Saturn am 7.1.2005 um 01:30 MESZ
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Gegenüber
der Kleinbildfotografie hat die Verwendung einer Webcam bei
Planetenaufnahmen entscheidende Vorteile. Aufgrund des
gegenüber
dem Kleinbildformat nur etwa 1/9 so großen CCDs der Webcam
wird
für einen bestimmten Bildausschnitt auch nur 1/9 der
Brennweite
benötigt. Bei einem gegebene Objektivdurchmesser bedeutet dies
81
mal so viel Licht auf der Bildebene. Dadurch kann die Belichtungszeit
entsprechend kürzer gewählt werden, was wegen der
stets
vorhandenen Luftunruhe schärfere Bilder gibt. Die Luftunruhe,
das
Seeing, geht durch die hohe Vergrößerung bei
Planetenaufnahmen besonders in das Bildergebnis ein.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Webcam einen
kontinuierlichen Bilderstrom aufnehmen kann. Programme wie etwa Giotto
können nun einen solchen Bilderstrom in seine Einzelbilder
zerlegen, diese Einzelbilder nach ihrer Schärfe analysieren
und
sortieren und eine frei wählbare Anzahl der
schärfsten Bilder
zu einem Summenbild überlagern, wobei
Ortveränderungen des
Planeten automatisch ausgeglichen werden. So entsteht ein Summenbild,
dass zwar auf den ersten Blick relativ unscharf erscheint, dass aber
mit sehr starken digitalen Schärfefiltern weiterbearbeitet
werden
kann: aufgrund der Addition vieler Einzelbilder ist das Summenbild
nämlich sehr rauscharm, so dass die für
Schärfefilter
typischen Artefakte erst relativ spät auftreten.
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Wichtig
für eine gute Planetenaufnahme ist nun die Wahl der Anzahl der
zu
überlagernden Einzelbilder. Grundsätzlich gilt: das
Rauschen
nimmt mit der Wurzel der Anzahl der überlagerten Einzelbilder
ab.
Ein Summenbild aus 100 Einzelbildern ist also nicht 1/100 so verrauscht
wie ein einzelnes Bild, sondern nur 1/10 so verrauscht.
Es gilt also, möglichst viele Einzelbilder zu
überlagern.
Wieviele soll man also aufnehmen und wieviele davon verwenden?
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Dies
läßt sich aber nicht pauschal sagen, da viele
Parameter eine
Rolle spielen. Bei schlechtem Seeing und Belichtungszeiten von mehr als
1/50 Sek. tut man gut daran, möglichst lange Sequenzen eines
Planeten aufzunehmen - etwa Sequenzen mit bis zu 2000 - 3000 Bildern -
und dann die Verwendungsrate gering einzstellen - etwa 5 bis
10 %. Dies führt zur Überlagerung von 100 bis 300
Bildern.
Tendenziell ist es günstig, die Signalverstärkung der
Kamera
hochzuregeln (allerdings möglichst nicht auf Maximum) und die
Belichtungszeit kurz zu halten. Das starke Bildrauschen wird durch
genügend aufaddierte Einzelbilder dann wieder ausgeglichen.
Bei Jupiter ist darauf zu achten, dass die Aufnahmedauer 2 Minuten
insgesamt nicht überschreitet, da er sehr schnell rotiert. Bei
15
Bildern pro Sekunde ergibt dies 1800 Bilder. Bei manchen Webcams
bzw. bei Computern mit USB-1.1-Schnittstelle ist es nicht ratsam, mehr als maximal 15 Bilder pro
Sekunde aufzuzeichnen. Sonst wird die AVI-Bildsequenz stark
datenreduziert, was die Bildqualität beeinträchtigt.
Günstig ist generell, ein möglichst kleines
Pixelraster bei
der Aufnahme einzustellen. So kann bei der Phillips Toucam statt der
vollen Auflösung von 640x480 Pixeln ein kleinerer
Bildausschnitt
von 352x288 Pixeln eingestellt werden. Hierbei werden lediglich die
Pixel im Zentrum des Sensors ausgelesen. Die Pixelauflösung
bleibt
dabei erhalten, doch Datenstrom und Dateigröße
reduzieren sich auf ein Drittel. Grundsätzlich gilt: so wenig
dunkles Umfeld um den Planeten herum mit aufnehmen wie
möglich.
Vorsicht aber: die Webcam-Software stellt meist noch weitere
Pixelformate zur Verfügung, bei denen auch Pixel
zusammengefasst
werden, so dass dann die Pixelauflösung reduziert wird. Solche
Modi sollten nicht gewählt werden. Grundsätzlich
sollte auch
die Tonaufnahme deaktiviert sein.
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Im
Nachfolgenden wurde fünf mal dieselbe Saturnsequenz aus 630
Einzelbildern mit unterschiedlichen Verwendungsraten zu je einem
Summenbild aufaddiert und anschließend relativ stark
schärfengefiltert und farbkorrigiert.
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Die
Unterschiede im Bildrauschen sind deutlich zu erkennen; es nimmt von
einem Bild zum anderen immer um den Faktor 0,7 ab (Kehrwert von Wurzel
2). Es ist aber auch zu erkennen, dass die Steigerung von 252
aufaddierten Bildern auf 504 Bilder keinen sichtbaren Vorteil in Bezug
auf das Bildrauschen mehr bringt. Dies wäre erst bei noch
stärkerer Schärfenfilterung der Fall. Dann allerdings
ist
schon mit Artefakten aufgrund der Filterung zu rechnen. Bei dieser
Videodatei von 630 Bildern und mittlerem Seeing stellen 250
Einzelbilder also einen günstigen Wert dar.
In
dieser Animation (450 KB) kann der Sachverhalt besonders gut
beurteilt werden.
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Arbeitstechniken: Mars im Infraroten
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Stand: 9.1.2005
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