Focus Stacking

Pieter Dhaeze woensdag 30 april 2014

Een belangrijk karakteristiek van een foto om de aandacht van de kijker te sturen is de scherptediepte van het onderwerp. Zeker als close-ups of macro’s worden gemaakt. Om toch het hele onderwerp van voor tot achter scherp op de foto te krijgen is het mogelijk om een reeks foto’s met een kleine scherptediepte, maar verschillend scherpstelpunt, te ‘stapelen’, waarbij alleen de scherpe delen behouden blijven. Dit principe wordt Focus stacking genoemd.

Principe scherptediepte
Voordat we aan de slag gaan met Focus stacking nog even het principe van scherptediepte. Volgens de natuurkundige wetten is een lens - en dus ook een foto - maar op één punt scherp. Visueel is echter een groter deel scherp en dat gebied wordt de scherptediepte genoemd. Deze scherptediepte wordt beïnvloed door drie zaken: de grootte van de lensopening (diafragma), de afstand tot het onderwerp en het brandpunt van de lens. Hoe groter het diafragma, des te kleiner de scherptediepte. Hoe kleiner de afstand tussen onderwerp en camera, des te korter de scherptediepte. Hoe groter het brandpunt (meer ingezoomd), des te kleiner de scherptediepte. De scherptediepte van een systeemcamera (DSLR of CSC) is kleiner dan van een compactcamera. Met een DSLR met macrolens met een brandpunt van 150mm op 50 cm afstand een macro-opname maken met diafragma f/2,8 geeft een scherptediepte van 1 mm!

De drie factoren die een rol spelen bij de scherptediepte: diafragma, brandpunt en scherpstelafstand.

Voorbereiding
Focus stacking is dus het combineren van de scherpe delen van verschillende foto’s. Omdat u handmatig moet scherpstellen, is een systeemcamera vereist. Zo’n camera geeft ook de hoogste beeldkwaliteit en hoogste snelheid. Welke samenvoegmethode u ook gebruikt - een fotobewerkingsprogramma of speciale software - de foto’s zullen met de nodige voorbereiding en zorgvuldigheid genomen moeten zijn. Het belangrijkste aspect daarbij is dat de kaders van de afzonderlijk foto’s (bijna) exact moeten overlappen. Het onderwerp moet dus stil staan en de camera op statief. Zorg voor een voldoende korte sluitertijd en werk voor maximale scherpte met de zelfontspanner of afstandsbediening. Zet de camera en/of lens op handmatig scherpstellen (manual focus, MF),  het belichtingsprogramma op Diafragmavoorkeur (Av) en het diafragma op f/8 of f/11. Druk de ontspanner half in en kijk wat de sluitertijd is. Deze moet korter zijn dan 1/60s. Verhoog desgewenst de ISO-gevoeligheid. Draai de scherpstelring van de lens tot het voorste deel van het hoofdonderwerp scherp is in de zoeker. Draai nu verder tot het achterste deel scherp is. U weet nu hoe groot de slag is tussen voorste en achterste scherpstelpunt. Zet eventueel streepjes op de scherpstelring van het begin- en eindpunt. Zorg weer dat het voorste punt scherp is en maak de opname, draai de scherpstelring in enkele kleine stappen tot het achterste punt en neem telkens een foto. Is uw camera uitgerust met Live view met vergroting, dan kunt u zelfs heel nauwkeurig het scherpstelpunt instellen. Wilt u de hoogste beeldkwaliteit met tevens nog controle over belichting en witbalans, zet de camera dan op RAW.


Voordelen
Het grote voordeel van focus stacking is dus dat de scherptediepte onbeperkt kan worden uitgebreid, wat zelfs met de kleinste diafragma’s (f/45) niet mogelijk is. Bij een systeemcamera is de lens het scherpst tussen f/5,6 en f/8 en zijn andere lensafwijkingen minimaal. Bij f/11 of kleiner wordt deze optische scherpte steeds minder (diffractie). Ook wordt door het maken van een scherpsteltrapje bij f/8 vermeden dat door extreem kleine diafragma’s de sluitertijd relatief lang wordt, zodat er een grote kans ontstaat op onscherpte door beweging van de camera, maar vooral van het onderwerp. Hebt u bij f/8 een sluitertijd van 1/125s, dan wordt dat bij f/45 maar liefst vijf stops langer (1/4s) en alles dat maar enigszins beweegt zal dan onscherp zijn. We zouden  bij hogere ISO’s kunnen gaan werken om de sluitertijd weer korter te maken, maar dit zorgt voor meer ruis, dus een slechtere beeldkwaliteit. Verder blijft bij Focus stacking van foto’s genomen met f/8 de achtergrond vaag, terwijl de achtergrond van één foto bij f/45 vaak wel detail gaat bevatten en dus storend is voor het hoofdonderwerp. Een onverwacht, maar niet minder onbelangrijk voordeel van focus stacking van opnamen bij f/8 of groter (bv. f/4) is dat stof op de sensor van een systeemcamera onzichtbaar blijft, wat bij f/16 of kleiner (bv. f/22) anders storend zichtbaar geweest zou zijn.

Het verschil in optische scherpte bij f/8 (l) en f/32 (r) op 200% in Photoshop.

Kleinste lensopening
Het minimale diafragma van een lens voor een systeemcamera is per lens verschillend. Ze varieert van f/22 tot f/45. Dit is eenvoudig te controleren door de camera op A te zetten en met het instelwiel te draaien tot het grootste diafragmagetal bereikt wordt. Het kleinste diafragma voor een compactcamera is f/8 en soms f/11. De scherptediepte bij deze waarden is vergelijkbaar met f/32 bij een systeemcamera.

Samenvoeging
Het samenvoegen van de scherpe delen van een reeks foto’s gemaakt voor focus stacking kan op twee manieren: handmatig met een fotobewerkingsprogramma dat lagen ondersteunt of automatisch met speciale software. De eerste methode is bedoeld voor de gevorderde gebruikers van bijvoorbeeld Photoshop Elements of Paint Shop Pro Photo. Met speciale software kan iedereen uit de voeten, mits de foto’s goed genomen zijn.
Handmatig
De werkwijze in een fotobewerkingsprogramma is theoretisch eenvoudig, maar praktisch een nauwkeurig werkje. Open de foto waarbij het achterste scherpstelpunt is gekozen. Open nu ook de andere foto’s en kopieer deze in hun geheel in de juiste volgorde als nieuwe laag in de eerst geopende foto, zodat ze exact op elkaar liggen. In het paneel Lagen kunt u zien dat de foto’s als lagen boven elkaar liggen. Tevens kunt u de volgorde eventueel wijzigen door de lagen in dit paneel te verslepen. Kies het Gum-gereedschap en vervolgens kan begonnen worden om onscherpe delen per laag weg te poetsen. Begin met de eerste laag boven de achtergrond, waarbij u de lagen erboven verbergt. Werk zo naar boven toe. Het zal opvallen dat ondanks alle voorbereidingen de grootte van het hoofdonderwerp verschilt. Dit fenomeen treedt vooral bij close-ups en macro’s onvermijdelijk op als het scherpstelpunt wordt verschoven. De lagen moeten dus iets vergroot of verkleind (schalen) worden om exact passend te zijn. Zijn alle lagen met het Gumgreedschap behandeld en zijn ook alle lagen juist geschaald, dan kunnen ze samengevoegd worden met de achtergrond tot één foto en opgeslagen als JPEG.

Het handmatig wegpoetsen van onscherpe delen van een laag in een focus stack.

Automatisch
Bovenbeschreven methode geeft u als gebruiker de meeste controle over het eindresultaat, maar het vraagt een behoorlijke vaardigheid in een fotobewerkingsprogramma en ook veel tijd. Wilt u sneller, gemakkelijker en soms zelfs beter ‘focus stacken’, dan kunt u gebruik maken van een automatische functionaliteit in Photoshop CC. Dit programma is echter behoorlijk prijzig in aanschaf en als u alleen maar wilt Focus stacken, dan kunt u misschien beter een beroep doen op speciale ‘stapel’-software. De bekendste is Helicon Focus (shareware, $115) te vinden op www.heliconsoft.com. Dit programma hebben we gebruikt om close-upfoto’s (5x 12 Mp) van een passiebloem samen te voegen. Na installatie, openen van de foto’s, een klik op de knop Run en twee minuten wachten (standaard pc) krijgen we een naadloos en superscherp resultaat voorgetoverd, met de scherptediepte perfect goed tussen het achterste en voorste scherpstelpunt. De achtergrond is nog steeds vaag en het hoofdonderwerp spat haast letterlijk van het scherm. Het programma kan zelfs uit de voeten met RAW-bestanden voor een nog grotere detailweergave.

De interface van Helicon Focus (versie 2012).

Gigapixel
Behalve dat u in Helicon Focus een stapel opnamen van een scherpsteltrapje kunt samenvoegen, is het ook mogelijk om een matrix van overlappende macrobeelden automatisch tot een gigapixelfoto te monteren. Dat is een soort panorama van een klein onderwerp. Daarin is dus ongelooflijk veel detail in te zien en zo’n montage kan gebruikt worden voor een zeer grote afdruk.

Samenvatting
Als u fervent macrofotograaf bent u en worstelt al jaren met de scherptediepte van uw onderwerpen, dan is Focus stacking het antwoord op al uw vragen. Zorg dat het onderwerp geschikt is en dat het kader van de deelfoto’s gelijk is. U kunt aan de slag met lagen in een fotobewerkingsprogramma, maar als u eenmaal de gemakken en de kwaliteiten van Helicon Focus of soortgelijke software hebt geproefd, dan wilt u nooit meer anders.

TV-programma

Fotostudio de Jong? Bijzonder. HNTM of ANTM? Ver van mijn bed show. Nee! Er moet een infotainment programma over fotografie op televisie komen (mix 'Eigen Huis&Tuin' en 'Camping life'), wat leuk en inspirerend is en waardoor iédere vrijetijdsfotograaf spelenderwijs betere foto's gaat maken. Eens of oneens?

Inloggen

Wachtwoord of loginnaam vergeten? Klik hier
Als je nog geen GRATIS persoonlijk account hebt op EOSZINE dan kun je deze hier aanmaken. Met dit account kun je o.a. de nieuwsbrief en het gratis digitale magazine ontvangen.