Bildaufnahme
Astrostacking und Lucky Imaging
Beide Begriffe beschreiben eigentlich denselben Sachverhalt: Lucky Images sind die "Glückstreffer" durch eingefrorenes Seeing und Stacks die "Stapel" vieler (kurz) belichteter digitaler Einzelbilder, aus denen durch Mittelung ein rauschärmeres Ergebnisbild höherer Qualität errechnet wird. Damit kann man auf einfache Weise den Turbulenzen der Erdatmosphäre ein Schnippchen schlagen und so dem theoretischen Auflösungsvermögen der Optik näherkommen, was sonst nur mit adaptiver Optik und Weltraumteleskopen möglich ist. Das funktioniert sowohl bei Planetenaufnahmen (heute Standard) wie auch bei Deepsky-Fotos. Die Belichtungszeiten heller Objekte (Planeten, Doppelsterne) liegen dabei im Bereich von Sekundenbruchteilen, die lichtschwächerer Objekte natürlich darüber. Bei Deepsky-Aufnahmen in dunkler Umgebung wird unter sonst gleichen Bedingungen allerdings die Tiefe von Langzeitbelichtungen bei gleicher Gesamtintegration nicht ganz erreicht. Dafür sind bei aufgehelltem Himmelshintergrund manchmal nur durch Kurzbelichtungen überhaupt brauchbare Ergebnisse erzielbar. Außerdem sind die Ansprüche an die Nachführgenauigkeit natürlich geringer, und unerwünschte Einflüsse wie Eigenbewegung (Kometen), Satellitenspuren oder auch plötzliche Lichtblitze (Autoscheinwerfer, Bewegungsmelder) können eliminiert werden.
Kameras für die Planeten- und Mondfotografie
Webcams haben den Quantensprung in der Planeten- und Mondfotografie gebracht. Sie sind allerdings inzwischen bereits technisch überholt. Dasselbe gilt für die digitale Kompaktkamera. Smartphone oder "Digiknipse" lassen sich zwar auch für unsere Zwecke verwenden, bieten aber wegen ihrer einfachen Ausstattung nur begrenzte Möglichkeiten.
Insbesondere die inzwischen bei den digitalen System- und Spiegelreflexkameras weit verbreitete Videofunktion macht sie bei der Mond- und Planetenfotografie klar überlegen. Die Möglichkeit, Serienbilder aufzunehmen ist seither in den Hintergrund getreten. Neben einem größeren Chip, der auch das Aufsuchen der Objekte erleichtert, haben diese Kameras den Vorteil, dass viele unterschiedliche Einstellungen möglich sind, und die Einzelbilder weniger komprimiert werden.
Gegenwärtig sind die Astro-Varianten der so genannten „Industriekameras“ am weitesten verbreitet, für deren Einstellungen wiederum eine Aufnahmesoftware wie ICap oder FireCapture benötigt wird. Man braucht dann natürlich auch einen Laptop. Und damit wird es komplizierter. Meiner ist mir in der Dunkelheit schon mal runtergefallen. Gute Astro-Videokameras sind trotz kleiner Pixel relativ rauscharm, haben einen kleineren CMOS-Chip, sind sehr lichtempfindlich und erlauben hohe Bildraten. Ihre Bilddateien sind nicht komprimiert und daher besser bearbeitbar. Sie kosten etwa soviel wie eine Einsteiger-DSLR.
Soweit keine speziellen Anleitungen greifbar sind, findet man die passenden Einstellungen bei allen Kameratypen am ehesten durch Probieren. Sie sind vor allem abhängig vom jeweiligen Objekt und seiner Horizontnähe. Die für eine optimale Winkelauflösung nötige Effektivbrennweite (m) beträgt nach dem Nyquist-Theorem: Pixelkantenlänge (µm) x Teleskopöffnung (mm) : 300. Kleine Pixel erlauben also bei gleicher Öffnung geringere Effektivbrennweiten als große für dieselbe Auflösung. Das bedeutet wiederum kürzere Belichtungszeiten. Eine Pixelgröße von 6 µm führt bei einem Zehnzöller zu einer Mindestbrennweite von etwa 5 m. Die Berechnung der Effektivbrennweite (mm) bei der afokalen Methode (Digicam) ergibt sich aus Teleskopbrennweite (mm) x Kamerabrennweite (mm) : Okularbrennweite (mm). Bei der fokalen Methode (ohne Kameraobjektiv) ist sie mit der Teleskopbrennweite bzw. dem Ergebnis aus der Multiplikation mit dem Verlängerungsfaktor (je nach Primärbrennweite zwischen 2 und 3) des Verlängerungssystems (Barlowlinse, Powermate) identisch. Auf keinen Fall sollte man eine evtl verfügbare elektronische Brennweitenverländerung nehmen, da sie nur „extrapoliert“. Kürzere Brennweiten erschweren grundsätzlich die Scharfstellung, da die Objektdetails (Planeten!) ausgesprochen winzig erscheinen. Allerdings lässt sich die Darstellung auf Display bzw. Monitor ja auch vergrößern.
Die Feinscharfstellung erfolgt grundsätzlich nicht in einem evtl. verfügbaren Automatikmodus, sondern manuell durch den Fokussierer des Teleskopes nach vorherigem grobem Scharfstellen und Zentrieren. Bereits zu diesem Zeitpunkt kann man vielfach abschätzen, ob sich an diesem Abend überhaupt Aufnahmen lohnen. Gute Verhältnisse können jedoch auch recht unvorhergesehen eintreten, sodass längeres Ausharren durchaus sinnvoll sein kann. Ich denke da u. a. an die Passage eines Objektes vor einem heißen Kamin.
Alle Aufnahmeparameter werden manuell eingestellt. Als ungefähre Belichtungszeiten ergeben sich für Fotos mit Digitalkameras bei ISO 400 und einem Öffnungsverhältnis von 1:25 durchschnittlich 1/500 s bei Venus, 1/120 s bei Mars, 1/30 s bei Jupiter und Mond sowie1/15 s bei Saturn. Dies entspricht einer Gain-Einstellung in den Industrie-Videokameras von etwa 20. Die Verkürzung der Belichtungszeit gegenüber der herkömmlichen Fotografie trägt wesentlich zu einer Verbesserung der Bildqualität bei. Die ungefähre Maximalspanne für verschmierungsfreie Aufnahmen (egal ob Videosequenzen oder Serienbilder) beträgt bei Mars 13 min, bei Jupiter und Saturn nur 3 min. Bei Sonne, Venus und Mond kann man sich mehr Zeit lassen. Sonst muss man die Sequenzen mittels "WinJupos" derotieren. Für die Bildqualität braucht man bei den heute üblichen großen Speichermedien eigentlich keine Kompromisse mehr eingehen: Man nehme, wenn man die Wahl hat, die kleinste Kompressionsstufe.
Im Gegensatz zu den Digitalkameras kann bei den Videocams wegen des kleineren Gesichtsfeldes das Zentrieren zu einem echten Geduldsspiel werden. Wenn man das Objekt erst einmal gefunden hat, ist das aber nicht mehr schwer. Durch die kleineren Aufnahmechips und den eventuell vorhandenen Zeitdruck (Seeing, Wolken etc.) muss man das aber erst geschafft haben. Nützlich dabei ist in jedem Fall ein gutes Fadenkreuzokular.
Ich arbeite gegenwärtig mit einer monochromen und einer Farb-Videokamera (Skyris) in Kombination. Da monochrome Videocams schärfere Bilder liefern als Farb-Videocams, überlagere ich die in kurzer Zeitspanne hintereinander gewonnen Video-Stacks beider Systeme mit Hilfe der Ebenenfunktion in Photoshop miteinander, wenn ich bei Planeten Farbe ins Foto bekommen will. Die Arbeit mit einem Farbfilterrad ist mir einfach zu fummelig. Früher hatte ich nur eine SW-VideoKamera. Die Farbinformation habe damals durch passende Digitalkamera-Aufnahmen reingebracht. Das hat auch gut funtioniert, war aber etwas umständlich. Durch die technische Entwicklung ist es heute auch möglich, echte Spitzenergebnisse mit ausgesprochen langen (reinen) Farbvideos zu erzielen, die dann zwangsläufig derotiert werden müssen.
Deepskyfotografie mit digitalen Kameras
Deepskyfotografie kann leicht zur "Materialschlacht" bei Fernrohr, Montierung und Kamera ausarten. Nach oben gibt es keine Grenzen. Der technische Fortschritt macht jedoch handelsübliche oder astromodifizierte Digitalkameras zu echten Konkurrenten für teure und kompliziertere (gekühlte) astronomische Spezialkameras. Im Prinzip kann man Deepskyaufnahmen bereits mit vielen ungekühlten Planetenkameras und Kompaktkameras machen. Besser gefallen mir dabei die Ergebnisse von Kompaktkameras, auch wenn die Leistungen einer digitalen Spiegelreflexkamera oder Systemkamera nicht erreicht werden. So ermöglicht z. B. "Lucky-Imaging" im Millisekundenbereich bei hellen Doppelsternen hochaufgelöste Aufnahmen. Und "normale" Empfindlichkeitsstufen (ISO400) und Belichtungszeiten (15s) erlauben in Verbindung mit einer passenden Bearbeitungssoftware Aufnahmen von (farbigen) Doppelsternen, Sternhaufen und hellen Planetarischen Nebeln. Bei Verwendung der vorgenannten Einstellungen ist eine Grenzgröße von 17 m leicht erreichbar. Mit den Spitzenmodellen kann man dann schon weiter in die "Finsternis" vorstoßen. Die CHDK-Hacker-Software zur Umgehung der Werkseinstellungen von Canon-Kompaktkameras hat sich nach meiner Erfahrung für unsere Zwecke nicht bewährt. Sie führt meist zu einer unakzeptablen Rauschverstärkung und ist bei den neuen Modellen auch nicht notwendig. Für die EOS-M-Folgemodelle gibt es diese Software inzwishen auch. Ich habe sie bisher aber nicht ausprobiert.
Inzwischen bieten die meisten besseren Kameras auch eine verlustfreie Speicherung im RAW-Format. Das Speichern dauert zwar länger und kostet mehr Datenvolumen, ist aber für die Deepskyfotografie interessant, weil die Bildtiefe (12 bis 14 Bit) größer ist als bei JPEG (8 Bit) und die Dateien nicht komprimiert sind. Die Verarbeitung gestaltet sich für den Anfänger etwas schwieriger als die von JPEGs. Für den Einstieg würde ich mich daher zunächst auf JPEG beschränken.
Meine Deepskyfotos gewinne ich wie die Planeten- und Mondaufnahmen ganz überwiegend durch gestackte Bilderserien, in diesem Falle jedoch wegen der längeren Belichtungszeiten aus mindestens 25 Einzelaufnahmen. Habe ich früher gestackte Serienaufnahmen mit der Digicam i. d. R. bei Belichtungszeiten von 15 Sekunden und ISO400 gemacht, waren bei der EOS1000D 30 Sekunden und ISO1600 und bei den EOS M - Modellen je nach Aufnahmebrennweite 15-120s mit ISO6400 oder sogar ISO12800 möglich. Zur Rauschunterdrückung macht die Kamera bei diesen Belichtungszeiten automatisch einen Dunkelbildabzug. Das verdoppelt allerdings die Aufnahmedauer, erspart aber Darkframes. Durch das Mitteln der Bilder wird das Rauschen weiter deutlich reduziert (s.u.). Dafür braucht man sonst separate Darkframes. Auf "Flatfields" zur Eliminierung von Staub und Vignettierung habe ich bisher verzichtet. Das geht zur Not auch bei der Nachbearbeitung.
Man beginne mit möglichst kurzer Brennweite, um sich an hellen Objekten allmählich zu steigern. Hat man eine exakte Nachführung, vielleicht sogar mit Autoguider, und spielt der Himmel mit, kann man mehr erwarten, als man beim Stacking braucht. Eine durch kürzere Brennweite geringere Auflösung lässt sich in manchen Bildverarbeitungsprogrammen durch "Drizzeln" (eine besondere Art der Vergrösserung) tlw. wieder aufholen. Außerdem haben Übersichtsaufnahmen einen ganz besonderen Reiz.
Angefangen habe ich mit afokalen Digicam-Aufnahmen, und zwar mit einem azimutalen LX200-Teleskop + Bildfeldrotator durch ein 40-mm-Okular in Verbindung mit einem Brennweitenreduzierer 1:6.3, der gleichzeitig das Bild ebnete, später mit einer EOS1000D fokal mit einen Reduzierer 1:3.3, der bei größeren Aufnahmechips allerdings Randverzerrungen verursachte, die ich einfach abgeschnitten habe. Bei den kurzen Belichtungszeiten und den moderaten Effektivbrennweiten war keine Nachführkontrolle erforderlich. Der Bildfeldrotator von Meade erwies sich in der Praxis als nicht ganz zuverlässig und schloss wegen seiner Baulänge auch Zenitaufnahmen wegen Kollisionsgefahr mit der Basis der Gabelmontierung aus. Daher mein Umstieg auf einen parallaktischen Aufsatz.
Mein Arbeitspferd für Deepskyaufnahmen ist heute ein 11-Zöller von Celestron mit HD-Optik + Hyperstar auf Gabelmontierung mit diesem Aufsatz. Das Gesamtsystem hat ein Öffnungsverhältnis von 1:2 und ist damit etwa 2.7 x „schneller“ als meine Meades bei 1:3.3, allerdings bei entsprechend geringerer Brennweite. Das erlaubt aber auch längere Belichtungszeiten. Im Vergleich zur EOS1000D bietet die höhere Empfindlichkeit der neuen Kameramodelle noch eine zusätzliche Möglichkeit, weiter „in die Tiefe“ vorzudringen. Das von mir meist piggyback-montierte 72/200-mm-Canon-Objektiv lässt bei höheren Deklinationen Belichtungszeiten von mindestens 2 Minuten ohne Nachführkontrolle zu. Beim Hyperstar brauche ich wegen des großen Gesichtsfeldes auch keinen "High-Precision-Modus" zum Auffinden. Das Fokussieren erfolgt aber an einen helleren Stern vor dem Aufsuchen. Bei Verwendung des Hyperstars muss man unbedingt den Hauptspiegel nach dem Fokussieren mit den Feststellschrauben kontern, um eine gleichmäßige Schärfe über das ganze Bild zu erzielen und auch über die gesamte Belichtungszeit zu gewährleisten. Zur Vermeidung böser Überraschungen empfiehlt sich die regelmäßige Überprüfung der Kollimierung.
Bildbearbeitung
Allgemeines
Eine ausführliche Darstellung der verwendeten digitalen Bearbeitungstechniken und -programme würde den Rahmen dieser Seite sprengen. Das Selbststudium der leider sehr unterschiedlich brauchbaren Anleitungen und jede Menge eigene Experimente mit den häufig als Freeware erhältlichen Programmen sind für ein erfolgreiches Arbeiten unerlässlich. Wenn ihnen keine Anleitung beigefügt ist, gibt es Fundstellen in extra verfassten Handbüchern oder im Internet. Ich beschränke mich also auf wenige Hinweise zu Programmen, insbesondere solchen, die ich selbst benutze. Ganz wichtig für den Anwender: Häufiges Arbeiten mit einem Programm ist die Voraussetzung dafür, dass die Übungsschwelle erreicht wird !!!
Wie schon erwähnt, arbeite ich sowohl bei Planeten- wie auch bei Deepskyaufnahmen i. d. R. mit Bilderserien, die gemittelt ("gestackt") werden. Aus vielen einzelnen Bildern lässt sich durch eine Nachbearbeitung am Computer ein erheblich in seiner Qualität verbessertes Komposit herstellen, das deutlich mehr Details zeigt als ein Einzelbild oder die visuelle Beobachtung. Dies geschieht durch Mitteln der besten Einzelbilder, Entrauschen, Schärfen, Kontrastverstärkung sowie Farb- und Helligkeitskorrektur. Die Bildverarbeitungsprogramme lassen dem Anwender einen großen Spielraum, ohne dass man von einer Fälschung sprechen kann. Es soll dem Betrachter ein möglichst „realistisches“ Bild vermittelt werden. Doch was ist das überhaupt? Übertreibung schadet in jedem Falle der Authentizität. Nachfolgend zwei Beispiele, die grundsätzlich die Möglichkeiten von Stacking und Nachbearbeitung mit Amateurmitteln deutlich machen:
Die Entstehung eines fertigen Marsbildes (D=18.9", 21.6.18 mit beginnendem Staubsturm) sieht bei mir dann etwa so aus:
Astrostacking und Lucky Imaging
Beide Begriffe beschreiben eigentlich denselben Sachverhalt: Lucky Images sind die "Glückstreffer" durch eingefrorenes Seeing und Stacks die "Stapel" vieler (kurz) belichteter digitaler Einzelbilder, aus denen durch Mittelung ein rauschärmeres Ergebnisbild höherer Qualität errechnet wird. Damit kann man auf einfache Weise den Turbulenzen der Erdatmosphäre ein Schnippchen schlagen und so dem theoretischen Auflösungsvermögen der Optik näherkommen, was sonst nur mit adaptiver Optik und Weltraumteleskopen möglich ist. Das funktioniert sowohl bei Planetenaufnahmen (heute Standard) wie auch bei Deepsky-Fotos. Die Belichtungszeiten heller Objekte (Planeten, Doppelsterne) liegen dabei im Bereich von Sekundenbruchteilen, die lichtschwächerer Objekte natürlich darüber. Bei Deepsky-Aufnahmen in dunkler Umgebung wird unter sonst gleichen Bedingungen allerdings die Tiefe von Langzeitbelichtungen bei gleicher Gesamtintegration nicht ganz erreicht. Dafür sind bei aufgehelltem Himmelshintergrund manchmal nur durch Kurzbelichtungen überhaupt brauchbare Ergebnisse erzielbar. Außerdem sind die Ansprüche an die Nachführgenauigkeit natürlich geringer, und unerwünschte Einflüsse wie Eigenbewegung (Kometen), Satellitenspuren oder auch plötzliche Lichtblitze (Autoscheinwerfer, Bewegungsmelder) können eliminiert werden.
Kameras für die Planeten- und Mondfotografie
Webcams haben den Quantensprung in der Planeten- und Mondfotografie gebracht. Sie sind allerdings inzwischen bereits technisch überholt. Dasselbe gilt für die digitale Kompaktkamera. Smartphone oder "Digiknipse" lassen sich zwar auch für unsere Zwecke verwenden, bieten aber wegen ihrer einfachen Ausstattung nur begrenzte Möglichkeiten.
Insbesondere die inzwischen bei den digitalen System- und Spiegelreflexkameras weit verbreitete Videofunktion macht sie bei der Mond- und Planetenfotografie klar überlegen. Die Möglichkeit, Serienbilder aufzunehmen ist seither in den Hintergrund getreten. Neben einem größeren Chip, der auch das Aufsuchen der Objekte erleichtert, haben diese Kameras den Vorteil, dass viele unterschiedliche Einstellungen möglich sind, und die Einzelbilder weniger komprimiert werden.
Gegenwärtig sind die Astro-Varianten der so genannten „Industriekameras“ am weitesten verbreitet, für deren Einstellungen wiederum eine Aufnahmesoftware wie ICap oder FireCapture benötigt wird. Man braucht dann natürlich auch einen Laptop. Und damit wird es komplizierter. Meiner ist mir in der Dunkelheit schon mal runtergefallen. Gute Astro-Videokameras sind trotz kleiner Pixel relativ rauscharm, haben einen kleineren CMOS-Chip, sind sehr lichtempfindlich und erlauben hohe Bildraten. Ihre Bilddateien sind nicht komprimiert und daher besser bearbeitbar. Sie kosten etwa soviel wie eine Einsteiger-DSLR.
Soweit keine speziellen Anleitungen greifbar sind, findet man die passenden Einstellungen bei allen Kameratypen am ehesten durch Probieren. Sie sind vor allem abhängig vom jeweiligen Objekt und seiner Horizontnähe. Die für eine optimale Winkelauflösung nötige Effektivbrennweite (m) beträgt nach dem Nyquist-Theorem: Pixelkantenlänge (µm) x Teleskopöffnung (mm) : 300. Kleine Pixel erlauben also bei gleicher Öffnung geringere Effektivbrennweiten als große für dieselbe Auflösung. Das bedeutet wiederum kürzere Belichtungszeiten. Eine Pixelgröße von 6 µm führt bei einem Zehnzöller zu einer Mindestbrennweite von etwa 5 m. Die Berechnung der Effektivbrennweite (mm) bei der afokalen Methode (Digicam) ergibt sich aus Teleskopbrennweite (mm) x Kamerabrennweite (mm) : Okularbrennweite (mm). Bei der fokalen Methode (ohne Kameraobjektiv) ist sie mit der Teleskopbrennweite bzw. dem Ergebnis aus der Multiplikation mit dem Verlängerungsfaktor (je nach Primärbrennweite zwischen 2 und 3) des Verlängerungssystems (Barlowlinse, Powermate) identisch. Auf keinen Fall sollte man eine evtl verfügbare elektronische Brennweitenverländerung nehmen, da sie nur „extrapoliert“. Kürzere Brennweiten erschweren grundsätzlich die Scharfstellung, da die Objektdetails (Planeten!) ausgesprochen winzig erscheinen. Allerdings lässt sich die Darstellung auf Display bzw. Monitor ja auch vergrößern.
Die Feinscharfstellung erfolgt grundsätzlich nicht in einem evtl. verfügbaren Automatikmodus, sondern manuell durch den Fokussierer des Teleskopes nach vorherigem grobem Scharfstellen und Zentrieren. Bereits zu diesem Zeitpunkt kann man vielfach abschätzen, ob sich an diesem Abend überhaupt Aufnahmen lohnen. Gute Verhältnisse können jedoch auch recht unvorhergesehen eintreten, sodass längeres Ausharren durchaus sinnvoll sein kann. Ich denke da u. a. an die Passage eines Objektes vor einem heißen Kamin.
Alle Aufnahmeparameter werden manuell eingestellt. Als ungefähre Belichtungszeiten ergeben sich für Fotos mit Digitalkameras bei ISO 400 und einem Öffnungsverhältnis von 1:25 durchschnittlich 1/500 s bei Venus, 1/120 s bei Mars, 1/30 s bei Jupiter und Mond sowie1/15 s bei Saturn. Dies entspricht einer Gain-Einstellung in den Industrie-Videokameras von etwa 20. Die Verkürzung der Belichtungszeit gegenüber der herkömmlichen Fotografie trägt wesentlich zu einer Verbesserung der Bildqualität bei. Die ungefähre Maximalspanne für verschmierungsfreie Aufnahmen (egal ob Videosequenzen oder Serienbilder) beträgt bei Mars 13 min, bei Jupiter und Saturn nur 3 min. Bei Sonne, Venus und Mond kann man sich mehr Zeit lassen. Sonst muss man die Sequenzen mittels "WinJupos" derotieren. Für die Bildqualität braucht man bei den heute üblichen großen Speichermedien eigentlich keine Kompromisse mehr eingehen: Man nehme, wenn man die Wahl hat, die kleinste Kompressionsstufe.
Im Gegensatz zu den Digitalkameras kann bei den Videocams wegen des kleineren Gesichtsfeldes das Zentrieren zu einem echten Geduldsspiel werden. Wenn man das Objekt erst einmal gefunden hat, ist das aber nicht mehr schwer. Durch die kleineren Aufnahmechips und den eventuell vorhandenen Zeitdruck (Seeing, Wolken etc.) muss man das aber erst geschafft haben. Nützlich dabei ist in jedem Fall ein gutes Fadenkreuzokular.
Ich arbeite gegenwärtig mit einer monochromen und einer Farb-Videokamera (Skyris) in Kombination. Da monochrome Videocams schärfere Bilder liefern als Farb-Videocams, überlagere ich die in kurzer Zeitspanne hintereinander gewonnen Video-Stacks beider Systeme mit Hilfe der Ebenenfunktion in Photoshop miteinander, wenn ich bei Planeten Farbe ins Foto bekommen will. Die Arbeit mit einem Farbfilterrad ist mir einfach zu fummelig. Früher hatte ich nur eine SW-VideoKamera. Die Farbinformation habe damals durch passende Digitalkamera-Aufnahmen reingebracht. Das hat auch gut funtioniert, war aber etwas umständlich. Durch die technische Entwicklung ist es heute auch möglich, echte Spitzenergebnisse mit ausgesprochen langen (reinen) Farbvideos zu erzielen, die dann zwangsläufig derotiert werden müssen.
Deepskyfotografie mit digitalen Kameras
Deepskyfotografie kann leicht zur "Materialschlacht" bei Fernrohr, Montierung und Kamera ausarten. Nach oben gibt es keine Grenzen. Der technische Fortschritt macht jedoch handelsübliche oder astromodifizierte Digitalkameras zu echten Konkurrenten für teure und kompliziertere (gekühlte) astronomische Spezialkameras. Im Prinzip kann man Deepskyaufnahmen bereits mit vielen ungekühlten Planetenkameras und Kompaktkameras machen. Besser gefallen mir dabei die Ergebnisse von Kompaktkameras, auch wenn die Leistungen einer digitalen Spiegelreflexkamera oder Systemkamera nicht erreicht werden. So ermöglicht z. B. "Lucky-Imaging" im Millisekundenbereich bei hellen Doppelsternen hochaufgelöste Aufnahmen. Und "normale" Empfindlichkeitsstufen (ISO400) und Belichtungszeiten (15s) erlauben in Verbindung mit einer passenden Bearbeitungssoftware Aufnahmen von (farbigen) Doppelsternen, Sternhaufen und hellen Planetarischen Nebeln. Bei Verwendung der vorgenannten Einstellungen ist eine Grenzgröße von 17 m leicht erreichbar. Mit den Spitzenmodellen kann man dann schon weiter in die "Finsternis" vorstoßen. Die CHDK-Hacker-Software zur Umgehung der Werkseinstellungen von Canon-Kompaktkameras hat sich nach meiner Erfahrung für unsere Zwecke nicht bewährt. Sie führt meist zu einer unakzeptablen Rauschverstärkung und ist bei den neuen Modellen auch nicht notwendig. Für die EOS-M-Folgemodelle gibt es diese Software inzwishen auch. Ich habe sie bisher aber nicht ausprobiert.
Inzwischen bieten die meisten besseren Kameras auch eine verlustfreie Speicherung im RAW-Format. Das Speichern dauert zwar länger und kostet mehr Datenvolumen, ist aber für die Deepskyfotografie interessant, weil die Bildtiefe (12 bis 14 Bit) größer ist als bei JPEG (8 Bit) und die Dateien nicht komprimiert sind. Die Verarbeitung gestaltet sich für den Anfänger etwas schwieriger als die von JPEGs. Für den Einstieg würde ich mich daher zunächst auf JPEG beschränken.
Meine Deepskyfotos gewinne ich wie die Planeten- und Mondaufnahmen ganz überwiegend durch gestackte Bilderserien, in diesem Falle jedoch wegen der längeren Belichtungszeiten aus mindestens 25 Einzelaufnahmen. Habe ich früher gestackte Serienaufnahmen mit der Digicam i. d. R. bei Belichtungszeiten von 15 Sekunden und ISO400 gemacht, waren bei der EOS1000D 30 Sekunden und ISO1600 und bei den EOS M - Modellen je nach Aufnahmebrennweite 15-120s mit ISO6400 oder sogar ISO12800 möglich. Zur Rauschunterdrückung macht die Kamera bei diesen Belichtungszeiten automatisch einen Dunkelbildabzug. Das verdoppelt allerdings die Aufnahmedauer, erspart aber Darkframes. Durch das Mitteln der Bilder wird das Rauschen weiter deutlich reduziert (s.u.). Dafür braucht man sonst separate Darkframes. Auf "Flatfields" zur Eliminierung von Staub und Vignettierung habe ich bisher verzichtet. Das geht zur Not auch bei der Nachbearbeitung.
Man beginne mit möglichst kurzer Brennweite, um sich an hellen Objekten allmählich zu steigern. Hat man eine exakte Nachführung, vielleicht sogar mit Autoguider, und spielt der Himmel mit, kann man mehr erwarten, als man beim Stacking braucht. Eine durch kürzere Brennweite geringere Auflösung lässt sich in manchen Bildverarbeitungsprogrammen durch "Drizzeln" (eine besondere Art der Vergrösserung) tlw. wieder aufholen. Außerdem haben Übersichtsaufnahmen einen ganz besonderen Reiz.
Angefangen habe ich mit afokalen Digicam-Aufnahmen, und zwar mit einem azimutalen LX200-Teleskop + Bildfeldrotator durch ein 40-mm-Okular in Verbindung mit einem Brennweitenreduzierer 1:6.3, der gleichzeitig das Bild ebnete, später mit einer EOS1000D fokal mit einen Reduzierer 1:3.3, der bei größeren Aufnahmechips allerdings Randverzerrungen verursachte, die ich einfach abgeschnitten habe. Bei den kurzen Belichtungszeiten und den moderaten Effektivbrennweiten war keine Nachführkontrolle erforderlich. Der Bildfeldrotator von Meade erwies sich in der Praxis als nicht ganz zuverlässig und schloss wegen seiner Baulänge auch Zenitaufnahmen wegen Kollisionsgefahr mit der Basis der Gabelmontierung aus. Daher mein Umstieg auf einen parallaktischen Aufsatz.
Mein Arbeitspferd für Deepskyaufnahmen ist heute ein 11-Zöller von Celestron mit HD-Optik + Hyperstar auf Gabelmontierung mit diesem Aufsatz. Das Gesamtsystem hat ein Öffnungsverhältnis von 1:2 und ist damit etwa 2.7 x „schneller“ als meine Meades bei 1:3.3, allerdings bei entsprechend geringerer Brennweite. Das erlaubt aber auch längere Belichtungszeiten. Im Vergleich zur EOS1000D bietet die höhere Empfindlichkeit der neuen Kameramodelle noch eine zusätzliche Möglichkeit, weiter „in die Tiefe“ vorzudringen. Das von mir meist piggyback-montierte 72/200-mm-Canon-Objektiv lässt bei höheren Deklinationen Belichtungszeiten von mindestens 2 Minuten ohne Nachführkontrolle zu. Beim Hyperstar brauche ich wegen des großen Gesichtsfeldes auch keinen "High-Precision-Modus" zum Auffinden. Das Fokussieren erfolgt aber an einen helleren Stern vor dem Aufsuchen. Bei Verwendung des Hyperstars muss man unbedingt den Hauptspiegel nach dem Fokussieren mit den Feststellschrauben kontern, um eine gleichmäßige Schärfe über das ganze Bild zu erzielen und auch über die gesamte Belichtungszeit zu gewährleisten. Zur Vermeidung böser Überraschungen empfiehlt sich die regelmäßige Überprüfung der Kollimierung.
Bildbearbeitung
Allgemeines
Eine ausführliche Darstellung der verwendeten digitalen Bearbeitungstechniken und -programme würde den Rahmen dieser Seite sprengen. Das Selbststudium der leider sehr unterschiedlich brauchbaren Anleitungen und jede Menge eigene Experimente mit den häufig als Freeware erhältlichen Programmen sind für ein erfolgreiches Arbeiten unerlässlich. Wenn ihnen keine Anleitung beigefügt ist, gibt es Fundstellen in extra verfassten Handbüchern oder im Internet. Ich beschränke mich also auf wenige Hinweise zu Programmen, insbesondere solchen, die ich selbst benutze. Ganz wichtig für den Anwender: Häufiges Arbeiten mit einem Programm ist die Voraussetzung dafür, dass die Übungsschwelle erreicht wird !!!
Wie schon erwähnt, arbeite ich sowohl bei Planeten- wie auch bei Deepskyaufnahmen i. d. R. mit Bilderserien, die gemittelt ("gestackt") werden. Aus vielen einzelnen Bildern lässt sich durch eine Nachbearbeitung am Computer ein erheblich in seiner Qualität verbessertes Komposit herstellen, das deutlich mehr Details zeigt als ein Einzelbild oder die visuelle Beobachtung. Dies geschieht durch Mitteln der besten Einzelbilder, Entrauschen, Schärfen, Kontrastverstärkung sowie Farb- und Helligkeitskorrektur. Die Bildverarbeitungsprogramme lassen dem Anwender einen großen Spielraum, ohne dass man von einer Fälschung sprechen kann. Es soll dem Betrachter ein möglichst „realistisches“ Bild vermittelt werden. Doch was ist das überhaupt? Übertreibung schadet in jedem Falle der Authentizität. Nachfolgend zwei Beispiele, die grundsätzlich die Möglichkeiten von Stacking und Nachbearbeitung mit Amateurmitteln deutlich machen:
Die Entstehung eines fertigen Marsbildes (D=18.9", 21.6.18 mit beginnendem Staubsturm) sieht bei mir dann etwa so aus:
Die die besten Einzelbilder (hier 188 bzw. 500) aus RGB- und L-Videostream (hier jeweils 10000 Einzelbilder) werden getrennt gestackt und im vorliegenden Fall 3-fach gedrizzelt. Das Farbvideo-Ergebnis wird nur RGB-korrigiert und das L-Ergebnis geschärft. Zum Schluß werden beide TIFF-Datei zum Komposit überlagert und nachbearbeitet.
IC1396 macht folgende Veränderung vom Rohbild zum nachbearbeiteten Endergebnis durch (23.8.19 mit EOSM100a + Canon 72/200) 30sec, ISO12800):
IC1396 macht folgende Veränderung vom Rohbild zum nachbearbeiteten Endergebnis durch (23.8.19 mit EOSM100a + Canon 72/200) 30sec, ISO12800):
unbearbeitete jpg-Einzelaufnahme zu 30sec bei ISO12800
Stack aus 32 Einzelaufnahmen zu 30s bei ISO12800 mittels DeepSkyStacker, nachbearbeitet in Photoshop CC (Gradation, Größe, Farbe, Plugins)
dabei wurden ein geschärftes SW-Summenbild und ein weichgezeichnetes RGB-Summenbild mittels Ebenenfunktion kombiniert
dabei wurden ein geschärftes SW-Summenbild und ein weichgezeichnetes RGB-Summenbild mittels Ebenenfunktion kombiniert
Für eine erste Sichtung müssen die Rohbilder auf einen PC übertragen werden. Schon bei diesem Durchgang kann man mit einiger Erfahrung entscheiden, ob sich die Mühe einer Weiterbearbeitung lohnt oder ob der Ordner lieber gleich in den Papierkorb wandert. Viele gute Rohbilder sind die Voraussetzung für gute Endergebnisse! Daher lieber eine größere Auswahl und dafür umso mehr aussortieren. Außer Zeit und Speicherkapazität kostet es ja nichts. Nur wird die Datenmenge leicht zum Ballast auch für moderne Rechner. Also in der Folge konsequent "durchforsten" und nicht nur gute End-Ergebnisse aufbewahren und möglichst auf DVD, externer Festplatte oder in einer Cloud sichern. Durch Fortschritte in der Bildbearbeitung ist es in manchen Fällen lohnenswert, Bilder noch nach Jahren neu zu bearbeiten. Bei Deepskyaufnahmen kann man auch Einzelbilder oder kleinere Stacks, die zeitlich länger auseinanderliegen, zusammen verarbeiten und damit das Ergebnis qualitativ verbessern.
Meine Fotos der Marsopposition 2005 waren das Endergebnis von rund 40000 Einzelbildern mit der Digicam. Bei Verwendung einer Skyris-Videaokamera sind es inzwischen in jeder Opposition mindestens zehnmal soviel ! Bei den Deepskyserien liegt der Ausschuss inzwischen bei weniger als 25%. Hauptursache waren Nachführfehler, bei den Planeten (Ausschuss: 90%) war es das Seeing.
Aktuell benutzte Bearbeitungsprogramme
Sehr vielseitig ist das nicht nur bei Astroamateuren beliebte Programm "Adobe Photoshop". An ihm kommt laut Stefan Seip kein Amateurastrofotograf vorbei. Und er hat damit Recht ! Es muss nicht unbedingt die letzte Ausgabe sein. Je neuer und umfangreicher nämlich die Programmversion ist, desto teurer ist sie und umso schwerer ist sie zu beherrschen. Aber das inzwischen nur noch als Abo und im Bündel mit anderen Adobe-Programmen erhältliche PhotoshopCC bietet neben einer komfortablen RAW-Bildbearbeitung die Speicherung der Bilder in einer Cloud an. Von der Adobe-Website erhält man manchmal jedoch auch noch kostenlos ältere Versionen von Photoshop sowie von anderen ausgelaufenen Adobe-Programmen. Man kann – je nach Version – fast alles mit PS machen, zumindest aber den Bildern damit den „letzten Schliff“ verpassen oder sie beschriften. Interessant ist sicher auch die Möglichkeit, spezielle Filter oder Aktionen (Astroplugins) wie Astronomy Tools, Annie's Astro Actions, Gradient/Terminator oder Pro Digital Software aus dem Internet zu implantieren oder die automatische Stapelverarbeitung anstelle zeitraubender Handarbeit vor der eigentlichen Bildbearbeitung einzusetzen. So lässt sich damit beispielsweise das überflüssige schwarze Umfeld von mit digitalen Kameras gemachten Planetenaufnahmen abschneiden, damit die Bilder kleiner werden und die Geschwindigkeit für das Stacken steigt. Das geht aber z. B. auch mit "XnView" oder "PiPP". Mit dem spanischen Konkurrenzprodukt zu Photoshop "PixInsight", das für rein astronomische Zwecke ausgelegt ist, habe ich keine Erfahrungen. Es wendet sich mehr an den Fortgeschrittenen. Die Ergebnisse können sich jedenfalls sehen lassen. Daneben kann man auch "Startools" ausprobieren, mit dem ich ebenfalls keine eigenen Erfahrungen habe.
Mein Standardprogramm für das Stacken von Planeten- und Mondaufnahmen ist "Autostakkert", alternativ "Registax" oder das etwas veraltete "Giotto" (alles Freeware). Für das Schärfen der Stackergebnisse sind die etwas gewöhnungsbedürftigen "wavelets" aus Registax Stand der Technik. Alle genannten Programme verfügen auch über Korrekturmöglichkeiten der durch atmosphärische Dispersion verursachten Farbränder der bei uns oft tief stehenden Planeten.
Für das Mitteln der länger belichteten Deepsky-Einzelbilder verwende ich den "DeeSkyStacker" (Freeware). Eine Alternative dazu ist "Fitswork" (Freeware). Beide funktionieren sowohl mit JPEG- als auch mit RAW-Dateien. Fitswork eignet sich auch gut zum Entrauschen und Glätten des Bildhintergrundes.
Zur Herstellung von Planetenkarten etwa aus 1 Opposition oder allgemein zur Derotation von längeren Foto-/Filmsequenzen benutze ich gegebenfalls "WinJupos" (Freeware).
Für Mosaike setze ich erfolgreich "ICE" (Mond, deepsky), für Animationen "Animake" ein (alles Freeware).
Meine Fotos der Marsopposition 2005 waren das Endergebnis von rund 40000 Einzelbildern mit der Digicam. Bei Verwendung einer Skyris-Videaokamera sind es inzwischen in jeder Opposition mindestens zehnmal soviel ! Bei den Deepskyserien liegt der Ausschuss inzwischen bei weniger als 25%. Hauptursache waren Nachführfehler, bei den Planeten (Ausschuss: 90%) war es das Seeing.
Aktuell benutzte Bearbeitungsprogramme
Sehr vielseitig ist das nicht nur bei Astroamateuren beliebte Programm "Adobe Photoshop". An ihm kommt laut Stefan Seip kein Amateurastrofotograf vorbei. Und er hat damit Recht ! Es muss nicht unbedingt die letzte Ausgabe sein. Je neuer und umfangreicher nämlich die Programmversion ist, desto teurer ist sie und umso schwerer ist sie zu beherrschen. Aber das inzwischen nur noch als Abo und im Bündel mit anderen Adobe-Programmen erhältliche PhotoshopCC bietet neben einer komfortablen RAW-Bildbearbeitung die Speicherung der Bilder in einer Cloud an. Von der Adobe-Website erhält man manchmal jedoch auch noch kostenlos ältere Versionen von Photoshop sowie von anderen ausgelaufenen Adobe-Programmen. Man kann – je nach Version – fast alles mit PS machen, zumindest aber den Bildern damit den „letzten Schliff“ verpassen oder sie beschriften. Interessant ist sicher auch die Möglichkeit, spezielle Filter oder Aktionen (Astroplugins) wie Astronomy Tools, Annie's Astro Actions, Gradient/Terminator oder Pro Digital Software aus dem Internet zu implantieren oder die automatische Stapelverarbeitung anstelle zeitraubender Handarbeit vor der eigentlichen Bildbearbeitung einzusetzen. So lässt sich damit beispielsweise das überflüssige schwarze Umfeld von mit digitalen Kameras gemachten Planetenaufnahmen abschneiden, damit die Bilder kleiner werden und die Geschwindigkeit für das Stacken steigt. Das geht aber z. B. auch mit "XnView" oder "PiPP". Mit dem spanischen Konkurrenzprodukt zu Photoshop "PixInsight", das für rein astronomische Zwecke ausgelegt ist, habe ich keine Erfahrungen. Es wendet sich mehr an den Fortgeschrittenen. Die Ergebnisse können sich jedenfalls sehen lassen. Daneben kann man auch "Startools" ausprobieren, mit dem ich ebenfalls keine eigenen Erfahrungen habe.
Mein Standardprogramm für das Stacken von Planeten- und Mondaufnahmen ist "Autostakkert", alternativ "Registax" oder das etwas veraltete "Giotto" (alles Freeware). Für das Schärfen der Stackergebnisse sind die etwas gewöhnungsbedürftigen "wavelets" aus Registax Stand der Technik. Alle genannten Programme verfügen auch über Korrekturmöglichkeiten der durch atmosphärische Dispersion verursachten Farbränder der bei uns oft tief stehenden Planeten.
Für das Mitteln der länger belichteten Deepsky-Einzelbilder verwende ich den "DeeSkyStacker" (Freeware). Eine Alternative dazu ist "Fitswork" (Freeware). Beide funktionieren sowohl mit JPEG- als auch mit RAW-Dateien. Fitswork eignet sich auch gut zum Entrauschen und Glätten des Bildhintergrundes.
Zur Herstellung von Planetenkarten etwa aus 1 Opposition oder allgemein zur Derotation von längeren Foto-/Filmsequenzen benutze ich gegebenfalls "WinJupos" (Freeware).
Für Mosaike setze ich erfolgreich "ICE" (Mond, deepsky), für Animationen "Animake" ein (alles Freeware).