Die Arbeitstechnik hinter den Bildern




Ich arbeite beim Fotografieren vorwiegend mit Zeiss Mikroskopen umd Canon Kameras. Das ist systembedingt und hat sich durch das Vorhandensein diverser Gerätschaften einfach so ergeben. Für reine Makro-Aufnahmen verwende ich eine Sony DSC 400 V Bridge Kamera, die ebenfalls ein Zeiss Objektiv besitzt. Wenn es um größeren Abstand und höhere Vergrößerungen bei Makro Aufnahmen geht verwende ich eine 10x Vorsatzlinse von Siocore. Dieser Achromat harmoniert ganz hervorragend mit dem Zeiss Objektiv der Sony Kamera. Aber auch der extreme Telebereich der Sony lässt Makro Aufnahmen aus über sechs Metern Entfernung zu. Man bekommt aus dieser Entfernung einen Schmetterling formatfüllend und knackscharf ins Bild.

Zum Präparieren kommt ein großes Motic Stereomikroskop zum Einsatz, mit dem auch die Übersichtsbilder gemacht werden, die keine hohen Vergrößerungen benötigen.
Die erforderlichen Vorrichtungen und Präparate-Halter baue ich selber und benutze bei meinen Insektenaufnahmen so gut wie nie einen Blitz.

Bei Aufnahmen von Wassertierchen hat man jedoch komplett andere Anforderungen, die eine Verwendung von gesteuerten Blitz-Beleuchtungen absolut notwendig machen.

Es ist ein weiter Weg bis man in der Mikrofotografie zu vorzeigbaren Aufnahmen kommt.

Deshalb zeige ich hier auch Aufnahmen, die nicht so perfekt sind. Es ist eine Kombination aus brandneuen und schon etwas älteren Bildern, an denen man sehen kann, welche Fortschritte im Laufe der Jahre erarbeitet wurden.

Ich möchte meinen Besuchern auf der Webseite zeigen, dass nur selten etwas perfekt ist. Bei jedem Objekt kommen immer wieder neue Herausforderungen auf den Fotografen und sein Equipment zu, die ihn oft tagelang beschäftigen. Manchmal ist es das Licht, manchmal sind es die Positionen des Insekts, das nicht auf der richtigen Seite liegt. Dreht man es um, bricht ein Bein oder ein Flügel ab oder die tote Obstfliege ist im Luftzug einer Handbewegung entfleucht. Dann waren alle Vorbereitungen umsonst.

Sehr oft werden ganze Vorrichtungen gebaut, nur um das   „Vieh“ so in Position zu rücken, dass es natürlich aussehend, auf den Chip gebannt werden kann.

Die Insekten werden erst einmal im Ultraschallbad gereinigt und luftgetrocknet, bevor sie bei minus 18° Celsius in den Kühlschrank kommen. Als Behälter dienen  kleine Plastikröhrchen, die wiederum in einer Plastikdose mit Trockensalz eingelagert sind.
Dann werden die Mikroskope fertig aufgerüstet, das Insekt kommt aus dem Kühlschrank und wird ganz langsam wieder aufgetaut und zwar so behutsam, dass sich auf dem inneren Röhrchen kaum eine Kondensschicht bilden kann.

Das Insekt nimmt nun die im inneren seines Sarkophags enthaltende verbliebene Luftfeuchtigkeit auf und sieht dadurch total frisch aus. Gerade so, als wäre es eben eingeschlafen. Das gilt auch für tot gefundene Insekten, die auf diese Art oftmals wieder aufgefrischt werden können. Nur bei den Augen sieht man den Unterschied. Unter dem Stereomikroskop wird das Insekt begutachtet und präpariert. Dann wird überlegt, wie man die erste Bilderserie beginnt und in welcher Vergrößerung man das Insekt ablichten will.

Hier muss systematisch vorgegangen werden, damit nach einem Fehlgriff keine Totalschäden entstehen können. Also immer zuerst das ganze Insekt ablichten, bevor man sich die Extremitäten vornimmt. Wenn ein Bein abgebrochen ist, ist es zu spät für eine Totale. :)








Das Fotografieren durch ein Mikroskop-Objektiv hat ein paar wesentliche Vorteile. Die Abbildungensqualität ist exzellent und das Bild ist knackscharf, wenn man das Objekt richtig beleuchtet. Aber es gibt auch Nachteile. Der Abstand zum Objekt ist sehr gering. Je höher man die Vergrößerung wählt, um so geringer ist der Abstand zum Objekt. Der zweite Nachteil ist die sehr geringe Tiefenschärfe. Sie beträgt nur wenige hundertstel Millimeter. Dadurch ist man gezwungen das Objekt von oben nach unten durch zu "scannen". Das heisst man macht, oben oder unten beginnend, hintereinander Bild für Bild und fährt somit das ganze Objekt ab. Dieses Verfahren nennt man Stacken.





 

Hier eine Stackingtabelle über die unbedingt einzuhaltenden Abstände von Bild zu Bild, sowie zwei Bilder in denen die Technik des Stackens, am Beispiel eines Eibenzweiges, noch einmal grafisch dargestellt ist.


Anschließend werden alle Einzelbilder im PC zu einem einzigen, fertigen Bild zusammengerechnet. Doch zuvor müssen noch ein paar Kleinigkeiten erledigt werden.

Das Insekt in Position bringen, Licht setzen, das Stacken vorbereiten und hunderte Bilder nach Gefühl oder unter Messuhr-Kontrolle belichten. Die Kameraverschlüsse leisten dabei Unglaubliches. Dreißig bis vierzigtausend Auslösungen kommen da in einem halben Jahr zusammen.

Als Stackingprogramm verwende ich Helicon Focus 5.3 in der einfachsten Version. Es hat sich im Laufe der Zeit herausgestellt, dass bei den Insektenaufnahmen die Stacking Methode C die besten Ergebnisse liefert. Die Methode B liefert für Wassertierchen, unter dem Deckglas eines Objektträgers, die besseren Ergebnisse.

Außerdem hat sich auch gezeigt, dass der Abstand von Bild zu Bild nicht mehr als ein hundertstel Millimeter betragen sollte. Je höher die Vergrößerung um so kürzer müssen die Abstände von Bild zu Bild sein.

Folgendes Vorgehen hat sich bewährt:

Es sollten innerhalb der Tiefenschärfe der Optik (siehe Tabelle) zwei bis drei Bilder gemacht werden. Dazu ist eine absolut erschütterungsfreie und fest stehende Foto-Anordnung zwingend erforderlich. Man kann das prüfen, wenn man bei 400 facher Vergrößerung ein Objekt betrachtet und dann den Auslöser der Kamera betätigt.

Beim Auslösen des Kameraverschlusses muss alles absolut still stehen. Es darf nicht die geringste Erschütterung im Bild zu sehen sein, sonst werden die Bilder unscharf.

Aber: Ein Bildabstand beim Stacken, unter einem hundertstel Millimeter, ist mit einem normalen Mikroskop-Antrieb ohne Messuhr Kontrolle nicht möglich.

Wer mit einer Tausendstel-Messuhr einmal die Tischbewegungen eines teueren Mikroskops nachkontrolliert, wird glauben die Messuhr sei defekt. Der Tisch macht innerhalb seiner Fertigungstoleranzen die verrücktesten Bewegungen. Er taumelt sich regelrecht in seinen fettgeschmierten Gleitbahnen nach oben und unten.  :irre:
Selbst Mikroskope in der 25 000.-Euro Klasse fast aller Hersteller haben hier ihre Probleme, wenn sie nicht speziell auf Fotostacking eingerichtet sind.  

Man liest oft in Mikrofoto-Foren, dass die Fotospezialisten ihre hervorragenden Aufnahmen in Stackingschritten von 0,000496 Millimetern oder ähnlich machen. Das ist ein rein rechnerischer Wert, der in der Praxis niemals linear und wiederholt erreicht werden kann. Schon die Vorbeifahrt einer Straßenbahn, in mehreren hundert Metern Entfernung, erzeugt auf einem Betonboden im Keller eines Hauses, Abweichungen von zwei bis drei tausendstel Millimetern. Das Gleiche gilt für die Nähe von Autobahnen und stark befahrenen Straßen.
Wenn in den REM Laboren einer Universität, in denen mehrere Elektronenmikroskope stehen, jemand den Gang entlang läuft, blinkt die fünfte Stelle des Erschütterungssensors am Elektronenmikroskop. Wer das einmal gesehen hat, will es nicht glauben, zumal die Elektronenmikroskope auf separaten Betonplatten stehen, die einen Meter dick und völlig getrennt von den Betonfußböden gelagert sind. Zwischen den Betonsockeln und den Geräten befinden sich noch einmal Dämpfungselemente in Form von Bodenplatten, die die Schwingungen abhalten sollen.

Man hat bei Messungen festgestellt, dass die Schwingungsfrequenzen einer nahegelegenen Strasse zwischen acht und sechzehn Herz betragen. Das heisst, dass der Betonsockel auf dem das Gerät steht, acht bis sechzehn Mal pro Sekunde schwingt.

In einem normal gebauten Haus dürfte es in keinem Stockwerk möglich sein, mit einer Stacking-Schrittweite von weniger als einem tausendstel Millimeter, wiederholgenau von Bild zu Bild zu arbeiten.



Hier ein interessanter Bericht zu diesem Thema von Frau Dr.Silke Appel                  

Schwingungsprobleme in Gebäuden bei der Aufstellung von Hochleistungsmikroskopen


Die exzellente Qualität von unseren Mikro-Aufnahmen kommt nur durch den hervorragenden Fehlerausgleich der Stacking Programme zustande, die die scharfen Einzelbilder pixelgenau verrechnen. Auch die mühsame Selektion der schärfsten Einzelbilder hat sich bestens bewährt. Von den Profis unter den Mikrofoto-Spezialisten hat sich jeder Einzelne seine Arbeitstechniken und seine Tricks mühsam erarbeitet.



Problem der Lichtreflexe:

Ein ganz wichtiger Punkt ist, dass die mitlaufenden Lichtreflexe beim Stacken unterdrückt werden müssen. Das gilt insbesondere bei starken Vergrößerungen. Hierbei laufen die Lichtreflexe an den feinen Insektenhaaren mit und werden im Endergebnis zu überbelichteten, weißen Streifen entlang des Haares. Das gleiche Problem entsteht an spiegelnden Kanten. Einziges Gegenmittel ist das radikale Ausblenden dieser Spitzlichter mit Diffusoren. Belichtungszeiten bis zu zwei Sekunden sind dann die Folge. Da muss das gesamte Equipment sehr stabil aufgebaut sein und bombenfest stehen. Dann sind Stackserien mit 2 Sekunden Belichtungszeit pro Bild durchaus machbar.






Solche selbstgefertigten Diffusor-Kappen werden eingesetzt und über das zu fotografierende Objekt gestülpt. Dadurch wird ein extrem weiches Licht erzeugt, das frei von jeglichen Reflexionen ist. Ein unbedingtes Muss, wenn hunderte Bilder gestackt und zu einem Bild zusammengerechnet werden sollen.

Die Steuerung von Licht und Schatten ist bei der Insektenfotografie das A und O wenn das Insekt ein "Gesicht" bekommen soll. Mit Blitz ausgeleuchtte Insektenbilder sehen meistens aus wie Plastikspielzeuge. Ein Paradebeispiel sind schwarz glänzende Käfer oder Ameisenporträts die geblitzt wurden. Hier ist immer zu viel Licht im Spiel, weil die Lichtkeule des Blitzes nicht gezielt auf unser mikroskopisches Objekt gerichtet werden kann und dessen Oberflächendetails vom Licht erschlagen werden.
Das Objekt ertrinkt im Licht, welches durch nicht kontrollierbare Reflexionen von allen Seiten kommt.


Technisch perfekt aber nur Licht und ohne Schatten. Ein Bühnenbeleuchter würde sagen, dass es bei diesen Bildern an Dramaturgie mangelt. Typische Beispiele dafür kann man bei meinen Wespenaufnahmen sehen.



In der Anfangszeit meiner Beleuchtungsversuche wurden einige Techniken entwickelt, die ich hier einmal als Anregung vorstellen möchte. Diese Beleuchtungsstreifen können bei Aufnahmen von Wassertierchen unter einem Deckglas zu sehr guten Ergebnissen führen.









   



Die Lichtkeile bestehen aus Acrylglas und wurden mit einer normalen Rundfeile in ihre Form gebracht. Die schrägen Flächen dürfen nicht poliert werden, da sonst keine diffusen Reflexionen mehr entstehen. Die hier gezeigten Formen haben sich, nach unzähligen Versuchen, als die Idealformen bewährt. Mit dieser Anordnung wurden die Fadenalge "Spirogyra mit Naupliuslarve" und den "Tigerenten-Eiern" fotografiert. Diese Bilder sind in der Rubrik : Leben im Wasser zu finden.

Die Keile können ganz dicht an das Objektiv geschoben werden. Durch hin und her bewegen kann der Lichteinfall unter dem Deckglas kontrolliert werden. Bei den Prototypen wurden in die Stirnseite der Acrylglasstreifen Hochleistungs-LEDs eingebaut. Es ist aber auch möglich die Stirnseiten der Streifen anzublitzen um noch mehr Licht zu bekommen.

Die LEDs dienen dann lediglich zur Kontrolle der Lichtführung. Bei Insektenaufnahmen können mit dieser Anordnung gezielte Aufhellungen unter dem Diffusor gesetzt werden.

Bei der Auflichtfotografie hat sich der Einsatz der IKEA Leselampen sehr bewährt. Wenn man mit zwei oder drei dieser Leseleuchten eine Diffusorglocke anleuchtet, in der sich das zu fotografierende Objekt befindet, erhält man ein ganz weiches und reflexfreies Bild.










Fertigt man sich aus einer Sammellinse (altes Okular) einen Aufsatz für die Leselampe, so kann man das Licht sehr eng und ausgesprochen hell bündeln.

Damit lässt sich der Lichteinfall präzise steuern. Man bekommt Licht und Schatten genau dahin, wo man ihn haben will.
Der Bildgestaltung sind somit keine Grenzem mehr gesetzt.





   



Am Beispiel der Mohnsamen wird das besonders deutlich wenn man die beiden Bilder wechselseitig betrachtet, wie hier in der Animation dargestellt.

Mohnschatten.gif



:neu:

Besonders beeindruckend sind die Lichtwechsel bei Aufnahmen von Mineralien.


Pyrit5_Licht_und_Schatten.gif

Rauchquarz_Licht.gif

Epidot.gif

Azurit.gif





Auf den folgenden Bildern sehen wir einen Vergleich zwischen den Aufnahmen die einmal mit Diffusor und einmal ohne Diffusor fotografiert wurden.








Bild eins und zwei zeigen den Vergleich. Das dritte Bild ist mit Diffusor unter UV Beleuchtung fotogafiert. Das vierte Bild ist wiederum ohne Diffusor, aber auch im UV Licht fotografiert. Die Bilder ohne Diffusor sind immer heller und wirken immer leicht überstrahlt, egal aus welcher Richtung das Licht kommt.
Bei dem Objekt handelt es sich übrigens um ein vier Millimeter großes Plasikteilchen, das sich in einer Verpackung von Kräutern der Provence befand, die auf Fremd-Inhalte untersucht werden sollte.





Nahaufnahmen mit der Kamera                

Eine Möglichkeit die Präparate bei Nah-Aufnahmen sauber auszurichten, um sich auf Beleuchtung und Schattenwürfe konzentrieren zu können, bietet diese nicht alltägliche, aber exzellent funktionierende Lösung. Nahaufnahmen werden im Allgemeinen aus der freien Hand oder mit einem Stativ gemacht, welches immer erst umständlich aufgebaut und ausgerichtet werden muss. Vor lauter Begeisterung, dass endlich alles steht und das Motiv sich auch noch in der Mitte des Suchers befindet, wird drauf losgeknipst, was das Zeug hält. Luft anhalten, damit nichts wackelt. Einen Zeitauslöser oder eine Kabelsteuerung für den Verschluss benötigt man auch noch. Für die Lichtgestaltung des Motivs bleibt dann meistens keine Zeit mehr. Oft wird mit dem Blitz ohne Überlegung drauf los geballert. Ein entsprechendes Reprostativ, wie man es hierfür haben müsste, ist leider unbezahlbar. Und ein entsprechender Studio-Aufbau beansprucht eine Menge Platz.

Deshalb wurde für diese Aufgabe nach einer einfachen, stabilen und bezahlbaren Lösung gesucht.










Aus dem Grundgestell eines alten Mikroskops, welches komplett ausgeschlachtet wurde, ist diese Konstruktion entstanden. Eine Prismen-Schiene hält die Kamera bombenfest im rechten Winkel, senkrecht nach unten.
Ein Unterbau, aus allen möglichen Alu Klötzen zusammengeschraubt, trägt einen Proxxon Kreuztisch. Auf diesem Kreuztisch ist ein drehbarer Präparate-Träger befestigt, der sich ca. 50 Millimeter nach oben und unten bewegen lässt. Dadurch ist es möglich das Präparat bis ganz dicht vor die Objektiv-Linse zu fahren.
Bei einem Minimalabstand von einem Zentimeter entstehen bei kleinster Blende knackscharfe Bilder. Durch den superstabilen Aufbau kann man sich nun voll auf die Lichtgestaltung konzentrieren. Mit einem einzigen Bild kann man dann problemlos solche Nahaufnahmen machen.

Hier drei Aufnahmen aus der ersten Testserie:






 



Bei den Sandaufnahmen wurde durch einen gezielten Schattenwurf der Eindruck einer leichten Welle im Sand erzeugt. Einmal kommt das Licht von der rechten Seite, beim anderen Bild kommt es von der linken Seite. Ansonsten sind beide Bilder absolut identisch. Wer genau hinschaut wird erkennen, dass bestimmte Sandkörner deutlich sichtbar sind, während sie beim zweiten Bild kaum erkannt werden.



Als Beispiel für die Wirkung unterschiedlicher Beleuchtungsrichtungen hier eine kleine Animation: Sandschatten.gif



Die beiden Leselampen wurden direkt hinten zu beiden Seiten des Mikroskopfußes von unten angeschraubt und können durch die flexiblen Arme in jede Position gebracht werden. Bei dem stabilen Aufbau kann man auf eine Fernbedienung des Kameraverschlusses getrost verzichten.





Trotz aller Vorbereitungen zum Fotografieren, passieren aber auch immer wieder Fehler, die manchmal durchaus sehenswert sind. Die folgenden Bilder zeigen solche Pannen, die man nie ausschließen kann.






 



Beim mittleren Bild sieht man, dass ein Bein abgebrochen ist, was am Beginn der Aufnahmen nicht bemerkt wurde. Beim rechten Bild wurden versehentlich zwei unterschiedliche Bildserien zusammengerechnet. Bei diesem Bild kann man aber auch sehen, wie sauber das Stacking Programm gearbeitet hat.




Die folgenden Bilder zeigen den Qualitätssprung bei der Bildherstellung innerhalb von zwei Jahren, nach dem Motto : Vorher / Nachher


























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