In november van het vorige jaar ben ik gestart met het onderwerp ‘Focus stacking’. In deel 1 van de Stacker-serie leg ik uit wat daaronder verstaan moet worden en wat de Stacker is. Kort gezegd komt het er op neer dat een camera op een rail bewogen wordt en gaandeweg een serie foto’s maakt met elk een zeer kleine scherptediepte.
De verzamelde foto’s (een stack) worden in een softwareprogramma ‘op elkaar gelegd en aan elkaar geplakt’. Zodoende is het resultaat één foto die van voor tot achter scherp is.
Het idee om zo’n systeem te bouwen trok mij erg aan en ik ben er toen pardoes ingedoken. Gaandeweg realiseerde ik me dat zo’n apparaat maar een klein onderdeel is in een complex van zaken die ervoor zorgt dat je van een model (insect, bloem, kristal, enz.) een scherpe foto kunt maken. Hieronder een schematische weergave van de complexiteit ervan. Waarschijnlijk kom ik er tijdens de beschrijving van dit alles achter dat ik nog een paar blokjes ben vergeten. Elk blokje vraagt om meer of minder verdieping en bestudering. Het is makkelijk om je te verliezen in deze onderwerpen. Het vraagt af en toe om focussen! Of niet natuurlijk. 🙂
Veel onderwerpen komen hier samen: fotografie, elektronica, mechanica, programmeren, entomologie, optica, beeldbewerking, 3D modelleren, en nog wat aanpalende zaken.
De foto, daar draait het natuurlijk wel allemaal om. In bovenstaande afbeelding komt die ‘foto’ als een stapel foto’s (de stack) uit de camera. Op de camera zijn de instellingen (sluitertijd kort: < 1/100 seconde, ISO zo laag mogelijk: <100, pixels: zoveel mogelijk, enz.) van belang voor de kwaliteit van de foto’s.
De camera, bevestigd op de rail, wordt bij horizontale werking van voor naar achter bewogen (of bij verticale werking van boven naar beneden). Deze rail moet natuurlijk stabiel zijn (zie hiervoor ook Stacker deel 6).
De rail wordt aangestuurd door de besturing: de feitelijke ‘Stacker’ waar het verhaal allemaal mee begon. Deze besturing is feitelijk de spin in het web. Hierin zit de microcontroller (Arduino) die via een driver de stappenmotor aanstuurt, die de rail in beweging zet, de camera laat afdrukken en waarmee de afbeelding voor de achtergrond aan te passen is. Elektronica en C-programmering komen hier samen. De 3D-printer zorgt voor een passende behuizing (nadat er op de computer een 3D ontwerp voor is gemaakt). Een USB-verbinding met de computer zorgt ervoor dat de ‘Stacker’ ook van daaruit te besturen is door middel van een Python programma.
Het hele idee en proces van Focus stacking heb ik geprobeerd uit te leggen in deel 1. Bepaling van de begin- en eindpositie van de camera, de stapgrootte tussen de te nemen foto’s; aangegeven in micrometers (één micrometer is 1/1000-ste van een mm) en welk van de programma’s gekozen moet worden kan direct op de ‘Stacker’, maar dus ook vanuit de computer gedaan worden.
Op de camera is een klein 7-inch (ca. 17 cm) beeldscherm aangesloten, zodat hetgeen gefotografeerd gaat worden beter te beoordelen valt: scherpstelling, compositie, belichting, e.d.
Een camera zonder lens doet niet veel (hoewel met pin hole camera’s ook leuke dingen te doen zijn). Hier zijn vele keuzes te maken die een aparte studie inluiden: macrolenzen, omkeerlenzen, microscoopobjectieven, met gebruikmaking van tussenringen en/of balg(en).
Dan een niet geheel onbeduidend onderwerp: wat ga je fotograferen? Dit is als het betreden van een onbegrensde wereld. Ik heb bedacht om insecten (en spinnen) te kiezen als onderwerp, maar bloemen, planten, schimmels, micro-organismen het kan allemaal. Het verzamelen, schoonmaken, prepareren, bewaren van specimen is een complex verhaal op zich. Interessant!
Het specimen positioneren vraagt de nodige aandacht. Hoe kleiner hoe lastiger. Wanneer er met een microscoopobjectief gewerkt wordt is een kleine aanraking voldoende om het specimen volledig uit beeld te schuiven. In deel 3 en deel 4 heb ik daar al iets over geschreven. Na het ‘opprikken’ moet het specimen eerst grofweg in positie gebracht worden. Daarna kan het via fijnafstelling met een 3-assen schuiftafel (goniometer plateau/platform, of stage) precies in beeld gemanoeuvreerd worden: van links naar rechts, van voor naar achter, iets hoger dan wel wat lager.
Het gelijkmatig belichten van je onderwerp gaat over het inzetten van indirect, diffuus flitslicht of permanent (LED)licht en het verstrooien daarvan door middel van reflectiepaneeltjes. Voor het verwerken van de ‘stack’ is het van belang dat er geen grote contrasten zijn. De software weet niet wat er met een donker of erg licht, laat staan een diep zwart of een uitgebeten wit vlak, gedaan moet worden. Het plaatsen van de juiste verlichting vraagt dus ook de nodige studie.
En om dat plaatsen van die verlichting te vergemakkelijken en alle andere hierboven genoemde onderdelen een plek te geven heb ik de mini studio ‘Macro Cage‘ gemaakt, naar een idee van Allan Walls.
Wanneer uiteindelijk de foto’s naar de computer zijn overgebracht kan het feitelijke focus stacking gebeuren. Is de stack verwerkt tot een van voor tot achter scherpe foto dan kan het zijn dat het resultaat nog bewerkt moet worden: contrast, helderheid, storende ongerechtigheden verwijderen, enz. Er zijn ook hier zijn weer vele keuzes te maken.
Veel interessante onderwerpen dus!
🙂