Sternenlandschaft

Seit längerem beschäftige ich mich mit dem Thema „Landschaft mit Sternenhimmel“. In meinem Beitrag von meinem Ausflug zum Säntis hatte ich ja etwas davon erzählt.

Letzten Abend war ich spontan noch einmal in Bodman im Strandbad. Ich hatte die Tage schon einmal versucht, den Steg mit dem Sternenhimmel aufzunehmen. Dummerweise hatte ich mich zuvor beim Bier mit einem Bekannten etwas verquatscht und es war etwas Bewölkung aufgezogen. Letzten Abend lichtete sich überraschend der Nachthimmel und so versuchte ich mich spontan noch einmal an dieser Aufnahme.

Sternenhimmel in Bodman
Sternenhimmel in Bodman

Heute beschreibe ich es einmal im Detail, wie solche Aufnahmen entstehen.

Zuerst muss man sich bestimmte Probleme bewusst machen: Nachts ist es dunkel – was nichts Neues ist… Um trotzdem die Sterne auf den Sensor der Kamera zu bekommen, muss man also die Empfindlichkeit (ISO) erhöhen. Abhängig von der Kamera (Sensor) und der Sensorgrösse, tritt ab einer bestimmten Empfindlichkeit ein unangenehmes Rauschen ein. Das Rauschen kann so stark sein, dass die Sterne überhaupt nicht mehr erkennbar sind. Die meisten aktuellen DSLRs können bis 800 ISO eingestellt werden, ohne dass das Rauschen zu sehr stört. Teilweise sogar bis 1600 ISO. Ältere Modelle vielleicht nur bis 400 ISO.

Über die Belichtungszeit und die Empfindlichkeit steuert man, wieviel Licht auf den Sensor trifft. Nun könnte man geneigt sein, über Langzeitbelichtung einfach die Belichtungszeit zu erhöhen. Doch da kommt das nächste Problem: Die Erde dreht sich – das ist bekannt. Aus diesem Grund kann man nur eine bestimmte Zeit belichten, ohne das die Sterne zu Strichspuren werden (wie das trotzdem geht, wird am Ende beschrieben).

Für diese max. Belichtungszeit gibt es verschiedene Vorschläge und Formeln. Eine ist 400 / (Cropfaktor * Brennweite). Z.B. beträgt der Cropfaktur bei der Pentax K-5 ca. 1,5. Bei einer Brennweitet von 10mm (Ultraweitwinkel) kann man also etwa 26 Sekunden belichten.

Um das Bildrauschen in Grenzen zu halten wird man nicht über ISO 1600 gehen.

Bei diesen Parametern wird man zwar ein paar helle Sterne sehen, jedoch nicht den kompletten Sternenhimmel, wie man ihn mit dem Auge wahrnimmt. Deshalb wird jetzt nicht nur eine Aufnahme, sondern es werden etwa 10 – 15 Aufnahmen mit den gleichen Parametern direkt hintereinander gemacht. Diese Aufnahmen werden später verwendet, um den Sternenhimmel zu erhalten.

Jetzt fehlt noch eine Aufnahme für den Vordergrund. Da sich dieser ja nicht bewegt, kann hier länger belichtet werden. Auch kann man dann eine kleinere Blende wählen, um mehr Schärfe im Vordergrund zu erhalten.

Die Aufnahmen vom Sternenhimmel werden zuerst am PC entwickelt (RAW fotografieren). Dabei stellt man die Farben ein. Ein automatischer Weißabgleich ist normal nicht möglich. Da muss man mit etwas Gefühl an den Reglern drehen. Je stärker die Lichtverschmutzung durch Orte in der Nähe ist, umso stärker erscheint der Himmel in einem unschönen Gelb-Braun-Grau.

Die Entwicklungseinstellungen für das erste Bild kann man z.B. in Lightroom kopieren und auf die übrigen Bilder übertragen. Die Bilder exportiert man alle nach TIFF.

Nun kommt der spannende Moment: In einer Software, die ursprünglich für die Astro-Fotografie entwickelt wurde, werden die Aufnahmen vom Sternenhimmel gestackt (addiert). Zwei kostenlose Programme sind dazu sehr verbreitet: DeepSkyStacker und Fitswork.

Ich verwende nur Fitswork – mit DeepSkyStacker kam ich nicht so klar.

In Fitswork wählt man aus dem Menü „Stapelbearbeitung“. Im folgenden Dialog wählt man im Feld „Anfangsdatei“ aus dem Verzeichnis, in dem die TIFFs liegen, die erste Datei. Für die Zieldatei wähle ich das gleiche Verzeichnis und gebe ihr den Namen „hintergrund.tif“.
Die Checkbox „alle Dateien“ sollte man aktivieren.

Fitswork 1

Jetzt auf den rechten Pfeil klicken (ich habe mal einen roten Rahmen darum gelegt – das ist sehr ungewöhnlich, dass man so weiter kommt…).

Fitswork 2Im 2. Bearbeitungsschritt wähle ich unter „Anzahl Markierungen“ M – d.h. ich lege selbst fest, wie viele Sterne erkannt werden. Bei M muss man mindestens drei Sterne als solche markieren. Ihr könnt es auch mal mit „2“ versuchen – dann versucht Fitswork selbst zwei Sterne zu erkennen. Je mehr Sterne man markiert, desto besser werden die Bilder übereinander gelegt d.h. die Sterne werden punktförmiger abgebildet.
Unter „Funktion“ wählt man jetzt „Medi.“. Hier wird der Median der Serie berechnet.

Jetzt kann man auf „Start“ klicken. Fitswork öffnen das erste Bild und dann das zweite. Es erscheint ein Zwischenbild mit einem Dialog in dem man aufgefordert wird, mindestens drei Sterne zu markieren. Man zieht ein kleines Viereck um drei oder mehr Sterne. Wichtig ist, auch Sterne vom Rand zu nehmen da die Verzeichnung des Objektiv zum Rand zu nimmt.
Im Dialogfenster klickt man auf „Ok. und weiter“. Fitswork öffnet die nächste Datei. Es erscheint wieder das Dialogfenster. Jetzt sind die Sterne bereits mit den Vierecken markiert. Hier muss man prüfen, ob Fitswork die Bewegung richtig erkannt hat. Ggf. muss man das Viereck richtig verschieben. Wenn man das Gefühl hat, dass das Programm jetzt die Verschieben in X- und Y-Achse richtig erkannt hat, kann man auch den Dialog weg klicken (Nicht mehr fragen).

Das Ergebnis ist dann ein Bild, bei dem die Helligkeitswerte addiert wurden. Jetzt sind viel mehr Sterne sichtbar, als auf einem Einzelbild. Da die Verschiebung berücksichtigt wurde, ist alles was im Vordergrund ist (Wald, Weg, Lampe) verschoben und unscharf (da sich der Wald trotz Erdrotation ja nicht bewegt hat).

Nach dem Stacken in Fitswork muss man „Speichern unter…“ wählen und das Ergebnis als TIFF abspeichern (nach dem ersten Schritt nenne ich die Datei hintergrund.tif.

Hinweis:
Im Verzeichnis, das zur Stapelverarbeitung gewählt wurde, hat Fitworks jetzt noch mehrere Dateien angelegt. Diese beinhalten u.a. die Informationen zu den Sternen, die ausgewählt wurden. Man kann diese Stapelverarbeitung mit den Dateien also mehrmals wiederholen, ohne wieder alle Sterne auswählen zu müssen.
Wenn man nicht eine separate Aufnahme für den Vordergrund erstellt hat, kann man auch die Serienbilder verwenden.
Dazu macht man in Fitswork das gleiche für den Vordergrund. Dazu erstelle ich zuerst ein Verzeichnis „vordergrund“. In das verschiebe ich die TIF-Dateien, die ich für den Hintergrund verwendet habe. Die von Fitworks erstellen Dateien belasse ich in dem Verzeichnis.

Jetzt starte ich Fitswork wieder wie oben beschrieben. Bei Funktion wählt man nun jedoch Add – das bedeutet die Bilder werden normal addiert ohne das eine Verschiebung stattfindet. Dieses Ergebnis speicher ich in dem Verzeichnis unter dem Namen vordergrund.tif.

Wie eben beschrieben kann man mit dem kostenlosen Programm Fitswork die Aufnahmen stacken.

Vordergrund und Hintergrund zusammen führen
Je mehr Aufnahmen desto mehr reduziert sich das Rauschen. 10 – 15 Aufnahmen sind eigentlich sehr gut. Manchmal mache ich es aber auch mit weniger Aufnahmen.
Mit der Stapelverarbeitung in Fitswork stacked man die Aufnahmen einmal so, dass die Sterne übereinander liegen. Dadurch verschiebt sich (logisch) der Vordergrund.
Dann stackt man noch einmal mit der Funktion „Add“. Dadurch ist der Vordergrund scharf und die Sterne verschwimmen bzw. verschwinden. Oder man hat eine separate Einzelaufnahme mit langer Belichtungszeit erstellt, bei der der Vordergrund scharf ist und die Sterne bereits Strichspuren ziehen.

hintergrund_1200

Jetzt muss man in Photoshop oder Gimp die beiden Bilder kombinieren. Das geschieht ganz einfach mit einer Ebenenmaske.
Der Hintergrund (Sterne) wird dabei als Ebene auf den scharfen Vordergrund gelegt. Dann fügt man eine Ebenenmaske hinzu und fährt einfach mit einem weichen Pinsel den Horizont entlang – so das der unscharfe Horizont verschwindet. Fertig sieht das wie im Beispiel oben aus.

vordergrundAm Ende alles auf eine Ebene reduzieren und fertig.

Übrigens: Durch Stacken der vielen Einzelaufnahmen wird das leichte Bildrauschen, dass durch die hohe Empflindlichkeit entstanden ist, stark reduziert.

Da mir das Erstellen der vielen Einzelaufnahmen und Stacken in Fitswork auf Dauer zu aufwändig war und ich das Thema auf jeden Fall intensiver weiter verfolgen wollte, habe ich mir dann eine einfache astronomische Nachführung angeschafft. Es gibt inzwischen kleinere und günstigere Modelle die auch auf dieses Thema ausgelegt sind.

Eine ist z.B. der Astrotrack die auch für leichte bis mittlere Teleskope geeignet ist. Ich habe mich für die Vixen Polarie entschieden. Die Nachführung wird auf den Polarstern  ausgerichtet. Der Polarstern steht aus unserer Sicht  (Nordhalbkugel) in der Verlängerung der Erdachse am Sternenhimmel. Ein kleiner Schrittmotor sorgt nun davor, dass die Kamera sich mit der Erdrotation dreht. Dadurch kann man 2 – 3 Minuten belichten, ohne dass die Sterne zu Strichen werden. Naturlich muss dann bei ausgeschalteter Montierung noch eine Aufnahme für den Vordergrund gemacht werden (der dreht sich ja nicht…). Und beide Aufnahmen müssen in Photoshop oder Gimp kombiniert werden. Aber man spart sich dadurch das Stacken in Fitswork.

Vixen PolarieEin weiterer Vorteil: Man benötigt kein so lichtstarkes (teures) Objektiv. Eine Blendenöffnung von 4 reicht vollkommen aus bei dieser Belichtungszeit.

Auf jeden Fall ist es ein spannendes Thema, das mich sicher noch eine Weile beschäftigen wird.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

Bitte die kleine Rechenaufgabe lösen... * Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.