methodik 03 Astrofotografie - Rauschminderung/Entrauschen und Weißabgleich

[iamsiggi]

Rauschminderung / Rauschfilter ?

Mit Rauschminderung bezeichnet Olympus den Dunkelbildabzug.

Jeder Sensor rauscht, Je höher die Temperatur und je länger die Belichtungszeit desto mehr. Mit der üblichen Einstellung AUTO ist man an sich gut bedient. Die Kamera macht dann bei längerer Belichtungszeit (so ab 1-2 Sekunden) eine zweites Bild bei geschlossenem Vorhang. Genauso lang wie das vorhergehenden "normal" Bild (=Lightframe). Dieses Bild ohne Licht nennt sich Dunkelbild oder Darkframe. Es enthält damit das Rauschen des Sensors bei den selben Einstellungen (ISO und Temperatur und Zeit) des eigentlichen Bilds und wird dann in der Kamera abgezogen. Das entstandene Bild wird dann als ORF geschrieben, ins JPG sowieso.

Das kostet natürlich Zeit. Solange man jede Menge Zeit hat oder nur kurz Belichtet oder mit sonst nichts auseinandersetzen will, ist es das Mittel der Wahl.

Gerade bei DeepSky ist aber die Zeit am Himmel oft sehr eingeschränkt und will bestmöglich genutzt sein. Daher wird man diese Dunkelbilder dann extern abziehen.

Ich mach es zwischendurch, wenn Wolken durchziehen, meist aber wenn ich alles abbaue: Objektivdeckel auf die Kamera und bei den selben Belichtungseinstellungen wie die Lights: Also ISO und Zeit und wenn verwendet Livetimemodus gleich lassen. Einiges an Bilder machen, Dabei die Kamera draußen lassen damit in etwa die selbe Temperatur wie bei den Lights herrscht. Unsere Olympus Kameras sind da recht gutmütig.

Früher oder später wird man aber auch Flat und BIAS Korrekturen machen wollen, denn sie berücksichtigen andere Bildfehler und schaffen so die Grundlage für eine wesentlich fehlerfreieres Bild.
Ausführliches zu dem Thema "Bildkalibration" hat Thomas Henne hier zusammengefasst. Wie ich es handhabe habe ich auch mal hier beschriebe:

Rauschfilter

Das ist nichts anderes als eine softwaremäßige Entrauschung. Normalerweise steht sie bei mir auf Aus oder Niedrig. Da man aber sowieso mit dem RAW arbeitetet ist es egal, denn diese Bearbeitung wird nur ins JPG geschrieben.

Klar sieht ein Bild am Computerschirm immer sehr schlimm aus, kann man es ja beliebig vergrößern, aber wenn das Motiv passt, wird sich keiner am Rauschen stören, bei den üblicherweise am Internet gezeigten kleinen Bildern schon gar nicht. Beste "Eigentherapie": Ausbelichten lassen und beim richtigen Betrachtungsabstand ansehen 🙂

Entrauschen kostet wenn man es nicht selektiv macht immer Details. Gerade im dunklen Hintergrund wird man kleine Galaxien und Strukturen entsorgen.

Durch das Zusammenrechnen vieler Bilder wird das Rauschen aber erheblich reduziert. 

Bei einigen Sony Kameras kam es 2016 mit einem Firmewareupdate dabei zu einem weiteren Problem: Die Kamera eliminiert kleine Sterne weil sie sie als Rauschen erkennt. Dieses Problem ist als "Star Eater" bekannt und dazu gibt es unzählige Artikel.

Ich hoffe, dass uns OM Systems  weiterhin die Möglichkeit lässt, an eine möglichst unverfälschtes Rohbild zu kommen !

Siehe auch folgender Post zur OM-1:

Siegfried

bearbeitet 19. Dezember 2024 von iamsiggi

[iamsiggi]

Weißabgleich

In der normalen "Foto" Welt, weiß jeder, was in etwas stimmig an Farben ist, wir sind darauf konditioniert. Alles was abweicht von dieser Erfahrung erzeugt eine Unstimmigkeit. Darauf ist auch die Software der Kamera ausgerichtet, bei normalen Lichtverhältnissen auch recht gut. Schwieriger schon bei Kunstlicht. In der echten Umgebung sorgt unser Gehirn für eine entsprechende Korrektur. Das spielt insofern auch eine  Rolle, dass man bei einer langen Fotoausarbeitungssession wunderbar mit einem Farbstich zurechtkommt, der sich eingeschlichen hat. Daher sollte man dann eher einen Tag später mit nicht konditioniertem Auge nochmals eine Blick auf sein Werk werfen.....

Die gute Nachricht für uns: Die Einstellung des Weißabgleichs ist hier völlig egal, was die Kamera da an Weißabgleich zaubern will, er wirkt sich ja sowieso nur im JPG aus.

Die 3 Farbkanäle des Sensors liefern ja zunächst mal nur Zahlen über die Signalstärke. Und so lange wir da nicht etwas beschneiden, können wir sie entsprechend zueinander abgleichen.

 

Das Bild zeigt ein Ausschnitt eines Einzelbildes der Feuerwerksgalaxie.
Diese Kamera ist modifiziert damit sie auch für das tiefrote Leuchten des Wasserstoffs empfindlicher ist. Der Weißabgleich ist für eine so starkes Ungleichgewicht des Rotkanals natürlich nicht ausgelegt und daher ist das Bild insgesamt zu rot.
Mit normalen Kameras wird das Bild, je nach Lichtverschmutzung, Himmelsareal und Ausarbeitung etwas neutraler sein, oft geht er ins orange aber auch ins grüne. Aber wie gesagt: Ist egal!.

Den Himmelshintergrund kann man üblicherweise als schwarz, aber besser als dunkles Grau zu betrachten. Ein Neutrales Grau zeichnet sich dadurch aus, dass die 3 Farbkanäle zur Deckung gebracht werden.

Oben noch das fertig  ausgearbeitete Bild: Die Farbkanäle sind übereinander, der Himmel ist also Farbneutral. Die Farben selbst sind meist recht flau, daher wird man sie in Zuge der Ausarbeitung auch verstärken.  Manch einer mag es bunter, mancher dezenter.

Ob das alles der Wirklichkeit entspricht, darüber kann man philosophieren, denn unser Auge kann einfach in der Dunkelheit kaum mehr Farben wahrnehmen. Selbst an ganz hellen Objekten wie den Ringnebel sieht das ungeübte Auge gerade mal einen grauen Rauchring. Am Orion Nebel der weitaus Hellste und Größte an unserem Himmel gerade mal die bläulich grauen Schwingen vielleicht noch etwas zartrosa, recht viel mehr nicht. Da zeigt jedes einfache Bild einer Digitalkamera, wenn man es richtig bearbeiten kann,  schon ein vielfaches an Details.

Die Sonnensystemkörper werden durch das Licht der Sonne angestrahlt und die strahlt nun mal weiß. Die unterschiedlichen Farben sind durch Atmosphärische Effekte hervorgerufen.  Dem kann man jetzt Rechnung tragen, oder auch nicht 😉
Bei Bildern der Sonne färbe ich ganz gerne hellgelb ein, beim Mond versuche ich einen Weißabgleich an grauen Strukturen. Für ästhetische Fotos wird das aber zu kühl sein.

Sterne wie die Sonne strahlen in unterschiedlichen Farben, die letztlich die Temperatur des Gases widerspiegeln: Von Rot (kühl so ab 3000 Grad) bis blau (bis 100.000 Grad).  Sind viele Sterne am Bild ist der Durchschnitt der Sternfarben ziemlich genau weiß, was man dann für einen Farbabgleich nach der Hintergrundsneutralisation heranziehen kann.
Seit 2 Jahren hat sich die Situation für uns sehr gebessert: Heute verfügen wir aber über wesentlich genauere Photometrische Prozesse: Zuerst wird das Bildfeld „astrometriert“ also festgestellt, welchen Ausschnitt am Himmel haben wir vorliegen. Anhand von Leitsternen im Bildfeld deren Lichtzusammensetzung bekannt ist, kann dann das Bild korrigiert werden. 2018  machte das Programm Fluxx für uns, damit die Farbverhältnisse am Himmel stimmen. Ist heute völlig überholt.
Heute können wir das ganze anhand der gemessen Sternfarben der Gaia Mission perfekt korrigieren lassen.



Die schönen Gasnebel aber strahlen selbst nur in ganz engen genau definierten Spektrallinien,  so wie wir es von unseren Gasentladungslampen her kennen:

Das allseits bekannte rote Licht des Wasserstoffs (H-Alpha oder H-α) bei 657nm. Das Blaugrüne Licht des Sauerstoff (O-III) bei 501nm. Oft noch gerne genommen Schwefel dessen Wellenlänge über dem des Wasserstoffs liegt. Also auch bereits im nahem Infrarot.
Normale Digitalkameras haben vor dem Sensor einen Sperrfilter, der ab 650nm schon sehr viel wegschneidet, bei unseren Olympuskameras wird das H-α  zu 2/3 beschnitten. Deshalb werden Kameras dann modifiziert, dass der Sensor auch dieses wichtige Licht registrieren kann.

In weiterer Folge bedeutet das aber: Für Gasnebel reicht es aus, dass man sie nur durch einen Filter, der genau dieses Wellenlängen durchlässt fotografiert. Da jetzt alles andere an Licht ausgeblendet ist, ist es damit möglich, selbst aus einer Lichtverschmutzen Stadt tolle Astrofotos machen zu können. Das ganze nennt sich Schmalband Astrofotografie (narrowband imaging). Denn die Lichtverschmutzung wird ausgeblendet. Der Himmelshintergrund wird schwarz. Da das Leuchten aber recht schwach ist, muss man normalerweise auch länger Belichten. Bei den von uns verwendeten "Farbchips" mit ihrer Bayermatrix sind ja an sich 4 Pixel mit vorgeschaltetem Farbfilter für die Farbe verantwortlich und zwar jeweils eines für Blau und Rot und zwei für Grün, die aber nicht gebraucht werden. Das bedeutet, dass die Auflösung in Rot oder Grün gerade mal 1/4 ausmacht. Also eine 16MPixel Sensor in den wichtigen Farben Rot und blau gerade mal 4 MPixel hat.

Daher wird jemand, der es ernsthaft betreibt auf eine gekühlte schwarz/weiß Kamera zurückgreifen und seine Bilder durch die entsprechenden Filter belichten. Es bedeutet aber einen erheblichen Mehraufwand bei der Belichtung und Ausarbeitung: Man muss ja für jedes Filter entsprechend viele Einzelbilder sammeln, ausarbeiten und dann zusammen mischen.
Die berühmten Falschfarben Bilder des Hubble Spaceteleskops (HST) und der Schmalband Astrofotografen werden z.b. oft in der "Hubble Palette" gezeigt: Dabei wird Schwefel dem roten, Wasserstoff dem Grünen und Sauerstoff dem blauen Kanal zugeordnet. Damit zeigen sich dann bestimmte Strukturen, die Farben sind aber natürlich alles andere als nur ansatzweise korrekt. Wir erinnern uns: Schwefel: Tiefes Rot im nahem Infrarot, Wasserstoff tiefes Rot etwas vor Schwefel, aber immer noch im nahem Infrarot, wo unsere normalen Augen und Kameras nur wenig sehen und Sauerstoff bei Blau/Grün. Was natürlich auch nicht stimmt: Die Intensitäten der Komponenten zueinander.

Man liest immer wieder über Filter, die bei Lichtverschmutzung Wunder wirken. Sie alle schneiden viel im Bereich der Lichtverschmutzung weg und zwar im Grünen und Orangen Bereich. Wer aber da mit herkömmlichen Mitteln dann hinterher versucht, einen Weißabgleich zu Stande zu bringen wird ein Problem haben:  Grau/Weiß besteht nun mal aus R/G/B und wenn Grün fehlt, bekommt man kein Weiß.

Wer dann mal mit Farbkanälen spielt, kann aber versuchen sich den fehlenden selbst zu mischen: Aus etwas Rot und Blau. als z.b.  R+B+G(=50%R+50%B). Besser wird aber sein, die ohnehin hellen Sterne (die ja kontinuierliche Strahler sind) extra zu belichten und mit dem Nebelbild zu vereinigen.

Noch etwas zum Abschluss. Bei vielen Astrofotos schleicht sich ein Grünstich ein. Grün gibt es am Sternenhimmel nicht und sollte entfernt werden. Das sticht einem Astrofotografen zu aller erst ins Auge. Man wird auch merken, dass dabei das Rot und Blau sehr viel schöner am Bild kommt 🙂

Zum Thema Farben am Himmel und wie real sind sie? Hatten wir hier schonmal eine Thread:

Siegfried

bearbeitet 19. Dezember 2024 von iamsiggi