Streching: ein großer oder viele kleine Schritte?

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Amenhotep

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Hallo,

beim Strechen ist mir unter Gimp aufgefallen, dass das Histogramm eine kammartige Struktur bekommt, wenn ich ein recht dunkles Bild in einem einzigen Schritt zur gewünschten Helligkeit stretche.

Das scheint logisch: wenn nur wenige Werte vorhanden sind, werden diese durch die Multiplikation mit einem großen Faktor x nicht mehr, sondern einfach nur auseinandergezogen.

Um das zu umgehen strecke ich die Bilder nicht in einem, sondern in vielen kleinen Schritten.

Mich würde mal interessieren: Wie macht Ihr das? Streckt Ihr in einem Schritt oder in vielen kleinen?

Freundlicher Gruß
Thomas
 
Hallo Thomas,

das Strecken in einem Alltagsfotoprogramm (Photoshop, Lightroom, Gimp,...) ist nicht der beste Weg für Astrofotos. Ich strecke die Fotos seit Jahren mit Programmen, die für diesen Zweck entwickelt wurden, hier ganz besonders PixInsight. Aber es gibt ja auch viele Freewareprogramme, die es auch gut können.
Ganz wichtig, nie mit komprimierten Formaten (JPEG etc.) beginnen, sondern mit FITS, TIF, XISF, hier vorzugsweise nach Umwandlung von 16-bit in 32-bit Dateiformat, aber es geht auch mit 16 Bit.

Zu Deiner Frage: bei den Astroprogrammen ist es meist gleichgültig, ob man in Einzelschritten oder in einem großen Gesamtschritt streckt (es kann aber Unterschiede bei den einzelnen Algorithmen geben).

Viele Grüße
Jürgen
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo Thomas,

Ganz genau wie Jürgen schreibt.
Das strecken von Astrofotos geht zwar in PS und Konsorten ist aber wirklich kein Vergleich zu GHS in PI zum Beispiel.
In PS/GIMP ist das relativ krude und du streckst alles mehr oder weniger gleich. Denn es ist genau wie du oben schreibst.
Auf alle Fälle besser mehr kleinere Schritte als weniger grosse. Bei OSC kann man auch das Bild erst in die RGB Kanäle zerlegen, dann jeden Kanal nach Gusto strecken und dann wieder kombinieren.

Viele Astrofografen setzen deshalb für jeden (maskierten) Bereich des Bildes spezielle Schwarzpunkte und strecken mit einer anpassbaren (hyperbolischen) Funktion. Damit erreichst du viel mehr Kontrolle welche Teile des Bildes wie weit bzw. aggressiv gestreckt werden. Einfach gesagt, du streckst entlang einer von dir definierten Kontrastkurve und nicht alles auf einmal um einen fixen Betrag bzw einfachen Funktion.
Kannst ja mal Generalized Hyperbolic Stretch googlen.

All das geht aber schon ziemlich weit und man kann durchaus "nur" in GIMP strecken und tolle Bilder machen.

CS
David
 
Entscheidend ist vor Allem die Bittiefe des Bildes welches man stretchen möchte. Und natürlich welches Verfahren man für das Stretching anwendet. Beim "normalen" Stretching mit der Tonwertkurve auf Bildern mit Integer-Werten hat man immer das Problem der "Lücken". Ist ja auch einfach nachzuvollziehen. Vereinfacht:

Wenn man die ADU-Werte 10000, 10001, 10002, 10003 (nur mal als vereinfachtes Beispiel) um den Faktor 2 auseinander zieht, dann bekommt man halt z.B. 10000, 10002, 10004 und 10006 - es entstehen also Lücken. In begrenztem Maß ist das egal, da der ADU-Bereich des Bildes für den Bildschirm (oder die meisten Drucker) wieder auf 8 Bit pro Pixel und Farbe reduziert wird - damit schließen sich "kleine" Lücken wieder. Streckt man "zu weit", so entstehen aber größere Lücken die dann auch im 8-Bit-Histogramm der Bildschirmdarstellung sichtbar werden. Dabei ist es "eigentlich" egal ob man in einem Rutsch stackt oder in mehreren kleinen Schritten. Da man ja üblicherweise mit einer KURVE streckt ist der Streckungsfaktor aber für jede Helligkeit verschieden. Das machen wir ja gerade beim Stretching: Wir "spreizen" (hoher Faktor) den für uns interessanten Helligkeitsbereich und schieben dafür den uninteressanteren Bereich (Sterne) zusammen. Außerdem schneiden wir meist ja noch "unten" bei den dunklen Pixeln etwas ab. Manchmal auch oben (zu Lasten der Sternfarben von hellen Sternen). Wenn wir das in mehreren kleinen Schritten machen, entstehen bei jedem Schritt kleine Lücken. Da man die einzelnen Helligkeitsbereiche bei jedem Schritt aber etwas unterschiedlich streckt, hat man gute Chancen das beim nächsten Stretching-Schritt die Lücken an anderen Stellen entstehen. Sie fallen dann nicht so auf... Stretcht man in einem Schritt, ergeben sich größere Lücken quasi "am Stück" - die sieht man dann im Histogramm deutlich (und oft auch als "unweiche" Farbverläufe im Bild.

Hat das Ausgangsbild 16 Bit Integer pro Pixel (und Farbe), so entstehen solche "sichtbaren Lücken" bei der Umrechnung auf 8 Bit Bildschirmfarben relativ schnell. Bei 32 Bit Integer pro Pixel passiert das erst bei einer viel stärkeren Streckung. Noch besser wird es bei 32 Bit Float/Fließkomma oder sogar 64 Bit Float - diese Zahlenformate können viel feiner auflösen als die Integer Auflösungen. Es macht daher Sinn beim Stacken ein Ausgabeformat mit möglichst hoher Farbauflösung zu berechnen. Idealerweise 64 Bit Float (wobei 32 Bit Float schon sehr robust gegenüber solchen "Lücken" ist) - was aber viele Programme schlicht nicht verarbeiten können. Hier liegt dann auch der Vorteil von "integrierten Programmen" wie PixInsight - die können intern durchgehend mit einem "guten" Pixelformat, also z.B. 64 Bit, arbeiten.

Falls das verwendete Stacking-Programm keine hohe Farbauflösung unterstützt macht es ggf. Sinn die Auflösung in der Bildverarbeitung zu erhöhen bevor man an den Tonwertkurven schraubt - das kann helfen die "Lücken" beim Stretching zu vermindern weil die Software intern dann auch "Zwischenwerte" darstellen kann. Oder man normalisiert die Farbwerte um zumindest den vorhandenen Farbumfang bestmöglich auszunutzen. Ob das Sinn macht hängt aber auch vom verwendeten Stackingverfahren ab. Mittelwert- oder Median-Stacking z.B. mit einer Kamera mit 14-Bit Farbauflösung ergibt halt nur einen Wertebereich von 0-16383. Normalisiert spreizt sich das auf 0-65535 bei 16-Bit Bildern. Und beim Mittelwert-Stacking wird dieser Bereich dann auch "lückenlos" ausgenutzt. Beim Additiven Stacking wird ohnehin Normalisiert - da braucht man sich nicht selbst kümmern.

Das Ganze (diese Lücken) kann übrigens nicht nur beim Stretching passieren. Auch andere Funktionen (Helligkeit, Kontrast, Farbsättigung, Weißabgleich) arbeiten mit den Helligkeitswerten (=Tonwerten) und können ebenfalls solche Lücken erzeugen.

Und dann gibt es natürlich noch andere Methoden für das Stretching. ASin zum Beispiel. Das funktioniert ganz anders - hat aber im Prinzip ähnliche "Schwächen" wenn man zu weit streckt und das Ausgangsbild keine ausreichend hohe Farbauflösung hat.

BTW: Gimp ist eigentlich schon sehr gut darin Bilder mit hoher (Farb-)Genauigkeit zu verarbeiten. Häufig besser als Photoshop....

Ciao, Udo

P.S.: Einzelne Helligkeits- oder Farbbereiche strecken geht auch wunderbar mit Gimp oder Photoshop. Dazu braucht man keine spezielle Astrosoftware. Allerdings hat man in Astrosoftware meist eine Benutzeroberfläche mit Basiseinstellungen die für unsere Zwecke sinnvoll sind. In einer "normalen" Bildbearbeitungssoftware muss man schon relativ genau wissen was man tut. PixInsight und Co "verstecken" häufig die Tonwertkorrektur hinter Funktionen die für Astrofotografien ausgelegt wurden. Ähnlich wie z.B. die Funktion "Helligkeit und Kontrast" in Photoshop auch nur eine andere Benutzeroberfläche für die Tonwertkorrektur ist.
 
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