Kamerainterne Objektivkorrekturen

Mithilfe digitaler Technologien kannst du Bilder direkt in der Kamera bearbeiten oder sie nach der Aufnahme am Computer bearbeiten. Das kann sich unter anderem bei der Anwendung von Objektivkorrekturen zur Optimierung der optischen Leistung als nützlich erweisen.

Beim Objektivdesign muss ein Gleichgewicht zwischen den verfügbaren optischen Materialien und den Designvorstellungen für das Objektiv gefunden werden. Dabei können verschiedene optische, mechanische und elektronische Lösungen in Betracht gezogen werden. Es ist grundsätzlich nicht möglich, das perfekte Objektiv zu entwickeln – basierend auf dem Design wird jedes Objektiv größere oder kleinere optische Unregelmäßigkeiten aufweisen. Normalerweise handelt es sich dabei um Vignettierung, bei der die Ecken des Bildes aufgrund eines Lichtabfalls etwas dunkler als die Mitte sind, um chromatische Aberrationen oder um Farbsäume an kontrastreichen Kanten, wobei das Objektiv unterschiedliche Farben oder Wellenlängen des Lichts nicht gleich fokussiert.

Elektronische Korrekturen können verwendet werden, um diese Probleme in der Kamera zu beheben, aber noch wichtiger ist, dass sie in den Designprozess des Objektivs selbst integriert werden können, um eine noch bessere Bildqualität zu erreichen.

Diese Korrekturen wurden erstmals im Rahmen der Software Digital Photo Professional (DPP) von Canon zur Verfügung gestellt. Durch die zunehmende Verarbeitungsleistung von Kameras können Korrekturen direkt in der Kamera bei der Aufnahme vorgenommen werden, wenn du JPEG-Bilder machst, oder während der kamerainternen RAW-Verarbeitung, wenn du RAW-Daten aufnimmst. Das Menü zur Korrektur von Objektivaberrationen deiner Kamera bietet dir Zugriff auf die Korrekturen, die für das verwendete Objektiv angewendet werden können.

Die Anwendung digitaler Objektivkorrekturen hat mehrere Vorteile gegenüber dem Versuch, alles optisch zu korrigieren. Durch die Planung, welche Aberrationen und Verzeichnungen besser elektronisch in der Kamera als optisch im Objektiv behoben werden können, haben die Canon Objektivingenieure die Freiheit, andere Objektiveigenschaften wie Größe, Gewicht und Kosten zu priorisieren, ohne Kompromisse bei der endgültigen Bildqualität einzugehen.

Die Herstellung von Objektiven, bei denen alles optisch korrigiert wird, kann zu größeren, schwereren, komplexeren und kostspieligeren Designs führen. Außerdem besteht das Risiko, weitere Aberrationen einzuführen, während andere korrigiert werden.

Eine Objektivverzeichnung ist am deutlichsten zu erkennen, wenn in einer Szene gerade Linien sind. Je nach Art des verwendeten Objektivs kannst du sehen, dass sich die Linien von der Bildmitte aus nach außen (tonnenförmige Verzeichnung) oder zur Mitte nach innen (kissenförmige Verzeichnung) biegen. Verschiedene Objektive weisen unterschiedliche Verzeichnungsgrade auf. Ultra-Weitwinkelobjektive weisen typischerweise eine auffällige tonnenförmige Verzeichnung auf. Horizontlinien können gekrümmt erscheinen und Gebäude können aussehen, als wären sie um eine Tonne gewickelt.

Die kamerainterne Verzeichnungskorrektur kann diese Probleme beheben. Durch die digitale Korrektur können sich die Objektivdesigner von Canon auf die Entwicklung kleinerer, leichterer und über das gesamte Bildfeld schärferer Objektive konzentrieren.

Sobald du die Verzeichnungskorrektur aktiviert hast, werden die Ränder des Bildes möglicherweise leicht beschnitten. Der in den technischen Daten und dem MTF-Diagramm eines Objektivs angegebene Bildwinkel basiert jedoch immer auf dem digital korrigierten Bild. Du musst dir also keine Sorgen machen, dass du einige Grad des Bildwinkels des unkorrigierten Bildes verlierst, da dies beim Design des Objektivs berücksichtigt wurde.

Der Prozess erfolgt nahtlos, wenn du Kameras des EOS R Systems und RF oder RF S Objektive verwendest, die mit einer kamerainternen elektronischen Verzeichnungskorrektur ausgestattet sind. Die Geschwindigkeit des RF Bajonetts bedeutet, dass die Vorschau, die du im elektronischen Sucher oder auf dem Bildschirm auf der Kamerarückseite siehst, bereits mit Korrekturen angezeigt wird. Darüber hinaus verstehen die meisten Bildbearbeitungsprogramme die in das Bild eingebetteten Objektivdaten und zeigen deine Bilder mit den angewendeten Korrekturen an. Somit erfolgt auch die Bearbeitung nahtlos.

Es ist erwähnenswert, dass die Ausgabe anamorphotischer Objektive so konzipiert wurde, dass sie gestreckt werden kann, um einen einzigartigen Kino-Look mit breiten Seitenverhältnissen und größerer visueller Tiefe zu erzeugen. Das macht diese Objektive ideal für hochwertige Filmaufnahmen. Bei RF Objektiven wird das optische Design in ähnlicher Weise durch eine elektronische Verzeichnungskorrektur ergänzt, um die beste optische Leistung zu erzielen.

Der Begriff Fokus-Breathing beschreibt eine merkliche Veränderung im Bildwinkel, die auftritt, wenn das Objektiv fokussiert. Wenn sich die Fokusposition verschiebt, vergrößert und verkleinert sich der Bildwinkel, daher der Begriff „Breathing“ also „Atmung“. Bei Teleobjektiven ist dies aufgrund der Komprimierung im Hintergrund deutlicher zu erkennen, und es kann störend wirken, wenn sich der Bildausschnitt beim Fokussieren des Objektivs während der Aufnahme von Videos verschiebt. In der Standbildfotografie ist das Fokus-Breathing weniger ausgeprägt, obwohl Fotografen den Effekt bemerken, wenn sie Fokus-Stacking-Techniken verwenden (typischerweise, um die Schärfentiefe in der Makrofotografie zu erhöhen).

Fokus-Breathing kann im Wesentlichen auf drei Arten reduziert werden: mechanisch oder elektronisch im Objektiv und digital in der Kamera.

Cinema-Objektive sind speziell konstruiert, sodass sie den Fokus-Breathing-Effekt von vornherein unterdrücken. Die fokussierenden Elemente sind mechanisch verbunden und Bewegungen im Inneren des Objektivs werden zur Erzielung optimaler Ergebnisse reduziert. Das bedeutet jedoch, dass diese Objektive groß, schwer und teuer sind.

Einige RF Objektive sind mit zwei Fokussierungsmotoren ausgestattet, die dazu beitragen das Fokus-Breathing zu reduzieren, indem sie zwei Elementgruppen für die Fokussierung unabhängig voneinander bewegen. Es handelt sich dabei um eine elektronische „Focus by Wire“-Lösung und nicht um eine dedizierte mechanische, aber sie ermöglicht kleinere, leichtere und kostengünstigere Objektivdesigns.

Immer mehr Kameras des EOS R Systems bieten eine elektronische Fokus-Breathing-Korrektur bei der Aufnahme von Filmen. Sie ist im Menü für die Korrektur von Objektivaberrationen verfügbar, wenn sich die Kamera im Videomodus befindet. Sie kann sowohl auf kompatible Fotoobjektive als auch auf solche angewendet werden, die eine elektronische/optische Fokus-Breathing-Reduktion unterstützen. Bei Fotoobjektiven entsteht auf diese Weise ein beschnittenes Bild, aber es sorgt auf kostengünstige Weise für einen filmischeren Look.

Der erste der folgenden Clips zeigt die deutliche Veränderung des Bildausschnitts, die durch die Änderung des Fokuspunkts bei der Aufnahme von Videos mit einer EOS R8 ohne Fokus-Breathing-Korrektur verursacht wird. Der zweite Clip zeigt, dass dieser Effekt bei aktivierter Fokus-Breathing-Korrektur deutlich geringer ausfällt.

2008 führten die EOS 5D Mark II und die EOS 50D die Vignettierungskorrektur ein. Sie passt die Bilder bei der Aufnahme an, um Vignettierung oder Randabschattungen auszugleichen, indem die Helligkeit in der gesamten Szene gleichmäßiger gemacht wird.

Diese Korrektur wurde entwickelt, damit sie mit Canon-Objektiven funktioniert. Die Ingenieure von Canon verstehen die optischen Fähigkeiten des Objektivs und können daher die Korrekturdaten optimal anwenden. Dies wurde mit RF Objektiven noch weiter verbessert, da die Korrekturdaten in jedem Objektiv enthalten sind. Dank der schnelleren Kommunikationsgeschwindigkeit und der größeren Bandbreite des RF Bajonetts können mehr Daten an die Kamera gesendet werden. So verläuft der elektronische Korrekturprozess nahtlos.

Wenn du ein nicht von Canon stammendes Objektiv verwendest, kann die Vignettierungskorrektur zu unerwünschten Artefakten führen. In diesem Fall ist es am besten, wenn du diese Funktion deaktivierst.

2012 haben die EOS-1D X und die EOS 5D Mark III die chromatische Aberrationskorrektur eingeführt, um Farbsäume und Halo-Effekte an kontrastreichen Kanten zu entfernen. Sie verbessert die allgemeine Bildqualität und maximiert die Leistung von Canon Objektiven.

Einige chromatische Aberrationen werden optisch durch moderne Materialien wie UD-Glas (Ultra-Low Dispersion) und BR-Linsen (Blue Spectrum Refractive) reduziert. Die kamerainternen Korrekturen werden jedoch eingesetzt, um die Bildqualität im Rahmen des Designs von RF Objektiven weiter zu optimieren.

Bei der Beugung handelt es sich um das Brechen des Lichtpfades, wenn dieser durch das Objektiv kommt. Dies ist bei einer kleinen Blendenöffnung ein Problem, da ein Großteil des Lichts gebeugt wird (anders als bei Aufnahmen mit großer Blendenöffnung), was zu einer geringeren Bildschärfe führt. Das ist frustrierend, da man sich normalerweise für eine kleine Blendenöffnung entscheidet, um die Schärfentiefe zu erweitern und die maximale Schärfe im gesamten Bild zu erzielen. Komischerweise wird durch die Beugung jedoch die Schärfe reduziert. Bei der Landschaftsfotografie muss man oft einen Kompromiss zwischen diesen beiden im Konflikt stehenden optischen Phänomenen finden.

2016 führte die EOS-1D X Mark II die Beugungskorrektur ein, durch die der Schärfenverlust bei einer kleinen Blendenöffnung ausgeglichen wird. Sie gleicht auch den kleinen Verlust in Bezug auf die Auflösung aus, der als Folge eines Tiefpassfilters im Sensor auftreten kann. Ein Tiefpassfilter ist wichtig, um Moirè-Störungen in Bildern mit feinen wiederkehrenden Mustern zu vermeiden.

Anfangs wurden Verzeichnungskorrekturdaten für einige Objektive auf der Kamera gespeichert und wenn man andere Objektive verwenden wollte, mussten die optischen Korrekturdaten für diese Objektive über die EOS Utility Software heruntergeladen und auf der Kamera registriert werden. Seit der Einführung der EOS 5DS und des EF 11-24 mm f/4L UMS-Objektivs im Jahr 2015 werden diese Daten jedoch im Objektiv selbst gespeichert. Das bedeutet, dass die Kamera auf die Objektivdaten zugreifen kann und diese bei der kamerainternen Verarbeitung von JPEGs anwenden kann. Wenn du jedoch RAW-Aufnahmen machst, musst du auf deinem Computer möglicherweise immer noch das entsprechende Objektivprofil herunterladen.

Bei den neuesten Kameras des EOS R Systems sind die Objektivdaten in jede deiner Aufnahmen eingebettet. Das bedeutet, dass viele Bearbeitungsplattformen einfach die Korrekturdaten in der Datei auslesen und für dein Bild anwenden können, ohne dass du dafür Einstellungen ändern musst. Selbst wenn du ältere Objektive verwendest, verfügt die Bearbeitungssoftware normalerweise über objektivspezifische Korrekturdaten, die in einem einfachen Schritt bei der Nachbearbeitung angewendet werden können. Du musst die Verzeichnung daher nicht manuell mit einzelnen Steuerelementen korrigieren.

Canon führte seine digitale Objektivoptimierung erstmals als Funktion in Digital Photo Professional (DPP) ein. Sie kann eine Vielzahl von Aberrationen einschließlich Koma, Astigmatismus, sagittalem Halo, Bildfeldwölbung und sphärischer Wölbung korrigieren, die normalerweise nicht behoben werden können.

In der EOS-1D X Mark II war die digitale Objektivoptimierung als kamerainterne Nachbearbeitungsfunktion verfügbar. Als die EOS 5D Mark IV 2016 auf den Markt kam, wurde die digitale Objektivoptimierung jedoch als Aufnahmefunktion eingeführt.

Bei der kamerainternen digitalen Objektivoptimierung werden die Korrekturen auf JPEG-Dateien angewendet. Wenn sie aktiviert ist, können die Korrektur der chromatischen Aberration und die Beugungskorrektur nicht im Hauptmenü ausgewählt werden, sondern sind Teil der Korrekturen der digitalen Objektivoptimierung. Du kannst die Vignettierungskorrektur beispielsweise auch deaktivieren, wenn du den Rahmeneffekt der Vignettierung in einem Porträt nutzen möchtest.

Alle EOS R Systemkameras verwenden Objektivkorrekturdaten (und andere Daten), die auf dem Objektiv gespeichert sind. Dank der extrem schnellen Kommunikationsgeschwindigkeit des RF Bajonetts, insbesondere bei der Verwendung von RF Objektiven, wird die maximale Bildrate bei Reihenaufnahmen, anders als es in früheren Kameras wie der EOS 5D Mark IV der Fall war, nicht reduziert, wenn die digitale Objektivoptimierung aktiviert ist.



Kamerainterne Objektivkorrekturen haben das moderne Objektivdesign verändert. In der Vergangenheit wurden sie hauptsächlich als Korrektur- und Verbesserungsfunktion eingesetzt. Heute ist die digitale Verzeichnungskorrektur jedoch ein integraler Bestandteil des Objektiventwicklungsprozesses. Ähnlich wie bei den optischen und mechanischen Entscheidungen, die die Objektivdesigner treffen, werden digitale Werkzeuge eingesetzt, um die Leistung und Benutzerfreundlichkeit von Canon Kameras und Objektiven weiter zu optimieren.