Warum Focus Stacking im Makrobereich nötig wird
Focus Stacking verrechnet mehrere Aufnahmen mit jeweils leicht versetzter Schärfeebene zu einem einzigen Bild, das von vorn bis hinten scharf wirkt. Nötig wird das, weil die Schärfentiefe bei Maßstab 1:1 und Blende 8 auf Vollformat nur noch etwa einen Millimeter beträgt. Ein Bienenkopf misst mehrere Millimeter, eine Einzelaufnahme zeigt davon nur eine dünne Scheibe.
Der naheliegende Ausweg, stärker abzublenden, stößt schnell an die Beugung. Bei 1:1 verdoppelt sich die effektive Blendenzahl, eingestelltes f/16 entspricht also optisch f/32, und das Beugungsscheibchen wird größer als zwei Sensorpixel moderner Kameras. Feine Strukturen verschwimmen dann, obwohl rechnerisch mehr Tiefe vorhanden ist. Stacking umgeht diesen Konflikt, weil jede Einzelaufnahme bei der optimalen Blende entsteht.
Schrittweite aus der Schärfentiefe ableiten
Die Schrittweite darf die Schärfentiefe einer Einzelaufnahme nicht überschreiten, sonst entstehen beim Focus Stacking unscharfe Bänder zwischen den Ebenen. Als Faustregel dienen rund zwei Drittel der berechneten Tiefe, damit sich benachbarte Bilder überlappen. Bei 1:1 und Blende 8 mit knapp einem Millimeter Tiefe ergeben sich also Schritte von etwa 0,6 mm.
Ein kurzes Rechenbeispiel zeigt, wie stark der Maßstab wirkt: Bei 2:1 und gleicher Blende sinkt die Schärfentiefe auf ungefähr 0,36 mm, die Schritte schrumpfen auf rund 0,25 mm. Ein vier Millimeter tiefes Motiv braucht dann bereits sechzehn Aufnahmen statt sechs. Wer die Reihe plant, misst zuerst vordersten und hintersten Punkt und teilt die Strecke entsprechend.
Anleitung für die Aufnahme: Einstellring, Schlitten oder Kamerafunktion
Die einfachste Anleitung arbeitet mit dem Fokusring: Kamera aufs Stativ, Spiegelvorauslösung oder elektronischer Verschluss, manuelle Belichtung, Weißabgleich fest, dann vom vordersten Punkt aus in kleinen Drehungen nach hinten fokussieren. Nachteilig ist, dass sich die Brennweite vieler Objektive beim Fokussieren merklich verändert. Dieses Focus Breathing lässt nahe Ebenen größer erscheinen und kostet am Bildrand Fläche.
Präziser arbeitet ein Makroschlitten, der die gesamte Kamera auf einer Gewindespindel nach vorn bewegt, während die Fokuseinstellung unverändert bleibt. Motorisierte Schlitten fahren Schritte von wenigen Mikrometern und lösen automatisch aus. Für Maßstäbe über 2:1 ist der Schlitten praktisch Pflicht, weil sich der Fokusring dort nicht mehr fein genug drehen lässt.
Viele aktuelle Kameras beherrschen eine eingebaute Fokusreihe, je nach Hersteller als Fokus-Bracketing oder Fokusverlagerung bezeichnet. Eingestellt werden Startpunkt, Anzahl der Bilder und eine relative Schrittgröße. Einige Modelle verrechnen die Reihe sogar direkt in der Kamera zu einem JPEG. Diese Anleitung bleibt gleich: am vordersten Punkt beginnen, die Kamera arbeitet sich nach hinten durch.
Software für das Verrechnen: Tiefenkarte gegen Pyramide
Jede Software für Focus Stacking richtet zunächst die Einzelbilder aus, skaliert sie gegen das Breathing und sucht dann pro Bildbereich die schärfste Quelle. Zwei Rechenprinzipien haben sich etabliert. Die Tiefenkarte wählt für jedes Pixel genau eine Aufnahme aus und übernimmt deren Farbwerte unverändert, die Pyramidenmethode zerlegt alle Bilder in Frequenzbänder und mischt sie.
Helicon Focus bietet drei Verfahren an, darunter eine gewichtete Mittelung, eine Tiefenkarte und eine Pyramide. Zerene Stacker kennt die Methoden PMax, ein Pyramidenverfahren, und DMap, eine Tiefenkarte mit einstellbarer Kontrastschwelle. Beide Programme erlauben anschließend das Retuschieren einzelner Stellen aus beliebigen Quellbildern, was bei verschränkten Strukturen wie Insektenbeinen fast immer nötig wird.
Photoshop arbeitet über die Funktion „Ebenen automatisch überblenden“ mit Ebenenmasken, die jedem Quellbild seine scharfen Bereiche zuweisen; das Verfahren ähnelt einer Tiefenkarte. Affinity Photo führt die Reihe über eine Fokus-Zusammenführung zusammen und zeigt die Quellbilder in einem eigenen Bedienfeld, aus dem sich Fehler zurückmalen lassen. Für kurze Reihen reichen beide Programme völlig aus.
Typische Artefakte: Halos, Geisterkonturen und Ränder
Halos entstehen dort, wo eine scharfe Vorderkante vor einem unscharfen Hintergrund liegt. Die unscharfe Version der Kante ist in hinteren Aufnahmen breiter und überstrahlt den Hintergrund, die Software übernimmt diesen Schleier. Die Pyramidenmethode zeigt solche Säume stärker, die Tiefenkarte dafür ausgefranste Übergänge an feinen Haaren. Zurückretuschieren aus einem passenden Einzelbild behebt beides.
Ein bewegtes Motiv erzeugt Geisterkonturen, etwa ein Fühler, der zwischen zwei Aufnahmen zuckt, oder eine Blüte im Luftzug. Eine weitere Fehlerquelle beim Focus Stacking ist das Breathing: Nach dem Skalieren fehlen an den Rändern Bildinformationen, deshalb lohnt es sich, den Ausschnitt etwas weiter zu wählen als geplant und später zu beschneiden.
Focus Stacking in der Landschaft
Auch draußen lohnt sich Focus Stacking, wenn ein naher Vordergrund wie eine Blüte einen halben Meter vor der Kamera und ein ferner Bergkamm gleichzeitig scharf erscheinen sollen. Statt Blende 22 mit ihrem deutlichen Beugungsverlust genügen zwei bis vier Aufnahmen bei Blende 8 oder 11 mit Fokus auf Vordergrund, Mitte und Horizont.
Wind ist in der Landschaft der größte Gegner, weil Gräser und Zweige zwischen den Aufnahmen schwanken. Kurze Belichtungszeiten und eine schnelle Abfolge über die kamerainterne Fokusreihe verringern das Problem. Wechselndes Licht bei ziehenden Wolken verursacht Helligkeitssprünge, deshalb wird die Belichtung vorab manuell festgelegt und die Reihe möglichst in wenigen Sekunden abgeschlossen.