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  • Daniel Knop

LEDs für Focus Stacking

Aktualisiert: 25. Apr.

Leuchtdioden haben inzwischen große Teile des Beleuchtungsmarkts erobert, und auch bei Focus-Stacking-Aufnahmen mit stark vergrößernden Objektiven sind sie hilfreich und beliebt. Allerdings haben sie gegenüber Blitzgeräten auch Nachteile. Welche sind geeignet, wie groß ist ihre Lichtleistung, und wie lassen sie sich am besten einsetzen?


Zwei Rüsselkäfer inspizieren LED-Leuchtdioden
LED-Beleuchtung beim Focus Stacking von Insekten einmal anders

Dauerlicht hat kurzen Lichtblitzen gegenüber Vorteile. Die Bildwirkung lässt sich darin beispielsweise schon vorab erheblich besser beurteilen, einschließlich der Schattenbildung. Auch ist der Verschleiß des Leuchtmittels weit geringer, denn zahlreiche Einzelserien mit vielen hundert Aufnahmen fordern Blitzgeräte schon ganz ordentlich, während eine LED-Leuchte das mühelos wegsteckt.


Andererseits hat das Leuchtdiodenlicht auch eine Kehrseite, denn feinste Erschütterungen durch Kamerafunktion finden in Form von Unschärfen leicht den Weg ins Bild, und auch minimale Stabilitätsmängel im gesamten Aufbau werden gnadenlos aufgedeckt. Auch ist oft die Farbwiedergabe bei manchen Leuchtdioden nicht wirklich befriedigend, sehr abhängig von dem verwendeten Leuchtmittel.


Nicht bei jeder passend erscheinenden Mischlichtfarbe (Farbtemperatur) sind alle gewünschten Farbspektralanteile auch tatsächlich in der gewünschten Menge vorhanden. Weißes Licht ist nicht gleich weißes Licht. Tageslichtfarbe zwischen 5000 und 6500 Kelvin (K) kann z. B. viel Blau- und Rotanteil enthalten, oder von beidem relativ wenig – die Mischlichtfarbe könnte jedoch in beiden Fällen recht ähnlich sein. Klarheit schafft hier nur ein Spektraldiagramm, das jedoch kaum ein Hersteller für seine Produkte anbietet.


Spektraldiagramm mit farbiger Säulendarstellung der einzelnen Licht-Spektralanteile

Spektraldiagramm mit farbiger Säulendarstellung der einzelnen Licht-Spektralanteile
Zwei Spektraldiagramme, einmal natürliches Sonnenlicht und einmal Kunstlicht; beide sind fiktiv und in keiner Weise repräsentativ, verdeutlichen aber einerseits die harmonische spektrale Balance von Sonnenlicht und andererseits eine unausgeglichene Spektralverteilung im Kunstlicht, in dem manche Anteile sehr schwach repräsentiert sein können, was sich dann in Fotos auch zeigen kann

Freilich gilt dies für Blitzgeräte technisch im gleichen Maß, aber dort haben wir es ja ausnahmslos mit Geräten zu tun, deren Leuchtmittel speziell für Fotozwecke konzipiert wurde, so dass man sich hier auf die spektrale Zusammensetzung weitgehend verlassen kann, zumindest innerhalb gewisser Variationsgrenzen. Bei LEDs liegt die Sache anders. Hier gibt es natürlich auch spezielle Foto-LED-Strahler, neben Studiogeräten auch kleinere Video- und Foto-LED-Leuchten, deren spektrale Zusammensetzung auch tatsächlich unseren Anforderungen entspricht. Aber oft werden für Focus-Stacking-Aufnahmen auch Leuchtdioden aus der Raumbeleuchtung zweckentfremdet, z. B. LED-Leuchtbänder oder quadratische LED-Einbaupanels (deren Lichtquelle in der Regel aber auch Leuchtbänder sind).


LED-Einbauleuchte mit Anschlusskabel
Focus-Stacking-„Einsteigermodell“: LED-Einbaupanel aus der Raumbeleuchtung

Freilich können Sie hier experimentieren, doch in jedem Fall bekommen Sie es mit zwei Variablen zu tun, die im Vorfeld schwer einzuschätzen sind: Leuchtdichte und Spektralzusammensetzung.


Theoretisch ist die Sache einfach: Rot, Grün und Blau ergeben zusammen farbloses, weiß erscheinendes Licht. Sind aber z. B. geringere Rot- und Blauanteile vorhanden, kann das Licht leicht grünstichig wirken und trotzdem als Tageslichtfarbe angeboten werden. Rote und blaue Farbflächen auf unseren Objekten wirken dann aber im Foto eher flau, einfach weil für ihre Wiedergabe nicht ausreichend Strahlung der betreffenden Wellenlänge vorhanden ist. Enthält das Licht hingegen einen hohen Rot- und Blauanteil, dann erscheinen die korrespondierenden Farbflächen auf unseren Objekten auch entsprechend farbkräftig. Hier können Sie nur experimentieren, um mit Testaufnahmen geeignete LEDs zu finden. Das allerdings sollten Sie tun, bevor Sie sich mit bestimmten LEDs eine Beleuchtungseinrichtung bauen.


LED-Einbaupanel liegt demontiert, man sieht den Rahmen mit Leuchtdioden, die Rückwand und die Diffusionsplatten
Zerlegt man ein LED-Einbaupanel, wird deutlich, dass es sich beim Leuchtmittel um ein LED-Diodenband handelt, das ringförmig verlegt wurde und durch eine Diffusionsfläche hindurch strahlt

Blick auf die Leuchtdioden im LED-Einbaupanel, man sieht vier quadratische, gelbe Leuchtflächen
Ein Vorteil solcher LED-Einbaupanels liegt darin, dass man keinen zusätzlichen Diffusor benötigt

In der Raumbeleuchtung muss man sich oft entscheiden zwischen Warmton und Tageslichtfarbe, doch manchmal macht es auch Sinn, beides zu kombinieren, z. B. zweimal Tageslichtfarbe und einmal Warmton. Aber auch hier kommen Sie nur mit Versuch und Irrtum vorwärts, weil diese Leuchtmittel in ihrer Spektralzusammensetzung nicht standardisiert sind und ihre Wellenlängen in der Regel nicht detailliert ausgewiesen werden. Auch Angaben über den CRI-Index (color rendering index, Farbwiedergabeindex) sucht man meist vergebens.


Noch schwieriger ist es bei der Leuchtdichte, denn sie muss für unsere Zwecke ausreichend hoch sein. Wenn die Lichtemission Ihrer LEDs nicht ausreichend stark ist, macht ein Versuch wenig Sinn, denn Sie müssten die Belichtungszeit drastisch verlängern, um das Lichtdefizit auszugleichen, und dabei kommen kamerainterne Erschütterungen vermehrt ins Bild. Das kostet Bildschärfe. Prinzipiell werden ja Erschütterungen um so weniger abgebildet, je kürzer die Belichtungszeit ist.


Auch müssen Sie berücksichtigen, dass unser menschliches Auge die Lichthelligkeit immer nur relativ wahrnimmt, nicht absolut. Kommt Ihnen die LED hell vor, liegt das möglicherweise daran, dass Ihr Auge gerade dunkeladaptiert ist.


LED-Strahler

Eine Lux-Messung ist besser. Darum habe ich bei meinen beiden Studio-LED-Strahlern mit je 60 Watt Leistung eine solche Messung durchgeführt, um einmal konkrete Messwerte zu haben (jeder abgelesene Wert x 100).


Ein 60-Watt-LED-Strahler bei Einstellung 100 %, ohne Diffusor, gemessen vor dem Objektiv, also dort, wo sich normalerweise das Aufnahmeobjekt befinden würde: 85.000 Lux


Der gleiche LED-Strahler mit identischer Einstellung, aber mit Diffusor: 30.000 Lux (man sieht, wieviel Licht ein guter Diffusor kostet).


Zwei dieser 60-Watt-LED-Strahler bei Einstellung 100 %, gemessen mit Diffusor: 60.700 Lux


Und um einen Vergleichswert zu haben, Frühjahrs-Sonnenlicht bei blauem Himmel am gleichen Tag um 14:00 Uhr: 95.000 Lux


Ein Lux-Messgerät befindet sich vor einem großen Lichtdiffusor, den zwei LED-Strahler erhellen
Das Lux-Messgerät erfasst bei zwei Studio-LED-Strahler mit 60W mehr als 60.000 Lux

Mit diesen beiden LED-Strahlern habe ich in der Regel mehr Licht als unbedingt nötig, d. h. ich muss nicht mit hohem ISO-Wert arbeiten, sondern kann auf Werte um 200 bis 320 einstellen und trotzdem die LEDs auf etwa 80 % reduzieren, habe also noch Reserven. Die tatsächlich erforderliche Lichtmenge variiert ja ohnehin sehr, z. B. je nach Hintergrund: Verwende ich eine schwarze Filzschicht, die enorm Licht schluckt, oder eine weiße Papierfläche, die enorm viel reflektiert? Hier ist es immer gut, noch eine Schippe drauflegen zu können, und bei etwas höherer ISO-Einstellung (z. B. 800) reichen mir meist sogar 50 oder 60 %.


Der Lichttunnel

Wenn Sie handelsübliche LEDs aus der Raumbeleuchtung verwenden möchten, landen Sie in der Regel bei LED-Leuchtbändern. Diese müssten Sie hinter einem Diffusor platzieren, weil am Motiv sonst unschöne Starkreflexionen entstehen könnten. Einfacher wäre es, wenn Sie quadratische LED-Einbaupanels verwendeten, mit einer Flächengröße von ca. 10 x 10 oder 15 x 15 cm. Darin sind Leuchtbänder bereits verbaut, und zwar hinter einer Diffusorfläche. Viele dieser Panels können Sie auch mit ein paar Schrauben öffnen und erhalten dann Zugriff auf die Diffusionsfläche, um sie nach Wunsch zu verändern, die Lichtstreuung zu verstärken oder abzuschwächen. Besonders raffiniert ist das Kombinieren von drei quadratischen Panels zu einem Lichttunnel in Form eines kopfstehenden Buchstaben „U“. Dazu verschrauben Sie die drei Panels einfach mit vier metallenen Winkeln aus dem Baumarkt.


Drei LED-Panels stehen U-förmig nebeneinander und wurden durch vier Metallwinkel miteinander zu einer Einheit verschraubt
Drei LED-Einbaupanels können einfach miteinander verbunden werden, indem man sie mit vier Metallwinkeln verschraubt

Um LED-Einbaupanels mit meinen Studio-LED-Strahlern vergleichen zu können, habe ich auch hier eine Messung durchgeführt. Meine Panels messen 105 x 105 mm Leuchtfläche, zwei davon Tageslichtfarbe und einmal Warmton.


Messwert pro Panel: 5650 Lux


Der Einsatz von drei solchen Panels, angeordnet als Lichttunnel, bringt rund 17.200 Lux


Drei LED-Panels sind zur U-Form verbunden, darunter befindet sich die Messsonde eines Luxmeters
Am LED-Lichttunnel erfasst das Lux-Messgerät gut 17.000 Lux

Vorteil

Die Elemente strahlen großflächig, bringen also ihren eigenen Lichtdiffusor mit


Nachteil

Die Lichtmenge ist eher dürftig. Hier sind von der Helligkeit her durchaus brauchbare Aufnahmen möglich, aber Sie müssen die verhältnismäßig geringe Lichtmenge kompensieren durch einen höheren ISO-Wert und/oder längere Belichtungszeiten. Viele moderne spiegellose Kameras erlauben Ihnen recht hohe ISO-Werte ohne verrauschte Bilder, darum wäre es eher ratsam, mit ISO-Werten um 800 zu arbeiten und die Verschlusszeit möglichst kurz zu halten. Sie müssen bedenken, dass Sie bei Scanner- oder Mikroskopobjektiven nicht über eine Blende verfügen, hier also keine Variable haben.


Drei LED-Panels sind zur U-Form verbunden, darunter befindet sich eine präparierte Hornisse, die fotografiert werden soll
Stellt man sich mit Setup und Kamerajustierung auf die geringere Lichtmenge ein, so sind mit einem solchen LED-Lichttunnel gute Aufnahmen machbar

Der LED-DStrahler

Alternative zu solchen oder ähnlichen LEDs aus der normalen Raumbeleuchtung wären also spezielle Videoleuchten oder die erwähnten Studio-LED-Strahler, die deutlich mehr Licht emittieren. Letztere haben den Vorteil, meist auch regelbar zu sein, so dass Sie die Helligkeit dem Bedarf anpassen können, also z. B. dem Objektiv, dem Auszug, also der Entfernung zwischen Sensor und Lichtaustrittslinse, oder einfach der Motivhelligkeit bzw. der Hintergrundfarbe. All dies sind Variable, die eine Anpassung der Lichtmenge erfordern, und hier erleichtert ein simpler Drehknopf das Leben enorm. Zudem müssen Sie sich bei Videoleuchten oder Studio-LED-Strahlern in der Regel keine Gedanken über die spektrale Zusammensetzung des Lichts machen, anders als bei den zweckentfremdeten Raumleuchten.


Zwei Studio-LED-Strahler leuchten auf einen großen Lichtdiffusor
Zwei Studio-LED-Strahler mit je 60 Watt Leistung bringen Licht im Überfluss, und wenn dieses über einen guten Diffusor verteilt wird, bleiben kaum Wünsche offen

Vorteil

Spezielle Videoleuchten oder Studio-LED-Strahler bringen passende Spektralverteilungen mit und besitzen meist Leistung im Überfluss. Geräte für den stationären Einsatz besitzen einen Netzanschluss und oft einen sammelnden Reflektor, der die Lichtmenge zu einem weichen Strahl bündelt und Lichtverluste in den Raum verhindert.


Nachteil

Von kleinen, batteriebetriebenen Videoleuchten abgesehen produzieren Videoleuchten und LED-Strahler so konzentriertes Licht, dass Sie einen guten Diffusor benötigen. Zudem emittieren zwei starke Studio-LED-Strahler bei 100-Prozent-Betrieb so viel Wärme, dass das Objektiv bei längerer Bestrahlung deutlich aufgeheizt werden kann. Dabei befürchte ich eine drohende Delaminierung verkitteter Linsenpaare (Wärmedehnung des Glases und Aufweichen des Linsenkitts). Darum sollte man sie zwischen den einzelnen Bildserien möglichst abschalten.


Stillhalten bitte …

Generell müssen Sie bei Focus-Stacking-Arbeiten mit LEDs stets bedenken, dass dass alle Bewegungen, die sich während der gesamten eingestellten Verschlusszeit ereignen, im Bild unerbittlich festgehalten werden und Unschärfen verursachen. Manch ein Fotograf schleicht sich zu Beginn der automatischen Aufnahmeserie aus dem Raum, um jede Erschütterung durch Fußtritte auf den Boden zu vermeiden. Das kann helfen, löst aber das Erschütterungsproblem nicht vollständig, denn manche Mikrobewegungen entstehen auch direkt in der Kamera oder durch den motorischen Vorschub und zu kurze Verweilpausen vor den Auslösungen. Solche Schärfeverluste würden bei Blitzlicht nicht entstehen. Beim LED-Licht müssen Sie aber Strategien zur Vermeidung entwickeln.


Das wichtigste ist, die Erschütterung durch die Verschlussbewegung zu eliminieren. Im Idealfall verwenden Sie eine spiegellose Kamera und setzen deren elektronischen Verschluss ein, denn dann bewegt sich am Sensor gar nichts. Die zweitbeste Möglichkeit, eigentlich kaum schlechter, ist die Spiegelreflexkamera, die Sie auf „leise Auslösung“ oder „leisen Verschluss“ eingestellt haben. Dabei passiert nämlich Folgendes: Der erste Verschlussvorhang wird noch vor der Aufnahme geöffnet, der Sensor aber stromlos gemacht. Bis zur Aufnahme hat sich dann alles wieder beruhigt, und funktionell ist das im Prinzip nicht viel anders, als wäre der Verschlussvorhang noch geschlossen. Mit dem Druck auf den Auslöser (oder dem elektronischen Auslösesignal des Steuergeräts) erhält der Sensor dann Strom und die Belichtung beginnt, entsprechend Ihrer eingestellten Verschlusszeit. Beendet wird sie durch den fallenden zweiten Verschlussvorhang. Der produziert zwar eine Erschütterung, doch die wird sich im wesentlichen erst beim vollständigen Schließen auswirken, und das ist der Moment, ab dem kein Licht mehr auf den Sensor gelangt. Darum dürfte hier eigentlich nicht mehr an Erschütterungen ins Bild gelangen, als bei einem elektronischen Sensor.


Allerdings sollten Sie berücksichtigen, dass bei dieser Variante allgemeine Mikroerschütterungen im Raum, z. B. durch gehende Personen im Nebenraum, durch Straßenverkehr oder anderes, sich wesentlich stärker auf Ihre Bildschärfe auswirken als beim Einsatz von Blitzgeräten. Hier müssen Sie also alles weit besser unter Kontrolle haben. Das gilt natürlich auch für eventuelle Instabilitäten Ihres gesamten Aufbaus einschließlich des Tischs, auf dem er steht.


Die Beleuchtungscharakteristik

Das LED-Licht wirkt auf dem Aufnahmeobjekt sehr gleichmäßig. Blitzlicht erscheint dagegen irgendwie frecher, spritziger, ideenreicher. Ob das Vor- oder Nachteil ist, hängt einerseits von Ihren Erwartungen und Ihrem Geschmack ab, und andererseits von der Oberflächenbeschaffenheit Ihres Motivs. Der mattschwarze Körper einer Schmeißfliege reagiert da völlig anders als der rot/grün/blau/gelbsilbrige Rücken einer Chrysidae-Goldwespe.


Ausschnitt von dem Flügel eines Schmetterlings, man sieht gut 20 Einzelschuppen Bildbreite in sehr unterschiedlicher Färbung, beleuchtet mit LED-Strahlern

Ausschnitt von dem Flügel eines Schmetterlings, man sieht gut 20 Einzelschuppen Bildbreite in sehr unterschiedlicher Färbung, beleuchtet mit Blitzgeräten
Flügelausschnitt von Chrysiridia rhipheus, einmal mit LED beleuchtet (2 x Studio-LED-Strahler 60 W), einmal mit Blitzgeräten (3 x Godox TT350); beide Bilder sind von Staubpartikeln ungereinigt und auch sonst in keiner Weise bearbeitet; die Beleuchtungscharakteristik ist sehr unterschiedlich

Die farbigen, metallisch wirkenden Flügelschuppen des Schmetterlings Chrysiridia rhipheus sind hier ein gutes Beispiel, denn sie zeigen diese Unterschiede bei 20 x sehr deutlich – allerdings ohne dass ich persönlich sagen könnte, was mir besser gefällt. Das unterscheidet sich von Schuppe zu Schuppe, und manchmal finde ich eine bestimmte Flügelschuppe in der LED-Variante und auch die korrespondierende Schuppe der Blitzvariante reizvoll, aber auf unterschiedliche Weise – zwei schöne Variationen des gleichen Themas.


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