Workflow zur Erstellung von hochauflösenden R-RGB-Planetenbidern: Am Beispiel Jupiter

Die nachfolgenden Parameter beziehen sich auf folgende Komponenten:

• Optik: GSO Newton mit 200mm Hauptspiegel und 800mm Brennweite
• Brennweitenverlängerung: 5 x Barlow von Tele Vue
• Kamera: DMK 21AU618.AS USB
• Filtersatz: L-RGB-Filtersatz 1,25" von Astrolumina
• manuelles 5-fach Filterrad
• Software: Giotto 2.21, Fitswork 4.42, Paint Shop Pro 6, IC Capture.AS 2.2

Aufbau:

• Abstand zwischen oberem Rand der Barlow bis Kameragehäuse:  78mm

Ablauf am Teleskop:

• Über das Filterrad den Rot-Filter eindrehen
• Fokusieren des Planeten
• Einstellung der Belichtungszeit und des Gain (Gain 900)
• Die Belichtungszeit stelle ich ein in dem ich die Belichtungszeit so lange erhöhe, bis der Planet anfängt, in der Mitte auszubrennen. Dann reduziere ich die Belichtungszeit um 3 Stufen. Bei meiner verwendeten Brennweite liege ich dann im Bereich noch 1/38 Sekunde bei hoher Luftfeuchtigkeit (diesig) bis 1/60 Sekunde bei guter Durchsicht.
• Einstellung der Bildrate auf 30 Bilder pro Sekunde. Wenn  1/60 Sekunde Belichtungszeit möglich ist, dann sind auch 60 Bilder pro Sekunde möglich und damit die doppelte Bilderzahl pro Kanal. Immer bezogen auf Jupiter.
• Bilderanzahl festlegen: Ich nehme hier 2.000 Bilder im R-Kanal auf. Die AVI-Dauer liegt dann bei 1min 07sec.
• Rot-Kanal aufnehmen
• Am Filterrad auf G-Kanal wechseln
• Bilderzahl auf 100 Bilder reduzieren
• Grün-Kanal aufnehmen
• Am Filterrad auf B-Kanal wechseln
• Blau-Kanal aufnehmen

Ablauf am PC:

• "Giotto" öffnen
• Rot-Kanal-AVI stacken. Hierzu "Überlagere Bilder automatisch ..." wählen.
• Die Einstellungen gehen aus folgendem Screenshot hervor:

• zu Punkt 4: Die Aufnahme so 2-fach subpixelgenau überlagert werden. Danach soll die Aufnahme nicht wieder auf Originalgröße werden.

• zu Punkt 5: Die prozentuale Menge an Bilder, die überlagert werden sollen hängt stark von der Qualität der Aufnahme ab. Bei schlechten Verhältnissen (schlechtes Seeing od. Horizontnähe) empfiehlt es sich nur eine geringe Anzahl von Bilder (nur die Bessten) zu stacken. Also z.B. nur 3 od. 5%. Bei guten Bedingungen können auch 30% oder mehr der Bilder verwendet werden. Dies hat dann den Vorteil, dass sich aggressiver Schärfen lässt, ohne dass das Ergebnis zu rauschen beginnt. Die Gewichtung (Schärfe/Verzerrung) muss ebenfalls entsprechend der Seeing-Verhältnisse angepasst werden.

• Das erhaltene Summenbild als r.fits speichern
• Nun den G- und B-Kanal ebenfalls stacken. Hier jedoch 100% Verwendungsrate verwenden.
• Erhaltene Summenbilder wieder als g.fits bzw. b.fits speichern.

• Nun alle drei Bilder in "Fitswork" öffnen

• in allen drei Bildern den Planeten mit einer rechteckigen Markierung versehen

• nun die Funktion 3 s/W Bilder zu RGB Bild (mit Verschiebung) ausführen und hierbei die einzelnen Bilder den Kanälen zuordnen.
• Nun erhält man ein einzelnes Bild das folgendermaßen aussieht:

• dieses Bild als RGB.fits speichern

• Nun wechseln wir in "Giotto"
• Dort laden wir das R-Kanal-Summenbild in den ersten Puffer
• Nun wählen wir die Funktion "Schärfen und Filtern"
• Hier drei beispielhafte Screenshots mit Einstellungen die bei mir gute Ergebnisse zeigen bei gutem Seeing und bei 20% u. Gewichtung (80/20)

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Bei schlechtem Seeing wurde auch diese Einstellung schon erfolgreich eingesetzt: bei 20% u. Gewichtung (80/20)

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• Das geschärfte Rot-Kanal-Bild als rs.fits speichern

• Wir öffnen nun das geschärfte Rot-Kanal-Bild rs.fits in Fitswork.
• Wir wählen die Funktion Farb-Bild s/W umwandeln (Luminanz)

• Somit haben wir nun ein Luminaz-Bild aus dem Rot-Kanal gemacht.
• Wir öffnen das zuvor erstellte RGB.fits Bild. Nun ist lediglich das Luminazbild und das RGB-Bild geöffnet.
• Wir versehen den Planeten in beiden Bildern mit einer rechteckigen Markierung

• Wir wählen die Funktion L+RGB Bild kombinieren nicht skalieren
• Wir speichern das Ergebnis als LRGB.fits

• Nun zurück in "Giotto". Dort laden wir das LRGB.fits und nehmen die Tonwertkorrektur vor
• Folgende Einstellungen ergeben bei mir gute Werte:

• Das Ergebnis wird nun als LRGB.bmp gespeichert und in "Paint Shop Pro" geöffnet.
• Hier findet nun die die Feinabstimmung statt. Z.b. wir hier die Helligkeit und der Kontrast so erhöht dass die Mitte des Planeten noch nicht ausgebrannt ist:

• Außerdem kann hier noch eine leichte Tonwertkorrektur vorgenommen werden

• Jetzt wird das Bild verkleinert auf die Ursprüngliche Auflösung:

Bei Aufnahmen die bei sehr guten Seeing gemacht wurden, kann eventuell ein "oversampling" sinnvoll sein. Das heißt, wir verkleinert nicht auf 50% sondern lediglich auf z.b. 70%. Als "Resize Type" kann auch "bikubisch" verwendet werden.

• Nun wird ein neues Bild mit schwarzem Hintergrund erstellt:

• Wir markieren nun den Planeten mit der Rechteckauswahl und kopieren ihn in die Zwischenablage.
• Die Auswahl wird als neuer Bereich ins neu erstellet schwarze Bild eingefügt, so dass der Planet mittig ist.
• Wir speichern das Bild als LRGB.bmp

• Wir öffnen nun das letzte vorhergehende Resultat in "Fitswork" und wählen die Funktion "Text+Rahmen einfügen"

• Wir fügen relevante Daten zur Aufnahmen ein:

• Das fertige Ergebnis speichern als *.bmp-file und als *.png-file für die Veröffentlichung im Web.

Der hier aufgezeigte Weg, ist einer von vielen und dient mir als Gedankenstütze. Aktuell ist er für mich praktikabel und nachvollziehbar und führt zu guten Ergebnissen.

Herzlichen Dank an die Mitglieder des Astronomie.de-Forums und anderer aktiver Planetenfotographen, für die guten Tips und Ratschläge!

03.11.2011 Martin Hauser

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Allgemeine Hinweise:

• Weshalb ein R-RGB-Komposit?: Das Seeing wirkt sich im langwelligen Lichtspektrum weniger negativ auf die Schärfe aus. Daher dient der langwelligste Kanal, in unserem Fall der Rot-Kanal, zusätzlich als Luminanzkanal. Alternativ kann auch ein IR-Filter zum Einsatz kommen, also ein Filter der nur Helligkeitsinformationen aus dem Infrarotbereich zum CCD durchlässt. 
• Weshalb nur 100 Bilder für den Grün- und Blau-Kanal? Da bei R-RGB-Aufnahmen lediglich der Rot-Kanal relevant für die Bildschärfe ist, verwende ich die Hauptzeit der Aufnahme für die R-Kanal-Aufnahme. Da Jupiter sich in ca. 10 Stunden einmal im die eigene Achse dreht, ist bei der verwendete Brennweite und Detailauflösung Eile geboten. Alle drei Farbkanäle sollten innerhalb von maximal 2 Minuten gemacht werden.
• Die Orientierung des Planeten auf dem fertigen Bild ist meines Erachtens Geschmacksache. Ich orientiere Jupiter aktuell so, dass die Rotationsachte von Jupiter senkrecht ist und der "Große Rote Fleck" im unteren Band ist.
• Tonwertkorrektur: Da der R-Kanal bedingt durch die verwendeten Filter bei mir am hellsten ist, wird dieser zur Einstellung der Belichtungszeit verwendet. Der G- und B-Kanal ist bei gleicher Belichtungszeit dann etwas unterbelichtet. Daher muss eine relativ starke Tonwertkorrektur durchgeführt werden. Alternativ könnten unterschiedliche Belichtungszeiten pro Farbfilter verwendet werden, was aber Zeit während der Aufnahme kosten würde.
• Farbgebung: Hier orientiere ich mich an den professionellen Aufnahmen der Telekamera der Raumsonde Cassini vom 7. Dezember 2011. Dieses Bild ist aktuell im Wikipedia-Artikel "Jupiter (Planet) zu finden. Jedoch mag ist die braune Farbe nicht sonderlich. Daher wirken meine Aufnahmen eher etwas rotbetonter.
• Belichtungszeit: Die Belichtungszeit ist von unterschiedlichen Faktoren abhängig. Hierzu zählen die genutzte Brennweite, die Planetenhelligkeit, die Filterart, die Empfindlichkeit der Kamera, der eingestellet Gain (Verstärkung) und die Durchsicht (Wetterverhältnisse). Grundsätzlich ist es hilfreich, möglichst kurze Belichtungszeiten zu nutzen, da so seeingbedingste Unruhen sich nicht so negativ auswirken und eventuell eine höhere Bildrate verwendet werden kann, was zur folge hat, das mehr Aufnahmen pro Zeit gemacht werden können. Dies wirkt sich dann positiv beim Schärfen aus.
• Wie sieht ein gutes bzw. schlechtes seeing aus?: 
• gutes seeing: http://www.youtube.com/watch?v=GuotYSZhbUI     
• schlechtes seeing:  http://www.youtube.com/watch?v=LGc-vfEKcZ0
• Link zum Excel-File zur Berechnung der effektiven Brennweite: http://www.martinhauser.de/excel/bw.xls
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