Erweiterungen, Techniken und Module

In der Astrofotografie kommt man sehr bald an die Grenzen der erzielbaren Qualität der Bildergebnisse, wenn man sich auf die übliche Software in ihrer normalen Konfiguration beschränkt.

Die Bilder haben einen ungleichen Hintergrund, die Sterne sind zu groß und aufgebläht, die Farbe des Hintergrundes stimmt nicht, das Objekt ist nicht kontrastreich genug - und wenn man den Kontrast erhöht, so werden die hellsten Bereiche zu hell......das sind nur einige der Probleme, in die man mit der Zeit hineinlauft.

Abhilfe schaffen die in den letzten Jahren immer mehr publizierten Module, Erweiterungen und Apps, die speziell für Astrofotografie entwickelt oder optimiert wurden.

Man unterscheidet hier zwischen selbstständigen Programmen, die in vorhandene Astrofotografiesoftware eingebunden werden können oder auch nicht und Apps und Module, die als Plug-ins eingebettet werden oder auch als Apps ein eigenständiges Leben führen.

Der Hintergrund 

In einer Astrofotografie gibt es praktisch immer einen Hintergrund - es ist einfach der Himmel, wenn man Sterne oder Sternhaufen aufnimmt oder ebenfalls der Himmel, wenn man Nebelfelder mit oder ohne Sterne aufnimmt - der Himmel ist fast immer vorhanden. Wenn man ein so großes Nebelfeld aufnimmt, dass kein "freier"  Himmel zu sehen ist, so ist es wichtig, dass die Sterne farblich annähern korrekt dargestellt werden - violette und grüne Sterne sind eher ungewohnt und erzeugen meistens keine Begeisterung.

Sieht man sich die Astroaufnahmen an, wenn sie nach dem Stacken auf dem Bildschirm erscheinen, so ist meistens ein Helligkeitsabfall im Hintergrund erkennbar - entweder von einer Seite zur anderen hin oder von der Mitte zum Rand oder alles zusammen und ohne erkennbares Muster. Oft kommt auch noch eine Farbveränderung dazu - ein Teil des Hintergrundes hat einen anderen  Farbstich als ein anderer Bildteil - alles nicht schön und sollte korrigiert werden.

Es gibt in den meisten Astroprogrammen eine oder mehrere Korrekturfunktionen, auf die ich hier nicht eingehen möchte - jede interessierte Person kann sich die Details in den entsprechenden Anleitungen nachlesen. Ich habe herausgefunden, dass sehr viele dieser eingebauten Funktionen zwar nicht schlecht aber auch nicht hervorragend funktionieren und man nachher doch einiges händisch nachbessern muss. 


Seit einiger Zeit gibt es ein Programm, das ich persönlich als das beste Programm für die Korrektur von komplexen Hintergrundproblemen sehe - es ist GraXpert. 


GraXpert

GraXpert ist in der augenblicklichen Form bereits mit einem integrierten AI  Modul versehen, der nicht nur die Probleme des Hintergrundes erkennt und analysiert sondern auch automatisch korrigiert. Diese Korrektur ist fast immer sehr gut bis ausgezeichnet. Natürlich kann man alles auch händisch durch Auswahl von Korrekturalgorithmen und Bereichen rechnen lassen - aber die AI  Korrektur ist schon was sehr Feines. Klar ist - alles geht nicht, es gibt immer wieder Situationen und Objekte, die eine zusätzliche intelligente händische Korrektur benötigen, aber ich denke, 85-90% der Hintergrundprobleme lassen sich damit gut bis sehr gut lösen.
Hier ein Beispiel - es handelt sich um die "verborgene Galaxie", IC342 - es ist ein Stacking aus verschiedenen Sitzungen und mit unterschiedlichen Kameras und mit unterschiedlichen Mondlagen - also gibt es ein gut sichtbares Problem im Hintergrund.
Der erste Screenshot zeigt das Summenbild, wie es aus dem Stackingprogramm (Astro Pixel Prozessor) kam - der untere, zweite Screenshot zeigt das mit AI in GraXpert innerhalb von 15 Sekunden korrigierte Summenbild - es ist fast perfekt und man braucht nur mehr kleine Nachkorrekturen im Galaxienbereich - wenn man will.


und hier mit AI  in GXP  korrigiert:


Hier kann man natürlich der Ansicht sein, dass die Bereiche zwischen den Arme der Galaxie etwas überkorrigiert sind, in diesem  Fall ist es sinnvoll, eine Punktmatrix für die Messungen erstellen zu lassen - zB  10 Punkte und 10 Reihen und dann die GXP  Korrekturen nicht mit dem AI  Modus sondern mit einem anderen Modus, zB  RBF (der meistens sehr gut funktioniert) machen zu lassen. Auf jeden Fall ist es notwendig, das Ergebnis kritisch zu betrachten und gegebenenfalls nochmals anders rechnen zu lassen, bis man damit zufrieden ist.

Ein weiteres Programm, das ist fast immer verwende, reduziert den "Blur", also die Verschwommenheit von Sternen in Astrofotografien. Auch kann es nicht-sternige Details anschärfen bzw. betonen. Dieses Programm ist BlurXterminator und funktioniert zZ nur in PixInsight.


BlurXterminator

Je länger die Brennweite eines Teleskops, desto wahrscheinlicher ist es, dass die Sterne nicht als kleine Punkte oder ganz kleine Scheibchen (idealer Weise kreisförmig) abgebildet werden, sondern als relativ unscharfe und zu große helle, fast immer total überbelichtete Scheiben. 
Die Ursache ist vielfältig - Zuerst ist es die nicht perfekte Korrektur der verwendeten Optik, die vor allem bei OSC Kameras und bei Monokameras mit Luminanzfilter die Abbildung der an sich punktförmigen Sterne vergrößert, weil die unterschiedlichen Wellenlängen des Lichts sich an unterschiedlichen Stellen zum Sternbild vereinigen. Ein weiterer Grund ist die optisch bedingte Darstellung einer Punktlichtquelle als ein zentrales Hauptmaximum mit einer bestimmten Halbwertsbreite, das von sekundären Nebenmaxima mit abnehmenden Intensitäten umgeben ist. Weitere Gründe sind fast immer auch die nicht absolut perfekte Fokussierung und - unabwendbar - das Seeing, das jede Punktabbildung verunmöglicht.
Als Resultat der Summe aller dieser Beiträge erhalten wir ein Abbildungsqualität von Sternen, die nicht dem entspricht, was man haben möchte - kleine, relativ scharf abgegrenzte, annähernd runde Sterne. 

Eine Methode, um dies zu verbessern ist es, eigene Aufnahmezeiten für Sterne zu haben - diese sind dann bedeutend kürzer als für das gewünschte Objekt an sich, aber das Ergebnis sind meistens viel kleinere und schärfere Sterne und oft noch erkennbare Sternfarben. Allerdings muss man dann diese Sterne relativ aufwendig in ein von Sternen befreites Bild des gewünschten Objekts einbringen - ein Aufwand, der es aber mehr als wert ist, weil dann das so erhaltene Ergebnis meistens dem entspricht, was man erwartet und erhofft hat.

Ein Zusatzprogramm zu PixInsight kann dabei enorm helfen, es ist der bereits erwähnte BlurXterminator. Die momentane Version ist bereits soweit ausgereift, dass sie meistens mit den Grundeinstellungen ausgeführt werden kann und hervorragende Ergebnisse liefert. 
Es gibt in diesem Programm die Option, das Halo der Sterne, also die "Verschwommenheit" der Randbereiche und damit den Sternbilddurchmesser deutlich zu verkleinern - hier ist ein wenig Vorsicht angebracht, damit die Sterne nachher noch natürlich wirken. 
Hat man Aufnahmen, die mit relativ kurzen Brennweiten gemacht wurden, so ist diese zusätzliche Haloreduktion nur mit geringen Werten, wenn überhaupt, zu machen - sonst werden die Sterne zu klein und sind nur mehr als Punkte mit wenigen Pixeln Durchmesser erkennbar. Es ist daher sehr sinnvoll, mit den Parameters des Programmes etwas zu experimentieren, wenn man nicht ohnehin mit den durch die Grundeinstellung erhaltenen Ergebnissen zufrieden ist.
Der BXT (BlurXterminator) ist auf lineare Bilder trainiert - er funktioniert dort am besten. Natürlich kann man auch gestretchte Bilder bearbeiten lassen - das geht auch sehr gut, aber eine Kontrolle der Ergebnisse ist unbedingt sinnvoll. 
Wendet man den BXT im linearen Bereich auf Stacks mit unterschiedlichen Filtern an - zB  auf Stacks von Ha, OIII und SII  Ergebnissen, so kann man, je nach Korrekturqualität der Optik bei gleichen Einstellungen am BXT unterschiedliche Durchmesser der verkleinerten Sterne erkennen - nicht viel, aber bei genauem Hinsehen, erkennbar. Das ist logisch, denn bei einer nicht perfekt korrigierten APO  Optik hat ein Sternenbild, das aus rotem Licht erzeugt wurde, optisch einen anderen Durchmesser als eines aus blauem Licht. Je besser die Korrektur der Optik, desto kleiner die Unterschiede - und desto höher der Preis der Optik. Abhilfe ist möglich - einfach die Halokorrektur unterschiedlich einstellen und so zu annähernd gleichen korrigierten Sternbilddurchmesser gelangen - es geht mit etwas Erfahrung recht gut.

Wie sieht nun dieser Effekt von BXT in der Praxis aus - hier ein Beispiel. Das obere Bild, ein Screenshot bei 200% ist ohne BXT  Verbesserung, der untere ist nach der Anwendung von BXT - deutlich bessere Galaxiestrukturen und kleinere, etwas schärfere Sterne.


Ohne BXT