Anleitung zur Astrofotografie von Gasnebeln mit Schmalbandfiltern
Für mich ist die Fotografie von Gasnebeln mit Schmalbandfiltern die Königsdisziplin der Astrofotografie. "Gasnebel" bezieht sich hier auf Emissionsnebel (Bsp. Orionnebel) oder planetarische Nebel/Supernovaüberreste (Bsp. Cirrusnebel), in denen Licht absorbiert und wieder emittiert wird. Für Reflexionsnebel wie M78, in denen das Licht lediglich reflektiert wird, funktioniert die Methode nicht.
Monochromatische Schmalbandfilter beschränken das durchgelassene Licht auf eine Wellenlänge (z.B. die Hauptemissionslinie des Wasserstoffs H alpha bei 656nm) und liefern sehr kontrastreiche Bilder. Daher kann man mit Schmalbandfiltern auch bei relativ starker Lichtverschmutzung oder bei Mondlicht fotografieren. Da sie nur das Lichtspektrum in einem dünnen Frequenzband um eine Wellenlänge durchlassen, muss man solche Aufnahmen mindestens mit einer RGB-Aufnahme kombinieren, um ein mehrfarbiges Bild zu erhalten. Richtig schön werden die Aufnahmen, wenn man Aufnahmen mit zwei oder drei Filtern und in RGB in einem Foto kombiniert. Ein Standardkombination ist hier die sog. SHO- oder Hubble-Palette, in der man vier Aufnahmen macht, die Schmalbandaufnahmen einzelnen Farbkanälen zuordnet und anschließend zusammenfügt:
- H alpha (Wasserstoff bei 656nm) -> grün
- OIII (Sauerstoff bei 501nm) -> blau
- SII (Schwefel bei 672nm) -> rot
- RGB
Auf diese Weise erhält man eine sehr schöne Farbtiefe. Da zudem Wasserstoff, Sauerstoff und Schwefel in einem Nebelobjekt unterschiedlich verteilt sind, hat man zusätzlich eine räumliche Tiefe erzeugt, die in einer einfachen RGB-Aufnahme so nicht gegeben ist. Die vierte RGB-Aufnahme dient in der SHO-Palette meistens nur noch dazu, dem Bild farbechte Sterne hinzuzufügen.
Zum Ende der Vorbemerkung noch eine Anmerkung: Die hier beschriebene Anleitung bezieht sich auf Schmalbandfilterfotografie mit einer Farbkamera. Die einzelnen Schritte mit Monokameras sollten aber sehr ähnlich sein.
Farbkanäle
Die Wahl des Farbkanals für die Schmalbandfilter-Aufnahmen hat erhebliche Auswirkungen darauf, wie das Kompositfoto wirkt. In dieser Aufnahme vom Orionnebel M42/M43 werden zwei Aufnahmen (H alpha und OIII) in ihren natürlichen Farben (rot bzw. grün/blau) mit einer RGB-Aufnahme für die Sterne kombiniert. Man spricht auch von der HOO-Palette.
Dasselbe Foto wirkt völlig anders, wenn ich einen weitere Schmalbandfilteraufnahme (SII) hinzunehme und die Farben gem. der SHO- (oder Hubble-)Palette zuordne. Bei dieser für das Hubble Space Telescope entwickelten Farbgebung wird H alpha auf grün, OIII auf blau und SII auf rot gemappt.
Vom Originalfoto zum Endergebnis (Illustration)
Zunächst werden die RGB- und Schmalbandaufnahmen (hier OIII) mit dem DSS gestackt und anschließend in GIMP grob bearbeitet.
Anschließend werden für die Schmalbandfotos mit Starnet++ die Sterne entfernt und mit Fitswork der Hintergrund geebnet.
In GIMP kann man nun die Schmalbandaufnahmen in einzelnen Ebenen bearbeiten, auf die gewünschten Farbkanäle mappen und zu einem sternlosen Gesamtbild zusammenfügen.
Zum Schuss fügt man eine RGB-Aufnahme der Sterne hinzu und gibt dem Bild den richtigen Schilff.
Schritt 1: RGB- und Schmalbandfilteraufnahmen
Zunächst folgt man für die RGB- und Schmalbandfilteraufnahmen der Anleitung für Deep-Sky-Aufnahmen, macht separat voneinander Light- und Kalibrierframes, stackt das Ergebnis, und macht eine rudimentäre Nachbearbeitung z.B. mit GIMP (Histogramm stretchen). Für Schmalbandfilteraufnahmen braucht man lange Belichtungszeiten! Zudem sollte man darauf achten, dass Bildausschnitt und Kameraorientierung in den Aufnahmen mit verschiedenen Filtern möglichst gut übereinstimmen.
Schritt 2: Sterne aus der RGB-Aufnahme extrahieren
Ich verwende von der RGB-Aufnahme meistens nur die Sterne. Hierzu füttere ich Starnet++ mit dem RGB-Bild aus Schritt 1. Anschließend importiere ich das Ergebnis "starless.tif" zusammen mit dem Ausgangsbild in fitswork, wo ich durch Differenzbildung (Menüpunkt "Bilder Kombinieren" -> "Bild subtrahieren (mit Verschiebung)") ein Bild, das nur aus Sternen besteht, extrahiere und abspeichere. Dieses Bild kann mit GIMP nachbearbeitet werden, z.B. durch Veränderung der Farbtemperatur und Farbsättigung, oder auch durch Nachschärfen.
Schritt 3: Starless-Versionen der Schmalbandaufnahmen erzeugen
Für jede Schmalbandaufnahme kommen nun dieselben Schritte. Zunächst wird die Schmalbandaufnahme (z.B. H alpha) zusammen mit der RGB-Aufnahme in fitswork geladen, wo man in beiden Bildern jeweils zwei gleiche Sterne markiert. Mittels Menüpunkt "Bilder Kombinieren" -> "Bild an ein Zweites anpassen (verschieben)" wird nun die Schmalbandaufnahme deckungsgleich auf die RGB-Aufnahme verschoben. Das verschobene Bild wird gespeichert und an Starnet++ gegeben. Anschließend kann ich das Ergebnis "starless.tif" mit fitswork kontrollieren und etwaige Bildgradienten mit den verschiedenen Optionen im Menüpunkt "Bearbeiten" -> "Ebnen" verbessern.
Schritt 4: Erstellen einer sternlosen Gesamtaufnahme
Die weitere Bearbeitung erfolgt in GIMP. Zunächst öffnet man alle sternlosen Schmalbandaufnahmen aus Schritt 3 in verschiedenen Ebenen ("Datei" -> "Als Ebenen öffnen"). Ich verwende als Modus für das Überlagern der Ebenen die Einstellung "Addition". Die Ebenen werden nun solange einzeln bearbeitet, bis man mit dem Gesamtergebnis zufrieden ist. Durch An- und Abwählen des Augensymbols kann man immer genau die Ebenen anwählen, die zur Betrachtung gerade herangezogen werden sollen.
Mit dem Menüpunkt "Farben" -> "Komponenten" -> "Kanalmixer" werden die Farbkanäle gem. der gewünschten Farbpalette umgeschlüsselt. In der SHO-Palette muss z.B. für die H alpha-Aufnahme der rote Kanal auf grün gemappt werden. Zusätzlich sollte man die Option "Preserve luminosity" auswählen. In der HOO-Palette entfällt dieser Schritt.
Es würde zu weit führen, an dieser Stelle alle Möglichkeiten zu erläutern, die GIMIP in der Bearbeitung der einzelnen Ebenen bietet. Im Internet findet man viele Erklärvideos zur Bearbeitung von Astrofotos mit GIMP. Das Wichtigste kommt zum Schluss, wenn man mit der Gesamtkomposition zufrieden ist. Durch Rechtsklick auf das Ebenenmenü kann der Menüpunkt "Sichtbare Ebenen vereinen" gewählt werden, der die einzelnen Schmalbandaufnahmen zusammenführt.
Schritt 5: Hinzufügen der Sterne
Hat man die Ebenen der Schmalbandaufnahmen zusammengefügt, kann man die RGB-Sterne aus Schritt 2 noch in eine weitere, separate Ebene laden, und noch einmal abschließend mit der sternlosen Gesamtaufnahme aus Schritt 4 vereinen. Der Vorteil ist, dass man den Sternvordergrund so nach gewünschter Ausprägung bestimmen kann. Hat man beispielsweise einen Nebel innerhalb der Milchstraße fotografiert, möchte man vielleicht weniger Sterne auf dem endgültigen Bild haben. In solchen Fällen kann man dann durch Bearbeitung des Histogramms, der Lichtkurve oder des Exposures den Sternvordergrund so einstellen, dass sich eine stimmige Gesamtkomposition ergibt. Zum Schluss muss das Endergebnis natürlich noch exportiert werden (Menüpunkt "Datei" -> "Exportieren nach...").