Die richtige Belichtung

Wie in der Fotografie auch, ist das Ausgangsmaterial entscheidend für ein gutes Bild. Aus einem falsch belichteten Bild kann man zwar noch versuchen durch Bildbearbeitung einiges zu retten oder besser: kaschieren, aber es erfordert sehr hohes Können.

Leider ist der Himmel meist nicht von bester Qualität, aber man kann zumindest bei der Standortwahl schon einiges berücksichtigen. Möglichst nicht über Lampen hinwegfotografieren oder Dächer. Ersteres verursacht unbeherrschbare Helligkeitsgradienten im Bild, letzteres kann durch aufsteigende Wärme zusätzliches „seeing“ (flimmern der Luft und damit stärker herumtanzende Sterne) bewirken.

Wichtig für uns: Um einen möglichst großen Kontrastumfang aufs Bild zu bekommen so zu belichten, dass im Histogramm der Buckel an der dunklen Seite deutlich vom (meist) linken Rand wegkommt. Er repräsentiert die vielen Pixel des Himmelshintergrund. Alles was heller ist, einige Sterne halt meist, sind in ein paar hellen Pixel die dann auch rechts (die helle Seite) oft  nicht mal sichtbar sind zu finden.
Ist der Himmel heller, wandert der Histogrammbuckel immer weiter Richtung hell. Wenn das zu weit wird, vergibt man Dynamik. Es steht ja nur noch der restliche Teil für Objektinformationen zur Verfügung.

Natürlich fotografieren wir nicht in JPG sondern in RAW der Kamera. Heutige Digitalkameras haben ca. 12 Bit Farbtiefe.
Ein JPG Bild aber nur 8 Bit Tiefe. Mit 8 Bit hat man gerade mal 256 Abstufungen (2^8) zwischen Dunkel und Hell. Bei  Farbbildern hat man ja 3 Farben: Rot/Grün/Blau = RGB das ergibt dann die besagten 16,77 Mio Abstufungen. Klingt viel, ist es auch, denn für unsere Auge reicht das vollkommen aus.
12 Bit bedeuten schon 4096 Abstufungen (8*2*2*2*2). Das bedeutet schon ein gewaltiger Anstieg der Dynamik!
Merke: Jedes Bit mehr bedeutet: Man kann bei einem gerade gesättigten Pixel doppelt so lange belichten, ohne dass es ausbrennt.

Das bedeutet aber auch, wenn man hinterher, wenn viele Bilder addiert werden, dass man bald nicht mehr mit einem 16 bit Format auskommt, sondern dann mit 32 Bit Fileformat arbeiten muß.  Bei TIFF ist man ja in der Farbtiefe an sich nicht begrenzt, aber nur wenige Programme können mit 32 bit TIFF umgehen. Speziell in der Astrofotobearbeitung hat sich da das FITS Format durchgesetzt. Am Ende der Bearbeitung reduziert man dann das Bild wieder auf das übliche JPG.

Vom fixen Fotostativ wird man aber schnell merken: Man kann, abhängig von der Brennweite nur im Sekunden Bereich belichten, ohne dass die Sterne merklich zu Eiern oder Strichen verformt werden. Bedingt durch die Erdrotation. Dabei ist die Geschwindigkeit bei den Himmelspolen am langsamsten, am schnellsten beim Himmelsäquator.

Als Anhaltspunkt:
Beim Olympus Extremweitwinkel 7mm (=14mm KB) ist gerade noch eine Belichtungszeit von 15-20 Sekunden möglich, ohne dass Sterne in die Länge gezogen werden! Bei weniger Weitwinkel entsprechen viel kürzer! Einfach probieren, wie weit man gehn kann / will.

Um also mehr benötigtes Licht in dieser Zeit auf den Sensor zu bringen gibt es nur ein paar Möglichkeiten: Lichtstärkere Optik oder höhere ISO. Für einen Einstieg und Sternenfelder zu fotografieren um in aller Ruhe dann am Bild den Sternenhimmel kennen zu lernen, reicht das.

Porbatestes Mittel aber ist eine Nachführung, wie z.b. der SkyWatcher „StarAdventurer„. Wenn man mal die Hürden einer genauen Ausrichtung überwunden hat, kommt man da je nach Brennweite auf jeden Fall auf 2 Minuten Belichtungszeit. Bei ISO800 und F4 ist das Zentrum der Andromeda Galaxie gerade noch nicht überbelichtet.

Hat man jetzt ein gut belichtetes Bild (Sterne rund, Histogrammbuckel im Dunkeln Bereich bei 20-30% und der hellste Teil gerade noch nicht ausgebrannt) zustande gebracht, macht man davon möglichst viele.

Die werden dann hinterher zusammengerechnet (gestackt).

 

 

Bildbearbeitung in der Astrofotografie

Irgendwann man kriegt es hin, richtig belichtete Bilder zu bekommen.
Andernfalls hat man ja schon vorher das Handtuch geworfen ;-).

Nach den ersten Hürden habe war mein Workflow:

Stacken in Deep Skystacker.
Wichtig ist dabei jedenfalls, dass man vorher in RAW fotografiert hat, und falls das RAW Format deiner Kamera nicht im DS erkannt wird, es vorher möglichst unbehandelt in ein 48bit TIFF Bild exportiert.

Strecken und Ebnen des Hintergrundes in Fitswork. Wirklich Tutorials lesen, sonst schneidet man da sehr viel weg!
Andere Schritte in Fitswork hab ich kaum hinbekommen.

Die Unkenntnis über die Tiefen der Bearbeitungsschritte und das Verständnis um die Dinge gehen ja Hand in Hand und bauen einem gerne mal unüberwindliche Hürden auf.

Nach dem Fitswork hab ich es jedenfalls als 16bit TIFF gespeichert und in meiner normalen Fotosoftware nach bearbeitet. Im Nachhinein gesehen, kommt man da bei manchen Objekten recht weit.

Aber irgendwann brauchst Du Maskentechniken und sehr viel mehr Wissen was man wann macht. Denn jeder Schritt kann das Endergebnis stark beeinflussen, meist negativ.

Da kommt dann wohl der Punkt, wo man sich entscheiden muss: Photoshop oder PixInsight.

Es gibt natürlich einen Zwischenschritt, der im Wissenschaftlichen Bereich stark eingesetzt wird: ImageJ – oder gleich das volle Paket mit allen Modulen: Fiji
Auch eine spezielle Version für Astrofotgrafie: Astro ImageJ.

Das ist eine Java Modulsammlung, wo Wissenschaftler für viele nervige Probleme ein Javascriptmodul geschaffen haben. Da muss man aber ganz viel englische und wohl zum Teil unverständliche Dokumentationen dazu lesen, wie es halt bei Freeware so ist.
Es gibt laufend Updates, die auch automatisch eingespielt werden können.
PixInsight ist im Grunde auch „nur“ eine solche offene Modulsammlung.

Durch den PI Intensiv Workshop gab es eine exzellente Einführung (siehe die Videos auf dsig.at) und natürlich die viele Tutorials im Netz.

So bekomme ich jetzt mal relativ schnell Ergebnisse, die weit über dem liegen, was ich davor hoffte erreichen zu können.

Noch schnell ein Beispiel anhand eines recht leichten Objekts, M13, der große Kugelsternhaufen im Sternbild Herkules.

M13, NGC6205 - Herkuleshaufen

17.8.2014   mein erstes Bild  (ISO1000 60sec)

150424 M13 / NGC6205 (Her)

24.4.2015  neuer Versuch – (15 x 4min ISO400)

150612 M13 / NGC6205 (Her)

12.7.2015  erste Versuche mit PI (11 x 4min ISO800)

160506 M13 OC unbearbeitetes JPG

6.5 2016  Ein beschnittenes Einzelbild, so wie es die Kamera als JPG speichert

160506 M13

6.5.2016 mit PI ausgearbeitet (11 x 4min ISO400)

 

Astronomie Bilder bearbeiten

Als Olympus Anwender ist man ja sehr verwöhnt, was die Bildqualität „out of Cam“ betrifft: Meist stimmt der Weißabgleich und für mehr als 90% der Alltagssituationen reicht das JPG.

Wem die Bilder zu konservativ „flau“ sind, wenn sie die Wirklichkeit zeigen, der darf gerne hinterher noch den Kontrast und Sättigung erhöhen und stark Nachschärfen und so eine drastische Bildreduktion an Daten herbeiführen. Dafür sieht das Ergebnis auf dem ersten Blick dann knackig aus wie bei anderen „Consumer DSLR“ Fotoapparaten. Jedem das Seine, aber man muss auch sagen, dass es sehr wohl Situationen gibt, wo es angebracht ist, die Qualität zugunsten der Verfälschung stark zu beschneiden. Egal.

Bei der Astrofotografie wird man schnell merken, ohne Bildbearbeitung nach allen Regeln der Kunst wird man schnell nicht mehre sehr weiterkommen. Man muss viele Bilder übereinander legen um schwache Details herauszukitzeln. Da sich aber meist die einzelnen Bilder etwas gegeneinander verschieben und auch verdrehen Benötigt man Software, die das macht: Das nennt sich „stacken“. Eine recht gute Freeware für diesen Zweck ist DeepSkyStacker. Das ganze inklusive ausführlicherer Bildbearbeitungsmöglichkeiten ist FitsWorks. Ich bin keine Freund der Firma Adobe, eher ein Fan von Corel, die in der Preisgestaltung bisher sehr fair waren. So versuche ich derzeit, ohne Fotoshop auszukommen. Für die tägliche Arbeiten, verwende ich ACDSee 8 Ultimate, das jetzt auch Ebenen kann. Speziell für die Astrofotografen gibt es das kostenpflichtige PixInsight, mit dem man erst einmal umzugehen lernen muss. Denn einfach irgendwelche Funktionen in Bildbearbeitungsprogammen aufrufen bei den unzähligen Möglichkeiten führt auch bald nicht mehr zum Ziel. Man muss daher möglichst schnell versuchen, die Funktionen die dahinter stehen zu, verstehen lernen, da helfen viele Tutorials und „HowTo’s“ auf Hobby Astronomie Webseiten und Foren weiter.

Jedenfalls stehe ich da noch sehr am Anfang, aber erste Erfolge stellen sich ein:

Hier zum Vergleich: Einzelbild von M51 nach 1 Minute Belichtung
M51 Einzelbild 60s ISO1600

Das sind 17 Einzelbilder zu 1 Minute zusammenmontiert in DeepSkyStacker, 32bit Bild in Fitswork bearbeitet

 

M51 17x60s ISO1600

Nach dem Pix Insight Workshop der DSIG.at habe ich es jetzt nochmals bearbeitet. Bei genauer Analyse der Ausgangsbilder stellte sich heraus, dass nur bei 7 Bildern die Sterne rund waren, die habe ich dann verwendet:

150219 M51 (NGC 5194/5195)  Strudelgalaxie / Whirlpool-Galaxie

Also 7x60sec bei ISO1600

Ende März 2017 habe ich es erneut probiert – natürlich sind auch meine Bildbearbeitungskenntnisse etwas gestiegen:

170331_M51_43LI800_DBE_CC_mTGV_mSt_CT_HDRMT_D_USM_TGV_LRGB

43×4 Minuten bei ISO800