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Die Highspeed-Fotografie ändert sich

Seit Stephen Daltons bahnbrechenden Fotos fliegender Insekten sind ungefähr 50 Jahre vergangen. In dieser Zeit hat sich die Technik stetig verbessert, aber die grundsätzlichen Zutaten blieben gleich: eine Lichtschranke, ein externer Verschluß und ein Highspeed-Blitz. Nur damit konnten die extrem schnellen und unkalkulierbaren Flugobjekte erfaßt und scharf abgebildet werden. Von Nachteil war der Aufwand, der damit zusammenhing. Die Lichtschranke mußte aufgebaut, die Kamera sorgfältig justiert und der Blitz ausgerichtet werden. Bei vielen Motiven war der Aufbau einer Lichtschranke nicht oder nur schwierig möglich, z.B. über Wasser. Außerdem beschränkte sich diese Technik auf Einzelbilder ‒ eine ganze Abfolge in Form von Serienfotos war nicht möglich. 
Erst mit der rasanten Entwicklung der Fototechnik in den letzten zehn Jahren änderte sich das. Während digitale Spiegelreflexkameras auf 5-10B/s kamen, schaffen die neuesten spiegellosen Kameras 40B/s oder mehr. Möglich wurde das durch »stacked« Sensoren, die sich extrem schnell auslesen lassen. Weil sie auch keinen mechanischen Verschluß mehr benötigen, lassen sich damit Belichtungszeiten erreichen, die vorher Sache des  Blitzes waren. Also 1/32000s oder noch kürzer. Mit einem geeigneten Objektiv, das den Autofokus auch bei hohen Geschwindigkeiten unterstützt, sollten damit Fotos von schnellen Objekten möglich sein, ohne daß zu Hilfsmitteln wie einer Lichtschranke gegriffen werden muß. 

Die Auswahl an solchen schnellen Kameras beschränkt sich allerdings auf die Spitzenmodelle der bekannten Marken, die in der Regel um die 4000€ aufwärts liegen. Der Hauptanteil entfällt dabei auf den Vollformat-Sensor. Aus fototechnischen Gründen ist Vollformat aber längst nicht mehr zwingend notwendig, die nur halb so großen Sensoren im APS-C-Format sind nahezu gleichwertig. Ihre Vorteile liegen in der geringeren Größe und der damit reduzierten Masse bei den bewegten Teilen, wovon die Bildstabilisierung (IBIS) und der AF profitieren. Die großen Hersteller konzentrieren sich auf das Vollformat, so daß APS-Kameras eher das fünfte Rad am Wagen darstellen. Eine Ausnahme bildet die Firma Fujifilm, die keine Vollformat-Kameras herstellt. Sie hat sich auf APS-C spezialisiert, so daß man bei Fuji sicher sein kann, immer im Fokus des Herstellers zu stehen.

Die derzeit schnellste Fuji-Kamera ist die 2022 erschienene X-H2s. Dank ihres kleineren APS-C Sensors ist sie für ca. die Hälfte des Preises ihrer Vollformat-Schwestern zu bekommen, derzeit für ca. 2000€. Verzichten muß man dabei auf nichts, ganz im Gegenteil. Mit ihrem stacked Sensor erreicht sie 40 RAW-B/s bei kontinuierlicher AF-Nachführung. Wobei ihr interner Speicher 170 Aufnahmen faßt, es wird also erst nach vier Sekunden auf die langsamere Speicherkarte geschrieben. Langsam ist hier relativ zu sehen, denn die Kamera akzeptiert neben den ohnehin schon schnellen UHS-II SD-Karten auch die noch wesentlich schnelleren CF-Express-Karten. Eines der besten Features der Kamera ist der sog. pre-capture-Modus, bei dem mit halb-gedrücktem Auslöser die Fotos kontinuierlich in den internen FIFO-Speicher (first-in, first-out) geschrieben werden. Erst wenn der Auslöser ganz durchgedrückt wird, werden die Fotos der letzten Sekunde zusammen mit den neuen auf die Karte geschrieben. Und das bei Bedarf auch im RAW-Format. Damit verpaßt man kritische Momente nicht mehr, z.B. einen abfliegenden Vogel.

Das Ganze macht natürlich nur Sinn, wenn auch das Objektiv zur Kamera paßt. Quasi parallel zur Kamera kam deshalb das Tele-Zoom XF 150-600mm f/5,6-8 R LM OIS WR in den Handel, das mit Innenzoom, Innenfokussierung, Bildstabilisierung und starken Linear-Servomotoren nichts ausläßt, was gut und schnell ist. Dabei ist es mit 1600g um 515g leichter als das vergleichbare Sony FE 200–600mm. Zusammen mit der X-H2s bildet es eine Kombination, die eine ganz »neue« Art der Highspeed-Fotografie erlaubt. Bei f600mm wird ein ABM von 0,24 erreicht, sozusagen Makro aus 2,4m Entfernung. Mit 40B/s, pre-capture und AF-C gelingen dabei sogar Fotos wie der nebenstehende Angriff einer Wollbiene ♂ auf eine Holzbiene. Mit der klassischen Lichtschranken-Methode wäre es viel schwieriger gewesen, wenn überhaupt möglich. Wenn es nicht gerade auf einen ABM von 1 ankommt, ersetzt das Tele-Zoom ein Makroobjektiv.

50 Jahre Highspeed-Fotografie
Entscheidend sind die richtigen AF-Parameter

Mit pre-capture und 40B/s »erwischt« man den den Angriff eines Sphex genauso gut wie die volle Größe der Schallblasen bei diesen Fröschen.


Ein besonderer Vorzug ist die ausgewogene Farbdarstellung des Fuji X-Trans-Sensors. Natürlich steigt bei Verwendung eines relativ lichtschwachen Tele-Zooms der ISO-Wert sehr schnell auf 10000 oder mehr an, das gilt jedoch für alle derartigen Objektive. Auf den ersten Blick mag der kleinere APS-C-Sensor relativ stark vom Rauschen betroffen sein, aber er ist nicht anfälliger als andere Sensoren. Am besten hilft dagegen DxO PhotoLab. Mit der Methode DeepPRIME XD3 X-Trans, die direkt auf die Fuji-Sensoren der letzten Generation abgestimmt ist, verliert das Rauschen seinen »Schrecken«. Man braucht nicht wirklich einen Vollformat-Sensor, man braucht DxO PL. 

ISO 12800, 100%-Ansicht, DxO DeepPRIME XD-3 X-Trans

Die Eignung der X-H2s für die Fotografie fliegender Insekten zusammen mit dem Telezoom ist erstaunlich. Trotzdem sollte auch getestet werden, wie sie mit einer Lichtschranke zurechtkommt. Weil ganz ohne Blitz gearbeitet werden sollte, mußte auf den elektronischen Verschluß mit etwa 1/4000s Belichtungszeit zurückgegriffen werden. Für diese Verschlußzeit ist der Abbildungsmaßstab auf ca. 1:10 begrenzt, um Bewegungsunschärfe weitgehend auszuschließen. Das manuelle WW-Objektiv TTArtisan 1,4/17mm läßt sich bis auf 20cm fokussieren, was einem ABM von 1:10 entspricht. In dieser Entfernung wurde die Lichtschranke positioniert. Da kein externer Zentralverschluß vorhanden war, konnte die Ansteuerelektronik stark vereinfacht werden. Im Moment der Unterbrechung wird die Kamera lediglich für 0,5s ausgelöst. Bei 40B/s entspricht das 20 Fotos. Dazu kommen  noch die pre-capture Bilder. Insgesamt wurde das fliegende Insekt etwa 0,5s vor bis 0,5s nach der Unterbrechung aufgenommen. In den 40-50 Fotos war die Flugbahn vom Eintreten ins Bildfeld bis zum Verlassen sehr schön verfolgbar. Der Nachteil: Der kleine ABM von 0,1 reicht zwar für große Flugobjekte wie z.B. eine Hummel aus, für kleinere ist er aber ungünstig. Für einen größeren Maßstab wäre ein anderes Objektiv notwendig gewesen, mit dem sich vielleicht 1:2 erreichen läßt. Dann wäre aber auch eine fünfmal kürzere Belichtungszeit erforderlich gewesen. Zwar erreicht die Kamera 1/32000s, aber bei Blende 8 wegen der Tiefenschärfe hätte das eine extreme Helligkeit oder einen sehr hohen ISO-Wert erfordert. Man kommt hier in die Gefilde der »normalen« Highspeed-Fotografie, nur ohne Blitz. Deshalb wurde das Projekt erst einmal nicht weiterverfolgt.

Internes Fokus-Bracketing

Einer der Vorzüge der X-H2s ist ihre Eignung für das sog. Fokus-Bracketing. Diese Technik wird meist in der Makrofotografie eingesetzt, um die Grenzen der Schärfentiefe zu überwinden. Dazu wird der Fokus-Motor des Objektivs benutzt, um das Objekt in mehreren Ebenen scharf abzubilden. Diese Fotos werden anschließend in einem PC-Programm zu einem scharfen Gesamtbild zusammengefügt. Die X-H2s verfügt über zwei Modi ‒ einen automatischen und einen manuellen. Beim Automatikmodus wird der nächste und der fernste Punkt des Objekts definiert, danach bestimmt die Kamera die Anzahl der Fotos und die Schrittweite selbst. Das kann zu mehreren hundert Aufnahmen führen. Im manuellen Modus wird die Anzahl der Bilder (0-999), der Vorschub (Schritt) und eine Wartezeit (Intervall)  vorgegeben. Mit Intervall=0 arbeitet die Kamera mit ihrer maximalen Geschwindigkeit. Im Falle des Objektivs XF 2,4/60 Macro sind das bis zu 25 Schritte bzw. Bilder pro Sekunde. Damit eignet sich die Kamera auch sehr gut für »Freihandstacks« von lebenden Objekten, bei denen der eigentliche Stackvorgang möglichst schnell gehen muß.
Die Anzahl der Bilder und der Schritte werden in erster Linie von der Tiefenausdehnung des Objekts bestimmt. Der Schrittwert liegt zwischen 1 und 10, wobei der Vorschub bei 1 gering und bei 10 zehnmal größer ist. Für welchen Vorschub er real steht, kann nicht pauschal gesagt werden, zuerst einmal ist er ein Platzhalter, dessen Wirkung letztlich von der Blende und dem ABM abhängt. Weil vom Hersteller hier keine große Hilfe geleistet wird, kommt man um eigene Testreihen nicht herum. Zur Bestimmung der Schärfentiefe wird ein 45Grad-Maß benutzt, mit dem sich die Ausdehnung des scharfen Bereiches kontrollieren läßt. Streng genommen müßte das für jedes Objektiv und jeden ABM wiederholt werden. 

Tunlichst betreibt man die Kamera voll manuell, also jede Automatikfunktion aus. Gibt man der Kamera irgendwelche Freiheitsgrade (z.B. Zeit- oder ISO-Automatik), kann das Auswirkung auf die Bildfrequenz haben. 

Mit dem Objektiv XF 2,4/60 Macro können bei ABM 0,5 folgende »Stacktiefen« erreicht werden. Die Dauer für den kompletten Stack liegt bei ca. 3s.

Bilder=70Schritt=10Schritt=5Schritt=1
Blende 2,810mm5mm1mm
Blende 420mm8mm2mm
Blende 5,625mm12mm3mm
Blende 840mm20mm4mm


Für jedes Objekt gibt es also mehrere Möglichkeiten. Ein 10mm tiefes Insekt kann mit 70 Bildern bei Blende 5,6 und Schritt=5 oder mit Blende 2,8 und Schritt=10 »durchgestackt« werden. Die Dauer der Serie wird hauptsächlich von der Anzahl der Bilder bestimmt. Mit Bild=25 und Intervall=0 werden Stackzeiten von ca. 1 Sekunde erreicht. Das o.g. Objektiv besitzt noch einen Schrittmotor, möglicherweise sind die neuen Makroobjektive mit Servomotor schneller.

Blitz und Fokus-Bracketing

Gerade im Makrobereich hat man häufig mit zu wenig Licht zu kämpfen, hier empfiehlt sich der Einsatz eines Blitzes. Als eine der wenigen Kameras erlaubt die X-H2s nicht nur den Blitzbetrieb zusammen mit dem elektronischen Verschluß, sondern auch im Bracketing-Modus. Wie sich die einzelnen Blitzgeräte bei verschiedenen Blitzfrequenzen verhalten, wurde mit einem µC als Taktgeber und einem digitalen Speicheroszilloskop getestet. Das Ergebnis war, daß es nur wenige Blitzgeräte gibt, die der Kamera bei voller Geschwindigkeit folgen können. Selbst mit maximal reduzierter Energie schaffen ältere Geräte wie der Metz 40MZ-3i nur 10B/s, während der neuere Godox TT350 schon nach 15 Blitzen ausstieg. Der Kurzzeit-König Rollei HS Freeze 1 weigerte sich komplett bei mehr als 3B/s. Am besten schnitten noch die kleinen Meike MK320 ab, leider wurden sie zunehmend dunkler. Nur ein einziges Gerät war für den Bracketing-Betrieb voll geeignet, und das war erstaunlicherweise der Nissin i60A. Während die Nissin-Familie beim Synchronitäts-Test ein kompletter Reinfall war, erfüllte der i60A beim Bracketing alle Anforderungen. In der niedrigsten Teilleistungsstufe 1/256 hielt er 75 Bilder über 3 Sekunden durch, ohne dunkler zu werden.

Das interne Fokus-Bracketing funktioniert natürlich nur mit einem Autofokus-Objektiv. Ein manuelles Objektiv kann zwar auch eingesetzt werden, die Änderung des Fokus muß dann aber durch die möglichst gleichmäßige Bewegung der Kamera ersetzt werden, kombiniert mit einer passenden Bildfrequenz. Solange kein Blitz verwendet wird, steht jede Bildfrequenz zur Verfügung. Aber anders als im internen Bracketing-Modus, wo der Blitz auch mit 25B/s ausgelöst wird, funktioniert das im Serienbildmodus nur mit der langsamen CL-Sequenz, also mit 3-8 B/s. Real werden mit dem Nissin i60A etwa 3-4 B/s erreicht, was dann auch das schnellste manuelle Stacking mit Blitz darstellt. 

Fazit: Die X-H2s ist nicht nur extrem schnell, sie besitzt auch einen sehr schnellen internen Bracketing-Modus. Ein Insekt in einer Sekunde zu stacken ist kein Problem. Hier liegt sie um Welten vor Sony. Soll ein Blitz eingesetzt werden, empfiehlt sich der Nissin i60A.


Vor- und Nachteile

  1. Die Auflösung von 26,1 MP mag nicht besonders hoch erscheinen, aber selbst Flaggschiffe wie die ähnlich schnelle Canon R3 besitzen »nur« 24 MP. Und der Fuji-Sensor hat noch 2,1 MP mehr. Wegen des kleineren Sensors wird das XF 150-600mm quasi zu einem 225-900mm, besonders gut für weit entfernte Objekte geeignet. Bei einem Vollformat-Sensor wäre dafür ein 1,4x Tele-Konverter erforderlich, mit einer Blende Verlust.
  2. Positiv ist die Möglichkeit, den Akku in der Kamera mittels USB-C und PD aufzuladen. Die Kamera kann sogar über ein USB-C-Netzteil betrieben werden, was für sehr lange Betriebszeiten von Vorteil ist.
  3. Der Sucher der X-H2s besitzt ein 5,76 MP OLED-Display, womit er kaum noch von einem »echten« Prismensucher einer Spiegelreflex zu unterscheiden ist. Mit dem großen Vorteil, daß es bei schnellen Serienfotos zwischen den Aufnahmen keine Dunkelphasen mehr gibt. Selbst für Brillenträger ist er voll zu überschauen, was nicht selbstverständlich ist. 
  4. Fast schon ein Alleinstellungsmerkmal des stacked Sensors ist die Möglichkeit, den Blitz zusammen mit dem elektronischen Verschluß benutzen zu können. Die Synchronzeit beträgt 1/125s.

Insgesamt bietet die X-H2s eine derartige Vielfalt an Möglichkeiten, daß sie erst nach längerer Benutzung zum Vorschein kommen. 
Natürlich ist dort, wo viel Licht ist, auch Schatten. Einige Punkte, die verbessert werden könnten:

  1. kein B mit elektronischem Verschluß
  2. Es wäre gut, wenn die pre-capture-Aufnahmen eindeutig gekennzeichnet würden. So können sie leider nur äußerst schwierig von den »normalen« Serienfotos unterschieden werden. 
  3. Sollen ganze Stacks gelöscht werden, ist das nur umständlich möglich. Entweder zeitaufwendig einzeln Bild für Bild oder alle Bilder auf der Karte gleichzeitig. Besser wäre eine Markierung des ersten und letzten Bildes zum Löschen. Noch besser wäre, wenn Stacks in eigenen Ordnern abgelegt würden.
  4. Der »Hauptnachteil« einer derart schnellen Kamera ist der gewaltige Bildverbrauch. Selbst eine Speicherkarte mit 128GB füllt sich bei 40B/s und pre-capture schneller als gedacht. Am Abend muß dann die Ausbeute von mehreren tausend Bildern durchsucht und aussortiert werden. Das kann natürlich nicht der Kamera angelastet werden. Einfacher ist, die Bildfrequenz nur in Ausnahmefällen voll auszunutzen, pre-capture auszuschalten, wenn nicht erforderlich und ganz allgemein nur kurz auf den Auslöser zu drücken. Evtl. wäre es auch hilfreich, den AF-C mit Fokuspriorität zu benutzen.
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