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ALPA GON Goniometer-Modul (Teil 1)

Präzisionsneiger als Gimbal-Ersatz

ALPA GONDas »ALPA GON« ist ein sogenanntes Goniometer, ein Neiger mit einer Achse, wobei diese Achse nicht physisch existiert, sondern die Drehung durch ein Kreissegment erfolgt. Die Bewegung selbst wird durch eine tangentiale Kraft möglich, meist entlang einer gebogenen Zahnstange, die entweder durch ein kleines Zahnrad erfolgt oder durch einen Schneckentrieb. Gegenüber einer einfachen Drehachse bietet diesen Konstruktionsprinzip eine wesentlich feinere Einstellbarkeit, eine Drehung um eine »virtuelle«, oberhalb des Geräts liegende Achse und in der Regel eine große Auflagefläche.
Alles zusammen bietet für bestimmte Anwendungszwecke einige interessante Vorteile beim Einsatz eines Goniometers bei einem Stativkopf.
Das soll im Folgenden eingehender beim praktischen Einsatz für Teleobjektive gezeigt werden, wenn mit diesem hochauflösende Teilpanoramen (»Mosaike«) produziert werden sollen.

ALPA GON Stativsystem

ALPA GON StativsystemDas ALPA GON Modul ist Kernteil eines neuen Komplettsystems des renommierten Schweizer Herstellers ALPA, der vor allem für seine präzisen, modularen, technisch sehr vielseitigen und hochwertigen Mittelformatkameras bekannt ist. Als Manufaktur konstruiert ALPA diese Kameras und fügt sie mit hochwertigen Analog- und Digitalrückteilen sowie ausgesuchten Objektiven zusammen, meist individuell auf Kundenwunsch. Hierbei kooperiert ALPA mit anderen Herstellern im Rahmen von Zulieferung und Fertigung zusammen.
Im Rahmen einer solchen Kooperation ist auch das ALPA GON System entstanden, das Goniometer ist von ALPA entwickelt worden und wird von Novoflex gefertigt, die anderen Teile des Systems sind vom TrioPod-Stativ-System des deutschen Herstellers abgeleitet sowie von Teilen, die Novoflex für Einsätze im Makro-Bereich im Programm hat. Mit einer schwarzen, härter eloxierten Oberfläche und goldfarben eloxierten Bedienungselementen wurden diese Bestandteile zu einem Modulsystem zusammengefügt, das zwar an sich als Unterbau für die ALPA-Kameras gedacht ist, aber auch mit jeder anderen Hardware zusammenarbeitet, nicht zuletzt, weil hier konsequent auf Arca-Swiss-kompatible Verbindungen gesetzt wurde.

Präzise Neigebewegungen

Das ALPA GON Goniometer ist in der 0°-Stellung ein kompakter Block von etwa 65 x 65 x 40 mm, mit einer festen, quadratischen Arca-Swiss-Platte auf der Unterseite. Die Oberseite besteht sozusagen als Gegenstück aus einer Klemme des gleichen Systems. Der goldfarbene Drehknopf schwenkt den oberen Teil um etwa +/- 16°, wovon je 15° skaliert sind. Der Zahntrieb für das Neigen des Oberteils ist fein genug untersetzt, um die Neigung problemlos auf ein halbes Grad genau einzustellen. Die beiden Teile sind aus dem Vollmaterial gefräst.

ALPA GONALPA GONALPA GONALPA GON

Die gebogenen Gleitschienen und die Zahlstange bestehen aus Messing. Unterhalb der gebogenen Skala befindet sich ein Einstellrad für die Reibung beim Ändern der Neigung. In Richtung »Lock« kann die Reibung bis zur Feststellung erhöht werden. Das geht sehr feinfühlig und ermöglicht auch das ruckelfreie Neigen mit großen exzentrischen Lasten.

Kombination von 2 ALPA GON ModulenKombination von 2 ALPA GON ModulenKombination von 2 ALPA GON ModulenKombination von 2 ALPA GON Modulen

Im ALPA GON System-Set findet man zwei dieser Goniometer, die sowohl um 90° versetzt kombiniert werden können als auch in gleicher Richtung. Die erste Möglichkeit ergibt einen sehr präzisen und kompakten Nivellierer mit hoher Nutzlast in der Art eines Arca Swiss Cube oder eines Linhof 3D Micro, wobei diese beiden, schon etwas älteren Geräte geschlossene Systeme sind und im Gegensatz zum ALPA GON nicht modular aufgebaut sind. In dieser Kreuzform ist auch die hauptsächliche Verwendung als Unterbau für die großen und mitunter schwereren ALPA-Kameras gedacht, aber natürlich auch für beliebige andere Setups mit höheren Gewichten und/oder erhöhtem Stabilitäts- bzw. Präzisionsbedarf. – Zwei in gleicher Richtung montierte ALPA GONs erlauben einen Schwenkbereich in nur einer Richtung, aber dann von zusammen +/- 30°.

Einsatz mit Teleobjektiven 

Teleobjektive sind meist schwer, haben einen kleinen Blickwinkel und lassen nur selten eine Verwendung ohne Stativ zu. Dass sie deswegen besonders von einem stabilen und präzisen Unterbau abhängig sind, ist eine Binsenweisheit. Für eine Bewegung einer schweren Kamera-Teleobjektiv-Kombination und für eine verlässliche Fixierung sind sogenannte »Gimbals« (auch »Tele-Neiger«) verbreitet, vorzugsweise unter Naturfotografen und dort speziell in der Tierfotografie. Sie sind darauf ausgerichtet, eine große Last einfach, ohne große Kraftanwendung und ruhig bewegen zu können und haben deshalb meist ein (meist untereinander ähnliches) zweiachsiges Design. Zusätzlich haben teurere Gimbals noch flüssigkeitsgedämpfte Achsen, um weiche Verfolgungen z.B. von fliegenden Vögeln zu erlauben.

Gängige Gimbal-Designs

Ein solches Gimbal-Design kann man in der Regel auch leicht mit einem zweiachsigen Panoramakopf zusammenstellen. Hierbei ist im Gegensatz zum »normalen« Panorama-Setup der No Parallax Point vernachlässigbar, weil 1. das Motiv in der Regel zu weit weg ist und der Vordergrund fehlt, und 2. der Bildwinkel so klein ist, dass Parallaxenfehler bei späteren Montagen von Einzelbildern entweder nicht auftauchen oder (weit) unter 1 Pixel ausmachen. Viel wichtiger ist eine Lage der sich kreuzenden Drehachsen möglichst habe beim mechanischen Schwerpunkt des Kamera-Objektiv-Systems. Alle Einstellmöglichkeiten eines guten Gimbal-Systems tragen dem Rechnung.

Gimbal mit 2 L-WinkelnGimbal mit 2 L-WinkelnGimbal mit 1 L-WinkelGimbal mit 1 L-Winkel

Hierbei werden Teleobjektive in der Regel mit einer Stativschelle benutzt, die meist schwerpunktmäßig bereits gut positioniert ist. Viele Gimbals bestehen aus zwei L-Winkeln (Abb. oben links). Man kann aber auch den Fuss der Stativschelle quer montieren und damit das Setup auf einen L-Winkel reduzieren und Gewicht sparen (Abb. oben rechts). Beide Designs, denen die meisten am Markt befindlichen Gimbals folgen, haben Drehpunkte z.T weit außerhalb der Kraftachse, die vom Schwerpunkt senkrecht nach unten zum Stativ zeigt. Sie müssen daher kräftig dimensioniert werden und bei spielfreier Drehung Lager hoher Qualität und Traglast aufweisen. Das erklärt die mitunter ordentlichen Gewichte und Preise dieser Geräte. Die prinzipbedingte Aneinanderreihung einiger z.T. längerer Hebelarme stellt hohe Anforderungen an die Verwindungsteifigkeit der Gesamtkonstruktion.

Einfacheres Setup

Monopod-Köpfe als Gimbal für TeleobjektiveMonopod-Köpfe als Gimbal für TeleobjektiveMonopod-Köpfe als Gimbal für Teleobjektive

Die Möglichkeit einer zweiachsigen Beweglichkeit auf dem Stativ kann man auch schwerpunktgünstiger realisieren, indem man eine Panoramaplatte für die horizotale Bewegung nimmt und einen (stabilen) Monopod-Kopf, der eine feststellbare Achse hat und meist für Teleobjektive auf Einbeinstativen bei Sporteinsätzen verwendet wird. Hier fehlen die oben erwähnten Hebelarme und es gibt exzentrische Krafteinwirkungen lediglich bei größeren Neigungswinkeln, weil ein solcher Aufbau prinzipiell kopflastig ist. Das oben gezeigte Setup zeigt einen solchen Monopod-Kopf von Really Right Stuff.

Monopod-Köpfe als Gimbal für TeleobjektiveMonopod-Köpfe als Gimbal für Teleobjektive Monopod-Köpfe als Gimbal für Teleobjektive

Einige solcher Monopod-Köpfe haben einen Panoramaplatte bereits eingebaut, wie die in diesem Beispiel verwendete Lösung von Sunwayfoto. Vorteil solcher Setups ist neben der günstigeren Schwerpunktlage die Reduktion von Gewicht, Größe und Preis. Flüssige Verfolgerbewegungen wie beim klassischen Gimbal-Design oder Dämpfungen sind hier natürlich nicht so einfach zu realisieren.

Prinziell eignen sich solche Setups aber bereits für die Panorama-Arbeit mit Teleobjektiven mit einer Aufnahme in Reihen und Spalten. Lediglich das Schwenken in kleinen Winkeln (d.h. längeren Brennweiten) ist hier mitunter mühsam, weil solche Geräte nur eher grobe Bewegungen erlauben und auch keine Einrastmöglichkeiten bieten.

Andere Möglichkeiten

Eine Lösung am Markt der Hi-End-Panoramaköpfe, die zwar das klassische exzentrische 2-Achs-Design zeigt, aber feine Rast- und Feststellmöglichkeiten für lange Brennweiten resp. kleine Bildwinkel bietet, ist der schwere, aufwendige, nicht gerade kompakte und teure Nodal Ninja Ultimate M2 mit dem Gigapixel-Zusatz. Hier sind definierte Winkelschritte bis hinunter zu 1,5° (Neigung) und 2° (Schwenk) möglich.

Darüber hinaus kann man dann nur noch über motorisierte Panoramaköpfe wie z.B. den Seitz Roundshot VR Drive oder den piXplorer bzw. weitere Geräte aus der Rodeon-Reihe) diskutieren, die eine eigene Gewichts- und Preisklasse darstellen.

Einsatz des ALPA GON als Neigebasis für Teleobjektive

Nach der Vorstellung bestehender Lösungen, die für eine (präzise) Aufnahme von gestitchten Bildern mit Teleobjektiven in Frage kommen, soll nun das APLA GON Goniometer in diesem Zusammenhang vorgestellt werden. Es vereint eine Reihe von Vorzügen derart, dass es als eine Ideallösung für solche Zwecke dienen kann, was die Kombination von Gewicht, Größe, Preis und Eigenschaften angeht.

ALPA GON als Neigebasis für TeleobjektiveALPA GON als Neigebasis für TeleobjektiveBeim ALPA GON befindet sich der Drehpunkt in Form seiner virtuellen Achse ca. 80mm über der Auflagefläche der Arca-Swiss-Klemme. Montiert man ein Teleobjektiv mit seiner Stativschelle auf dem ALPA GON, wie das hier verwendete EF 70-200mm ƒ/4 L IS USM, liegt die Höhe der optischen Achse inkl. Arca-Swiss-Platte bei etwas über 70mm. Verschiebt man das Objektiv noch entsprechend vor oder zurück, bekommt das Gesamtsystem je nach Kameragehäuse so gut ausbalanciert, dass man nur eine relativ schwache Reibungseinstellung braucht. Wir haben dann also fast ideale Last- und Schwerpunktverhältnisse, bei denen der Kraftabfluss nach unten optimal ist.
Neben seiner Kompaktheit, die Rucksack-tauglich ist, spart man vor allem auch Gewicht. Die oben gezeigte Zusammenstellung von zwei L-Winkeln wiegt 925 gr, diejenige mit einem L-Winkel 745 gr, während ein ALPA GON Block mit 450 gr zu Buche schlägt (Gewichte jeweils ohne untere Panoramaplatte).

Drei praktische Einsatzbeispiele

Soweit die Theorie. In den letzten Monaten habe ich den ALPA GON mehrfach für Projekte im Einsatz gehabt, bei denen es auf hohe Auflösungen bei Teilpanoramen mit z.T. relativ kleinen Bildausschnitten angekommen ist. Zwei der drei Projekte, die allesamt im Hochgebirge stattgefunden haben, waren mit einem Transport des Equipments zu Fuss und mit dem Rucksack verbunden.

555 Megapixel für einen Fine Art Print

Der Aufnahmepunkt bei diesem Projekt lag oberhalb des Rhonegletschers am Furkapass im Schweizer Oberwallis auf etwa 2.250 m Seehöhe. Für die Aufahme im felsigen Gelände oberhalb der Touristenpfade zur berühmten Eisgrotte habe ich den Stativkopf, die Stativbeine, die Panoramaplatte und eines der beiden ALPA GON Module aus dem Stativkoffer verwendet.

APLA GON on locationAPLA GON on locationAPLA GON on location

An der Sony a7R befand sich das Carl Zeiss Sonnar 135mm ƒ/2.8 T* (Contax/Yashica), adaptiert mit dem Novoflex NEX/CONT-Adapter. Befestigt wurde die Kombination schwerpunktgünstig mit der ASTAT-NEX-Adapterschelle von Novoflex. Für das horizontale Schwenken liess sich die 48er-Reastung (7,5°) der ALPA PANORAMA-Q48 verwenden, weil der horizontale Bildwinkel bei 135mm im Hochformat am Vollformat-Sensor der a7R 10,2° beträgt, also ideal mit 26% Überlappung.

Hi Resolution MosaicHi Resolution Mosaic

Das Aufnahme von 3 Reihen mit 9 Spalten führte zu einem Ergebnis von 207 x 108 cm bei 400 dpi Auflösung (32.810 x 16.925 Pixel / interaktive Ansicht mit Vergrößerung), das als Fine-Art-Print ausgeben wurde (siehe Ausstellungsansichten weiter unten). Eine Besonderheit dieser Aufnahme ist das Raster, bei dem spaltenweise von links nach rechts aufgenommen wurde und nicht, wie meist mit Panoramaköpfen, reihenweise von oben nach unten. Grund war das relative lebhafte Lichtspiel auf dem Gletscher durch die ziehenden Wolkenlöcher, das einen zügigen Ablauf mit möglichst geringen Zeitabständen zwischen den Einzelbildern erforderte. Die ungeblendete Layout-Ansicht im Stitchingprogramm verdeutlicht das Problem (Abb. oberhalb links).
Für die drei Reihen musste ich mir nur die drei Winkelwerte 13°, 3° und -7° merken, die sich an der Gradskala am ALPA GON leicht und genau einstellen liessen. Anders als bei der üblichen reihenweisen Aufnahme wird als hier die Neigungsachse viel öfter bewegt als die Schwenkachse. Für einen solchen Zweck (zeitkritische Aufnahmen von Bildmosaiken mit größeren Anzahlen an Einzelbildern) ist das ALPA GON Modul ideal.

Himmel stitchen

Dieses Beispiel (Sonnenaufgang in der Nähe des Grimselpasses in der Schweiz) unterscheidet sich von der Hardware her vom vorherigen nur durch die Kamera. Statt der a7R habe ich hier die Alpha 6000 von Sony verwendet, weil ich für die gewünschte Ergebnisgröße und das Format den Verlängerungsfaktor von 1,5 ausnutzen wollte. Der kleinere Bildwinkel von nun effektiv 202,5mm (6,6° horizontal und 10° vertikal) hat natürlich entsprechend die Schwenk- und Neigewinkel verkleinert. Die Rastung der Panoramaplatte war mit minimal 7,5° nicht mehr ausreichend. Deshalb mußte ich beim Schwenk freilaufend arbeiten, konnte jedoch die 5°-Unterteilungen an der PANORAMA-Q48 benutzen. Ebenso wie beim Beispiel zuvor haben ich spaltenweise gearbeitet, weil sich beim Sonnenaufgang das Licht sehr schnell ändert. 

ALPA GON Setup für Sky StitchALPA GON Setup für Sky Stitch Dieses Bild besteht aus 3 Reihen mit 6 Spalten, wobei die oberste Reihe ausschließlich Himmel und keinerlei Merkmale enthält, die dem Stitcher Anhaltspunkte für die Ausrichtung bzw. Montage bieten könnten. Da aber die Neigewinkel für die drei Reihen am ALPA GON exakt eingestellt wurden und damit auch bekannt waren, liess sich die »Himmelreihe« präzise positionieren und zu einem makellosen Himmelsverlauf stitchen. Eine solche Bildkomposition mit so großem Himmelsanteil wäre sonst nur mit einem motorisierten Panoramakopf möglich gewesen, bei dem man die Winkeldaten des Aufnahmerasters aus dem Gerät exportieren kann. Mit dem ALPA GON Goniometer gelang dies auch mit Rucksack-tauglicher Ausrüstung.

Das Ergebnisbild (113 x 94 cm bei 400 dpi / 17.938 x 11.882 Pixel / interaktive Ansicht mit Vergrößerung) war ebenfalls ein Fine-Art-Print für die bereits erwähnte Ausstellung (siehe unterhalb).

405 mm, 2 sec und HDR

Beim letzten der drei Anwendungsbeispiele für den Einsatz des ALPA GON Moduls mit Teleobjektiven sind die Bedingungen noch etwas verschärfter ausgefallen. An der Sony Alpha 6000 kam das Carl Zeiss 135mm ƒ/2.8 Sonnar nun mit dem Carl Zeiss Mutar 2x Extender zum Einsatz, was die effektive Brennweite auf 405 mm erhöht und die Schwenkwinkel auf 3° vertikal und etwa 2,5° horizontal reduziert hat. 

Dämmerungs-HDR mit Tele

Weil der Extender die Lichtstärke des Objektivs auf ƒ/5,6 verkleinert hat und die Abenddämmerung weit fortgeschritten war (um 21:20 herum, im Juli), musste ich die längste Belichtungszeit auf 2 sec erhöhen. Aufgenommen wurde mit 3er-Belichtungsreihen für HDR mit 1/8, 0,5 und 2 sec. 

Dämmerungs-HDR mit TeleDämmerungs-HDR mit TeleDämmerungs-HDR mit Tele

Das Aufnahmeraster von 2 x 7 Einzelbildern wurde auch hier spaltenweise abgearbeitet, weil einmal das schwindende Licht Eile geboten hat, aber auch weil die Wolkenlandschaft in der Ferne alles andere als statisch war. Ergebnis war auch hier ein Fine-Art-Print, diesmal in der Größe von 120 x 58 cm bei 400 dpi / 18.848 x 9.160 Pixel).

Die Ergebnisbilder in der Ausstellung

Die folgenden Aufnahmen aus dem Ausstellungszusammenhang sollen vor allem die Größe der Prints verdeutlichen, die mit entscheidender Hilfe des ALPA GON in dieser hervorragenden Qualität und in solchen Abmessungen produziert werden konnten. Die Prints sind in Leseentferung makellos scharf und vertragen sogar noch die Betrachtung mit einer Lupe. Sie nutzen die höchste Auflösungsstufe des Durst Lambda Belichters in vollem Umfang aus  (400dpi, die normale Fine-Art-Auflösung ist 200 dpi). – Die Ausstellung, die im Herbst 2017 lief, kann hier interaktiv als virtuelle Tour besichtigt werden.

Ansichten aus der AusstellungAnsichten aus der AusstellungAnsichten aus der Ausstellung

Ansichten aus der AusstellungAnsichten aus der AusstellungAnsichten aus der Ausstellung

Fazit

Das ALPA GON Modul ist ein kleines, feinmechanisches Meisterwerk, das kompakt, relativ leicht sowie sehr präzise und tragfähig ein ideale Ergänzung meiner Werkzeuge für hochauflösende Aufnahmen im Gebirge geworden. Es hat mir zudem gestalterische Mittel an die Hand gegeben, die ich mit so wenig Aufwand und mit so leichtem Equipment zuvor nicht hatte. Als ich im Herbst 2016 am Messestand von ALPA auf der Photokina erstmals einen Prototypen des ALPA GON in der Hand hielt, hätte ich nicht gedacht, dass mir dieses kleine Teil mal derartig helfen würde.
Die handwerkliche Qualität, die Haptik, Mechanik und Präzision, mit der das ALPA GON Goniometer gefertigt wird, ist über jeden Zewifel erhaben: Schließlich trifft sich hier die bekannte Novoflex-Qualität mit ihrem »Made in Germany« mit dem sprichwörtlichen »Swiss Made« der ALPA-Manufaktur.

PS: Die Arbeit an solchen aus Einzelbildern montierten Großformaten ist natürlich nur ein ausgewählter Anwendungsfall, denn für das ALPA GON Modul habe ich inzwischen noch weitere Anwendungsszenarios erkundet, so dass dieser Testbericht wahrscheinlich noch Ergänzungen/Erweiterungen erfahren wird ...

Infos: https://www.alpa.ch/de/artikel/alpa-gon-modul

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