Wenn es paar Pixel mehr sein müssen – Stitching bis 320 Megapixel …

AUTOR  // MICHAEL BRAUNS

Auf die Idee mal über die verschiedenen Möglichkeiten des Stitchings und der damit verbundenen höheren Auflösung für Large-Format-Prints, brachte mich ein befreundeter Fotograf. Er wollte für eine Ausstellung die Besucher vor eine fast lebensgroße Hecke laufen lassen und das auf kurzer Seh-Distanz. Also die Ausrede, dass der große Betrachtungsabstand bei großen Formaten die fehlende Auflösung vergessen lässt, zählt nicht. Es müssen ’ne Menge Pixel entstehen, damit man sich im filigranen Geäst der Hecke verlieren kann. Ein Bild aus der Serie ist oben zu sehen …

In der digitalen Panoramafotografie werden mehrere Einzelbilder mit Überlappung aufgenommen und dann in einem sogenannten ›Stitching-Tool‹ zum Panorama zusammengefügt. Die Anzahl der verwendeten Bilder kann dabei von zwei bis hin zu mehreren hundert Bildern reichen. Ziel ist es hier, den Blickwinkel zu vergrößern – bis hin zu 360°-Panoramen. Übersetzt aus dem griechischen bedeutet Panorama ›Allsicht‹ oder ›Alles sehen‹.

Genutzt wird das Stitching aber auch, um die Auflösung eines Bildes zu vergrößern. Statt eines einzelnen Bildes mit einem Weitwinkelobjektiv anzufertigen, werden mehrere Bilder mit einer längeren Brennweite aufgenommen und anschließend zusammengefügt. Diese Methode wird z. B. gerne für hochauflösende Architekturaufnahmen mit sehr detailreichen Motiven angewendet. Mit einem Panoramakopf, auf dem die Kamera um den Nodalpunkt gedreht werden kann, lassen sich die Anforderungen an solche Aufnahmen jedoch nicht bzw. nur begrenzt realisieren (Stürzende Linien).

Hier können nun Tilt-/Shift-Objektive ihre Fähigkeiten ausspielen. Für die Aufnahme mehrerer Ausgangsbilder zum Stitchen wird allerdings nur die Shift-Funktion benötigt. In den Beispielen rechts lässt sich die Methode gut nachvollziehen: Nachdem ein erstes Bild mittig ohne Verstellung aufgenommen ist, wird die Linse maximal geshiftet. In 30°-Schritten dreht man nun die Linse und nimmt weitere 12 Bilder auf, bis man wieder in der Ausgangsposition angekommen ist. Nach dem Zusammenführen der Bilder (hier in Photoshop) lässt sich der Arbeitsablauf erkennen; an der stufigen Außenform erkennt man die Einzelbilder. Es entsteht zwar eine unnötig hohe Überdeckung, aber ich habe so den Bildkreis des Objektivs sehr gut ausgenutzt. Je nach Beschnitt des Bildes und/oder Objektiv lassen sich mit der 645Z mit Shift-Objektiven Bilder weit über 100 MPixel-Bilder erzeugen.

Dieses fertig beschnittene Bild aus der Hafencity/Hamburg erreicht im Original eine Auflösung von 133 MPixel, also ca. die 2,5-fache Auflösung gegenüber einer Einzelaufnahme; es wurde aufgenommen mit einem auf Pentax-Anschluß umgebauten Mamiya Shift-Objektiv (Umrüstung durch Fa. Zörkendörfer / München) mit 50 mm Brennweite und 18 mm Verstellweg zu jeder Seite. Auch einsetzbar wären hier das 75mm shift-Objektiv für die PENTAX 6x7, der Shift-Adapter für Pentax 67 Objektive oder das Wiese-Tilt-Shift Objektiv. Siehe hierzu auch den Artikel:  > Tilt-Shift-Objketive. Neben dieser Methode, das geshiftete Objektiv zu drehen, kann man natürlich auch nur horizontal oder vertikal shiften und so 2-3 Bilder zum Stitchen aufnehmen. Das hängt letztlich auch vom Motiv und den örtlichen Gegebenheiten ab.

Das hier eingebaute Bild ist eine Verkleinerung auf 25% der Originalauflösung (13.856 x9.636 Px) und man erkennt am rechten Bildrand und unten rechts bei den Holzplanken deutliche Stitching-Fehler. Denn das Motiv sollte bewusst die Grenzen des Stitchings mit weitwinkelingen Shift-Objketiven ausloten. Denn im Nahbereich muss automatisch ein Parallaxen-Fehler entstehen. Wer sich die beiden Screenshots mit dem Ebenen-Fenster von Photoshop genau ansieht, erkennt, dass das automatische Stitching bei kritischen Überlappungen mit Masken arbeitet – bei den unkritischen Überlappungen ohne nennenswerte Perspektiv-Fehler dagegen schlicht die Ebenen zueinander positioniert.

(rechte Maustaste > im neunen Tab öffnen > dort kann man dann 100%-Ansicht sehen)

Bei den Beispielaufnahmen, die mit Shift-Objketiven entstanden sind, haben wir das vertikale und horizontale Verschieben der Linsenelemente gegenüber der Sensorebene genutzt, um aus mehreren Einzelbildern ein hochauflösendes Gesamtbild zu generieren. Diese Methode führt in den meisten Fällen zu sehr guten und völlig ausreichenden Ergebnissen. Kritisch wird es, sobald es im Bild eine ausgeprägte räumliche Tiefenstaffelung mehrerer Objekte gibt. Hier kommt ein Parallaxenfehler zum Tragen, der durch das Verschieben der Linse entsteht.

Mit folgendem Aufbau möchte ich diesen Effekt verdeutlichen: Unser ›Motiv‹, hier aus der Vogelperspektive, besteht neben den beiden schönen Analogkameras aus zwei Stiften. Der Rote ist in ca. 1m Entfernung zur Kamera, der Grüne nochmal ca. 25cm dahinter platziert.

In den zwei nebenstehenden Einzelbildern, wie ich sie durch Verschieben der Frontlinse erzeugt habe, ist deutlich der Parallaxenfehler erkennbar. Im rechten Bild stehen der rote und grüne Buntstift sehr dicht zusammen, ja sie überdecken sich sogar schon. Im linken Bild sind sie sichtbar auseinander gerückt. (Anklicken des Bildes vergrößert der Darstellung und erlaubt das Umschalten zwischen den beiden hinterlegten Fotos) Ein Stitching-Tool hat beim Zusammensetzen der Bilder nun ein Problem. Mit etwas Glück entscheidet sich das Stitching-Tool für eine der beiden Bildinhalte und produziert keinen ›Matsch‹. Eventuell kann man auch durch manuelles Maskieren beim Stitching das Bild noch retten …

In der zweiten Bildfolge bleibt die Linse nun unverändert stehen und ich verschiebe die Kamera seitlich. Wieder erhalte ich zwei Bilder für mein Panorama, dieses Mal jedoch ohne Verschiebung der Winkel, also ohne Parallaxenfehler, der beiden Stifte zueinander. Das Stitching der Bilder klappt nun auch problemlos und ohne manuelles Zutun.

Wie verschiebt man aber nun in der Praxis die Kamera statt der Linse? Shift-Objektive haben typischerweise keine eigene Stativhalterung, und schon gar nicht am beweglichen Teil. Für diese Versuche habe ich eine 4x5inch-Großformatkamera verwendet, an die sich die Pentax 645Z adaptieren lässt. (Sinar P2 > eine freundliche Leihgabe vom Forumsmitglied Gerd Peters: Vielen Dank dafür) Bei einer solchen Kamera lassen sich Objektiv- und Filmebene (=Sensor) in nahezu jeder erdenklichen Art und Weise unabhängig voneinander verdrehen und verschieben.

Die Verstellwege sind auch um einiges größer als bei einem Tilt-/Shift-Objektiv. Bei diesem Kameramodell ist die hintere Standarte (zur Aufnahme der Planfilme) für ein Filmformat von 4x5 Inch ausgelegt, was etwa 10 x 12,5 cm entspricht. Um auch bei diesem Filmformat noch kippen und verschieben zu können, müssen die Objektive auch einen entsprechend großen Bildkreis abdecken, also noch über 4x5 Inch hinausgehen. Auf diesem ›Spielfeld‹ kann ich mich nun auch mit dem Sensor einer Digitalkamera bzw. eines Digitalrückteils bewegen. Theoretisch könnte man mit Sensoren wie in der 645Z durch reihenweises Verschieben eine Gesamtauflösung von mehr als 400 Megapixeln erreichen, praktisch klappt das jedoch nicht ganz. Die Adaptierung und das Kameragehäuse selber bilden einen ›Tunnel‹, der bei starkem Shiften der Kamera zu Abschattungen führt.

Um den Deteilreichtum zu zeigen, bitte auf das obenstehende Bild klicken. Es startet dann ein Viewer, mit dem sich das Bild in voller Auflösung betrachten lässt. Über die Navigationsflächen unten in der Viewer-Ansicht kann man dann die Vergrößerung variieren und den angezeigten Ausschnitt verschieben. Im diesem Fall  entstand eine Datei mit ca. 19.800 x 16.000 Px Größe … mit 150 dpi gedruckt ergäbe sich eine Bildgröße von 335 x 271 cm.

Im direkten Vergleich der Einzelaufnahme (mit Pentax 645 75mm) ist ein sehr deutlicher Auflösungsunterschied zu erkennen. Der Aufwand hat sich gelohnt!

Im folgenden praktischen Beispiel habe ich mir ein Motiv mit feinen Strukturen gesucht. Ganz in der Nähe meines Heimatortes liegt das Schloß Hämelschenburg, ein wunderschöner Bau der Weser-Renaissance.

Nachdem die Sinar samt stabilem Stativ aufgebaut war, konnte es losgehen. Durch Verschieben der Kamera auf der Rückstandarte habe ich insgesamt 16 Einzelbilder erstellt, 4 Reihen mit je 4 Bildern. Diese haben sich für ein problemloses Stitching recht stark überlappt, so daß am Ende ein Bild mit ca. 320 Megapixeln entstand. Die ganze Aktion wurde natürlich von den umstehenden Touristen genauestens beobachtet und kommentiert: „Was für ein Aufwand … Handies machen heute so gute Bilder!“ Auf die Frage, ob er denn auf seinem Handy-Bild auch erkennen könne, um was für ein rotes Schild es sich an der Fassade handelt, kam die Gegenfrage: „Welches Schild?“

… nach einem Blick auf das Pentax-Display war die Diskussion beendet.

Abschließend möchte ich die Bildwinkel gestitchter Bilder einer 35 mm Einzelaufnahme (28 mm KB-äquvalent) gegenüberstellen. Das Hintergrundbild ist wieder eine Aufnahme mit dem 50 mm Shift-Objektiv (40 mm KB-äquivalent), erzeugt aus 13 Einzelbildern. Der rote Rahmen ist der gewählte Bildausschnitt nach dem Zusammenfügen. Der weiße Rahmen stellt den Bildausschnitt einer Einzelaufnahme mit einem 35 mm-Objektiv dar. Dieses Bild musste auf 143% vergrößert (interpoliert) werden, um die Bildinhalte zur Deckung zu bringen. Das Motiv wurde zusätzlich noch mit einem 75mm Shift-Objektiv (Pentax 67) aufgenommen,  das Bild wieder aus 13 Einzelfotos zusammengesetzt. Die Auflösung ist nominell jetzt gleich groß wie beim ersten Bild, der Bildwinkel jedoch deutlich enger. Es musste auf 67% verkleinert werden, um die Bildinhalte wieder zur Deckung zu bringen.

Bei der Aufnahme des Renaissance-Schlosses kam ein 240 mm Objektiv zum Einsatz. Die fertige Aufnahme hat am Ende ungefähr einen Bildwinkel wie ein Normalobjektiv einer Kleinbildkamera … ca. 50 mm.

Mit der Technik des Großformat-Stitchings entstehen Bilder, auf denen man die Blicke spazieren lassen kann: Beim Blick aus der Entfernung sowie beim Herantreten. Eine Fotografie in dieser Form ist wie ein Kosmos, wie ein kleiner Forschungsauftrag in dem sich Gedanken entwickeln können – in dem man sich verlieren kann …