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 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 und der standardmäßigen Automatikeinstellungen nur begrenzte Möglichkeiten. Bessere Ergebnisse in der Mond- und Planetenfotografie kann man von den weit verbreiteten digitalen System- und Spiegelreflexkameras mit ihren manuellen Einstellungsmöglichkeiten und der meist vorhandenen Videofunktion erwarten. Neben einem größeren Chip, der auch das Aufsuchen der Objekte erleichtert, haben diese Kameras den Vorteil, dass sie neben einem "Liveview- Bildschirm" eine Objektivwechselmöglichkeit aufweisen, die wiederum den problemlosen Anschluss an eine Teleskopoptik ermöglichen. Ihre Aufnahmen sind weniger komprimiert.
Gegenwärtig sind die Astro-Varianten der so genannten „Industriekameras“ am weitesten verbreitet, für deren Einstellungen allerdings eine Aufnahmesoftware wie ICap oder FireCapture benötigt wird. Außerdem braucht man dazu natürlich auch einen Laptop. Und damit wird es komplizierter. Das betrifft nicht nur die Stromversorgung. So ist mir meiner 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 Video-Clips werden im AVI- oder SER-Format aufgezeichnet.
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 Horizontdistanz. 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 nur noch wenig benutzten 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 sowie 1/15 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. Der Fotograf sollte dabei nicht vergessen, dass Bildformat und Kompression die Speichgergeschwindigkeit und damit auch die Anzahl der möglichen Einzelbilder in der zur Verfügung stehenden Zeit maßgeblich bestimmen.
Im Gegensatz zu den Digitalkameras kann bei den Videocams wegen des i. d. R. kleineren Aufnahmechips das Zentrieren zu einem echten Geduldsspiel werden. Wenn man das Objekt erst einmal gefunden hat, ist das aber nicht mehr schwer. Durch 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. Durch die technische Entwicklung ist es heute 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 da keine Grenzen. Der technische Fortschritt macht jedoch Digitalkameras - ob astromodifiziert oder nicht - zu echten Konkurrenten für teure und gekühlte astronomische Hightec-Kameras. 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 einige Modelle der inzwischen leider ausgelaufenen der EOS-M-Serie gibt es diese Software auch. Ich habe sie dort allerdings nicht ausprobiert. Für die EOS1000-D und EOS-M hatte ich die Kamera-Einstellungen mit der Hackersoftware "Magic-Lantern" auf meine speziellen DS-Anforderungen überschrieben. Leider war die Zuverlässigkeit nicht immer so wie gewünscht. Inzwischen gibt es eine Smartphone-App namens "Intervalometer", die auch bei meiner EOSM200 zufriedenstellend arbeitet.
Die meisten besseren Kameras bieten heute 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 jpg (8 Bit) und die Dateien nicht komprimiert sind. Die Verarbeitung gestaltet sich für den Anfänger etwas schwieriger als die von jpgs. Für den Einstieg würde ich mich daher zunächst auf jpg beschränken.
Meine Deepskyfotos gewinne ich ähnlich wie die Planeten- und Mondaufnahmen ganz überwiegend durch gestackte Bilderserien, in diesem Falle jedoch wegen der längeren Belichtungszeiten (bis 60 sec) aus mindestens 25 Einzelaufnahmen bei maximal ISO12800, meist aber weniger. Bei diesen Belichtungszeiten kann man einen kamera-internen Dunkelbildabzug einstellen. Das verdoppelt allerdings die Aufnahmedauer. Meiner Erfahrung nach reicht aber ein späteres Mitteln der Einzelbilder bei der Bildverarbeitung zur Rauschunterdrückung meist aus. Dafür braucht man sonst separate Darkframes. Auf "Flatfields" zur Eliminierung von Staub und Vignettierung habe ich bisher aus technischen Gründen verzichtet. Das geht zur Not auch bei der Nachbearbeitung. Hierbei hilft mittlerweile auch KI.
Als Einsteiger sollte man mit kurzer Brennweite beginnen, 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 + Bildfeldderotator 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 nicht immer als 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 war bis 2019 ein 11-Zöller von Celestron mit HD-Optik + Hyperstar auf Gabelmontierung mit parallaktischem Aufsatz. Das Gesamtsystem hatte ein Öffnungsverhältnis von 1:2 und war damit etwa 2.7 x „schneller“ als meine früheren Meades bei 1:3.3, allerdings bei entsprechend geringerer Brennweite. Das erlaubte aber auch längere Belichtungszeiten. Im Vergleich zur EOS1000D bot 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 ließ bei höheren Deklinationen Belichtungszeiten von mindestens 2 Minuten ohne Nachführkontrolle zu. Beim Hyperstar brauchte ich wegen des großen Gesichtsfeldes auch keinen "High-Precision-Modus" zum Auffinden. Das Fokussieren erfolgte aber an einen helleren Stern vor dem Aufsuchen. Bei Verwendung des Hyperstarsansatzes musste 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 war eine regelmäßige Überprüfung der Kollimierung notwendig.
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 (YouTube etc). Ich beschränke mich also auf wenige Hinweise zu Programmen und Apps, 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. Dem Anwender bleibt ein großer Spielraum, ohne dass man von einer Fälschung sprechen kann. Es soll dem Betrachter ein möglichst authentisches, idR aber gleichzeitig auch ansprechendes Bild vermittelt werden. Doch was ist das überhaupt?
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) sah bei mir 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 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 und der standardmäßigen Automatikeinstellungen nur begrenzte Möglichkeiten. Bessere Ergebnisse in der Mond- und Planetenfotografie kann man von den weit verbreiteten digitalen System- und Spiegelreflexkameras mit ihren manuellen Einstellungsmöglichkeiten und der meist vorhandenen Videofunktion erwarten. Neben einem größeren Chip, der auch das Aufsuchen der Objekte erleichtert, haben diese Kameras den Vorteil, dass sie neben einem "Liveview- Bildschirm" eine Objektivwechselmöglichkeit aufweisen, die wiederum den problemlosen Anschluss an eine Teleskopoptik ermöglichen. Ihre Aufnahmen sind weniger komprimiert.
Gegenwärtig sind die Astro-Varianten der so genannten „Industriekameras“ am weitesten verbreitet, für deren Einstellungen allerdings eine Aufnahmesoftware wie ICap oder FireCapture benötigt wird. Außerdem braucht man dazu natürlich auch einen Laptop. Und damit wird es komplizierter. Das betrifft nicht nur die Stromversorgung. So ist mir meiner 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 Video-Clips werden im AVI- oder SER-Format aufgezeichnet.
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 Horizontdistanz. 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 nur noch wenig benutzten 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 sowie 1/15 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. Der Fotograf sollte dabei nicht vergessen, dass Bildformat und Kompression die Speichgergeschwindigkeit und damit auch die Anzahl der möglichen Einzelbilder in der zur Verfügung stehenden Zeit maßgeblich bestimmen.
Im Gegensatz zu den Digitalkameras kann bei den Videocams wegen des i. d. R. kleineren Aufnahmechips das Zentrieren zu einem echten Geduldsspiel werden. Wenn man das Objekt erst einmal gefunden hat, ist das aber nicht mehr schwer. Durch 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. Durch die technische Entwicklung ist es heute 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 da keine Grenzen. Der technische Fortschritt macht jedoch Digitalkameras - ob astromodifiziert oder nicht - zu echten Konkurrenten für teure und gekühlte astronomische Hightec-Kameras. 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 einige Modelle der inzwischen leider ausgelaufenen der EOS-M-Serie gibt es diese Software auch. Ich habe sie dort allerdings nicht ausprobiert. Für die EOS1000-D und EOS-M hatte ich die Kamera-Einstellungen mit der Hackersoftware "Magic-Lantern" auf meine speziellen DS-Anforderungen überschrieben. Leider war die Zuverlässigkeit nicht immer so wie gewünscht. Inzwischen gibt es eine Smartphone-App namens "Intervalometer", die auch bei meiner EOSM200 zufriedenstellend arbeitet.
Die meisten besseren Kameras bieten heute 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 jpg (8 Bit) und die Dateien nicht komprimiert sind. Die Verarbeitung gestaltet sich für den Anfänger etwas schwieriger als die von jpgs. Für den Einstieg würde ich mich daher zunächst auf jpg beschränken.
Meine Deepskyfotos gewinne ich ähnlich wie die Planeten- und Mondaufnahmen ganz überwiegend durch gestackte Bilderserien, in diesem Falle jedoch wegen der längeren Belichtungszeiten (bis 60 sec) aus mindestens 25 Einzelaufnahmen bei maximal ISO12800, meist aber weniger. Bei diesen Belichtungszeiten kann man einen kamera-internen Dunkelbildabzug einstellen. Das verdoppelt allerdings die Aufnahmedauer. Meiner Erfahrung nach reicht aber ein späteres Mitteln der Einzelbilder bei der Bildverarbeitung zur Rauschunterdrückung meist aus. Dafür braucht man sonst separate Darkframes. Auf "Flatfields" zur Eliminierung von Staub und Vignettierung habe ich bisher aus technischen Gründen verzichtet. Das geht zur Not auch bei der Nachbearbeitung. Hierbei hilft mittlerweile auch KI.
Als Einsteiger sollte man mit kurzer Brennweite beginnen, 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 + Bildfeldderotator 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 nicht immer als 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 war bis 2019 ein 11-Zöller von Celestron mit HD-Optik + Hyperstar auf Gabelmontierung mit parallaktischem Aufsatz. Das Gesamtsystem hatte ein Öffnungsverhältnis von 1:2 und war damit etwa 2.7 x „schneller“ als meine früheren Meades bei 1:3.3, allerdings bei entsprechend geringerer Brennweite. Das erlaubte aber auch längere Belichtungszeiten. Im Vergleich zur EOS1000D bot 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 ließ bei höheren Deklinationen Belichtungszeiten von mindestens 2 Minuten ohne Nachführkontrolle zu. Beim Hyperstar brauchte ich wegen des großen Gesichtsfeldes auch keinen "High-Precision-Modus" zum Auffinden. Das Fokussieren erfolgte aber an einen helleren Stern vor dem Aufsuchen. Bei Verwendung des Hyperstarsansatzes musste 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 war eine regelmäßige Überprüfung der Kollimierung notwendig.
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 (YouTube etc). Ich beschränke mich also auf wenige Hinweise zu Programmen und Apps, 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. Dem Anwender bleibt ein großer Spielraum, ohne dass man von einer Fälschung sprechen kann. Es soll dem Betrachter ein möglichst authentisches, idR aber gleichzeitig auch ansprechendes Bild vermittelt werden. Doch was ist das überhaupt?
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) sah bei mir 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 Ebenen als TIFF-Dateien zum Komposit überlagert und nachbearbeitet.
IC1396 macht folgende Veränderung vom einzelnen Rohbild zum nachbearbeiteten Endergebnis durch (23.8.19 mit EOSM100a + Canon 72/200) 30sec, ISO12800):
IC1396 macht folgende Veränderung vom einzelnen Rohbild zum nachbearbeiteten Endergebnis durch (23.8.19 mit EOSM100a + Canon 72/200) 30sec, ISO12800):
unbearbeitete raw-Einzelaufnahme zu 30sec bei ISO12800
Stack aus 32 raw-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
Grundsätzlich: Für eine erste Sichtung übertrage ich die Rohbilder auf meinen PC. Schon bei der Durchmusterung der "jpgs" kann man mit einiger Erfahrung erkennen, ob sich die Mühe einer Weiterbearbeitung lohnt oder ob das Material lieber gleich in den Papierkorb wandert. Viele gute Rohbilder sind die Voraussetzung für gute Endergebnisse! Außer Zeit und Speicherkapazität kostet es ja nichts. Nur wird die Datenmenge leicht zum Ballast, auch für moderne Computer. Dann in der Folge konsequent "durchforsten", aber gute Resultate aufbewahren und möglichst auf DVD, externer Festplatte oder in einer Cloud sichern. Durch Fortschritte in der Bildbearbeitung ist es 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-Videokamera 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.
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 "DeepSkyStacker" (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. Sequator dient mir zum Stacken von Nightscapes mit der Möglichkeit, Hintergrund und Himmel gleichermaßen scharf abzubilden.
Zur Herstellung von Planetenkarten etwa aus 1 Opposition oder allgemein zur Derotation von längeren Foto-/Filmsequenzen benutze ich gegebenenfalls "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-Videokamera 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.
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 "DeepSkyStacker" (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. Sequator dient mir zum Stacken von Nightscapes mit der Möglichkeit, Hintergrund und Himmel gleichermaßen scharf abzubilden.
Zur Herstellung von Planetenkarten etwa aus 1 Opposition oder allgemein zur Derotation von längeren Foto-/Filmsequenzen benutze ich gegebenenfalls "WinJupos" (Freeware).
Für Mosaike setze ich erfolgreich "ICE" (Mond, deepsky), für Animationen "Animake" ein (alles Freeware).