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Gigapixelbilder: Panoramakopf für Einsteiger

Für ein Gigapixelbild müssen hunderte bis tausende Einzelfotos lückenlos fotografiert werden, was am besten mit einem motorisierten Panoramakopf gelingt. Wir haben die preiswerteste am Markt erhältliche Ausrüstung getestet und geben Tipps für den Praxiseinsatz und die Kameraeinstellungen.

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Beim Einsatz des Merlin auf dem Berliner Funkturm wurden Panoramakopf und Kamera auf einem Hochstativ durch das Absperrgitter geschoben. Um mehr Stabilität und größere Schwenkwinkel zu erreichen, sind Kamera und Objektiv am nach oben gedrehten Objektivring „aufgehängt“. Die Steuerung erfolgte mit Papywizard über Bluetooth von einem Notebook aus.

(Bild: Ralph Altmann)

Motorbetriebene, automatisch gesteuerte Panoramaköpfe, wie sie für die Gigapixelfotografie fast unabdingbar sind, kosten oft mehr als eine High-End-Kamera. Die Ausnahme unter diesen auch Panobots genannten Spezialhalterungen heißt Merlin, auch unter dem Handelsnamen Orion bekannt. Das Grundgerät inklusive einer ansteckbaren Handsteuerung ist bei Teleskop Austria schon für 159 Euro erhältlich. Der „einarmige“, recht robuste Panoramakopf wurde eigentlich für die Teleskop-Nachführung in der Astrofotografie entwickelt. Er enthält je einen Motor für die horizontale und die vertikale Drehachse und eine einfache Steuerelektronik.

Unter der Haube finden noch zwei Batteriehalter für je vier AA-Zellen Platz, alternativ lässt sich ein Netzteil anschließen. Mit acht 1,5-V-Einwegbatterien beträgt die Versorgungsspannung 12 Volt, mit Mignon-Akkus nur etwa 9,6 Volt – leider sinkt mit der Spannung auch die Drehgeschwindigkeit der Motoren. Kurze Positionierzeiten lassen sich nur mit höheren Spannungen erreichen, 17 bis 18 Volt stellen für die Motoren noch kein Problem dar. Die integrierte Steuerelektronik erlaubt nur das Anfahren einzelner Positionen und muss für die Panoramafotografie durch eine Steuerung von außen ergänzt werden – entweder per PC oder einen angesteckten Handheld-Controller.

Ein Merlin-Panoramakopf, zwei Schienen und ein Bluetooth-Adapter gehören zum Panogear-Set von Kolor, das außerdem Auslösekabel und spezielle Akkus samt Ladegerät enthält.

(Bild: Ralph Altmann)

Das ist zwar etwas umständlicher als das Arbeiten mit dem Panobot Gigapan Epic Pro, den wir für den Gigapixelbilder-Schwerpunkt in c’t Digitale Fotografie 4/11 eingesetzt haben, aber dieser kostet mit rund 900 Euro auch erheblich mehr als der Merlin. Um auf dem Grundgerät eine Kamera zu montieren, benötigt man allerdings mindestens noch eine gerade Schiene für 49 Euro, die in der Prismenklemme des Merlin befestigt wird. Man kann diese ziemlich teure Schiene auch durch einen Selbstbau ersetzen – es gibt sogar Anwender, die dafür erfolgreich Hartholz an Stelle von Aluminium verwendet haben. Für die horizontale Kamerapositionierung ist eine L-Schiene für ebenfalls 49 Euro erhältlich, die man am besten mit einer geraden Schiene kombiniert, um die Kamera ein Stück nach hinten versetzt montieren zu können.

Dies ist notwendig, um den Nodalpunkt einigermaßen zu treffen, und generell vorteilhaft bei langen und schweren Objektiven. Laut Hersteller beträgt die maximale Last 4 Kilogramm. Falls sich der Kopf schon allein durch das Übergewicht eines langen Objektivs verdreht, verstärken Sie einfach die Friktion: Prismenaufnahme lösen und die darunter befindliche 16er-Mutter etwas anziehen. Das Auslösekabel (12 bzw. 20 Euro, nur für Canon EOS) sowie der Bluetooth-Adapter für die Ansteuerung per PC (99 Euro) müssen separat bestellt werden.

Insgesamt kommt man damit schnell über 300 Euro. Teleskop Austria bietet die notwendigsten Teile im Set als „Rundum-Sorglos-Paket“ für 289 Euro an. Ein besser ausgestattetes Paket ist unter dem Namen Panogear bei der französischen Firma Kolor erhältlich: Für 597 Euro bekommt man hier den Merlin mit beiden Schienen und Bluetooth-Adapter, einen ganzen Satz von Auslösekabeln für mehrere Kameratypen sowie zwei Lithium-Akkus mit Ladegerät, die mit ihrer höheren Kapazität und Spannung mehr Fotos und schnellere Aufnahmefolgen erlauben.

Lesen Sie weiter auf Seite 2: Steuerung

Die Screenshots zeigen Voreinstellungsdialog, Panoramaeinstellungen und Fortschrittsanzeige von Papywizard. Das Panorama kann sowohl reihen- als auch spaltenweise aufgenommen werden.

(Bild: Ralph Altmann)

Rundum sorglos ist man mit beiden Paketen allerdings nicht, denn für die Ansteuerung ist noch ein Notebook oder PDA notwendig, auf dem das kostenlose Programm Papywizard läuft. Wahlweise gibt man hier das gewünschte Bildfeld in Winkelgraden vor oder man fährt manuell die rechte obere und die linke untere Ecke des Bildfeldes an. Zusammen mit den Objektivdaten errechnet die Software daraus das Aufnahmeraster. Als dritte Möglichkeit kann man die Anzahl der gewünschten Fotos pro Reihe und Spalte angeben. Die Bluetooth-Verbindung erlaubt, den Kopf ohne lästige Kabelverbindung auch an ungünstigen Standorten zu positionieren.

Mit EOS Utility für die Kamera-Fernsteuerung lässt sich sogar das Vorschaubild auf das Notebook übertragen und so der Kopf genau positionieren. Dazu ist jedoch ein zusätzliches USB-Kabel notwendig. Zwar geht es auch drahtlos mit einem WFT-Drahtlosadapter, die es für verschiedene Canon-DSLRs gibt, aber dieser erhöht auch gleich wieder Gewicht und Größe (und die Kosten) der Gesamtausrüstung. Die komplette Fernsteuerung von Kopf und Kamera mit einer Kombination von EOS Utility und Papywizard soll prinzipiell möglich sein, gelang uns aber während unseres Kurztests nicht. Gegen eine solche Lösung spricht, dass EOS Utility die Fotos immer auf den ansteuernden Rechner überträgt, was länger dauern kann als die Neupositionierung und dann den ganzen Ablauf durcheinanderbringt.

Normalerweise wird die Kamera von der Elektronik des Panoramakopfes über das mitgelieferte Verbindungskabel ausgelöst. Bei unserem Test schaltete die Kamera beim Einstecken des Kabels zu unserer Verwunderung dauerhaft in den Messmodus (wie bei halb gedrücktem Auslöser). Die Ursache war ebenso simpel wie ärgerlich: In unserem Merlin war eine einfache zweipolige Klinken-Buchse eingebaut, alle Auslösekabel sind jedoch dreiadrig und haben einen dreipoligen Stereo-Klinkenstecker. Beim Einstecken werden zwei Kontakte kurzgeschlossen, was die Kamera in den Messmodus schaltete. Fotos lassen sich so zwar machen, doch sind zahlreiche Funktionen nicht verfügbar und der Kameraakku wird schnell leergesaugt. Die schnellste Abhilfe besteht in diesem Fall in einem scharfen Schnitt: Wir trennten die Kabel-Isolierung mit einem Cutter längs auf, schnitten ein Stück aus der Ader heraus, die zum mittleren Steckerkontakt führt (bei uns war dies die gelbe), und verklebten alles wieder.

Der T&C Handheld Controller wird direkt am Panoramakopf befestigt.

(Bild: Ralph Altmann)

Ganz ohne Notebook und Bluetooth geht es auch, kostet aber etwa zwei- bis dreihundert Euro mehr: Der einzeln erhältliche programmierbare T&C-Handheld-Controller wird statt des Bluetooth-Adapters an den Merlin gesteckt und übernimmt die komplette Steuerung. Lediglich einige Hardwaredaten, Sensorgröße und Objektivbrennweite müssen vorher in Verbindung mit einem Computer festgelegt und als Profil gespeichert werden. Maximal lassen sich 50 Profile für unterschiedliche Kameras und Objektive auf dem Gerät ablegen. Aus diesen Daten und den vor Ort über die Touch-Oberfläche des Controllers eingegebenen Panoramadaten errechnet der Controller das Aufnahmeraster. Es stehen drei Modi zur Verfügung: „Panorama“ erstellt ein Kugelpanorama, „Winkel“ erlaubt die Direkteingabe des horizontalen und vertikalen Panoramawinkels, ausgehend vom Mittelpunkt, und bei „Mosaik“ legt man den linken unteren und rechten oberen Eckpunkt des Panoramas fest.

Außerdem kann man die Anzahl der Aufnahmen pro Position (z.B. für Belichtungsreihen), die Wartezeit vor dem Auslösen (damit Schwingungen abklingen können) und die Überlappung einstellen sowie die Spiegelvorauslösung einschalten, sofern dies unterstützt wird. Der Controller enthält eine Buchse für die direkte Auslösung der Kamera, das Auslösekabel muss in diesem Fall nicht teilweise durchtrennt werden, allerdings ist ein Adapter von 2,5-mm-Stereobuchse auf 3,5-mm-Stereo-Klinkenstecker notwendig.

Während man in Papywizard wählen kann, ob das Panorama spalten- oder zeilenweise fotografiert wird, fährt der Controller immer erst eine komplette Zeile ab, bevor er zur nächsten wechselt. Das kann bei sehr breiten Panoramen ein Nachteil sein, da zwischen zwei direkt übereinanderliegenden Fotos der Sonnenstand und damit der Schattenwurf schon merklich verändert sein kann. Bei spaltenweiser Aufnahme ist der zeitliche Versatz geringer.

Bei breiten, an 180 Grad heranreichenden Panoramen kann es zudem vorkommen, dass der Controller versucht, eine gegenüberliegende Position mit einem Über-Kopf-Schwenk schneller zu erreichen – und dann den Kamerabody oder gar das Objektiv hart gegen das Gehäuse fährt. Ähnliche Probleme gibt es mit den Zenith- und Nadir-Aufnahmen bei Kugelpanoramen, denn voll durchschwenken lassen sich mit dem Merlin nur relativ kleine Kameras mit kurzen Objektiven. Testen Sie deshalb sicherheitshalber die gewünschte Panoramaeinstellung ohne montierte Kamera.

Der T&C-Handheld-Controller schreibt ein Logfile im XML-Format, das alle Positionierungswinkel im Klartext enthält und sich mit dem Hostprogramm auslesen lässt. Diese Logdateien können auch für das spätere Stitching beispielsweise mit PTGui verwendet werden. Der T&C Handheld Controller kostet beim Hersteller Type & Colour 237 Euro, bei Kolor knapp 300 Euro. Auf der Webseite von Telekop Austria findet sich seit kurzem der Handheld-Controller PanoCont aus ungarischer Produktion für 219 Euro, der sich aber noch in der Erprobungsphase befindet und voraussichtlich erst ab Oktober verfügbar sein soll.

Lesen Sie weiter auf Seite 3: Einstellungen und Fazit

Lightroom gleicht die Helligkeit mehrerer Fotos auf Wunsch so ab, als wären sie alle mit einer einzigen Belichtungseinstellung aufgenommen worden. Anschließend können die Bilder synchron weiter optimiert werden.

(Bild: Ralph Altmann)

Wir testeten den Merlin-Kopf mit der Vollformatkamera Canon 5D Mk II mit WFT-Adapter und dem 300-mm-Tele EF 300 f/4L IS USM von Canon – nebenbei gesagt ein Objektiv mit exzellenter Schärfe. Wegen des recht geringen Abstands des vertikalen Merlin-Arms vom horizontalen Drehpunkt lassen sich solche dicken Objektive nicht exakt im Nodalpunkt montieren. Wenige Zentimeter Versatz spielen aber bei Gigapixelpanoramen keine Rolle, da die Schwenkwinkel zwischen zwei Aufnahmen sehr klein sind. Der Bildwinkel beträgt bei 300 mm Brennweite knappe 6,9 Grad × 4,6 Grad.

Da der Merlin-Kopf nur eine Präzision von 0,5 Grad hat, sollte die Überlappung nicht zu knapp gewählt werden – mindestens 25 Prozent sind angebracht. Stellen Sie den Fokus auf manuell und auf eine mittlere Entfernung zwischen dem fernsten und dem nächsten Motivpunkt – falls möglich, auf die hyperfokale Entfernung, bei der alles zwischen unendlich und dem Nahpunkt scharf wird. Das erfordert meist eine recht starke Abblendung und damit verwacklungsanfällige Belichtungszeiten, weshalb trotz Stativ die Einschaltung der Bildstabilisierung sinnvoll ist. Autofokus böte sich zwar gerade bei einem Stadtpanorama mit gestaffelten Entfernungen an, hat aber das Risiko, dass die Kamera den Schärfepunkt nicht findet (gefährlich sind unstrukturierte Gebiete wie Himmel und Wasser) und dann gar kein Foto macht. Die Motorkopf-Steuerung merkt dies nicht und fährt einfach weiter.

Anders ist dies bei den Belichtungseinstellungen. Zwar wird oft empfohlen, Panoramaaufnahmen manuell mit konstanten Einstellungen zu belichten. Weil man die Belichtungszeit dann aber auf die hellsten Areale ausrichten muss, um Überbelichtungen zu vermeiden, können etliche Fotos unterbelichtet werden. Die Belichtungsautomatik verhindert beides und passt sich zudem noch an, wenn während der Aufnahmezeit die Lichtverhältnisse wechseln. Vor dem Zusammensetzen der Einzelbilder müssen dann deren Helligkeiten allerdings angeglichen werden. Panoramaprogramme machen dies zwar meist automatisch, dennoch ist es besser, sie schon mit möglichst gutem Material zu füttern. In Lightroom gibt es dafür die Menüfunktion „Belichtungen angleichen“. Korrekt belichtete Einzelfotos, die mit dieser Funktion nachträglich „unterbelichtet“ werden, enthalten viel mehr Details und viel weniger Rauschen als real unterbelichtete Fotos, deshalb lassen sich bei Bedarf auch viel mehr Details aus den Tiefen herausholen.

Je größer die Brennweite, also je kleiner der Bildwinkel, desto größer sind die Anforderungen an die Stabilität und Genauigkeit – und bei hoher Bildanzahl auch an die Schnelligkeit – des Panoramakopfes. Für kleine und mittlere Brennweiten genügt auch ein manueller Panoramakopf mit entsprechend feiner Rastscheibe. Selbst aus der Hand lässt sich „schnell mal“ ein Panorama schießen: Mit einer handvoll Aufnahmen erweitert man so das Bildfeld des Standard-Kameraobjektivs auf das eines Super-Weitwinkels. Mit viel Konzentration und einem gut strukturierten Motiv lassen sich sogar Gigapixelaufnahmen aus der Hand machen. Dem Autor gelang mit einer Sony A 580 und 300-mm-Objektiv (kleinbildäquivalente Brennweite 450 mm) eine lückenlose Serie von mehr als 300 Fotos des Stadtpanoramas von Jena innerhalb von knapp 10 Minuten. Das rechteckig beschnittene Ergebnis hat immerhin noch 660 Megapixel. Aus der Hand fotografiert man schneller als der schnellste Panoramakopf und kann dabei zudem noch den Autofokus (und damit eine größere Blende und kürzere Belichtungszeit) nutzen. Das Risiko mangelhafter Überlappung oder völlig ausgelassener Bereiche ist allerdings auch sehr hoch. Solche Fehler können das Ergebnis eines ganzen Arbeitstages oder gar einer Fotoreise zunichte machen. Mit einem richtig konfigurierten Motor-Panoramakopf erhalten Sie dagegen immer eine lückenlose Fotoserie.

Der Merlin ist ein robuster und relativ preiswerter Panoramakopf und für große Panoramen bis in den Gigapixelbereich gut geeignet. Die begrenzte Genauigkeit erlaubt aber keine allzu kleinen Bildwinkel, eine Brennweite von 300 mm ist nach unserer Erfahrung das Maximum. Zudem sind selbst mit der höheren Spannung der Lithium-Ionen-Akkus die Bildfolgezeiten recht lang: Mehr als 350 bis 400 Einzelbilder pro Stunde schafft der Merlin nicht, das sind pro Foto knappe zehn Sekunden. Deutlich schneller und mit zehnfacher Genauigkeit arbeitet der im Artikel "Gigapixelbilder erzeugen" (c’t Digitale Fotografie 4/2011) verwendete Gigapan Epic Pro, allerdings kostet er auch etwa das Doppelte. Doch auch das ist noch vergleichsweise billig, denn professionelle Panobots zum Beispiel der Firmen Seitz und Clauss beginnen erst im deutlich vierstelligen Bereich. Egal mit welchem Equipment Sie arbeiten: Eine sorgfältige Vorbereitung und möglichst einige „Trockenübungen“ sind nötig, um eventuelle Tücken der Hard- und Software zu erkennen und zu umgehen. Schließlich soll auf dem Berggipfel oder Aussichtsturm dann alles „wie am Schnürchen“ laufen. (anm)