PhotoStepper — Schrittmotoren und Kameras

English English preferred? This way, please.
Centstück, Stack aus 30 Aufnahmen
Centstück, Stack aus 30 Aufnahmen

Eins meiner großen — wenngleich in den letzten Jahren sehr vernachlässigten — Hobbies ist die Fotografie. Mich hat immer schon die Technik gereizt, und die Möglichkeit da Grenzen auszuloten. Beispiele dafür sind der Hochgeschwindigkeits-Blitzauslöser den ich vor fast 20 Jahren gebaut habe (damals noch ohne Mikrocontroller (!)), oder mein Labor in dem ich den guten alten Kodak T-Max P 3200 weit über sein Limit gepusht habe.

Ein Thema das mich immer fasziniert hat ist Makrofotografie. Bei meiner ersten Spiegelreflexkamera — einem Erbstück von Opa, irgendwas voll-manuelles von Revueflex — hatte ich schon einen Satz Zwischenringe gefunden. Einfache, mit M42-Anschluss. Die haben mich angefixt. Nach dem Einstieg in die EOS-Welt habe ich dann einen Adapter gekauft um die Sachen auch an der neueren Kamera zu benutzen, irgendwann auf einer Fotobörse dann auch ein Balgengerät. Und noch eins. :-)

Endgegner Tiefenschärfe

Ein Problem beim Anfertigen von Makrofotos ist, unabhängig davon mit welcher Technik man in die Extreme geht, die fehlende Tiefenschärfe. Nicht selten hat man es da mit Millimetern oder auch nur Bruchteilen davon zu tun. „Zu meiner Zeit“, also in der analogen Fotowelt, musste man sich weitestgehend damit begnügen. Heutzutage wird aber digital geschossen. So ist irgendwann jemand auf die Idee des Focus Stacking gekommen: man macht nicht nur ein Bild, sondern einen ganzen Stapel von Bildern. Jeweils mit dem Fokus in einer anderen Ebene. Diesen Stapel lädt man dann in eine Bildbearbeitung und bastelt so lange daran herum bis man nur noch die scharf abgebildeten Teile hat — und somit ein Bild mit einer deutlich verlängerten Tiefenschärfe.

Natürlich will man dafür nicht einen halben Tag in Gimp rumklicken, deshalb haben findige Entwickler Programme geschrieben die den Part übernehmen. Kommerzielle gibt es natürlich, ich habe mich aber an Open Source gehalten.

Stapelfotografie per Arduino

PhotoStepper
PhotoStepper

Was ich mir gebaut habe ist nicht neu. Man kann solche Geräte von verschiedenen Herstellern kaufen, es gibt auch eine ganze Reihe von gut dokumentierten Bastelprojekten. Teilweise sogar mit praktisch der gleichen Hardware die ich benutzt habe. Warum ich das trotzdem selbst gemacht habe? Einfach weil ich wissen wollte ob ich es kann. :-)

Ich habe also einen alten Arduino Uno aus der Bastelkiste gefischt, dazu ein LCD-Keypad-Shield das ich mal aufs Geratewohl gekauft habe. Mit einem Schrittmotortreiber (A4988) und einem Motor den ich hier noch von einem anderen Projekt hatte konnte ich dann schon ausprobieren wie sowas zusammenspielt. Vermutlich hätte ich den Arduino auch direkt an den Kabelauslöser-Anschluss meiner Kamera anschliessen können, das war mir aber in Anbetracht der 12V Versorgungsspannung zu aufregend. Also habe ich das durch zwei Optokoppler (PC817) gemacht.

Linearantrieb
Linearantrieb

Die prototypischen Tests haben gut funktioniert, also habe ich ein Gehäuse gedruckt und mich nach passender Mechanik umgesehen. Einen Linearantrieb samt Motor konnte ich praktisch als Schnäppchen ergattern. Dazu eine Schiene für die Befestigung auf dem Stativ und eine Klemmplatte um die Kamera auf dem Schlitten anzubringen. Da ich eher Schreiner bin als Mechaniker sind die Verbindungen zwischen den Teilen rustikal in Eiche gehalten. :-)

Die Teile sind genau wie mein Stativ Arca-Swiss kompatibel (noch so ein Begriff den es „zu meiner Zeit“ noch nicht gab), so kann die Grundplatte an der Kamera bleiben und alles ist schnell und stabil zusammengesetzt.

Fotosession

Aufnahme-Setup, noch ohne den Blitz
Aufnahme-Setup, noch ohne den Blitz

Mein erstes Motiv — ein ziemlich schmutziges Centstück — war nicht originell, und der Aufbau halbwegs krude. Kamera mit Balgen und einer 58mm-Optik aus dem Nachlass meines Opas auf das Gerät, per Funk einen diffusen Blitz auf das „Model“.

Ich habe erst den Bildausschnitt eingestellt und grob auf die Münze scharfgestellt. Dann Kamera und Blitz manuell eingestellt und die Belichtung geregelt. Bis hierher alles wie anno dazumal.

Dann kam der Neubau zum Zug: ich habe die Kamera ein Stück vorgefahren, so dass die Schärfeebene deutlich hinter dem Geldstück war. Dann am Gerät eingestellt dass ich 30 Bilder schießen will, jeweils im Abstand von 1mm. Somit habe ich 3cm abgedeckt — genug für die Münze, aber wenn man sich die fertige Aufnahme ansieht nicht genug um bis an den oberen Bildrand scharf zu bleiben. Schade, aber ist ja auch nur ein Test.

Centstück, 30 Fokusebenen
Centstück, 30 Fokusebenen

Eine knappe Minute — und einen Freudentanz hinter der Kamera — später sind 30 Bilder im Kasten.

Die ziehe ich mir auf den Computer und bearbeite sie mit zwei Tools: align_image_stack aus dem Hugin-Paket stellt noch einmal sicher dass alle Bilder gleich ausgerichtet sind, außerdem sorgt es dafür dass die Größen angepasst werden. Die Kamera fährt währen den Aufnahmen vom Motiv weg, dementsprechend wird selbiges immer kleiner. Das wäre Gift für das folgende Stacking.

Das übernimmt dann enfuse aus dem Enblend-Projekt. Und das erstaunlich gut, wie ich finde. Nicht perfekt: oben im Bild sind noch ein paar Artefakte von der Verarbeitung. Aber wirklich erstaunlich gut. Insbesondere für einen ersten Versuch.

„Ich brauche mehr Details…“

Ich habe das komplette Projekt, samt der Quelltexte und einer Beschreibung der Elektronik, veröffentlicht.

Hier liegen alle Infos.

Wer mag kann sich alles im Detail ansehen, für Verbesserungen bin ich immer offen.

Und jetzt?

Ehrlich gesagt weiß ich noch nicht was ich mit dem Ding fotografieren sollte. Ideen habe ich ein paar, aber mir ging es hauptsächlich darum sowas zu bauen. Erledigt. Abgehakt. :-)

Dass es sich hier nicht um eine bahnbrechende Erfindung handelt ist mir auch klar. Ich weiß dass es einige moderne Kameras gibt die eine Funktion zum Focus Stacking schon eingebaut haben. Wer sowas unbedingt braucht wird wahrscheinlich zu so einem Modell greifen. Mein „Oldie“ von 2009 kann das nur mit diesem Hilfsmittel.

Da ich mit dem Gerät ganz allgemein nur einen Schrittmotor und die Kamera steuere kann ich mir vorstellen das mit einem Drehteller zu betreiben. So könnte ich Dinge kontrolliert von allen Seiten ablichten. Wofür weiß ich noch nicht, aber vielleicht entwickelt sich das ja nochmal irgendwann in Richtung Photogrammetrie, also vielleicht ein Hilfsmittel zum Erstellen von 3D-Modellen. Mal sehen…

1 Kommentar

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.

;-) :-) :-D :-| :-/ :-( :-P more »