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Multishot-Techniken

von Uwe Heimburger

Manchmal ist die Umsetzung einer Bildvision künstlerisch und/oder technisch nur mithilfe einer Multishot-Technik möglich. Bei dieser in verschiedenen Varianten verfügbaren Technik werden mehrere digitale Aufnahmen zu einem Bild verrechnet.

Mit diesem Beitag gebe ich einen Überblick über ausgewählte Multishot-Techniken, deren Anwendungsbereich, Funktionsweise und Konsequenzen begleitet von Bildbeispielen.

Einleitung

Um dem Betrachter eine Botschaft zu vermitteln wurden bereits in der analogen Fotografie Mehrfachbelichtung von Filmmaterial, wie auch aus meheren Bildern oder Bildausschnitten zusammengesetzte Kollagen kreativ eingesetzt.

Computer-Anwendungen wie Adobe Photoshop oder Affinity Photo unterstützen solche Bearbeitungen digital. Dabei kommen insbesondere Layer-, Maskierungs- und besondere Berechnungsverfahren zum Einsatz. Aber die digitale Fotografie hält noch andere Schmankerl bereit, die in der analogen Fotografie undenkbar erschienen. Technik und Kreativität sind kaum Grenzen gesetzt.

So halten über die letzten Jahre neue Multishot-Techniken Einzug. Bei diesen werden mehrere Bilder digital aufgenommen und in der digitalen Nachbearbeitung zu einem Zielbild verrechnet. Für verschiedene Multishot-Techniken wurden dazu spezielle Verfahren entwickelt.

Vereinzelt sind diese sogar bereits als spezielle Kamerafunktionen umgesetzt. Die Regel ist jedoch, dass die Verarbeitung der Bilder auf einem Computer mit Spezialsoftware erfolgt. Diese Software bietet deutlich mehr Spielraum zur Erzeugung bester Bildqualität und ermöglicht vielfältige Variation.

Ausgewählte Multishot-Techniken

Zu den hier betrachteten Multishot-Techniken zählen High Dynamic Range (HDR), Panorama, Focus Stacking und Pixel Shift Resolution (PSR).

Jede dieser Techniken dient einem ganz konkreten Zweck, der mit einer einzelnen Aufnahme nicht erfüllt werden kann.

Kameramodelle verschiedener Hersteller unterstützen zum Teil mit Automatiken, oft sind sie nur manuell möglich. Basistechnologien wie Belichtungsreihe, Serien- und Intervallaufnahme werden als Basis eingesetzt. Sie gehören zur Ausstattung von gehobenen Kameramodellen. HDR wird schon weniger oft angeboten. Focus Stacking ist eine echte Rarität. Olympus bietet es in einigen Kameras in Kombination mit einem dafür geeigneten Objektiv an, und PSR ist eine herstellerspezifische Technik von Pentax.

Herausforderungen

Das Ergebnis einer Multishot-Technik muß nicht besser sein als ein Einzelbild. Denn die "Fehler" in und zwischen den Einzelbildern einer Bilderserie, die zu einem Bild miteinander verrechnet werden, summieren sich.

Herausforderungen sind deswegen insbesondere ...

  • wechselnde Lichtverhältnisse
  • Gefahr der Unschärfe durch Bewegung in der Szenerie
  • Gefahr durch ungewollte Bewegung der Kamera (Verwacklung)
  • ungeeignete Belichtungszeiten
  • möglicher Versatz zwischen den Bildern

Dem begegnet der Fotograf in Abhängigkeit von der eingesetzten Technik mit technischen Massnahmen. Im wesentlichen sind dies folgende ...

  • Einsatz von Stativ, Kugel-/Panoramakopf, Nivelliereinheit, Makroschiene
  • Kamera im manuellen Modus
  • Nutzung von speziellen Multishot-Optionen der eingesetzten Kamera

Entwicklungsprozess für Multishot-Bilder

Unter Einsatz von Belichtungsreihe, Serien- oder Intervallaufnahme, einem spezifischen Multishot-Programm der Kamera oder manuell werden mehrere Aufnahmen angefertigt.

Interessanterweise werden bei Auswahl der Option Mehrfachbelichtung an meiner Kamera die Belichtungsdaten miteinander verrechnet bevor eine Raw-Datei erzeugt wird. Somit werden sie als ein Bild bzw. Frame in der Raw-Datei angelegt. Dadurch ist es später nicht möglich, Einfluss auf die Einzelbelichtungen zu nehmen. Möchte man dies, muss man herkömmlich im Serienbild-Modus arbeiten und die Einzelbilder im Nachhinein in einer Bildbearbeitungssoftware wie Adobe Photoshop oder Affinity Photo über Ebenen miteinander verrechnen.

Um die Bildqualität in der Nachbearbeitung optimieren zu können, sollten die Aufnahmen im Raw-Format erfolgen.

Im nächsten Schritt werden die Aufnahmen von der Speicherkarte auf einen Computer übertragen, mit einem Raw Converter digital entwickelt, und die resultierenden Bilder mithilfe einer Spezialsoftware verrechnet. Um Berechnungsfehler, die sich im Bild bemerkbar machen, möglichst klein zu halten, sollten Zwischenbilder mindestens im Format 16 Bit Tiff erzeugt werden, bei HDR gar in 32 Bit. Während der Berechnungen garantiert der Wide Gamut Farbraum ProPhoto RGB feinste Übergänge in den Farbwerten benachbarter Pixel.

Für das Endergebnis genügt meist die Wahl des sehr kompakten verlustbehafteten Datei-Formats Jpeg im Farbraum sRGB in hoher Qualitätsstufe.

Im Prozess unterstützen mich verschiedene Apps, die sich zum Teil in ihrem Funktionsangebot überschneiden. Die in späteren Abschnitten gezeigten Bilder entstanden in diesem Szenario.

Beispiel für eingebundene svg-Grafik

 

Capture One Pro ist die zentrale App, in der ich meine Bilder verwalte, Raw-Aufnahmen üblicherweise digital entwickle und Bilder in verschiedenen Formaten daraus erzeuge. In einigen Multishot-Szenarien muss ich mit der Raw-Konvertierung auf Raw Therapee ausweichen, da Capture One die benötigten Funktionen nicht anbietet.

Das Alleinstellungsmerkmal des Open Source Raw-Konverters Raw Therapee ist, dass es Raw-Dateien, die mehrere Aufnahmen bzw. Frames beinhalten, in Einzelbilder splitten kann. Darüber hinaus wird Pixel Shift Resolution Demosaicing angeboten - derzeit die beste Implementierung aller Raw-Konverter am Markt.

Affinity Photo ist ganz frisch in meinem Workflow. Die App bietet eine Vielzahl Funktionen inklusive HDR, Panorama und Focus Stacking, funktioniert ähnlich wie Marktstandard Adobe Photoshop und bietet ein hervorragendes Preis-/Leistungsverhältnis. Aktuell nutze ich lediglich das HDR-Modul, denn mit PT Gui und Helicon Focus habe ich bereits seit längerem spezialisierte und sehr gut funktionierende Panorama- bzw. Focus Stacking Software im Einsatz.

Alles hat seinen Preis

Die Anwendung von Multishot-Techniken hat in mehrfacher Hinsicht seinen Preis:

  • optionales Equipment für optimale Ergebnisse: Stativ, Nivelliereinheit, Kugelkopf mit Panoramafunktion oder Panoramakopf und Makroschiene
  • größeres Gewicht beim Transport im mobilen Einsatz
  • extrem hoher Speicherplatzbedarf und CPU-Verbrauch
  • Notwendigkeit zur Anschaffung von Software, die die nötigen Funktionen bereit hält
  • erhöhter Zeitbedarf für die Durchführung des vollständigen Prozess von den Aufnahmen bis hin zum fertigen Bild

Beispiel zum Speicherbedarf

Ein Rechenbeispiel zum Speicherplatzbedarf zum unten gezeigten Bild 1. Die Aufnahme entstand mit einer 36 Megapixel-Kamera im Modus HDR. Dieser erzeugt die Rohdaten dreier Bilder, die gemeinsam in einer DNG-Datei gespeichert werden. Die Einzelbilder habe ich wegen des sichtbaren Bildkreises des Objektivs deutlich beschnitten. Trotzdem ergeben sich bei Verwendung des unkomprimierten Datei-Formats 16 Bit Tiff für die Zwischenergebnisse folgende Speicherbedarfe im Verarbeitungsprozess.

Tabelle: Beispiel Speicherbedarfe im Bearbeitungsprozess
KomponenteBildDatei-FormatAktivitätAusdehnungVolumen (MB)
Kamera 1 DNG Aufnahme 7368 x 4924 127,4
Raw Therapee 5.1 1 Tiff Extraktion Bild 1 7368 x 4924 217,7
Raw Therapee 5.1 2 Tiff Extraktion Bild 2 7368 x 4924 217,7
Raw Therapee 5.1 3 Tiff Extraktion Bild 3 7368 x 4924 217,7
Capture One 10 1 Tiff Beschnitt Bild 1 4600 x 4600 127,8
Capture One 10 2 Tiff Beschnitt Bild 2 4600 x 4600 127,8
Capture One 10 3 Tiff Beschnitt Bild 3 4600 x 4600 127,8
Affinity Photo 1.5 1 Tiff HDR-Berechnung 4600 x 4600 159,1
Capture One 10 1 Jpeg Präsentationsbild 600 x 600 0,2
        Summe: 1323,2

In Summe ca. 1,3 GB Daten - und das bei nur drei Aufnahmen!

Der Speicherverbrauch des Ausgabebildes für die Internetpräsentation ist im Vergleich zu den Zwischenbildern mit 200 KB verschwindend gering, das fertig entwickelte Tiff-Basisbild mit 159 MB extrem umfangreich.

Nach Durchführung des Prozess ist es daher angebracht, die Zwischen-Ergbnisse, d.h. die Einzelbilder wieder zu löschen. So bleiben nur die DNG-Datei aus der Kamera, das optimale Ausgabebild im Format 16 Bit Tiff und die daraus generierten Präsentationsbilder, beispielsweise für das Internet. Ersparnis im obigen Beispiel ca. 1 GB Speicher!

Bei umfangreichem Einsatz der Multishot-Techniken wird man früher oder später einen Ausbau der Festplatten- und Backup-Kapazitäten in Bestracht ziehen müssen.

HDR (High Dynamic Range)

… erlaubt den Umgang mit extremen Helligkeitsdifferenzen. Weder Tiefen ertrinken im Schwarz noch fressen die Lichter aus.

Die Technik wird eingesetzt, wenn die Helligkeitsdynamik der Szenerie die Fähigkeiten des Sensors überschreitet. Erkennbar ist dies am Histogramm der Kamera. Der Anzeigebereich reicht auch nach Anpassung der Belichtung nicht aus, alle Helligkeitswerte anzuzeigen.

Daher werden mehrere Bilder mit unterschiedlicher Belichtung so aufgenommen, dass sowohl die Tiefen, die Mitten als auch die Lichter jeweils vollständig in einer der Aufnahmen enthalten sind. Während der Verrechnung der Bilder werden die Helligkeitswerte so komprimiert, dass sie vollständig innerhalb des Anzeigebereichs des Histogramms liegen.

1

Dieses Bild basiert auf drei Aufnahmen - einer mit Basisbelichtung, einer 2 EV (Blendenstufen) unter- und einer 2 EV überbelichteten Aufnahme. Die drei hohen Grashalme links im Bild sind in Wirklichkeit nur einer. Durch den herrschenden Wind bewegte er sich während der Aufnahmen. Dieser Effekt könnte als Fehler interpretiert in der Nachbearbeitung wegretuschiert werden, kann aber auch bewußt künstlerisch eingesetzt und somit gewollt sein.

Kamera: HDR-Automatik (3 Aufnahmen in eine DNG-Datei), Programm Av, Fokus manuell, Live View
Kamera-Position: fixiert
Hilfsmittel: Stativ, Kugelkopf, Kabelauslöser
Software: Raw Therapee 5.1 (Raw-Konvertierung, Einzelbildextraktion), Affinity Photo 1.5 (HDR), Capture One Pro (Finaiisierung)

Panorama

Diese Technik ermöglicht auch ohne extreme Weitwinkelobjektive große Bildwinkel in der Breite und/oder Höhe abzubilden. Bilder werden überlappend horizontal und/oder vertikal in Zeilen bzw. Spalten aufgenommen.  In spezialisierter Panorama-Software werden die Bilder miteinander "vernäht" (Stitching). Hierfür stehen verschiedene Arten der Projektion auf das zweidimensionale Zielbild zur Verfügung.

2

Dieses Panorama besteht aus vier sich horizontal überlappenden Einzelbildern, ca. 190° Breite x 80° Höhe, Projektion zylindrisch.

Kamera: 4 Einzelaufnahmen, Belichtung und Fokus manuell, Live View
Kamera-Position: Kamera horizontal um senkrechte Achse gedreht
Hilfsmittel: Stativ, Panoramakopf, Makroschiene (als Parallaxenausgleichsadapter), Kabelauslöser
Software: PTGui 10.0 (Panorama), Capture One Pro (Raw-Konvertierung, Finalisierung)

Focus Stacking

… ermöglicht Bilder mit beliebiger Schärfentiefe.

Mehrere Aufnahmen werden in derselben optischen Achse von nah bis fern mit mehreren Fokuspunkten aufgenommen. Im Makrobereich garantiert eine Makroschiene die dort erforderliche Präzision über eine Vielzahl an Aufnahmen. Bei Landschaftsaufnahmen wird die Fokussierung der Kamera genutzt. Hier reichen oft drei Aufnahmen, um Vorder- bis Hintergrund durchgängig scharf abzubilden.

3

Zehn Makroaufnahmen wurden zu einem einzelnen Bild verrechnet. Das Bokeh einer offenen Blende bleibt erhalten und trotzdem werden die Details zwischen erster und letzter Bildebene, in diesem Fall vom Blütenrand bis zur rechts befindlichen Knospe scharf dargestellt. Eine Erhöhung des Blendenwertes würde zu einem deutlich anderen Bildergebnis führen.

Kamera: 10 Einzelaufnahmen, Programm Av, Belichtungskorrektur (ETTR - exposure to the right), Fokus manuell, Live View
Kamera-Position: Kamera via Makroschlitten in Millimeterschritten Richtung Objekt bewegt
Hilfsmittel: Stativ, Kugelkopf, Makroschiene, Kabelauslöser
Software: Helicon Focus 6.6 (Focus Stacking), Capture One Pro (Raw-Konvertierung, Finalisierung)

PSR (Pixel Shift Resolution)

… ist eine von Pentax entwickelte Technik, die auf einem magnetisch gelagerten Bildstabilisator in der Kamera aufsetzt.

Vier Aufnahmen werden automatisch kurz hintereinander aufgenommen und dabei jeweils um ein "Farbpixel" versetzt. Es entsteht eine erhöhte Farb- und Detailtreue, Bildrauschen reduziert, Schattenbereiche besser durchzeichnet. Damit der Effekt zum Tragen kommt, ist eine hochwertige Optik einzusetzen.

4

Ein 100%-Ausschnitt des obigen Bildes zeigt außergewöhnlichen Detailreichtum:

5

Kamera: PSR-Automatik (4 Aufnahmen in eine DNG-Datei), Programm Av, Belichtungskorrektur, Fokus manuell, Live View
Kamera-Position: fixiert
Hilfsmittel: Stativ, Kugelkopf, Kabelauslöser
Software: Raw Therapee 5.1 (Raw-Konvertierung - PSR), Capture One Pro (Finalisierung)

Was - das war's schon?

Sollte ich Neugier auf mehr geweckt haben, vertiefende Informationen bieten das Internet mit zahlreichen Beiträgen und reichhaltigem Video-Angebot, sowie entsprechende Fachliteratur. Perfekte Voraussetzungen, um mit Multishot-Techniken zu beginnen!

Zum Abschluss ein Hinweis:

Bereits in der Vergangenheit habe ich den Themen Panorama und Focus Stacking Beiträge gewidmet:

Bei Interesse, einfach lesen - viel Spass!

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