WeMacro Automatic focus stacking rail

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1. Introduction to Focus stacking
2. WeMacro Automatic focus stacking rail
3. Conclusion

1 Introduction

1.1 Focus stacking

When you do macro at 1:1 on small objets / insects , the focus stacking technique is almost mandatory as the depth of field of a single shoot is ridiculously small

This technique consisting in taking a large number of photos with a slight move forward in between each photos and to merge them in post processing to increase the depth of field.

To get photos perfectly aligned a macro rail is almost mandatory, it allows to move forward your camera by very small increment , in a perfectly controlled way and to take a shoot between each step

• The increment must be as small as possible when you use magnification ratio > 1:1 indeed the depth of field is so thin at e.g. 2:1 that it is not even reaching .1mm.
• Each photo capture e.g 0.1mm depth of field and by taking 100 photos and stacking them in post processing you can reach 10mm depth of field
• When you reach 5:1 you could use 0.025mm steps = 25 microns = mu
• When you go over and use microscope you can go down to 1 micron step !

Lors de la pratique de la macro à des rapports 1:1 ou supérieur sur des insectes ou des petits objets , la technique de focus stacking (empilement de mise au point) est indispensable car la profondeur de champ d’une seule prise de vue est ridiculement faible

Cette technique consiste a prendre un grand nombre de prise de vues en s’avançant de très petit pas entre chaque prise et de fusionner l’ensemble des photos prises en post traitement pour accroitre la profondeur de champ

Pour avoir des photos parfaitement alignées , un rail macro est indispensable , il permet d’avancer votre boitier par tout petit pas réguliers et de prendre une photo entre chaque pas

• Les pas doivent être le plus petit possible pour des rapports > 1:1 avec certaines optiques qui atteignent des rapports 2:1 ou 5:1 la profondeur de champ est souvent < 0,1mm
• Si l’on veut photographier un insecte qui fait 10mm , il faudra empiler plus de 100 photos avec une profondeur de champ de 0,1mm / photo
• Pour des rapports plus élevés type 5:1 on peut être amené à utiliser des pas de 0,025mm = 25 microns = 25mu
• Lors d’utilisation de microscope on peut même descendre à des pas de 1 micron

1.2 Macro Rails / Rails macro

There are 2 families of macro rails

• Manuals ones : between 100-200 euros , the precision is relative and linked to your precision and patience. The process is long and tedious
• Automated ones (200-800 euros) : equipped with a motor where you can choose the step increments and number of steps and delay between 2 shoots. They automatically then take the shoots : those are much more precise & you gain a lot of time

If you do macro only from time to time or stay with 1:2 ratio then a manual rail is ok , but if you do it regularly or own some of the extreme macro lenses then an automated rail is a must

There are mainly 3 automated rails that exist for Sony cameras

• MVE (Murzin Video Equipment) : 200-250 euros, basic with rail, command unit with screen
• WeMacro rail : 300 euros (the one tested in this article) , with a rail, a command unit without screen that you manage either with a smartphone or a computer (Windows or Mac OS)
• Cognisys Stackshot Rail : 600-800 euros , The high end model of automated macro rails with a user friendly commander unit that can also be managed with a computer

If you are looking for a manual solution I have tested the very good Leofoto MP-150 Macro rail (180 euros)

Il y a deux familles de rails macro

• Les Manuels : entre 100 et 200 euros, leur precision est relative et fonction de votre patience et régularité. Le procédé est très long et peu passionnant…
• Les Automatiques (200-800 euros) , ils sont équipés d’un moteur qui permet de programmer la taille et le nombre de pas à réaliser entre 2 prises de vues ainsi que le délai entre deux prises. Une fois programmé les photos sont prises automatiquement. Le processus est beaucoup plus précis, régulier et plus rapide

Pour de la macro occasionnelle ou a des rapport 1:2 , un rail manuel est suffisant , mais pour une utilisation régulière ou des rapports 1:1 et supérieur un rail automatique est fortement recommandé

Il existe à ma connaissance 3 solutions automatiques pour les boitiers Sony

• MVE (Murzin Video Equipment) : 200-250 euros , avec rail et unité de commande avec écran, fonctions basiques
• WeMacro rail : 300 euros (sujet de cet article) avec un rail et une unité de commande sans écran qui se pilote exclusivement à partir d’un ordinateur ou d’un smartphone
• Cognisys Stackshot Rail : 600-800 euros, Le haut de gamme des rails automatisés avec une unité de commande ergonomique et des possibilités de commande via ordinateur

Si vous recherchez une solution manuelle je vous recommande le Leofoto MP-150 Macro rail (180 euros), que j’ai testé

1.3 Post processing

When you have done your 50-200 shoots , you need to assemble them, 3 main softwares exist to do that

• Photoshop but the process consumes a lot of ressources and you often runs out of memory or need to wait 1 hour or more
• Helicon focus
• Zerene Stacking

Quand vous avez vos 50 à 200 photos à assembler il y a 3 principaux logiciels que vous pouvez utiliser

• Photoshop mais le processus est long (près d’une heure) et consomme énormément de resources
• Helicon focus
• Zerene Stacking

1.4 Macro lenses for Sony E mount / Optiques macro en monture E

The choice of macro lenses is very large : Among the most popular ones the Sony FE 90 f2.8 Macro G OSS is a must have for standard macro and Laowa lenses has a extended offering of specialized macro lenses that goes up to 5:1 ratio

Let’s not forget a Macro ring flash like the Nissin MF-18 Ring flash for Macro

Le choix en termes d’optique macro est très large en monture E : Le Sony FE 90 f2.8 Macro G OSS est sans doute l’optique la plus populaire avec la gamme très étendues des optique Macro Laowa qui proposent des optiques jusqu’au rapport 5:1

N’oublions pas également un éventuel Flash annulaire macro comme le Nissin MF-18 Ring flash for Macro

Full frame

• Sony FE 90 f2.8 Macro G OSS
• Voigtländer 110mm F2.5 Macro Apo Lanthar
• Laowa 100mm F2.8 Macro
• Laowa 60mm f/2.8 2:1 Ultra-Macro
• Laowa 25mm f/2.8 2.5-5x Macro
• Laowa 15mm F4 Macro 1:1
• Laowa 24mm F14 Probe
• Tokina Firin 100mm F2.8 Macro
• Sigma 70mm F/2.8 DG Macro Art
• Voigtländer 65mm F2 Macro Apo Lanthar
• Sony FE50mm F2.8 Macro
• Mitakon 20mm F2 4.5x Supermacro

APS-C

• Yasuhara Nanoha X5
• Laowa CF 65mm F2.8 CA – Dreamer Macro 2X
• 7Artisans 60mm F2.8 Macro
• Sony E 30mm F3.5 Macro
• Zeiss Touit 50mm F2.8 Macro

2 WeMacro automatic focus stacking rail

2.1 Specifications

• Price : 300 $
• Accessoires
  • Vertical stand : 129-149$
  • Microsopic rail : with step down to 0.09 micron !! 229$
  • XYR stage with specimen holder : 130$
• Weight :
  • 1400g rail,
  • 176g command unit,
  • 263g cables + power
  • Total = 1839g
• Dimensions : 25cm length x 8 cm width x 8,1cm height
• Minimum step : 1micron
• Backlash 220 microns
• Vertical load : 3kg
• Horizontal load : 5k
• Bluetooth 4.0 (for smartphone and computer) or USB (for computers)
• iOS. / Android / MacOS / Windows 10 application
• Arca Swiss plate to fix the rail on tripod or numerous 3/8″ and 1/4″ hole
• Arca Swiss quick release plate clamp and plate
• Maximum travel 100mm
• Sony S2 cable (micro USB)
• Extension cable (2m)
• AC adaptor or cable to attach a Power bank
• Plastic screw to help support lens and improve stability in case of big lens or tube
• Small tripod with specimen holder

The motor

• The motor is capable of standard steps and micro steps and run on a thread with 1mm thread pitch
• 1mm thread pitch = 1 full rotation = 1mm
• Stepper has 200 steps per full rotation , each step is 1.8°= 1mm/200 = 5 microns
• Each step is composed of 16 micro steps , so 3200 micro steps for 1mm , this mean each micro steps is 0,3125 microns
• To achieve 1 micron step Wemacro execute 3 micro steps = 0,9375 micron exaclty

Build quality & design

• Globally the whole set is very well built and fully equipped with plenty of holes (3/8″ , 1/4″) for any type of mounting ,
• The plate to support the camera is very large. It is delivered with a standard Arca Swiss quick release plate (the only part of the set with an average quality) but this one can be removed and you can put whatever camera support you want.
• On the plate , you can add some lens support (e.g a ring one or with the 2 white plastic support screws provided) to stabilise long & heavy lenses
• All cables are provided and are nicely finished

• Prix : 300$
• Accessoires
  • Support vertical = 129-149$
  • Rail pour microscope : avec possilbité de descendre à des pas de 0.09 microns ! 229$
  • Support XUR pour tenir les specimens : 130$
• Poids:
  • 1400g rail,
  • 176g unité de commande,
  • 263g cables
  • Total = 1839g
• Dimensions : 25cm longueur x 8cm largeur x 8,1cm hauteur
• Pas minimum : 1 micron
• Backlash : 220 microns
• Charge verticale 3kg
• Charge à l’horizontale : 5kg
• Bluetooth 4.0 (pour smartphone et ordinateur) ou cable USB (pour ordinateur)
• Base au format Arca Swiss pour fixer le rail sur une rotule Arca Swiss et très nombreux trous 3/8″ et 1/4″ pour fixation directe sur trépied
• Plateau à dégagement rapide au format Arca Swiss
• Distance de travail 100mm
• Câble Sony S2 (micro USB)
• Câble d’extension 2m
• Adaptateur secteur + cable pour batterie portable USB
• Vis plastique pour supporter des longs objectifs
• Petit trépied avec support pour spécimen

Le Moteur

• Le moteur est capable d’effecteur des pas standards et des micro pas et fonctionne sur un arbre avec un pas de filetage de 1mm.
• 1 rotation complète = 1 pas de filetage = 1mm
• Le moteur fait 200 pas pour une rotation complète, chaque pas tourne donc l’arbre de 1,8° et donc 1mm/200 pas = 5 micros / pas
• Chaque pas est composé de 16 micro-pas , donc 3200 pas pour 1 mm et donc chaque micro pas = 0,3125 micron
• Pour executer des pas de 1 micro le WeMacro execute 3 micro pas soit exactement 0,9375 micron

Qualité de construction et design

• Globalement le kit complet est de très bonne qualité, l’aspect mécanique du rail est parfait avec un support au format Arca Swiss, de très nombreux trous 3/8″ et 1/4″ pour toutes les fixations possibles
• La plaque de support de l’appareil photo est très longue. Elle est livrée avec un plateau à dégagement rapide au format Arca Swiss (celui ci est de qualité moyenne) qui peut être dévissé et remplacé par un autre de votre choix.
• On pourra aussi ajouter sur la plaque un support d’objectif (anneau ou les 2 vis plastiques blanches fournies) pour augmenter la stabilité en cas d’objectif lourd et long
• Tous les cables nécessaires sont fournis et leur finition est exemplaire

2.1 Preparation

• Put the Wemacro rail on a tripod : the operation is easy if you have an Arca Swiss ball head thanks as the base of the Rail is Arca Swiss compatible, if not you can directly fix it on the tripod thanks to its 3/8″ holes
• Put the camera on the the Arca Swiss plate , fix it on the quick release
• Connect the S2 cable to the camera and the command unit
• Connect command unit to rail and AC adapter or the power bank, power on
• On Smartphone open the WeMacro application , Bluetooth connection is done automatically
• If you prefer to work with a computer connect to device HC08 in bluetooth from within the application (tested on my MacBook). If you don’t have bluetooth on your computer you can use a USB cable

• Fixer le rail WeMacro sur trépied : soit avec les vis 3/8″ soit sur une rotule ball équipé d’un plateau Arca Swiss. Le rail étant au format Arca Swiss il se fixe en quelque secondes
• Fixer votre boitier à la plaque Arca Swiss, montez le sur le plateau à dégagement rapide
• Connecter le cable S2 au boitier et au module de commande
• Connecter le rail au module de commande, brancher l’adaptateur secteur ou sur un Power Bank USB (batterie externe)
• Sur votre smartphone lancer l’application WeMacro, la connexion se fait automatiquement
• Si vous préférez travailler sur ordi , la connexion peut aussi se faire en bluetooth , le rail sera identifié “HC08” (testé sur mon MacBook) ou en filaire avec un cable USB

2.2 Configuration

1. Settings input
2. Send to command unit
3. Adjust start / end position
4. Calibrate
5. Run

1 Settings

• Shutter waiting time : time to wait after each step to eliminate any vibrations before taking the shoot, 1sec is good for most case if you have a sturdy tripod
• Shutter per step : 1 in general but you could take several if you want to do bracketing
• Interval of shutter : the time to execute the shutter + some buffer , min 1 sec
• Backlash : keep the default value as it is , the backlash is a phenomenon whereas when you go forward , stop and then go backward, the motor is starting but mechanically it take a around 1/5 of the rotation to really moving forward
• Run mode
  • Distance : enter the distance you want to cover and the Step length and it will compute the number of steps required
  • Start to end : only define a step, and in the 2nd screen move the camera backward until start position , set “as start”, move forward (and only forward) until the end , set “as end” => the distance will be computed automatically and number of steps also. The rail will also automatically position itself at start position
• Step length can be in mm or in micron
• After done : possibly to have a beep at the end and a return to start position if you wish to do another series with another steps size

You also have the possibility to save your settings in the application and to load them for reuse

Whether you use the application on smartphone or on computer the options are the same

2 Send to command unit : you need to send the parameters to the commandant (grey box) by pushing on confirm

3 Adjust start (and end position ) : using the Backward / Forward to position the camera at the right start position , for fine adjustment use “Step backward” / “Steps forward”

4 Calibrate : when you are at the right position , press on calibrate to eliminate any backlash

5 Run : start your series of shoots. You can press shutter to test the cable is well connected and not in sleep mode before starting the run

1. Parmétrage
2. Envoi vers l’unité de commande
3. Ajustement de la position de départ et de fin
4. Calibration
5. Execution

1 Parémtrages

• Shutter waiting time : le temps d’attente après chaque mouvement pour stabiliser l’ensemble. 1 sec est suffisant pour la majorité des cas si vous avez un trépied bien stable
• Shutter per step : nombre de déclenchement par pas : 1 dans 99% des cas sauf si vous voulez faire du bracketing à chaque pas
• Interval of shutter : le temps dédié au déclenchement , typiquement votre vitesse d’obturation arrondie à le seconde supérieure, min 1 seconde
• Backlash : garder la valuer par défaut, le backlash est le phénomène qui se produit quand après un mouvement arrière, arrêt et mouvement avant le moteur effectue une légère rotation dans le vide du au changement de sens avant de mécaniquement entrainer l’arbre et de réellement faire avancer le boitier. Le rail compensera le phénomène
• Run mode
  • Distance : entrer la distance à parcourir et la longer du pas (Step) , le nombre de pas sera automatiquement calculé
  • Start to end : dans ce cas il faut juste définir le pas , à l’écran suivant on pourra positioner le point de départ en s’aidant des boutons “backward” ou “forward” , une fois en position on presse “As Start” puis avancer (et seulement avancer) jusqu’au point d’arrivée , presser “As End” . La distance sera alors automatiquement calculée ainsi que le nombre de pas et le rail se repositionner automatiquement au point de départ
• Step length : il peut être défini en mm ou en microns
• After done : il es possible d’avoir un bip pour être prévenu de la fin de la prise de vue et de demander un retour au point de départ pour par exemple faire une autre série avec un pas différent

Il est également possible de sauvegarder vos paramètres dans l’application pour une réutilisation ultérieure

L’interface dans l’application smartphone ou sur ordi est exactement la même

2 Send to command unit : une fois tous les paramètres chose , il faut les envoyer au module de commande (boitier gris)

3 Adjust start (and end position ) : en utilisant les boutons “Backward” / “Forward” on positionne le boitier à la position de départ. Pour un ajustement fin on utilisera les boutons “Step backward” / “Steps forward”

4 Calibrate : Une fois en position , on calibre pour éliminer le backlash

5 Run : Démarrage du programme sélectionné. On pourra avant appuyer sur “shutter” pour vérifier que le cable déclenche bien le boitier et que celui ci ne s’est pas mis en veille

2.3 Recommended steps / pas recommandé

The below table is a nice guidelines to choose the right step , you can also use a calculator here http://extreme-macro.co.uk/focus-stacking/#calculator

La table ci dessous donne les pas recommandés en fonction de l’ouverture et du grossissement. Vous pouvez également utiliser un calculateur disponible ici http://extreme-macro.co.uk/focus-stacking/#calculator

2.4 In use / Utilisation

Using the WeMacro rail is a pleasure

• The system is very sturdy but also quite compact, mechanically it is close to perfect
• I have use a standard power bank that I had, for hours without any issues.
• The connection to the smartphone was flawless (tested on iOS 13.7 on iPhone )
• I also tested the connection from the computer (iMac running macOS Catalina) via Bluetooth and it was also working directly
• The interface is clear and there is no lag when you push the buttons

Whether you use it in studio or on the field , the smartphone interface + power bank is a great combo

The system is relatively quiet, and precision was perfect during my tests

The only weak points I notice is the quality of the quick release clamp and plate, fortunately this can be be exchanged by a standard one according to your taste

I did a test with the Voigtländer 110mm F2.5 Macro Apo Lanthar, at 1:1

• a Kiwi with 106 exposures with 125 microns steps
• a earring with 105 exposures with 50 microns steps

In less than 5 min I had my full series of photos instead of min 30 min with a manual macro rail !

For the stacking I did compare Zerene stacker and Helicon focus

Results were quite similar in term of output with the Helicon Focus being a little bit more darker in term of rendering, but in term of processing time results were very different

• Zerene stacker : 5min
• Helicon focus : 1 min 5 sec
• Helicon Focus Pro with OpenCL acceleration : 40 sec

L’utilisation du rail WeMacro est un vrai plaisir

• Le système est très solide, stable et compact. Mécaniquement tout est parfait
• Pour l’alimentation j’au utilisé une simple batterie externe sans aucun souci pendant des heures
• La connexion avec mon smartphone a été immédiate (testé sour iOS 13.7 sur iPhone)
• J’ai également testé la connexion en Bluetooth à partir de mon Macbook sous Mac OS Catalina : aucun souci
• L’interface est très claire et intuitive et il n’y a aucun délai quand on appuie sur les boutons de commande

Que ce soit pour une utilisation en studio ou en extérieur l’alimentation via une batterie externe est pour moi ce qui donne le plus de liberté dans l’installation de votre setup

Le système est assez silencieux et la précision était parfaite lors de mes tests

Le seul point faible que j’ai trouvé est la qualité du plateau de dégagement rapide de qualité moyenne. Fort heureusement celui ci peut être facilement remplacé par un autre plus costaud comme ceux de Leofoto

J’ai effectué mes tests avec le Voigtländer 110mm F2.5 Macro Apo Lanthar, à un rapport 1:1

• un Kiwi , 106 photos avec un pas de 125 microns
• une boucle d’oreille avec 105 photos et des pas de 50 microns

En moins de 5min j’avais ma série complète au lieu de 30 min avec un rail manuel

Pour l’empilement des photos en post traitement (le focus stacking) j’ai comparé les logiciels Zerene stacker et Helicon focus

Les résultats sont très similaires avec un résultat légèrement plus sombre pour Helicon Focus mais en terme de temps de temps traitement les résultats sont très différents

• Zerene stacker : 5min
• Helicon focus : 1 min 5 sec
• Helicon Focus Pro avec accélération OpenCL : 40 sec

3 Conclusion

The WeMacro automatic focus stacking rail is a superb piece of equipment with a reasonable price (300$)

• The build quality and design are very good
• The ease of use is excellent thanks to the bluetooth connection and smartphone application / computer application
• The functionalities offered are very complete (distance, start/stop) , distance/steps computation, profile, integration with Helicon Remote…
• The precision offered can reach 1 micron
• Nice and clear user guide
• Optional accessories are available :e.g. to work with microscope, vertical stand…

The only improvement point I noticed is the Arca Swiss quick release plate that is average and that I would replace by a high quality one from e.g Leofoto

Compared to the Cognisys stackshot rail (700 euros) , it offer similar functionality and performances at 50% of the price with a better user interface thanks to the smartphone app (not offered by Cognisys)

You can order from their website , shipping was very fast for me(Fedex) and is within 10 business days to get it delivered to you

Highly recommended !

3 Conclusion

Le rail automatisé WeMacro pour focus stacking est un produit excellent pour un prix raisonnable vu ses performance (300$)

• La qualité de construction et la finition mécanique est exemplaire
• L’ergonomie est excellente grâce à la connectivité bluetooth avec smartphone ou ordinateur
• Les fonctionnalités sont très complètes : distance/start stop, calcul des pas en fonction de la distance, profils sauvegardés, integration avec des logiciels comme Helicon Remote…
• Précision jusqu’à 1 micron
• Guide d’utilisation complet et très clair
• Nombreux accessoires disponibles : montage microscope, montage vertical…

Le seul point d’amélioration étant le plateau de dégagement rapide que je remplacerai par un autre plus robuste par ex un de ceux de Leofoto que j’avais testé ici

Comparé au Cognisys stackshot rail (700 euros) il offre des fonctionnalités et performances similaires à 50% du prix et avec une meilleure ergonomie grâce à l’application smartphone que Cognisys n’offre pas

On peut commande le rail WeMacro sur leur website , l’expedition est relativement rapide (reçu via Fedex en moins de 3 jours pour moi mais annoncé à 10 jours max)

A recommander sans hésitation