Analoge vs. digitale Astrofotografie

Einleitung

Seit dem Ende des letzten Jahrhunderts sind digitale Astrokameras auch für den Amateur erschwinglich geworden. Das hat die Qualität von Astrofotos erheblich gesteigert. Heute sind Astrofotos von Amateuren mit digitaler Astrofotografie in einer Qualität Standard, die früher nur den Profis vorbehalten war. Dieser Beitrag stellt die beiden Technologien kritisch gegenüber.

Technologievergleich

Astrofotos müssen je nach Objekt, Empfindlichkeit des Aufnahmematerials und der Blendenzahl k zwischen einigen Minuten und mehreren Stunden belichtet werden. Analoge Filmmaterialien haben den unangenehmen Effekt, dass bei längeren Belichtungszeiten die Empfindlichkeit des Materials mit wachsender Belichtungsdauer exponentiell abnimmt (https://de.wikipedia.org/wiki/Schwarzschild-Effekt). Es können also nur relativ helle Objekte aufgenommen werden. Bei digitaler Astrofotografie steigt die Bildhelligkeit linear mit der Belichtungszeit (bis zur Sättigung des Sensors). Positiv wirkt sich heute auch die gute Qualität der Objektive aus - die Bildschärfe ist deutlich besser als früher.

Digitale Arbeitsweise

Durch die Aufnahme mehrer Bilder eines Objekts sowie die Aufnahme von sogenannten Bias-, Dark- und Flatframes kann das Bildrauschen heute erheblich reduziert werden. 20 Aufnahmen zu je 300 s, 10 Biasframes, 10 Darkframes und 10 Flatframes sind heute Standard bei Amateuren. Es folgt eine intensive Postproduktion zur Rauschverminderung, Histogramm-Anpassung und Farbkalibrierung. Hinweise für die Ethik und den Look heutiger Astrofotos finden sich im Artikel über Ethik in der Astrofotografie im VDS-Journal für Astronomie Nr. 28 I/2009

Ethik in der Astrofotografie

Obwohl der Artikel 7 Jahre alt ist, freuen wir uns, dass er den heutigen Standard von Astrofotos beschreibt und somit noch aktuell ist.

Bildvergleich

Beispiel 1

Digitale Version

Das Titelbild dieses Beitrags (oben) zeigt links die digitale Version - aufgenommen mit einem Takahashi FSQ 106-Teleskop und einer gekühlten SBIG-8300C-Kamera. Der Aufnahmestandort war Moydans in Südfrankreich mit einem dunklen Himmel (21,55 mag Himmelshelligkeit). Wir haben 10 mal 300 s belichtet. Je 10 Biasframes und 10 Darkframes wurden als Korrekturframes verarbeitet. Die korrigierten Aufnahmen wurden dann mit dem Programm Pixinsight überlagert, um das Rauschen zu vermindern und Details herauszuarbeiten. Anschließend bearbeiteten wir das Bild noch in Photoshop in der Farbigkeit und Schärfe.

Analoge Version

Das rechte analoge Bild ist wie die nachfolgenden Bilder ca. 1980 in der Sternwarte der Hochschule OWL in der Stadtmitte von Lemgo entstanden. Das Teleskop war vermutlich ein Schmidt-Teleskop. Das Filmmaterial und die Belichtungszeit sind unbekannt. Farbigkeit, Rauschen, Bildschärfe und Dynamikumfang sind digital deutlich besser. Die digitale Aufnahme wurde mit einem deutlich größeren Bildwinkel aufgenommen und zeigt somit einen größeren Himmelsausschnitt.

Beispiel 2

Das nächste Graustufenbild zeigt unsere Nachbargalaxie - die Andromeda-Galaxie - im Vergleich:

Digitale und analoge Version der Andromeda- Galaxie (M 31).
Digitale und analoge Version der Andromeda- Galaxie (M 31).

Auch hier sind die Schärfe und der Dynamikumfang in der digitalen Version deutlich besser. Beide bisher beschriebenen Objekte sind relativ hell. Die Belichtungszeit ist hier ähnlich wie im Titelbild.

Beispiel 3

Der letzte Vergleich zeigt den Rosettennebel als Graustufenbild.

Rosettennebel, digital in der h-alpha-Wellenlämge
Rosettennebel, digital in der h-alpha-Wellenlänge aufgenommen

Dieses Objekt ist schwächer als die vorherigen. Deshalb zeigt die digitale Version eine noch deutlichere Überlegenheit in der Dynamik (Anzahl der Graustufen). Feine und dunkle Strukturen sind deutlich besser zu erkennen. Es wurde 20 mal mit 500 s belichtet.

Macht analoge Astrofotografie heute noch Sinn?

Mit einer hochwertigen analogen Ausrüstung kann man auch heute noch gute analoge Aufnahmen machen, die eine eigene Ästhetik haben. Die Objekte sollten aber nicht zu dunkel sein (Sternbild Großer Wagen, belichtet mit 1 x 900 s).

Das Sternbild Großer Wagen mit Mamiya RB 67, aufgenommen auf Fuji Provia 100
Das Sternbild Großer Wagen mit Mamiya RB 67, aufgenommen auf Fuji Provia 100

Nach dem Scan des Negativs haben wir das Bild in Photoshop nur noch leicht im Histogramm angepasst, es zeigt somit die natürliche Farbigkeit des Films.

Zusammenfassung

Die digitale Aufnahme und Postproduktion ist heute bei Astroaufnahmen Stand der Technik. Sie bietet gegenüber der analogen Technik erhebliche Vorteile. Die analoge Aufnahmetechnik bietet bei hellen Objekten einen eigenen Look mit natürlicher Farbigkeit ohne große digitale Nachbearbeitung.

2 Gedanken zu „Analoge vs. digitale Astrofotografie

  1. dark sky friend

    Im Bild 1 gibt es verschiedene Rottöne: das digitale sieht eher rot-bläulich aus, das analoge rot-orange. Das digitale wurde in Photoshop bzgl. Farbigkeit bearbeitet, wie Sie schreiben, das analoge wurde ebenfalls digital bearbeitet, nämlich mindestens digitalisiert. Jochem Berlemann, wie kommt es zu den verschiedenen Farben? Gibt es eine Möglichkeit der Referenz für solche Objekte oder ist alles freie Willkür?

    Antworten
    1. Jochem Berlemann

      Hallo Dark Sky Friend,

      es ging in diesem Beitrag eher um die Helligkeit (Dynamikumfang) des Bildes und nicht um die Farbigkeit. Trotzdem fallen die Unterschiede der Farbigkeit im Titelbild natürlich stark ins Auge. Deshalb möchten wir kurz darauf eingehen:

      Das analoge Bild ist ca. 40 Jahre alt. In diesem Zeitraum ändern analoge Materialien ihre Farbigkeit stark. Der gelbrote Farbton des Orionnebels ist diesem Umstand zuzuschreiben. Das digitale Bild links zeigt die "echte" Farbe des Nebels. Es wurden nur die Farbverfälschungen eines Spezialfilters in der Kamera durch die Farbanpassung korrigiert.

      Trotzdem ist Ihre Frage nach Standards in der Farbgebung berechtigt. Das ist leider ein ziemlich kompliziertes Thema, bei dem sich auch die Spezialisten häufig streiten. So beharrten eine Zeit lang einige aktive Astrofotografen darauf, dass die Sonne als Farbstandard "Weiß" sei. Jeder Tageslichtfotograf weiß jedoch, dass die Sonne leicht gelblich scheint, was auch wissenschaftlich beweisbar ist.

      Wir werden diesem Thema kurzfristig einen Beitrag widmen, der sich ausführlich mit Farbstandards für die Astrofotografie beschäftigt.
      In der Zwischenzeit kann der oben zitierte Artikel "Ethik in der Astrofotografie" zum Einlesen in die Thematik dienen.

      Freundliche Grüße
      Jochem Berlemann

      Antworten

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