Makrofotografie

In diesem Wiki werden soweit wie möglich allgemeine (Fotografie-)technische Begriffe verwendet; bei einigen modernen Funktionen gibt es jedoch nur Hersteller-spezifische Bezeichnungen, wofür hier Nikon-eigene Begriffe eingesetzt werden. FIXME Bitte ggf. Begriffe anderer Hersteller ergänzen.

Definitionen und Begriffe

Abbildungsmaßstab

Der Abbildungsmaßstab bezeichnet das Verhältnis der Größe der Abbildung (also der Projektion auf die Bildebene) eines Motivs zu seiner tatsächlichen Größe. Für den Abbildungsmaßstab werden die Verhältnisse der Längen verwendet und nicht die der Flächen.

Beispiele für Abbildungsmaßstäbe:

  • 1:1 = Abbildung ist so groß wie das Motiv
  • 1:2 = Abbildung ist halb so hoch und halb so breit wie das Motiv und seine Fläche beträgt ein Viertel der Motivfläche
  • 2:1 = Abbildung ist doppelt so hoch und doppelt so breit wie das Motiv und seine die Fläche ist das Vierfache der Motivfläche

Die Film- oder Sensorgröße hat keinen Einfluss auf den Abbildungsmaßstab, sondern nur auf die Größe des Bildausschnitts.

1:1-Abbildung einer 1-Euro-Münze auf diversen Beispiel-Formaten:

massstab_formate.jpg

Durchmesser einer 1-Euro-Münze 23,25 mm
6×6-Mittelformat 60 x 60 mm2 (schwarz)
Kleinbild = 35mm-Film / „Vollformat“-Sensor 24 x 36 mm2 (blau)
„Halbformat“-Sensor 23,7 x 15,7 mm2 (rot)
Kompaktkamera-Digitalsensor, z.B. 1/1,8“ 7,71 x 5,31 mm2 (grün)

Definitionen für die Makrofotografie

Eine makrofotografische Abbildung ist nach DIN 19040 gegeben zwischen einem Abbildungsmaßstab von 1:10 und 10:1. Manchmal werden in der Literatur auch erst Abbildungen ab einem Maßstab 1:1 als Makrofotografie bezeichnet. Der Begriff „Nahaufnahme“ ist wenig präzise und wird unterschiedlich ausgelegt.

Üblicherweise werden Abbildungsmaßstäbe von ca. 1:4 bis 4:1 als Makroaufnahmen bezeichnet (bereits eine auf Kleinbild formatfüllende Aufnahme eines Kopfes erfüllt die Makro-Definition nach DIN). Größere Maßstäbe als ca. 4:1 erfordern Spezialzubehör und gehören eher zur Kategorie Mikroskop-Fotografie. Aktuelle handelsübliche Makro-Objektive erzeugen einen Abbildungsmaßstab von bis zu 1:1.

Zerstreuungskreis / Schärfentiefe

Ein Objektiv bildet nur in einer Ebene (die durch die Fokussierung bestimmt wird) parallel zum Film/Sensor scharf ab. Objekte davor und dahinter werden mehr oder weniger unscharf abgebildet. Punkte außerhalb der Schärfeebene werden als Scheiben abgebildet.

Der Durchmesser des Zerstreuungskreises gibt an, bis zu welcher Größe dieser Kreisscheiben die Abbildung noch als scharf gesehen wird.

Die Schärfentiefe ist der Bereich vor und hinter der Schärfeebene, dessen Abbildung noch als scharf wahrgenommen wird. Sie hängt also ab vom Zerstreuungskreisdurchmesser.

Der Zerstreuungskreisdurchmesser hängt ab vom Qualitätsanspruch. Üblich ist ein Zerstreuungskreis von 0,03mm, da dieser Wert für eine normalsichtige Person ausreicht, die ein Bild von einer Entfernung betrachtet, die ca. der Länge der Bilddiagonale entspricht, um eine Abbildung bestehend aus Kreisen kleiner oder gleich des Zerstreuungskreisdurchmessers als scharf wahrzunehmen. Üblicherweise steigt mit der Größe des Bildes der Betrachtungsabstand, um das Bild mit einem Blick aufnehmen zu können. Es gibt auch Abbildungen, die mit sinkendem Betrachtungsabstand bis zu einem gewissen Grad immer mehr Details enthüllen oder andererseits grob gerasterte Plakate, die für sehr große Abstände ausgelegt sind. Weiterhin gibt es Abbildungen, die durch hohe Kantenschärfen keine Unschärfebereiche aufweisen, sie wirken jedoch zweidimensional und eher wie Gemälde oder unnatürlich.

Naheinstellgrenze / freier Arbeitsabstand

Ein Objektiv wird auf die kürzest mögliche Entfernung eingestellt, auf die es noch fokussieren kann. Dann ist die Naheinstellgrenze der Abstand zwischen Schärfeebene und Bildebene (d.h. Sensor oder Film) und der freie Arbeitsabstand ist die Distanz zwischen Schärfeebene und Frontlinse.

Technische / physikalische Randbedingungen

Schärfentiefe

Die Schärfentiefe hängt ab vom Abbildungsmaßstab, der Blende und dem Zerstreuungskreis. Sie hängt nicht ab von der Brennweite und auch nicht vom Aufnahmeformat.

Tabelle zeigt Schärfentiefenausdehnung in mm für Zerstreuungskreis = 0,03mm:

Abbildungsmaßstab ⇓ / Blende ⇒ 2.8 4 5.6 8 11 16 22 32 45 64
1:1 0,336 0,48 0,672 0,96 1,32 1,92 2,64 3,84 5,401 7,683
1:10 18,5 26,4 37 52,8 72,7 105,8 145,8 213,2 302,5 438,6

Da die Schärfentiefe relativ gering ausfällt, bestimmt die Lage der Schärfeebene maßgeblich die Bildgestaltung.

Beugungsunschärfe

Die Schärfentiefe lässt sich durch Abblendung mehr oder weniger beliebig ausdehnen – vorausgesetzt, es ist genug Beleuchtung vorhanden oder die Belichtungszeit kann lange genug gewählt werden. Leider sinkt bei steigender Abblendung (große Blendenzahlen, ca. > 16) die Gesamtschärfe durch die Beugungsunschärfe. Wenn Licht durch eine enge Öffnung strahlt, wird es abgelenkt (gebeugt), dieser Effekt ist nicht in der Objektivrechnung berücksichtigt und daher entstehen Unschärfen. Beugungsunschärfe ist auch der Grund, weswegen Lochkameras keine knackscharfen Fotos liefern.

Weitere Faktoren

Faktoren, die die Abbildungsqualität und/oder die Bildgestaltung beeinflussen:

  • Kleine Bewegungen werden ebenfalls verhältnismäßig groß abgebildet – dadurch große Gefahr an Bewegungsunschärfe durch Bewegungen der Kamera (Verwackelung) oder des Motivs.
  • Wegen geringer Schärfentiefe ist eine exakte Fokussierung schwierig, aber unbedingt notwendig.
  • Die Qualität der verwendeten Optik und des Films oder Sensors fällt bei Makroaufnahmen besonders ins Gewicht. Feine Strukturen, die kleiner sind als das Auflösungsvermögen des optischen Systems oder der Auflösung des Films oder Sensors, werden nicht wiedergegeben.
  • Abschattung des Motivs durch kurzen Abstand von der Frontlinse. Auch wenn die Werbung anderes verkündet: extrem kurze freie Arbeitsabstände zum Motiv sind kein Feature, sondern eine Notlösung; Probleme mit Ausleuchtung und Fluchtdistanz lebender Objekte nehmen massiv zu.
  • Der Schärfeeindruck wird auch beeinflusst vom Motivkontrast.
  • Bei Blitzaufnahmen mit starker Abblendung entsteht evtl. ein schwarzer Hintergrund (Geschmackssache).

Geeignete Ausrüstung

Makro-Objektive

Makro-Objektive erlauben große Abbildungsmaßstäbe bei relativ großer Naheinstellgrenze. Trotzdem ist die Optik wie bei allen anderen üblichen Objektiven auf Einstellung „unendlich“ korrigiert. Nur sog. Lupenobjektive sind für den Nahbereich korrigiert. Mit steigendem freien Arbeitsabstand (bzw. Naheinstellgrenze)

  • steigen die Freiheitsgrade bei der Beleuchtung (keine Abschattung durch das Objektiv, mehr Möglichkeiten für seitlichen Lichteinfall),
  • steigen die Freiheitsgrade für den Einsatz weiterer Ausrüstung zur Vergrößerung des Abbildungsmaßstabs (s. u.),
  • steigen die Wahrscheinlichkeiten, dass Fluchtdistanzen von Tieren nicht unterschritten werden.

Der Autofokus ist für den Makrobereich oft wenig hilfreich, da der gewünschte Fokusbereich eher selten mit der Lage der Autofokusfelder übereinstimmt. Die sonst übliche Methode, bei der mit einem Autofokusfeld auf den gewünschten Bereich gezielt, fokussiert und danach durch leichtes Verschieben der Kamera der Bildausschnitt gewählt wird, ist wegen der sehr geringen Schärfentiefe nicht zielführend.

Objektive mit Verwackelungsausgleich können für Makrofotografie hilfreich sein, sofern z.B. in der Naturfotografie kein Stativ eingesetzt werden kann; ein Stativ ist allerdings die bessere Lösung.

Tilt-Objektive

Ein Tilt-Objektiv ist ein Spezialobjektiv, bei dem das Linsensystem gegen die Bildebene gekippt werden kann, somit wird auch die Schärfeebene gekippt. Dadurch können die Bereiche im Bild, die scharf dargestellt werden sollen, vergrößert oder verkleinert werden. Stichwort: Regel nach Scheimpflug. Den gleichen Effekt bewirkt auch ein kippbarer Balgen (s.u.).

Makroskope

Makroskope sind für die Fotografie optimierte Mikroskope. Sie haben nur einen Strahlengang (also 2D-Darstellung), dafür aber einen Bajonettanschluss für Kameras und eine Irisblende.

Objektivzubehör

Nicht jedes Objektivzubehör kann mit jedem Objektiv verwendet werden. Makro-Objektive sind für Abbildungsmaßstab-steigerndes Zubehör geeignet wegen ihrer großen Naheinstellgrenze und ihrer oft sehr guten Abbildungsqualität (fast alle sind Festbrennweiten). Selten geeignet sind Zoom-Objektive um die Normalbrennweite. Bei Verwendung von Objektivzubehör kann die Fokusebene auf die Frontlinse rücken oder eine Fokussierung nicht mehr möglich sein oder die Abbildungsqualität sinkt erheblich oder eine Kombination ist mechanisch nicht möglich.

Zwischenringe

Zwischenringe werden zwischen Objektiv und Kamera eingesetzt. Durch die Entfernung des Objektivs von der Bildebene wächst der Abbildungsmaßstab (wie bei einem Projektor, der von der Leinwand entfernt wird). Obwohl Zwischenringe nur Röhren ohne Linsen sind, sind sie nicht optisch neutral wegen Beugungseffekten (s.o.). Es können mehrere Zwischenringe kombiniert werden. Einige Modelle können die Blendeneinstellung von der Kamera auf das Objektiv übertragen – ansonsten muss die Blende am Blendenring geschlossen werden (der bei einigen neuen Modellen allerdings manchmal nicht mehr vorhanden ist).

Jeder Objektivauszug (Zwischenringe, Balgen) bewirkt eine Verdunkelung des Bildes, was einerseits ein dunkleres Sucherbild zur Folge hat und das Fokussieren erschwert und andererseits ggf. zusätzliche Motivbeleuchtung erfordert.

Balgen

Balgen wirken wie Zwischenringe. Sie können in der Länge verstellt werden und einige Modelle können zusätzlich noch gegen die Bildebene verschwenkt und parallel zur Bildebene verschoben werden. Es bieten sich ähnliche Möglichkeiten wie bei einer Balgenkamera.

Vorsatzlinsen

Die Stärke der Vorsatzlinsen wird in Dioptrien angegeben. Sie werden in das Filtergewinde eingeschraubt und wirken wie ein Vergrößerungsglas.

Alle Maßnahmen zur Bildvergrößerung mithilfe von Linsensystemen (Vorsatzlinsen, Telekonverter) bewirken eine Kumulation der Bildfehler der eingesetzten Systeme. Nur hochwertige Linsensysteme auf guten Objektiven ergeben einen Gewinn an Bildinformationen. Billige Linsen kann man sich sparen, da eine Ausschnittsvergrößerung (vom Abzug oder per Bildverarbeitung) gleiche oder bessere Ergebnisse liefert.

Telekonverter

Telekonverter werden zwischen Kamera und Objektiv eingesetzt. Ein Linsensystem bewirkt eine Verlängerung der Brennweite. Telekonverter „verdunkeln“ das optische System um die gleiche Anzahl Blendenstufen wie ihre Verlängerungsrate beträgt. Beispiele: An einem Objektiv mit Anfangsöffnung 2.8 und Brennweite 100mm bewirkt ein

  • 1,4-fach-Telekonverter ein System 4.0 / 140mm
  • 2-fach-Telekonverter ein System 5.6 / 200mm

Telekonverter können nicht mit allen Objektiven kombiniert werden (unabhängig vom Hersteller).

Retro-Adapter

Mit einem Retro-Adapter kann ein Objektiv in Retro-Stellung an die Kamera montiert werden, d.h. umgedreht mit der Frontlinse Richtung Bajonett. Mit einem Retro-Adapters und Objektiven aus dem Brennweitenbereich weitwinklig bis normal kann ein Abbildungsmaßstab von 1:1 erreicht werden. Retro-Adapter eignen sich insbesondere auch zur Kombination mit Balgen und Zwischenringen. Vorteil: Da Objektive auf unendlich optimiert sind, sind sie in Retro-Stellung auf den Nahbereich optimiert, je nach Objektivkonstruktion ergibt sich eine sehr gute Abbildungsqualität. Nachteil: Verlust aller Automatik-Funktionen, je nach Kamera auch der Belichtungssteuerung; die Blende muss vor dem Auslösen mit dem Blendenring geschlossen oder ein Doppeldrahtauslöser verwendet werden.

Objektiv-Kupplungen

Mit einer Objektivkupplung kann ein Objektiv in Retro-Stellung auf das Filtergewinde eines anderen Objektive befestigt werden (Tandemsystem). Das vordere Objektiv wirkt dabei wie eine Nahlinse; beide Objektive sollten Festbrennweiten sein. Vergrößerungsfaktor = Brennweite der Grundobjektivs geteilt durch Brennweite des Aufsatzobjektivs. Blendeneinstellung des Grundobjektivs: ca. 16, die Blende mit der gewünschten Schärfentiefe, Abbildungsqualität und Vermeidung von Vignettierung kann experimentell ermittelt werden.

Weiteres Zubehör

Für Makrofotografie besonders empfehlenswertes Zubehör der allgemeinen Fotografie:

Stative / Haltesysteme / Auslösesysteme

Wo immer möglich sollte ein Stativ eingesetzt werden, weil damit die Fokussierung und die Wahl des Bildausschnitts deutlich erleichtert werden. Es gibt Stative, die für bodennahe Aufnahmen geeignet sind, eine günstige und leichte Variante ist ein Erdnagel-Stativ. Falls Untergrund zum Auflegen vorhanden ist, eignet sich manchmal auch ein Bohnensack.

Fernauslösesysteme (Draht-, Funkauslöser) verhindern eine Verwackelung beim Auslösen. Es gibt auch empfindliche Lichtschrankenauslösesysteme, die für kleine Objekte geeignet sind.

Besonders nützlich für die Makrofotografie sind Einstellschlitten, die auf das Haltesystem (Stativ oder Stativkopf) montiert werden. Der Abstand zum Motiv kann mithilfe eines Einstellschlittens sehr fein justiert werden.

Reflektoren

Reflektoren gibt es in jeder Art, Größe und Preisklasse. Für kleine Motive reichen meist kleine Reflektoren, besonders empfehlenswert sind leicht transportable kleine Faltreflektoren. Sie können auch selbst gebastelt werden (z.B. auf Styroporplatten oder Karton aufgezogene Folien). Bei Aufnahmen im Freien können Reflektoren auch Windschatten spenden.

Blitzgeräte

Da sich bei Makro-Aufnahmen das Motiv meist sehr nah am Objektiv befindet, kann ein auf die Oberseite der Kamera gesetzter Blitz das Motiv nicht ausleuchten (das Objektiv schattet den Blitz ab); die Ausleuchtung muss also vor das Objektiv in Richtung Motiv gesetzt werden. Mögliche Lösungen:

  • ein ringförmiger Blitz, der auf das Filtergewinde des Objektivs geschraubt wird
  • ein oder mehrere Blitzköpfe, die mit einer Halterung auf das Filtergewinde oder anderweitig positioniert werden und drahtlos oder mit Kabel mit der Kamera verbunden sind
  • Umlenkung der Ausleuchtung über Reflektoren

Ggf. muss die Blitzleistung über Diffusoren oder Filter gemindert werden. Diffusoren können aus milchigem Material selbst gebastelt werden (z.B. Taschentuch).

Zubehör für Stillleben / Mini-Studio

Für die Fotografie kleiner unbewegter Objekte gibt es reichlich Zubehör. Insbesondere für die Beleuchtungssteuerung und die Halterung der Motive ist (selbstgebasteltes) Zubehör unentbehrlich.

  • Beleuchtung: Lampen, Leuchtplatten, …
  • Steuerung der Ausleuchtung: Hohlkehle, Lichtzelte, …
  • Halterung: Tische, Stative, Haltearme, Klebegummi, …

Digitale Bildverarbeitung

Ähnlich wie bei HDR 1) -Fotografie Einzelfotos mit unterschiedlicher Belichtung zu einem Gesamtbild mit großem Kontrastumfang zusammengesetzt werden können, können auch Einzelfotos mit unterschiedlich gesetzten Schärfeebenen zu einem Gesamtbild mit großer Schärfentiefe zusammengesetzt werden (sog. Focus Stacking). Für die Zusammensetzung der Einzelbilder gibt es Software-Unterstützung, siehe z.B. hier.

Literatur

Bücher

Makro-Fotografie

Paul Harcourt Davis, Nah- und Makrofotografie, ISBN 3-88472-425-8

Bildgestaltung

Harald Mante, Das Foto, ISBN 978-3933131942 (neue Fassung)

Wissenschaftliche bildgebende Verfahren

Oliver Meckes und Nicole Ottawa, Die fantastische Welt des Unsichtbaren, ISBN 978-3570193723

Zubehör

Cyrill Harnischmacher, Low Budget Shooting: Do It Yourself Solutions to Professional Photo Gear, ISBN 978-1933952109

1) High Dynamic Range = großer Kontrastumfang
 
 makrofotografie.txt · Zuletzt geändert: 2013/03/05 22:18 von verena
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