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Fragwürdige Ultra-Weitwinkel

In diesem Beitrag will ich wieder eine Frage aufgreifen, die häufig von Kunden gestellt wird:
 
"Welche Super-Weitwinkelobjektive empfehlen Sie als Ergänzung zu vorhandenen Linsen speziell für die Panoramafotografie ?"
Die Vorstellungen der interessierten Kunden mit Vollformatkamera reichen da vom teueren f2,8/15mm Zeiss Distagon oder dem kompakten Voigtlaender f5,6/12mm Ultra-Wide-Heliar III über das preisgünstige f2,8/14mm Samyang bzw. Walimex bis hin zum schweren Zoom Canon EF f4,0/11-24mm USM. 
Und dann sind die Kunden zunächst irritiert, wenn ich eher davon abrate, sich so kurze, rectilineare Brennweiten für die Panoramafotografie anzuschaffen und stattdessen ein preiswertes Fisheye empfehle. Die spontanen Kommentare lauten dann sinngemäß fast immer so:
 "... Fisheye-Objektive verzeichnen doch so stark. Das kommt für mich nicht in Frage.
... Sie empfehlen doch grundsätzlich kurze Festbrennweiten für Panoramafotografie.
... das Distagon ist doch aufwendig korrigiert und hat daher kaum Verzeichnung.
... in dem xyz-Forum wird aber das 14er Walimex als ideales Panorama-Objektiv empfohlen.
... ein Fisheye kann ich doch sonst für nichts einsetzen.
... usw." 
Ich weise darauf hin, dass ich weder die zitierten Linsen an sich bewerten, geschweige denn schlecht reden will. Ich werde hier lediglich aufzeigen, dass kurze, rectilineare Brennweiten für die Panoramafotografie weit weniger sinnvoll sind als aufgrund der Brennweitenangabe erwartet wird.
 
Panoramatechnik wird vorwiegend dann eingesetzt, wenn ein ungewöhnlich großer Bildwinkel abgebildet werden soll. "Ungewöhnlich" heißt, ein Bildwinkel der größer ist, als das menschliche Gesichtsfeld. Das beträgt ca. 100° horizontal und ca. 70° vertikal. Dieses Gesichtsfeld wird mit einer Vollformatkamera mit einem (rectilinearen) 16mm-Objektiv erfasst.
Die bislang kürzeste, rectilineare Brennweite für Vollformatkameras weist das neue Canon Zoom f4/11-24mm bei 11mm auf. An einer Canon Vollformatkamera wie der 5DMk3 beträgt damit der horizontale Bildwinkel im Querformat 117°. Zur Darstellung eines noch größeren Bildwinkels muss entweder ein Fisheye-Objektiv oder die Panoramatechnik eingesetzt werden. Mehr dazu hier. Je kürzer die dabei verwendete Brennweite ist, also je größer der Bildwinkel der einzelnen Aufnahme ist, desto weniger Quellbilder sind für das fertige Panorama erforderlich. Während die (generische) Auflösung eines Panoramas proportional mit der Brennweite des Aufnahmeobjektivs variiert (mehr dazu hier), hängt die Effizienz, also die Anzahl der erforderlichen Aufnahmen, vom Bildwinkel ab. Fisheye-Objektive haben einen größeren Bildwinkel als rectilineare ("normale") Objektive gleicher Brennweite. Das führt dazu, dass man für ein Panorama weniger Aufnahmen ("Quellbilder") benötigt, wenn man es mit einem Fisheye aufnimmt, als mit einer rectilinearen Linse gleicher Brennweite. Dabei ist das fertige Panorama in beiden Fällen völlig identisch. Man kann beim finalen Panorama also nicht mehr feststellen, ob es mit einem rectilinearen oder einem Fisheye-Objektiv aufgenommen wurde.
 Diese Aussage gilt für die Fisheyes mit nahezu äquidistanter Projektion, also für die Linsen von Sigma, Canon oder Samyang. Sie gilt mit Einschränkung bei Fisheyes mit eher orthographischer Projektion wie das Madoka180 oder das 10,5mm Nikkor. Diese Linsen komprimieren am Rand stark und haben daher dort eine reduzierte Auflösung.

MappingfunktionVergleichen wir die Panorama-Generierung für ein voll sphärisches Panorama mit zwei 11mm-Linsen, das zitierte Canon 11-24mm Zoom bei 11mm und ein (virtuelles) 11mm-Fisheye-Objektiv mit äquidistanter Projektion:

http://www.hdrlabs.com/tools/panocalc.htmlA: Canon 11mm rectilinear:
Der vertikale Bilwinkel im Hochformat beträgt an der Vollformatkamera 117°, der horizontale Bildwinkel beträgt 95°. Für ein voll sphärisches Panorama sind dann mindestens 2x5 Aufnahmen in 2 Reihen erforderlich, also insgesamt 10 Aufnahmen. Die Quellbilder überlappen dann horizontal um 24%. Das ist nicht üppig. Mit 2x6=12 Aufnahmen beträgt der Überlapp reichlich 37%. Aber auf jeden Fall ist ein multi-row-Setup erforderlich.
B: 11mm Fisheye:
Der vertikale Bildwinkel im Hochformat beträgt an der Vollformatkamera 180° (oder mehr, je nach Konstruktion), der horizontale Bildwinkel beträgt 135°. Für ein voll sphärisches Panorama reichen 4 Aufnahmen in single-row-Technik. Die Quellbilder überlappen dann horizontal um 32%. Das ist optimal.

10 bis 12 Aufnahmen mit der rectilinearen Linse oder 4 Aufnahmen mit dem Fisheye. 
Worin liegt der Unterschied ?
winkelabhängige Dehnung bei rectilinearer ProjektionDie Quellbilder, die mit dem rectilinearen Canon-Zoom bei 11mm aufgenommen wurden, weisen mit zunehmendem Abstand von der optischen Achse eine starke Bild-Dehnung auf, die Weitwinkel-typische "Verzeichnung", genauer gesagt Verzerrung des Bildes. Eine kugelförmige Lampe wird in der Bildmitte als Kugel abgebildet, am Bildrand als dickes Ei. Tatsächlich hat das Ei am Bildrand bei gleichem Aufnahmeabstand den 3,5-fachen Durchmesser wie die Kugel in der Bildmitte.
 Diese Verzerrung ist aber normal und nicht korrigierbar. Nur die Abweichungen von der mathematisch exakten Verzerrung sind korrigierbar. Während das anfangs zitierte 14mm Samyang bekannt ist für seine Bart-Verzeichnung, ist das um ein Vielfaches teurere Zeiss Distagon recht aufwendig korrigiert.
Bei der rectilinearen Linse wird für das zum Bildrand hin gedehnte Bild sehr viel Sensorfläche "verschwendet". Denn diese Dehnung muss - wie alle Verzeichnung - bei der Panorama-Generierung rückgängig gemacht werden. Die Stitching-Software leistet das. Sie bildet jedes Quellbild auf eine Kugeloberfläche ab und korrigiert die Dehnung und Verzeichnung vor dem Stitchen. Mehr dazu hier.
Die Quellbilder, die mit dem Fisheye aufgenommen wurden, weisen eine andere Verzeichnung auf: Alle Geraden im Sujet, die nicht durch den Bildmittelpunkt verlaufen, also z.B. die Holzbalken an der Decke, sind im Bild nicht als Geraden abgebildet, sondern als Kreisbögen. Dagegen wird die o.g. kugelförmige Lampe am Bildrand genauso wie in der Bildmitte als Kugel abgebildet. Die abgebildete Kugel ist auf der ganzen Sensorfläche exakt rund und b
ei gleichem Aufnahmeabstand gleich groß. Der Dehnungsfaktor ist also 1 (keine Dehnung). Auf dem Sensor wird also keine Fläche verschwendet. Bei der Projektion dieser Quellbilder auf die Kugeloberfläche wird das Bild quasi 1:1 auf die Kugelfläche projiziert. Der in der Aufnahme gebogene Balken an der Zimmerdecke erscheint dann auf der Kugeloberfläche als gerade, als der kürzeste Weg, der Anfang und Ende des Balkens verbindet - gerade so, wie die nur auf dem Papier gekrümmte Flugbahn des Airbus, der schnurstracks von München nach Boston fliegt.
Daher sind Fisheye-Aufnahmen ideal als Quellbilder für ein Panorama. Für Panoramen mit großem Bildwinkel verwenden Fotografen daher vorzugsweise Fisheye-Objektive. Bei gleicher generischer Auflösung bringt ein Fisheye nur Vorteile gegenüber einer rectilinearen Linse gleicher Brennweite. Das Fisheye ist effizienter, man kommt mit weniger Aufnahmen aus. Das führt im Idealfall dazu, dass man in single-row-Technik aufnehmen kann.
Das Argument, dass man das Fisheye-Objektiv für "normale" Fotografie kaum gebrauchen kann, gilt m.E. für die kurze rectlinieare Brennweite nicht minder. Selbst für weitwinklige Architekturaufnahmen würde ich immer ein mit Fisheye-Objektiv generiertes (Flächen- oder Zylinder-)Panorama gegenüber einer mit Ultra-Weitwinkel-Objektiv aufgenommenen Aufnahme vorziehen - zumal ich beim Panorama die Projektion nachträglich beliebig variieren kann. Lesen Sie dazu noch hier.
 
Für Panoramafotografie zu ineffizient, für "normale" Fotografie kaum zu gebrauchen:
Die Sinnhaftigkeit von rectilinearen Ultra-Weitwinkelobjektiven darf man in Frage stellen.
Anmerkung: Es gibt leider kein 11mm Fisheye mit äquidistanter Projektion auf dem Markt. Ich habe diese 11mm nur gewählt, weil das die derzeit kürzeste rectilineare Brennweite für Vollformatkameras ist. In der Praxis gilt das Gesagte entsprechend für real existierende Brennweiten (8, 10, 12, 15, 16 und 17mm) und auch für die flächentreue (Canon, Nikon, Sigma) und die stereografische (Samyang) Fisheye-Projektion.
Mehr zum Thema Fisheye-Projektionen lesen Sie hier.
Nachtrag: Der direkte Vergleich zwischen einer realen rectilinearen Linse und einer Fisheye-Objektiv gleicher Brennweite lässt sich schön an folgendem Setup aufzeigen:
Kamera: Nikon DX  (z.B. D5500)
Objektiv Brennweite (mm) HFOV VFOV Aufnahmen f. 360°
Sigma 8-16mm F4,5-5,6 IF DC HSM 8mm 88° 112° 6
Sigma f3,5/ 8mm EX DG Fisheye 8mm 116° 180° 4
Mit 4 Aufnahmen am KISS lässt sich mit dem 8mm Sigma Fisheye der komplette Raum abbilden, während mit dem rectilinearen Zoom bei gleicher Brennweite trotz 6 Aufnahmen nur ein vertikaler Bildwinkel von 112° abgebildet wird. Also trotz 50% mehr Aufnahmen mit der rectilinearen Linse ist der vertikale Bildwinkel im Panorama 1/3 kleiner.
Die Fisheye-Linse ist also wesentlich effizienter.
 

 

 

 

Kommentare

Dafür habe ich bei Verwendung des Fisheye Objektivs eine geringere Bildauflösung was je nach Anwednung durchaus gegen ein Fisheye sprechen kann. Aber was die Einfachheit der Aufnahme an sich angeht stimme ich natürlich zu.

Die Auflösung des Panoramas in Pixel pro Grad hängt ausschließlich von der verwendeten Brennweite ab und nicht von der Projektion des Objektivs. Je länger die Brennweite, desto höher die Winkelauflösung. Ein 10mm Fisheye bringt also im Panorama die gleiche Winkel-Auflösung wie ein rectilineares Objektiv der gleichen Brennweite. Mehr dazu hier.
Natürlich gibt es gute und schlechte Linsen in beiden Gattungen - gut oder schlecht in Bezug auf Kontrast (=Schärfe) und Farbfehler (z.B. CA).

In diesem Artikel erläutern Sie, weshalb ein Fisheye für Panoramen sinnvoller ist als ein "Ultra-Weitwinkel".
Meine Frage dazu ist folgende: Wäre ein Fisheye umgekehrt sinnvoll für Landschafts- oder Gebäudeaufnahmen nutzbar, wenn man die Aufnahme dann hinterher z.B. mit PTLens korrigiert? Hintergrund: Ich habe eine Nikon DX-Kamera (D300) und bin im Weitwinkelbereich bisher nicht gut aufgestellt. Bei 18mm ist bisher Schluss. Eine aktuelle LR-Auswertung zeigt mir, dass ich das Zoom Nikkor 18-105mm am häufigsten bei 18mm nutze. 

Landschaftsaufnahmen mit großem vertikalen Bildwinkel verlangen m.E. nach Dramaturgie und Tiefe im Vordergrund, sonst wirken Sie flach und langweilig. Genau diese Dramaturgie schafft man mit der perspektivischen Verzeichnung der "normalen" rectilinearen Linsen am besten. 
Ich habe noch nie Landschaft mit dem Fisheye fotografiert und die Aufnahme "defished". 
Vieleicht hat ein anderer Leser damit Erfahrung ? 

Ich mache beides gern - an MFT mit dem treuen Samyang 7.5 mm f/3.5. Früher mit Canon / APS und Sigma 8 bzw. 10 mm. Samyang ist übrigens viel besser.

Je nach Motiv und gewünschter Aussage – nicht zuletzt nach Tageslaune – wird die Landschaftsaufnahme "defished" oder nicht. Bei manchen Motiven ist, wie Herr Hopf schon schreibt, die Verzerrung ein Teil der Dramaturgie. Bei anderen merkt die der Betrachter nicht einmal.

Aber es kommt schon vor, dass das Defishen sinnvoll ist: vom Motiv her, oder weil sich der Auftraggeber einfach an der Fisheye-Darstellung stört. Letzteres betrifft weniger die Landschaftsbilder als z.B. Innenaufnahmen; erstaunlicher Weise sind es meist Ingenieure, die sich da aufregen, und zwar nur bei Fisheye, niemals bei rectilinearem Ultra-WW, egal wie stark dieses in den Ecken dem Pythagoras trotzt.

Ich nutze zum Defishen allerdings nicht PTGUI (habe es genau einmal probiert und "wegen umständlich" aufgegeben), sondern folgende Tools, in dieser Reihenfolge de Beliebtheit - natürlich nicht alle gemeinsam, sondern alternativ:

1. "Fisheye Hemi" von Image Trends bzw. IMADIO
https://imadio.com/products/prodpage_hemi.aspx

Einfacher geht es nicht, automatisch, schnell.
Nachteile: keine manuellen Eingriffe möglich, außer der Wahl aus 3 verschiedenen Methoden.

2. Adobe Bridge / Adobe Camera Pro
Adobe Camera Pro hat inzwischen (CC 2015) mächtig nachgeholt. Mehr Objektiv-Kamera-Kombinationen als in DxO, darunter auch mein Samyang 7.5.
Nachteil: ist von Adobe, das mag nicht jeder. Ich habe als Grafiker keine Probleme damit.

3. DxO Optics Pro.
Umfangreich, datebankbasiert, in die Umgebung eingebunden, gleich auch andere Korrekturen möglich. Vor kurzem noch mein Lieblings-Tool. Jetzt nicht mehr so, siehe
Nachteile: fehlt für die eigene Kamera/Objektiv-Konfiguration ein Entzerrungsmodul, ist nur manuelles Entzerren möglich. Dieses ist leider nur rudimentär. Gerade für meine Kombinationen hat DxO leider kein passendes Modul parat. Nachfragen bei DxO zwecklos; schade eigentlich.

Fotos/Beispiele gern auf Anfrage!

Beste Grüße aus dem Norden
Alexande

Ich unterstütze auch das Plug-Inn Fishyeye-Hemi. Einfach und intuitiv zu handhaben, sehr gut in den Workflow zu integrieren. Da mein Workflow bei Lightroom beginnt war es naheliegend auch ein Lightroom-kompatibles Plugin zu verwenden. Gesucht, gefunden !

P.S.: Mit DXO Optics Pro habe ich bislang nur mäßige Erfolge erzielt, das Programm arbeitet an sich intuitiv und ordentlich, v.a. die Farbwiedergabe dank der großen Datenbank an Profilen für Kameras von DXO ist vorbildlich (ein Punkt den Adobe etwas "stiefmütterlich" behandelt). Außerdem ist die Entrauschung für kritische Aufnahmen mit PRIME derzeit marktführend (v.a. das Farbrauschen wird sehr effektiv unterdrückt).

Ich kann daher aus meiner Erfahrung nur Lightroom ruhigen Gewissens empfehlen, verbunden mit Fisheye-Hemi, für alle die sich nicht neben dem obligatorischen Fisheye noch ein sündhaft teures UWW(-Zoom) leisten können. An der Panoramasoftware kommt man an PTGUi kaum vorbei.
Die Frage, ob sich mit der "gerade gebogenen" Fisheyeaufnahme die gleiche Dramatik vermitteln lässt, wie mit einem 16 mm UWW muss sich jeder selbst stellen, aber wir sind ja hier auf einer Panorama-Homepage und nicht auf der Landschaftsfotografie-Seite :-)

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