Panoramafotografie

Von WhiteWall Redaktion - Mi, 31.10.2018 - 00:38

Aufnahme von Panoramen

Die Aufnahme von Panoramen erfordert in vielen Fällen eine spezielle Technik und auch spezielle Kenntnisse. Die Skala der Schwierigkeiten reicht dabei von einfachen, aus freier Hand gemachten Aufnahmen, die in bestimmten Situationen und bei bestimmten Sujets durchaus machbar sind und auch gute Ergebnisse hervorbringen, bis hin zu sphärischen Panoramen unter engen räumlichen Verhältnissen, die erhebliche Anforderungen an die Genauigkeit der Aufnahmearbeit stellen. Die grundsätzlichen Besonderheiten, die die Arbeit mit Panoramen von gewöhnlichen fotografischen Aufnahmen unterscheiden, sollen in diesem Kapitel besprochen werden.

Drehung

Wichtigste mechanische Voraussetzung für eine Panoramaaufnahme ist eine Drehung der Kamera. Dabei ist für zylindrische Panoramen eine Drehung um eine Achse (die vertikale) erforderlich, bei sphärischen Panoramen um zwei Drehachsen, weil hier die Kamera nicht nur im Kreis geschwenkt werden, sondern auch nach oben und unten geneigt werden muss.

kamerawinkel
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Abbildung 5.1: Drehung der Kamera um eine Hochachse für zylindrische Panoramen(links) und um zwei Achsen für sphärische Panoramen (rechts) mit Hilfe spezieller Stativköpfe

Diese Drehung kann aus physikalisch-optischen Gründen, die im folgenden Kapitel 6, »Ausrüstung und Zubehör«, noch genau erläutert werden, nicht um das Gewinde loch für die Stativschraube erfolgen. Die Kamera muss ein wenig weiter hinten montiert werden, damit sie sich um einen speziellen Punkt, der sich im Objektiv befi ndet, drehen kann. Die dafür nötigen Stativköpfe sorgen gleichzeitig für die in den meisten Fällen vorteilhafte Ausrichtung der Kamera im Hochformat. Verschiedene Typen solcher Stativköpfe werden mit ihren Funktionsweisen und Einstellungen in Kapitel 6 eingehend vorgestellt und erklärt.

Ausrichtung

Es ist für eine Panoramaaufnahme sehr wichtig, dass die vertikale Drehachse exakt senkrecht ist. Es gibt zwar Ausnahmen, bei denen dieser Aufnahmefehler später per Software korrigiert werden kann, aber meist bekommt man einen Horizont, der wellig erscheint, was z. B. in Landschaften sehr stört und schwer in der Nachbearbeitung auszubessern ist. Bei Bauwerken wirkt sich das entsprechend auf senkrechte Linien aus, die je nach dem Bildteil, in dem sie sich befi nden, nach rechts oder links kippen. Aus diesem Grund haben Stativköpfe für die Panoramafotografi e praktisch immer eine Wasserwaage eingebaut.


Abbildung 5.3: Panoramaaufnahme mit schief verstellter Hochachse (1) und mit exakt senkrecht ausgerichteter Drehachse (2)

schief verstellter Hochachse exakt senkrecht ausgerichteter Drehachse
Überlappung

Panoramen stellen Reihenaufnahmen dar, die sich überlappen müssen, damit sich auf benachbarten Fotos gleiche Bildinhalte befinden. Diese muss man für die Montage zur Deckung bringen, damit die Bilder später zu einem einzigen nahtlosen Panoramabild aneinandergefügt werden können. Diese Überlappung darf nicht zu knapp ausfallen, sollte aber auch nicht das übernächste Bild mit einschließen. Ein guter Wert liegt bei etwa 25 bis maximal 40 % der Bildbreite. Manche digitale Kompaktkameras zeigen in einem speziellen Panoramamodus aus diesem Grund auch das zuvor aufgenommene Bild halbtransparent auf dem Sucherbildschirm an, um so komfortabel anschließende Einzelbilder für ein Panorama zu erhalten.


exakt senkrecht ausgerichteter Drehachse

Abbildung 5.4: Überlappende Einzelbilder in der Panoramamontage (farbig markiert)

Die Formatfrage

Rein prinzipiell ist es egal, ob man Panoramen im Hoch- oder Querformat (engl. portrait bzw. landscape format) aufnimmt, da man ja sowieso durch die Anzahl und Anordnung der Einzelbilder relativ viel Freiheit hat, wie man das gewünschte Endformat des Bildes erreichen will.

Abbildung 5.5: Hoch- und querformatige Aufnahme

Die Formatfrage
kamerawinkel

Hoch- und Querformat

Trotz der genannten Freiheit ist das Hochformat dem Querformat auf jeden Fall vorzuziehen. Dafür gibt es eine ganze Reihe von Gründen:

- Nimmt man z. B. für ein zylindrisches 360 °-Panorama querformatige Bilder, benötigt man zwar weniger Aufnahmen für einen kompletten Kreis, hat aber auch einen relativ kleinen, vertikalen Bildwinkel, so dass das Panorama einen »Sehschlitz«-Charakter bekommt. Wenn man sich, wie meist bei zylindrischen Panoramen, nur um eine Achse dreht (Abbildung 5.1 links), kann man mit Hochformaten einen größeren Sehwinkel in der Senkrechten erreichen. Man braucht dafür dann etwas mehr Aufnahmen in horizontaler Richtung. Beim Querformat braucht man für einen größeren vertikalen Bildwinkel mehrere Aufnahmereihen, was den Aufwand deutlich erhöht, auch, weil hier dann ein zweiachsiger Stativkopf gebraucht wird. Zudem können einfachere, preisgünstigere Stitching- Programme oft nur einfache Bildreihen m ontieren.

- Bei Landschaftsaufnahmen ist oft viel Himmel mit im Bild, der keine oder fast keine Bilddetails enthält, die die Montagesoftware für das Ausrichten der Bilder nutzen kann. Bei hochformatigen Aufnahmen kann man mehr Himmel mit auf das Bild bekommen als bei Querformaten, solange man am unteren Ende z. B. noch ein wenig von Häusern, Bäumen oder Bergen mit auf das Bild nehmen kann, die dem Montageprozess nützen (Abbildung 5.5).

- Bei einem sphärischen Panorama kommt das Hochformat der Geometrie des Panoramabildes entgegen, weil dadurch gegen Zenit (oberer Pol der Panoramakugel) und Nadir (Fußpunkt der Kugel) hin die Überlappung über mehrere Bilder hinweg geringer wird, als dies bei querformatigen Aufnahmen der Fall wäre.

Panoramabild
Panoramabild

Abbildung 5.6: Querformat in 16 : 9 (links) und 2 : 3 (rechts)

- Bei praktisch allen Objektiven nimmt die Bildqualität von der Mitte zum Rand hin ab, bei guten weniger, bei schlechten mehr. Für die Montage der Bilder sollte die Bildqualität im Überlappungsbereich bestmöglich sein. Bei hochformatigen Einzelbildern ist dieser Bereich insgesamt etwas näher an der Bildmitte (Abbildung 5.7 2). Sie lassen sich also präziser montieren.

exakt senkrecht ausgerichteter Drehachse

Abbildung 5.7: Lage im Bildkreis: Überlappungsbereiche (schraffi ert) bei Quer- 1 und Hochformat 2 sowie verschiedene Bildseitenverhältnisse bei gleicher langer Seite 3 und gleicher kurzer Seite 4 (Gelb: 4 :3, Blau: 2 : 3 und Rot: 16 : 9)

Bildproportionen

Die meisten (semi-)professionellen Spiegelrefl exkameras nehmen, basierend auf dem klassischen Kleinbildformat von 36 x 24 mm, mit einer Bildproportion von 2 :3 auf. Vor allem bei Kompaktkameras und Kameras von Mobiltelefonen werden jedoch auch die Seitenverhältnisse von 4 : 3 und 16 : 9 verwendet, Ersteres aufgrund des im Bereich der Bildschirme genutzten VGA-Formats (640 × 480 Pixel und größere Versionen davon), Letzteres wegen der mittlerweile auch in dieser Geräteklasse weitverbreiteten Video-Features ( HDund Full-HD-Aufnahme, 720 p und 1 080 p). Bei einer solchen Kamera hat man also oft neben der Wahl zwischen Hoch- und Querformat noch die Auswahl bei den Proportionen. Hierbei ist wichtig, wie die Kamera dabei die Bildauflösung behandelt, denn es gibt nur eine physikalisch reale Bildgröße, die der Kamerasensor liefert. Weitere Seitenverhältnisse sind dann in der Regel Ausschnitte in geringerer Gesamtauflösung. Dabei bleibt oft entweder die lange (Abbildung 5.7 3 und Olympus-Kamera in Tabelle 5.1) oder die kurze Seite des Bildformats in der Länge gleich (Abbildung 5.7 4 und Panasonic-Kamera in Tabelle 5.1). Zu beachten ist hierbei außerdem, dass sich durch die Formatwahl auch die daraus resultierende Brennweite des Objektivs ändert. Bei der Kompaktkamera von Panasonic (Tabelle 5.1, unten) geht der Zoombereich bei 16 : 9 z. B. von 28 bis 112 mm, bei 4 : 3 verlängert er sich auf 34 – 136 mm (beides bezogen auf die Kleinbildgröße). Ansonsten kann man aus den zuvor genannten Überlegungen zur Bildqualität weiter folgern, dass ein schlankes Hochformat in der Proportion von 16 : 9 besser ist als z. B. das stämmigere 4 : 3. Natürlich hat auch diese Auswahl einen Einfluss auf die Anzahl der benötigten Einzelbilder.

Zwei Beispiele für Seitenverhältnisse und Bildgrößen bei Kameras mit wählbarem Bildformat:

Seitenverhältnis Auflösung
Olympus Pen EP-3
4 : 3 4 032 × 3 024
16 : 9 4 032 × 2 272
3 : 2 4 032 × 2 688
Panasonic Lumix DMC-LX2
16 : 9 4 224 × 2 376
2 : 3 3 568 × 2 376
4 : 3 3 168 × 2 376

exakt senkrecht ausgerichteter Drehachse

Abbildung 5.8: Hochformat in 4 : 3 (links), 3 : 2 (Mitte) und 16 : 9 (rechts)

Automatiken ausschalten

Auch wenn einige der derzeit am Markt verfügbaren Programme zur Montage von Panoramen sehr gut mit Bildreihen klarkommen, die mit einer Kamera im Automatikmodus aufgenommen wurden, bei denen sich also Blende und/oder Belichtungszeit sowie ISO und Weißabgleich über die Serie ändern, so ist es doch sehr zu empfehlen, all diese Parameter über die ganze Reihe der Einzelbilder konstant zu halten. So liefert man dem Montageprogramm das beste Material. Manchmal kann ein veränderlicher Parameter die Aufnahmen auch unbrauchbar machen, wenn z. B. der Blendenwert schwankt und mit ihm die Schärfentiefe, so dass in benachbarten Bildern Details verschieden scharf sind. Dies kann zu Montagefehlern führen bis hin zur Weigerung der Programme, diese Bilder überhaupt als benachbart zu erkennen. Zumindest hinterlässt eine automatische Einstellung der Kameraparameter in der Regel entweder Schwierigkeiten bei der Bildmontage oder sichtbare Spuren der Grenzen zwischen den Einzelbildern.

Abbildung 5.9: Die wichtigste Grundeinstellung bei der Panoramafotografie: der manuelle Modus (M) der Kamera
[Exif]
Diese Metadaten (Exchangeable Image File Format) werden in einem Datenblock in der Bilddatei gespeichert und umfassen genormt alle technischen Daten der Aufnahme.


Weißabgleich

Einige Stitching-Programme analysieren neben dem Auslesen der Exif- Daten, in denen auch die eingestellte Farbtemperatur des Weißabgleichs vermerkt ist, auch benachbarte Bilder oder gar die ganze Bildserie, um festzustellen, ob der Weißabgleich automatisch eingestellt wurde oder im manuellen Modus der Kamera konstant gehalten wurde. In den Überlappungsbereichen finden sich ja identische Bildteile, die verglichen werden können.

Panoramabild Panoramabild

Abbildung 5.11: Automatischer Weißabgleich: Panorama mit deutlich verschiedenen Farbstichen in den Einzelbildern (links) und Ausgleich durch Überblendungsmechanismus des Stitching-Programms (rechts)

Im Beispiel von Abbildung 5.11 reagiert der automatische Weißabgleich der Kamera über etwa 160 ° vom warmen Schein der untergehenden Sonne im Westen bis zum Osten mit der beginnenden Blauen Stunde auf eine relativ große Skala, so dass hier sehr deutliche Unterschiede von Bild zu Bild sichtbar sind. Es gibt Programme, die solche Differenzen ausgleichen können (Abbildung 5.11, rechts), allerdings auch nur bis zu gewissen Grenzen. Deshalb sollte der Weißabgleich in der Kamera stets fixiert werden. Hilfreich, vor allem in Innenräumen, ist eine Graukarte oder ein » Color Target« (Abbildung 5.10), das einen genauen späteren Weißabgleich per Software erlaubt.


Abbildung 5.10: Mit aufgenommene Farbtafel für sicheren späteren Weißabgleich per Software in der Produktion. Color-Checker Passport von X-RITE (www.panoramabuch.com/link/xrite)


Schärfe und Autofokus

Die Bildschärfe sollte bei einem Panorama stets möglichst hoch sein. Anders als in der herkömmlichen Fotografi e, bei der Unschärfe ein wichtiges Gestaltungsmittel ist, wird diese in der Panoramafotografi e in der Regel vermieden. Der Blick soll nicht nur ringsherum vollständig sein, sondern auch sowohl den Vordergrund als auch den Hintergrund der Szenerie erfassen. Daneben gibt es aber auch einen handfesten technischen Grund, möglichst alles in allen Einzelbildern eines Panoramas scharf abzubilden. Stellt man zwei benachbarte Bilder einander gegenüber (Abbildung 5.12), in denen das gleiche Bilddetail einmal scharf und einmal unscharf abgebildet ist, so ist für das menschliche Auge und für das Gehirn mit seinem Erfahrungsschatz sofort klar, dass es sich um den gleichen abgebildeten Gegenstand handelt. Die Algorithmen zur Mustererkennung einer guten Stitching-Software können in gewissen Grenzen auch unterschiedlich scharf abgebildete Strukturen im Bild noch als identisch bewerten und für die Montage benutzen. Überschreitet die Unschärfe allerdings ein bestimmtes Maß, werden diese Details nicht mehr als zusammengehörig erkannt und sind für die Montage wertlos. Das bedeutet dann für das Stitching entweder Handarbeit oder macht dieses bei Panoramen mit sehr vielen Einzelbildern sogar aussichtslos, beides natürlich noch abgesehen von der schlechteren Bildqualität durch die Unschärfe. Aus diesem Grund sollte bei der Panoramafotografi e der Autofokus grundsätzlich abgeschaltet werden. Die Bildschärfe sollte also manuell eingestellt und für alle Bilder eines Panoramas gleich sein. Hierbei spielen die Begriffe »Schärfentiefe« und »Hyperfokal distanz« eine entscheidende Rolle. Sie werden im weiteren Verlauf besprochen, weil sie in engem Zusammenhang mit der einzustellenden Blende stehen.

Abbildung 5.12: Diese beiden Details auf benachbarten Einzelbildern eines Panoramas werden von einer Stitching-Software nicht mehr als identisch erkannt.

ISO-Einstellung: Durch weitgehende Benutzung eines Stativs hat man in der Regel einen so großen Spielraum bei der Belichtungszeit, dass man deshalb die ISO-Einstellung meistens nicht hochschrauben muss und diese auf dem niedrigst möglichen Wert stehen lassen kann. Bei den meisten Kameras ist dies ISO 100. Ausnahmen sollte man hier nur bei Nachtaufnahmen machen, bei denen sich sonst die langen Belichtungszeiten aller Einzelbilder gehörig aufsummieren können. Eine andere Gelegenheit für höhere ISO-Werte ist die Verwendung eines Einbeinstativs oder eine freihändige Aufnahme unter schlechten Lichtverhältnissen.

Belichtungszeit

Bei Panoramen wird meistens ein Stativ verwendet. Deshalb ist der Wert für die Belichtungszeit an sich oft kein kritischer Parameter. Lediglich bei sehr langen Belichtungszeiten wird der Faktor der Gesamtzeit für das komplette Panorama ein Thema, wenn sich z. B. die Lichtverhältnisse während der Aufnahmedauer ändern, vor allem bei Kameras mit langsamen Prozessoren und bei langsamen Speicherkarten. Zudem neigt eine ganze Reihe von Digitalkameras zu Bildrauschen, wenn sich die Belichtungszeit stark verlängert.

Nimmt man mit freier Hand auf, gilt die gleiche Faustregel wie bei der herkömm lichen Fotografi e. Diese besagt, dass die Belichtungszeit nicht länger werden sollte als der Kehrwert der Objektivbrennweite. Hierbei zählt immer die auf das Kleinbildformat bezogene Brennweite, die also z. B. bei einem 50-mm-Objektiv nicht länger als 1/60 Sekunde sein sollte. Sitzt dieses Objektiv beispielsweise auf einer nicht vollformatigen Kamera wie einer Canon EOS 600D ( APS-C-Format), so ist die Verschlusszeit mit dem Verlängerungsfaktor von 1,6 zu multiplizieren, also 1/96 Sekunde. Bei einer Spiegelreflexkamera von Nikon ( DX-Format) mit einem Faktor von 1,5 sind das 1/90 Sekunde. Hier sollte man den nächstkürzeren Wert der verfügbaren Skala an Verschlusszeiten nutzen (in beiden Fällen 1/100 Sekunde). Da wir später sehen werden, dass man bei der Blende wenig Auswahl hat und auch diese auf einen bestimmten Wert fi xiert werden muss, bleibt neben der ISO-Einstellung nur noch die Verschlusszeit als Parameter übrig, mit dem man die Belichtungseinstellung handhaben kann.

Abbildung 5.13: Das mittlere Bild mit dem besten Belichtungskompromiss


Beste Belichtung finden

Panoramen haben oft die Eigenschaft, wesentlich größere Differenzen zwischen der am hellsten und der am dunkelsten abgebildeten Stelle aufzuweisen, als dies bei gewöhnlicher Fotografi e der Fall ist. Dieser sogenannte Tonwertumfang, manchmal auch als Kontrastumfang bezeichnete Bereich zwischen den hellsten Lichtern und den dunkelsten Tiefen bringt oft Probleme mit sich, denn man muss entweder die hellsten Lichter » ausfressen« oder die dunkelsten Stellen » absaufen« lassen, d. h. rein weiße bzw. schwarze Stellen im Bild zulassen, die keine » Zeichnung«, sprich Bildinformation, mehr enthalten. Die Belichtung lässt sich bei Panoramen deshalb oft nur als Kompromiss einstellen.

Histogramm

Abbildung 5.14: Verschiedene Belichtungen mit korrekt belichtetem Bild in der Mitte und jeweils um 1, 2 und 4 Blenden unterbelichteten (nach links) bzw. überbelichteten (nach rechts) Bildern. Oberhalb befi nden sich die jeweils dazugehörigen Histogramme.

Da die hellsten Stellen (anders als in Abbildung 5.14) meist nicht im gleichen Bild vorkommen, muss man sie über die gesamte aufgenommene Reihe der Einzelbilder suchen und beurteilen. Meist läuft dieser Kompromiss darauf hinaus, dass man gezielt die hellsten Lichter opfert und absaufen lässt, wie beim mittleren Bild in Abbildung 5.14 den Bereich um die Sonne herum. Wichtig ist in dem Zusammenhang, dass man besser nach den hellsten Stellen im Bild sucht und später eher versucht, die dunkleren Bereiche aufzuhellen.

Histogramm

Neben dem Belichtungsmesser in der Kamera ist es vor allem das bei vielen Geräten verfügbare Histogramm, das bei der Beurteilung der Belichtung sehr hilfreich ist. Dieses Diagramm lässt sich bei den meisten Kameras (auch oft schon bei günstigen Kompaktmodellen) im Sucherbildschirm einblenden. Unabhängig von den verschiedenen Methoden der internen Belichtungsmessung zeigt es die tatsächliche Verteilung der Tonwerte von den Lichtern bin zu den Tiefen und signalisiert z. B. mit dem »Anstoßen« des »Tonwertgebirges« am rechten Rand eine Überbelichtung. Je nach Ausstattung der Kamera wird dabei der Tonwertumfang für die Helligkeit insgesamt (1 und 2 in Abbildung 5.15) oder für die drei Farbkanäle Rot, Grün und Blau separat angezeigt 3.

Abbildung 5.15: Histogramme auf dem Kamera-Display in der Live-Vorschau bei einer iPhone-Kamera-App (oben), bei einer Kompaktkamera (Mitte) und bei einer digitalen Spiegelreflexkamera(unten)



Thomas Bredenfeld
Digitale Fotopraxis Panoramafotografie, 379 S., 2. Auflage 2012, komplett in Farbe, mit DVD, 39,90 Euro ISBN 978-3-8362-1861-0