Jede Kamera mit Objektiv – egal ob fest eingebaut oder auswechselbar – besitzt ein optisches Zentrum. Dieses Zentrum liegt auf der optischen Achse des Objektivs. Bei Weitwinkelobjektiven befindet es sich üblicherweise im vorderen Drittel des Objektivs. In der Panoramafotografie dreht sich alles um das optische Zentrum.
Der Daumentest – Drehachse und optisches Zentrum beim Sehen
Der Daumentest hilft Ihnen dabei, die Bedeutung des optischen Zentrums zu verstehen.
Wenden Sie sich einem gut strukturierten Hintergrund zu. Der Horizont wäre perfekt, es genügt aber auch eine Wand ihres Zimmers. Halten Sie Ihren Daumen mit angewinkeltem Arm in kurzem Abstand vor Ihr Gesicht und schließen Sie ein Auge. Drehen Sie nun Ihren Kopf hin und her und behalten Sie dabei den Hintergrund des Daumens im Auge. Sie werden feststellen, dass sich Ihr Daumen gegenüber dem Hintergrund um etliche Daumenbreiten verschiebt.
Stellen Sie sich nun vor, sie hätten das, was Sie sehen, auf zwei Fotos festgehalten und wollten diese beiden Aufnahmen zu einem Panoramabild verbinden. Dann hätten Sie beim Zusammenfügen der beiden Bilder ein ernstes Problem – Sie können sich dabei entweder nach dem Daumen oder nach dem Hintergrund richten aber es wird kaum möglich sein, den Daumen und den Hintergrund ohne störende Brüche in einem kombinierten Bild „unter einen Hut“ zu bringen.
Die Ursache der beobachteten Verschiebung ist es, dass Sie Ihren Kopf um die Wirbelsäule gedreht haben und dass das optische Zentrum Ihres Auges von dieser Drehachse mindestens acht Zentimeter entfernt liegt.
Optisches Zentrum am Beispiel der Lochkamera
Die Rolle des optischen Zentrums lässt sich am Beispiel einer Lochkamera gut verstehen. Das optische Zentrum befindet sich in der Mitte des Loches. Drehungen der Kamera um dieses Zentrum verursachen – neben einer Änderung des Bildauschnitts – lediglich eine perspektivische Transformation des Bildes auf der Rückwand der Lochkamera bzw. auf dem Sensor ihrer Kamera. Diese Transformation kann auch rechnerisch durch Stitching-Software bewirkt, verändert oder rückgängig gemacht werden.
Optisches Zentrum am Beispiel einer Lochkamera
Bei einer Verschiebung des optischen Zentrums verschiebt sich der Vordergrund gegenüber dem Hintergrund und die entstehenden Bilder können nicht mehr durch rechnerische Transformation zur Deckung gebracht werden.
Rolle des optischen Zentrums bei Panorama-Aufnahmen
Nur wenn die Kamera und das Objektiv präzise um das optische Zentrum des Objektivs gedreht werden, passen die Bilder beim Zusammensetzen nahtlos zusammen. Es spielt dabei keine Rolle, ob Sie die Aufnahmen durch eine eingebaute Panoramafunktion der Kamera in einem „Sweep“ erfassen (siehe Sweep-Technik), ob Sie Einzelaufnahmen machen, die Sie am Computer mit einem Stitchingprogramm zusammensetzen (siehe Stitching-Technik) oder ob die Kamera mit zwei Fisheye-Linsen zwei Aufnahmen von zwei getrennten optischen Zentren aus gleichzeitig erfasst und diese bereits in der Kamera zu einem Panorama zusammensetzt.
Ein großer Abstand zwischen Drehachse und optischem Zentrum verursacht große Parallaxenfehler. Große Parallaxenfehler wiederum führen entweder zu hässlichen Fehlstellen im Panorama oder zu einem hohen Bearbeitungsaufwand zur Beseitigung von Fehlstellen.
Bestimmung des optischen Zentrums
Die Frage ist nun, wo auf der optischen Achse sich das optische Zentrum befindet. Es gibt diverse Methoden zur Bestimmung dieses Punktes. Die meisten dieser Methoden sind aber nur anwendbar, wenn Sie bereits einen verstellbaren Panoramakopf besitzen. Wenn Sie das optische Zentrum ihres Objektivs bestimmen wollen, ohne vorher einen Panoramakopf zu kaufen oder zu bauen, dann verwenden Sie am besten die Fischgrätmethode.
Andere Bezeichnungen für das optische Zentrum
Für das optische Zentrum werden viele Bezeichnungen verwendet: Parallaxfreier Punkt (PfP), Punkt ohne Parallaxe (PoP), point of least parallaxe, no parallax point (NPP). Technisch eher unzutreffend wird das optische Zentrum oft auch als Zentrum der Eintrittspupille, centre of entrance pupil, Nodalpunkt oder nodal point bezeichnet. Eine gute Sammlung von Links zum Thema NPP finden Sie bei John Houghton.
Panoramakopf auf optisches Zentrum einstellen
Wenn Sie einen verstellbaren Panoramakopf gekauft oder selbst gebaut haben, dann müssen Sie diesen sorgfältig, wiedererkennbar und dauerhaft auf ihr System aus Kamera und Linse einstellen. Dabei können Tabellen des Herstellers oder Fundstellen im Web helfen. Die benötigten Daten sind leider meist schwer zu finden, ungenau und widersprüchlich. Meist ist es daher besser durch Peilen ähnlich wie oben im Daumentest beschrieben die beste Einstellung selbst zu ermitteln. Durch die Einstellbarkeit kann die mühsame hergestellte Justierung jedoch auch leicht wieder verlorengehen.
Manche Panoramaköpfe sind deshalb speziell auf bestimmte Kameras ausgelegt. Das hat den großen Vorteil, dass eine Justierung entfällt und Fehleinstellungen von vornherein ausgeschlossen sind. Ein Beispiel für einen per Design fertig eingestellten Panoramakopf ist der leichte, preiswerte und einfach anwendbare Panohero für Action Kameras:
Panoramakopf Panohero von Herdima
