Deep Sky Fotografie - Aufnahmetechnik - Dr. Christian Pinter - Fototipps

Im folgenden diskutiere ich die Aufnahmetechnik mit einer sogenannten One Shot Camera (OSC, "Farbkamera"): Deren Sensor verfügt über eine Bayer-Matrix und bildet die Welt von Haus aus in Farben ab. Dazu zählen praktisch alle Comsumer-Cams (DSLRs, spiegellose Kameras, die meisten Astro-Cams, Smartphone-Cams, Action-Cams usw.)

Spezielle, dafür aber hochempfindliche Astro-Cams verzichten hingegen auf die farbgebende Bayer-Matrix vor dem Sensor. Sie registrieren nur Grauwerte. Damit Farbaufnahmen zu erstellen, ist noch um ein Vielfaches zeitaufwändiger.

Doch selbst mit einer OSC ist kaum etwas so kompliziert wie die Deep Sky Fotografie. Nur ein Vorgeschmack: Um ein gutes Himmelsfoto zu erhalten, sind auch mit der Farbkamera oft mehr als hundert Einzelbelichtungen nötig.

Die Anforderungen an die Fernrohrnachführung sind ebenfalls gewaltig, vor allem im Vergleich zum visuellen Beobachten.

Man sollte die Himmelsfotos nach Möglichkeit im RAW-Format abspeichern, nicht im komprimierten JPG-Format: Das erleichtert die spätere Bildbearbeitung sehr.

Die in der Kamera eingebaute Rauschunterdrückung schaltet man ab, wenn man selbst die entsprechenden Darks (siehe unten) anfertigt. Hat man das nicht vor, lässt man sie eingeschaltet.

Dass man zumindest ein aufgeladenes Reserveakku bereithält, versteht sich von selbst. Alternativ kann man die Kamera über einen Akku-Dummy auch von außen mit Strom versorgen.

Zunächst muss man natürlich erst einmal scharfstellen - z. B. mithilfe einer Bahtinov-Maske. Ist man im Fokus, geht die eigentliche Foto-Session los.

Ein externer Timer ist dabei sehr hilfreich. Andererseits lassen sich die Auslösungen der Spiegelreflexkamera auch vom Computer bzw. Notebook aus steuern, was deutlich bequemer ist.

Bei astronomischen Aufnahmen haben wir es in der Regel mit schwachen Lichtquellen zu tun. Um sie einzufangen, benötigen wir lange Belichtungszeiten und hohe ISO-Werte. Während der Belichtung erwärmt sich außerdem die Kamera. Das alles sorgt für starkes Rauschen.

Man kann dieses Rauschen in eine regelmäßige (heiße Pixel, Rauschmuster) und eine zufallsbedingte Komponente (stochastisches Rauschen) teilen.

Falls Sie sich näher dafür interessieren, lesen Sie bitte hier den theoretischen Abschnitt über das Rauschen.

Um schwache Himmelsobjekte heraus zu arbeiten, werden wir außerdem den Kontrast steigern müssen. Jede Ungleichmäßigkeit in der Ausleuchtung des Bildfelds (Vignettierung, Staubspuren) stört diesen Prozess enorm.

Daher können wir ein schwaches Himmelsobjekt nicht einfach "knipsen", sondern müssen diese Objektaufnahme mit Kalibrierungsaufnahmen begleiten.

Weil all die genannten Objekt- und Kalibrierungsaufnahmen auch ganz individuell von Rauschproblemen betroffen sind, braucht es von allen mehr als ein singuläres Exemplar - wir benötigen stets eine ganze Serie gleichartiger Belichtungen.

Je nach Aufnahmestrategie benötigen wir bis zu vier Sets von Fotos pro Objekt, wobei jedes Set wiederum aus Dutzenden gleichartigen Aufnahmen besteht.

• Objektaufnahmen
  
• Lightframes: Bilder des lichtschwachen Objekts selbst

• Kalibrierungsaufnahmen
  
• Darkframes: gleich lang belichtete Dunkelbilder ohne jede Lichteinwirkung
• Bias-Frames: extrem kurz belichtete Dunkelbilder ohne Lichteinwirkung
• Flatframes: gleichmäßig hell ausgeleuchtete Bilder ohne Himmelsobjekte

Je gleichartiger die Belichtungsumstände, desto mehr Himmelsobjekte lassen sich mit den selben Kalibrierungsaufnahmen fotografieren. Ausschlaggebend sind dabei Belichtungsdauer, ISO-Einstellung, Brennweite und Kameratemperatur.

Die ISO-Zahl soll bei den Flatframes (auch Flatfields genannt) gleich sein wie bei den Biases, die Temperatur spielt aber keine Rolle mehr. Allerdings muss die Kamera in exakt derselben Position stehen wie bei den Lightframes. Ein etwaiger Filter darf nicht entfernt werden. Auch am Fokusknopf darf man nicht drehen. Kurzum: Der Lichtweg muss völlig unverändert bleiben.

Am besten ist es daher, man schießt die Flatframes sofort im Anschluss an die anderen Aufnahmen. Ich verwendete früher dazu meinen LED-Leuchttisch (5V) und wechselte dann auf eine Flatfield-Box (12V). Belichtet man die Flats allzu kurz, bekommt man Probleme mit dem Kameraverschluss. Daher tendiert man hier zu einer niedrigen ISO-Zahl, die auch längere Belichtungszeiten ohne Überbelichtungen erlaubt.

Nochmals sei festgehalten: Die selbe ISO-Einstellung wie bei den Flats gilt auch für die möglichst kurz belichteten Biases; da wählt man z.B. 1/4000 s oder noch weniger. Der Kameraverschluss spielt hier keine Rolle, weil man das Teleskop sowieso völlig abdunkelt.

Manche Himmelsfotografen fertigen auch noch Darkflats (auch Flat Darks genannt) an. Das sind gewissermaßen Flats mit aufgesetztem Objektivdeckel: Gleiche ISO-Zahl, gleiche Belichtungszeit wie bei den Flats - nur dass diesmal kein Licht zum Sensor dringen darf.

Noch ein Wort zur Temperatur: Liest man diese aus den EXIF-Daten aus, ist bei einer DSLR ein deutlicher Anstieg während der Belichtungsserie zu erkennen. Die aktive Kamera erwärmt sich weitgehend unkontrollierbar, z.B. von 8 auf 15 Grad C in einer halben Stunde. Damit steigt auch das Rauschen. Man kann höchstens "Temperaturexzesse" vermeiden: In dem man die Kamera bei temporärem Nichtgebrauch stromlos schaltet, den Kameramonitor abschaltet, den LiveView-Modus nur kurz verwendet und auf die Spiegelvorauslösung verzichtet.

Falsch temperierte Darks schaden. Daher verzichten manche Amateure bei langen Belichtungen darauf und "dithern" ihre Aufnahmen. Hier wird die Ausrichtung jeweils nach ein paar Lightframes in eine zufällige Richtung verschoben, freilich nur um wenige Pixel. Das reduziert fixe Noise-Muster im Bild.

Wer das alles sehr kompliziert findet, hat absolut recht. Spezielle Software macht das Verfahren zwar nicht einfacher, systematisiert aber die Arbeitsschritte. Zur Steuerung von Canon-Kameras empfiehlt sich etwa APT (Astro Photography Tool). Hier lassen z.B. ganze Pläne für Lightframes, Darkframes, Bias-Aufnahmen und Flatframes anlegen und dann per Klick abrufen. APT kann sogar Teleskope steuern (Hinweis zum Troubleshooting).

Fast so komplex wie die Aufnahmetechnik ist auch die Bearbeitung der Bilder.