003sec
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Hallo Forum,
wer sich in diesen Jahren als „Uranus-Ring-Bezwinger“ versuchen möchte, der hat es schwer, denn der Planet zeigt fast mit seinem Pol auf uns, und der Ring ist somit auch fast kreisrund. Das ist deshalb ein Problem, weil es bei solch schwierigen Unterfangen einfacher ist, irgendwelche Ringe durch Bildbearbeitung selbst zu produzieren oder kreisrunde systembedingte Reflexionen als Ring fehlzuinterpretieren, als tatsächlich einen echten Uranusring abzubilden. In den letzten 2 Jahren habe ich es immer mal wieder versucht, konnte aber nie ein zweifelsfreies Ergebnis einfahren. Aber ich konnte Erfahrungen sammeln, sowohl bei der Aufnahme als auch bei der Bildbearbeitung. Eine dieser Erfahrungen war: Alle Wege führen über den Mond Miranda. Dieser ist etwa 16,3 mag hell. Diesen Mond muss man hell und deutlich abbilden können, ansonsten wäre im Vergleich der Ring zu lichtschwach. Nun ist es kein Problem, die 16 mag mit einem größeren Teleskop zu erreichen, sondern das Problem ist die Überstrahlung des Uranus und in dessen Lichtsaum noch ein 16- bis 17-mag-Detail auszumachen. Manche Leute nehmen deshalb einen Methanbandfilter, der die Planetenscheibe deutlich abdunkelt, den Ring aber nicht. So ein Filter führt aber zwangsläufig zu längeren Belichtungszeiten. Dadurch wird das Bild unschärfer und Details lassen sich weniger deutlich ausmachen. Mir war schnell klar, dass ich es nur mit Rotfilter versuchen würde. Rot deshalb, weil ich Aberration und Dispersion ausschalten konnte und zudem das Seeing im roten Licht deutlich besser ist.
Und dann bin ich auf die Sache mit dem Kontrast gekommen. Uranus ist etwa 20.000-mal heller als der „Trittstein“ zum Ring, Miranda. Und der Ring ist gerade mal 2″ vom Planetenrand entfernt. Das sind deprimierende Werte, aber: Wir dürfen nicht die Gesamthelligkeit der Körper betrachten, sondern die Flächenhelligkeit auf dem Chip, und da sieht die Sache schon anders aus. Die Flächenhelligkeit von Uranus beträgt nämlich nur 8,3 mag pro arcsec. Der Kontrastumfang verringert sich somit auf etwa 1 zu 1500, ganz grob, wenn Miranda auf 1 × 1″ abgebildet wird und somit Gesamthelligkeit = Flächenhelligkeit angenommen wird. Wenn das Seeing aber besonders gut ist und Miranda vlt. nur von 5 × 5 anstatt von 9 × 9 Pixeln abgebildet wird, so verringert sich der Kontrastumfang noch weiter, weil das Licht ja nun auf weniger Pixel fällt und der Mond immer noch punktförmig und damit heller abgebildet wird. Damit wurde die Bildschärfe das eigentliche Ziel meiner Arbeit und nicht die Beherrschung des Kontrastumfangs. Dass ich so einen Versuch nur bei sehr gutem Seeing starten würde, war klar, die andere „Schärfeschraube“ war die Belichtungszeit. Bei 10 ms und Rotfilter mache ich i.d.R. die schärfsten Bilder, nur muss ich in diesem Fall eine gewisse Tiefe erreichen. Noch ein paar zigtausendmal mehr 10 ms hilft leider nicht, auch bei dem extrem guten Ausleserauschen der ASI585. Von einem Objekt mit etwa der Flächenhelligkeit von Miranda kämen pro Foto nur ~ 4 Photonen vom Objekt an. Die gehen definitiv irgendwo im Rauschen verloren. Zum Vergleich: An einem Sonnentag treffen rund 10 hoch 17 bis 10 hoch 18 Photonen pro Quadratzentimeter auf die Erde. Also hieß es, die Belichtungszeit verlängern, und zwar sowohl die Einzelbelichtungszeit als auch die Gesamtbelichtungszeit. Ich bin bei 160 ms gelandet. Halb experimentiert, halb geschätzt mit Erfahrungen aus der Deep-Sky-Fotografie. Jetzt kamen ganz grob 65 Photonen pro Bild auf den Chip, die lassen sich schon auslesen. Durch die längere Belichtungszeit wurde das Bild aber wieder unschärfer. Damit wird klar, dass alleine das Seeing dafür verantwortlich ist, ob und wie gut ich den Uranusring abbilden kann. Der HCG-Modus bei der ASI585 beginnt bei Gain 200, früher waren es 250. Den musste ich auf jeden Fall nutzen. Tatsächlich war noch nicht einmal das Uranusscheibchen ausgebrannt. Ich nutzte Gain 300 und sah immer noch kein reines Weiß. Belichtet habe ich in 1-Min.-Filmen, da ich am Dobson eine Bildfelddrehung habe, und das genau 100 Mal. Später fiel mir ein, dass ich vielleicht die vollen 12Bit hätte nutzen sollen. So aber bin ich bei 8 Bit geblieben, hat trotzdem geklappt und ich bin nicht mal sicher, ob es besser geworden wäre.
Nun kommt die Bildbearbeitung. Ringe zu produzieren ist leicht, und wenn man sich Mühe gibt, dann auch an der richtigen Stelle. Die Prozesse müssen verstanden sein und möglichst einfach, dann kann man das auch nachvollziehen. Deconvolution, Maskierung, Wavelets, Larson-Sekanina … alles (für mich) nicht durchschaubar. Aber die „unscharfe Maskierung“, die verstehe ich. Ein Radius, eine Intensität. Die Intensität wird vom Bildmotiv und dessen Rauschen vorgegeben und der Radius, der wird von der PSF vorgegeben. Ein Test hat gezeigt, dass die Monde (= PSF) am schärfsten und am klarsten definiert sind, bei einem Radius von 3,8 Pixeln. Da ich die Bildgröße beim Stacken gleich verdoppelt hatte, ist das ganz schön wenig. 1,9 Pixel breit war die Unschärfe im Original. (Um ein Airyscheibchen aufzulösen, benötige ich übrigens 3 Pixel). Zwischen Ring und Planetenrand hatte ich knapp 20 Pixel. Nun das 2. Werkzeug, das Strecken. Um einen sehr großen Kontrastumfang im Zaum zu halten, macht man das i.d.R. nicht linear. Aber was passiert dann mit der Schärfung, die soll ja überall sauber und korrekt gleich stark sein? Wenn aber eine Region weniger gestreckt ist und eine andere mehr, dann entstehen …. Ringe. Also durfte ich nur linear strecken. Gefühlt konnte das nie klappen, weil ja Uranus dadurch ausbrennt und als Nächstes die streuenden Randbereiche in die Sättigung laufen und sich der Radius so weit ausdehnt, dass der Ring überstrahlt wird. Bei schlechtem Seeing ist das sicher so, aber ich hatte gutes. Vielleicht hätte ich ein noch klareres Ergebnis eingefahren, wenn ich den HS mal geputzt hätte.
So, und hier Schritt für Schritt:
Original, nur gestacktes Bild, 1 Min., Verwendungsrat 67 %, 40 cm Dobson bei f/15,4 ASI585MM Pro bei -10°, Rotfilter
linear gestreckt, so weit, bis der Planetenrand in die Sättigung läuft
geschärft mit 3,8 Px. Radius wie beschrieben, die Intensität darf nicht zu hoch sein, der Rand um Uranus muss noch Streulicht zeigen.
erneut gestreckt, jetzt kommen schon die Monde und das Rauschen hervor. Links auf 9 Uhr ganz knapp Miranda.
wie man sieht, wurde das Planetenscheibchen gar nicht so viel aufgeblasen.
100 von diesen Bildern wurden addiert und das Bildfeld derotiert. Die Monde bewegten sich natürlich um Uranus herum. Die unterschiedliche Helligkeit der Strichspuren ist dem Stacken geschuldet, das Ergebnis linear gestreckt.
noch eine Schärfung mit gleichem Radius und das Ziel ist (meiner Meinung nach klar) erreicht.
... geht gleich weiter.
wer sich in diesen Jahren als „Uranus-Ring-Bezwinger“ versuchen möchte, der hat es schwer, denn der Planet zeigt fast mit seinem Pol auf uns, und der Ring ist somit auch fast kreisrund. Das ist deshalb ein Problem, weil es bei solch schwierigen Unterfangen einfacher ist, irgendwelche Ringe durch Bildbearbeitung selbst zu produzieren oder kreisrunde systembedingte Reflexionen als Ring fehlzuinterpretieren, als tatsächlich einen echten Uranusring abzubilden. In den letzten 2 Jahren habe ich es immer mal wieder versucht, konnte aber nie ein zweifelsfreies Ergebnis einfahren. Aber ich konnte Erfahrungen sammeln, sowohl bei der Aufnahme als auch bei der Bildbearbeitung. Eine dieser Erfahrungen war: Alle Wege führen über den Mond Miranda. Dieser ist etwa 16,3 mag hell. Diesen Mond muss man hell und deutlich abbilden können, ansonsten wäre im Vergleich der Ring zu lichtschwach. Nun ist es kein Problem, die 16 mag mit einem größeren Teleskop zu erreichen, sondern das Problem ist die Überstrahlung des Uranus und in dessen Lichtsaum noch ein 16- bis 17-mag-Detail auszumachen. Manche Leute nehmen deshalb einen Methanbandfilter, der die Planetenscheibe deutlich abdunkelt, den Ring aber nicht. So ein Filter führt aber zwangsläufig zu längeren Belichtungszeiten. Dadurch wird das Bild unschärfer und Details lassen sich weniger deutlich ausmachen. Mir war schnell klar, dass ich es nur mit Rotfilter versuchen würde. Rot deshalb, weil ich Aberration und Dispersion ausschalten konnte und zudem das Seeing im roten Licht deutlich besser ist.
Und dann bin ich auf die Sache mit dem Kontrast gekommen. Uranus ist etwa 20.000-mal heller als der „Trittstein“ zum Ring, Miranda. Und der Ring ist gerade mal 2″ vom Planetenrand entfernt. Das sind deprimierende Werte, aber: Wir dürfen nicht die Gesamthelligkeit der Körper betrachten, sondern die Flächenhelligkeit auf dem Chip, und da sieht die Sache schon anders aus. Die Flächenhelligkeit von Uranus beträgt nämlich nur 8,3 mag pro arcsec. Der Kontrastumfang verringert sich somit auf etwa 1 zu 1500, ganz grob, wenn Miranda auf 1 × 1″ abgebildet wird und somit Gesamthelligkeit = Flächenhelligkeit angenommen wird. Wenn das Seeing aber besonders gut ist und Miranda vlt. nur von 5 × 5 anstatt von 9 × 9 Pixeln abgebildet wird, so verringert sich der Kontrastumfang noch weiter, weil das Licht ja nun auf weniger Pixel fällt und der Mond immer noch punktförmig und damit heller abgebildet wird. Damit wurde die Bildschärfe das eigentliche Ziel meiner Arbeit und nicht die Beherrschung des Kontrastumfangs. Dass ich so einen Versuch nur bei sehr gutem Seeing starten würde, war klar, die andere „Schärfeschraube“ war die Belichtungszeit. Bei 10 ms und Rotfilter mache ich i.d.R. die schärfsten Bilder, nur muss ich in diesem Fall eine gewisse Tiefe erreichen. Noch ein paar zigtausendmal mehr 10 ms hilft leider nicht, auch bei dem extrem guten Ausleserauschen der ASI585. Von einem Objekt mit etwa der Flächenhelligkeit von Miranda kämen pro Foto nur ~ 4 Photonen vom Objekt an. Die gehen definitiv irgendwo im Rauschen verloren. Zum Vergleich: An einem Sonnentag treffen rund 10 hoch 17 bis 10 hoch 18 Photonen pro Quadratzentimeter auf die Erde. Also hieß es, die Belichtungszeit verlängern, und zwar sowohl die Einzelbelichtungszeit als auch die Gesamtbelichtungszeit. Ich bin bei 160 ms gelandet. Halb experimentiert, halb geschätzt mit Erfahrungen aus der Deep-Sky-Fotografie. Jetzt kamen ganz grob 65 Photonen pro Bild auf den Chip, die lassen sich schon auslesen. Durch die längere Belichtungszeit wurde das Bild aber wieder unschärfer. Damit wird klar, dass alleine das Seeing dafür verantwortlich ist, ob und wie gut ich den Uranusring abbilden kann. Der HCG-Modus bei der ASI585 beginnt bei Gain 200, früher waren es 250. Den musste ich auf jeden Fall nutzen. Tatsächlich war noch nicht einmal das Uranusscheibchen ausgebrannt. Ich nutzte Gain 300 und sah immer noch kein reines Weiß. Belichtet habe ich in 1-Min.-Filmen, da ich am Dobson eine Bildfelddrehung habe, und das genau 100 Mal. Später fiel mir ein, dass ich vielleicht die vollen 12Bit hätte nutzen sollen. So aber bin ich bei 8 Bit geblieben, hat trotzdem geklappt und ich bin nicht mal sicher, ob es besser geworden wäre.
Nun kommt die Bildbearbeitung. Ringe zu produzieren ist leicht, und wenn man sich Mühe gibt, dann auch an der richtigen Stelle. Die Prozesse müssen verstanden sein und möglichst einfach, dann kann man das auch nachvollziehen. Deconvolution, Maskierung, Wavelets, Larson-Sekanina … alles (für mich) nicht durchschaubar. Aber die „unscharfe Maskierung“, die verstehe ich. Ein Radius, eine Intensität. Die Intensität wird vom Bildmotiv und dessen Rauschen vorgegeben und der Radius, der wird von der PSF vorgegeben. Ein Test hat gezeigt, dass die Monde (= PSF) am schärfsten und am klarsten definiert sind, bei einem Radius von 3,8 Pixeln. Da ich die Bildgröße beim Stacken gleich verdoppelt hatte, ist das ganz schön wenig. 1,9 Pixel breit war die Unschärfe im Original. (Um ein Airyscheibchen aufzulösen, benötige ich übrigens 3 Pixel). Zwischen Ring und Planetenrand hatte ich knapp 20 Pixel. Nun das 2. Werkzeug, das Strecken. Um einen sehr großen Kontrastumfang im Zaum zu halten, macht man das i.d.R. nicht linear. Aber was passiert dann mit der Schärfung, die soll ja überall sauber und korrekt gleich stark sein? Wenn aber eine Region weniger gestreckt ist und eine andere mehr, dann entstehen …. Ringe. Also durfte ich nur linear strecken. Gefühlt konnte das nie klappen, weil ja Uranus dadurch ausbrennt und als Nächstes die streuenden Randbereiche in die Sättigung laufen und sich der Radius so weit ausdehnt, dass der Ring überstrahlt wird. Bei schlechtem Seeing ist das sicher so, aber ich hatte gutes. Vielleicht hätte ich ein noch klareres Ergebnis eingefahren, wenn ich den HS mal geputzt hätte.
So, und hier Schritt für Schritt:
Original, nur gestacktes Bild, 1 Min., Verwendungsrat 67 %, 40 cm Dobson bei f/15,4 ASI585MM Pro bei -10°, Rotfilter
linear gestreckt, so weit, bis der Planetenrand in die Sättigung läuft
geschärft mit 3,8 Px. Radius wie beschrieben, die Intensität darf nicht zu hoch sein, der Rand um Uranus muss noch Streulicht zeigen.
erneut gestreckt, jetzt kommen schon die Monde und das Rauschen hervor. Links auf 9 Uhr ganz knapp Miranda.
wie man sieht, wurde das Planetenscheibchen gar nicht so viel aufgeblasen.
100 von diesen Bildern wurden addiert und das Bildfeld derotiert. Die Monde bewegten sich natürlich um Uranus herum. Die unterschiedliche Helligkeit der Strichspuren ist dem Stacken geschuldet, das Ergebnis linear gestreckt.
noch eine Schärfung mit gleichem Radius und das Ziel ist (meiner Meinung nach klar) erreicht.
... geht gleich weiter.