele. Daher möchte ich hauptsächlich auf den hier verwendeten Aufbau eingehen.

Nach DIN 19040 ist festgelegt, dass sich die Makrofotografie im Maßstabsbereich von 1:10 bis 10:1 abspielt. Um also in den Mikrobereich zu kommen muss man also schon größer als 10:1 abbilden. Ein Insekt mit einer Länge von 1mm müsste also mit mehr als 10mm auf dem Sensor der Kamera abgebildet werden. Dies ist mit dem hier vorgestellten Aufbau durchaus möglich. Der Aufbau ist aber sehr empfindlich. Bereits ein Vorbeifahrender LKW kann zu sichtbaren Verwackelungen führen.

2.Schärfentiefe und Stacking

Bei allen starken Makro- und Mikroobjektiven tritt das Problem auf, dass die Schärfentiefe sehr gering ist.

Das ist hier im Beispiel deutlich zu erkennen: Ein Teil des Kopfes ist scharf, die Augen sind es schon nicht mehr.

Aus diesem Grund werden von einem Objekt viele Aufnahmen gemacht. Wobei die Schärfe bei jeder Aufnahme ganz leicht verändert wird. Anschließend werden die Aufnahmen im PC zu einem durchgängig scharfen Bild zusammengesetzt. Man spricht von „Focus Stacking“.

3.Hardware

Je nach Geldbeutel und Aufwand den man treiben möchte, sind verschiedene Aufbauten möglich. Wer im Internet recherchiert wird sicher noch weitere oder Abwandlungen finden.

3.1.Makroobjektive und Objektive mit Makroeinstellung

Ein einfacher Weg in die Makrofotografie ist die Anschaffung eines Makroobjektivs oder auch eines Objektivs mit Makrofunktion. Letzteres findet sich bei einigen Tele(zoom)objektiven.

Diese Lösung ist einfach, aber teuer.

3.2.Vorsatzlinsen

Mit einer Vorsatzlinse zu einem vorhanden Objektiv kann man bereits interessante Ergebnisse erzielen. Von billigen unvergüteten Linsen ist jedoch dringend abzuraten. Es treten fast immer störende Farbränder auf. Eine brauchbare Vorsatzlinse (Achromat) ist vergütet (coated) und hat diese Probleme nicht.

3.3.Mikroskopobjektiv vor ein vorhandenes (Tele-) Objektiv

Interessanter ist eine Selbstbau-Lösung mit einem Mikroskopobjektiv. Hierbei wird über einen Adapter ein Mikroskopobjektiv vor ein vorhandenes Teleobjektiv gesetzt. Ein geeignetes Mikroskopobjektiv ist bereits für ca. 40€ erhältlich. Der Nachteil: Den Adapter muss man sich selbst basteln.

Benötigt wird:

Step-up Ring (Adapterring)
Holzscheibe
Mikroskopobjektiv

Die Holzscheibe dient zur Aufnahme des Mikroskopobjektivs und wird in den Step-up Ring gedreht.

Üblicherweise haben Mikroskopobjektive ein RMS-Gewinde. Das Loch in der Holzscheibe muss also etwas kleiner als 20,32mm sein. Dann lässt sich das Mikroskopobjektiv mit leichter „Gewalt“ in die Scheibe schrauben. Der Außendurchmesser muss so groß sein, dass sich die Scheibe in den Step-up Ring schrauben lässt. Wenn der Step-up Ring breit genug ist, kann die Holzscheibe auch eingeklebt werden. Um Reflexionen zu vermeiden kann die Innenseite der Holzscheibe schwarz gefärbt werden.

Das Mikroskopobjektiv sollte eine Vergrößerung von 2x ..10x haben. Für den Anfang ist eine Vergrößerung von 4x sehr gut geeignet.

Das ganze funktioniert auch bei Kameras, die nicht über Wechselobjektive verfügen. Zwingend erforderlich ist aber ein Filtergewinde.

Teleobjektiv mit Adapter und Mikroskopobjektiv

Mit dieser Kombination lassen sich schon recht gut Makroaufnahmen machen. Wobei ein Stativ zwingend erforderlich ist. Scharfe Freihandaufnahmen sind reiner Zufall.

Das hier verwendete Telezoom hat eine Brennweite von 150-600mm (Kleinbildäquivalent).

Beispielaufnahme mit Mikroskopobjektiv vor einem Teleobjektiv (150mm Kleinbild)

Wenn die Brennweite des Objektivs zu klein ist, kann es zu starken Vignettierungen kommen. Bei diesem Beispiel sieht man deutlich die schwarzen Ecken.

Als Mikroskopobjektiv empfehle ich ein 4x / 160. Das bedeutet eine Vergrößerung von 4x und das Objektiv ist für eine Tubuslänge von 160mm berechnet. Es sind auch andere Tubuslängen möglich. Unendlich (∞) ist vor allem für die folgenden Aufbauten nicht geeignet.

3.4.Mikroskopobjektiv und Balgengerät

Wer kein geeignetes Teleobjektiv hat oder aus Qualitätsgründen auf „unnötige“ Linsen im Strahlengang verzichten möchte, kann ein Mikroskopobjektiv auch vor ein Balgengerät setzen.

Benötigt wird:

Pos.Beschreibung
1Balgengerät
2Adapter Kamera-Balgen
3Adapter Balgen-M42
4Adapter M42-RMS
5Mikroskopobjektiv

Das Kernstück ist ein Balgengerät. Hiervon gibt es, auch auf dem Gebrauchtmarkt, eine reichhaltige Auswahl. Da keine elektrischen Anschlüsse für Systemobjektive benötigt werden, sind auch ältere Modelle geeignet. Oftmals finden sich preiswerte Balgengeräte aber nicht mit dem zur eigenen Kamera passenden Anschluss. Daher ist in den meisten Fällen ein Adapter zwischen Kamera und Balgen notwendig (Pos. 2). Aber auch diese Adapter sind oft gebraucht günstig zu bekommen.

In diesem Beispiel wird ein Adapter für das Mikroskopobjektiv (Pos. 4) von https://www.traumflieger.de verwendet. Es kann aber auch eine passende Holzscheibe (siehe 3.3 Mikroskopobjektiv vor ein vorhandenes (Tele-) Objektiv) selbst anfertigt werden.

Welche Adapter benötigt werden weiß man erst, wenn man sich für ein Balgengerät entschieden hat. Es ist aber ratsam sich vorher umzuschauen, welche Adapter für die eigene Kamera verfügbar sind.


Balgengerät und Mikroskopobjektiv (Einzelteile)
Balgengerät und Mikroskopobjektiv

3.5.Zubehör

Da die Makro-und vor allem die Mikrofotografie sehr empfindlich auf Erschütterungen reagieren, ist ein stabiles Stativ unumgänglich. Um die Kamera exakt vor dem Objekt zu positionieren und beim Stacking den Abstand zum Objekt genau zu verändern, ist ein Makroschlitten und/oder ein Kreuztisch hilfreich. Das hier verwendete Balgengerät hat bereits einen „Makroschlitten“ integriert (untere Stellschraube).

Kreuzschlitten

4. Software

Wie bereits anfangs erwähnt werden von einem Objekt viele Aufnahmen mit leicht abweichender Schärfeebene gemacht (Focus-Stacking). Um aus dieser Vielzahl von Fotos ein scharfes Bild zu erzeugen wird eine spezielle Software benötigt.

Wer sich im Internet auf die Suche nach Stacking-Software macht wird sicher auf Helicon, Zerene Stacker und CombineZP stoßen. Aber auch Adobe Photoshop bietet diese Möglichkeit. Für den Einstieg ist aber eine Bezahlsoftware nicht unbedingt notwendig. Das Programm Hugin ist für Windows, Mac und Linux verfügbar. Obwohl es als „Panorama photo stitcher“ deklariert ist, kann man es genauso gut zum Focus-Stacking verwenden.

Workflow Focus-Stacking mit Hugin

4.1. Hugin starten

Im Panorama Sticher Benutzeroberfläche = Experte wählen

4.2.I m Panorama Stitcher

Reiter: Bilder
Bilder hinzufügen

Wenn aus den Bilddateien die Brennweite und der Formfaktor nicht hervorgehen, müssen diese manuell eingegeben werden. Der Wert für die Brennweite bzw. HFOV (horizontal field of view) ist für das Focus-stacking egal (z.B. 8).

Objektivtyp: Gradlinig (Rectilinear).

4.3. Mit Hugin’s CPFind Kontrollpunkte erstellen

In der Standardeinstellung werden Kontrollpunkte mit „Hugin’s CPFind“ ermittelt. Hier werden jedoch Kontrollpunkte zwischen allen einzelnen Bildern ermittelt.

Da es nicht erforderlich ist, zwischen allen Bildern CPs zu erstellen kann unter Datei-Einstellungen-Kontrollpunkt-Detektoren ein neues Element für cpfind angelegt werden.

Folgenden Argumente können verwendet werden:

–linearmatch –linearmatchlen=1 -o %o %s –fullscale –sieve1width=15 –sieve1height=15 –sieve1size=120

–linearmatchDie zu verarbeitenden Foto sind nicht mehrzeilig angeordnet. Das ist beim Stacking immer der Fall.
–linearmatchlen=1Es werden das aktuelle Foto und das folgende berücksichtigt.
–fullscalecpfind arbeitet mit der vollen Größe der Fotos.
–sieve1width=15Anzahl der Rechtecke (buckets), in die das Foto aufgeteilt wird (horizontal)
–sieve1height=15Anzahl der Rechtecke (buckets), in die das Foto aufgeteilt wird (vertikal)
–sieve1size=120Maximale Anzahl CPs, die je Rechteck (bucket) ermittelt werden.

Weitere Einstellungen haben sich bewährt:

–linearmatch -o %o %s –sieve1width=15 –sieve1height=15 –sieve1size=120

Kein –fullscale, daher schneller, aber evtl. nicht so genau.

–linearmatch -o %o %s –sieve1width=15 –sieve1height=15 –sieve1size=120 –minmatches=10
–sieve2width=10 –sieve2height=10 –sieve2size=1

Liefert mindestes 10 und max 100 CPs (sieve2width * sieve2height * sieve2size).

4.4. Kontrollpunkte im Reiter Kontrollpunkte prüfen

Ggf. Kontrollpunkte manuell eingeben oder fehlerhafte löschen.

4.5. Im Reiter Bilder Optimieren

Geometrisch: Ausrichtung (inkrementell, vom Anker beginnend). Berechnen anklicken. Es werden alle einzelnen Fotos anhand der CPs ausgerichtet und in der gleichen Größe „übereinandergelegt“ (aligment).

Auf die fotometrische Berechnung kann beim Focus-Stacking in der Regel verzichtet werden, da Beleuchtung, Blende, Belichtungszeit, Weißwert etc. sich nicht ändern.

4.6. Im Reiter Zusammenfügen

Projektion: Gradlinig (Rectilinear)
Bildwinkel: Bildwinkel berechnen
Panorama-Abmessungen: Optimale Größe berechnen
Beschnitt: Beschnittene Bilder anpassen

Panorama-Ausgabe: Nichts auswählen.

Umgerechnete Einzelbilder: Keine Belichtungskorrektur, niedriger Dynamikumfang

–> Es werden die einzelnen alignten Bilder gespeichert. Diese können z.B. mit imfuse oder enfuse weiter verarbeitet werden.

Verbundene Stapel: Vereinigte Belichtungsreihen (jetzt wird auch Fusion: enfuse aktiviert)

Optionen zu enfuse eingegeben: –gray-projector=l-star –exposure-weight=0 –saturation-weight=0 –contrast-weight=1 –hard-mask

Wenn man –gray-projector=l-star weg lässt ist enfuse schneller. Aber mit –gray-projector=l-star ist das Ergebnis besser.

jetzt zusammenfügen

5.Links

http://klaus-henkel.de/mikrofibel.pdfUmfangreiche Informationen zu Mikroskopen und Mikroskopobjektiven.
https://traumflieger.de/Viele Tips, Tricks und ein Shop für die Makrofotografie.
http://hugin.sourceforge.net/Hugin – Panorama photo stitcher
https://github.com/mviereck/microscopy-toolsimfuse: sehr umfangreiches Tool zum Zusammensetzen der Fotos (nur für Experten).
http://enblend.sourceforge.net/ https://sourceforge.net/projects/enblend/enfuse – Teil von Hugin
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