Hallo Herr Bauer,
danke für Ihre umfassenden Erläuterungen.
Der Begriff des "Dithern" hat sich in der
Astrofotografie wohl fest etabliert. Jede
Aufnahmesoftware und Literatur spricht von
dieser. Ob die "Doppelbelegung", wie bei
vielen anderen Begriffen auch, bewuust war
vermag ich nicht zu sagen.
Die Probleme die Sie insbesondere bei der
Datengewinnung 32Bit vs. 16Bit Integer
ansprechen ist in der Tat nicht unerheblich
und hinterlässt Fragezeichen bei der Rechtfertigung
bezüglich des Aufwandes.Ein Ansatz, dieses Problem
anzugehen war und ist ja der allseits bekannte
FITS-Liberator, welchen die NASA, ESA etc. entwickelt
hat und nutzt. Dieser ist ja als freeware plugin für
den adobe Photoshop erhältlich.
Die Philosophie dahinter ist ja die Festlegung der
Unterschiedlichen Dynamikbereiche VOR der Umwandlung.
Hierzu ebenfalls eine gute Abhandlung zu dem Thema von Mischa Schirmer:
Eine der grössten Schwierigkeiten beim Erzeugen ansprechender Farbbilder ist die Komprimierung des riesigen dynamischen Bereichs einer 32-bit floating point Aufnahme in das 8-bit Format, welches von Monitoren dargestellt werden kann. In meinem Fall ist dies ein zweistufiger Prozess. Im ersten Schritt wähle ich den dynamischen Bereich aus, den ich im endgültigen Bild auch dargestellt haben möchte, und schreibe ihn in ein 16-bit TIFF. Dieses wird anschliessend in Photoshop durch Anheben der Gradationskurven weiter bearbeitet.
Die Beschneidung des dynamischen Bereichs ist wie folgt:
Auswahl des darzustellenden dynamischen Bereichs
All meine koaddierten Bilder haben den Himmelshintergrund subtrahiert, und sie sind auf eine Sekunde Belichtungszeit normiert und anschliessend farbgewichtet worden. Die Subtraktion des Himmelshintergrundes bedeutet, dass der Mittelwert des Himmels null ist, das heisst es treten aufgrund von Rauschen auch negative Pixelwerte auf. Ausgehend von diesem Bild bestimme ich den maximalen Wert, den ich noch ohne Sättigung im Farbbild darstellen möchte. Üblicherweise ist das z.B. der Kern einer Galaxie oder ein helles Nebelfilament.
Ein Beispiel:
Filter R G B L
kleinster und grösster darzustellender Wert -0.023, 5.31 -0.021, 4.38 -0.026, 3.38 -0.011, 8.3
ausgewählter Bereich für das 16-bit TIFF -0.028, 5.5 -0.028, 5.5 -0.028, 5.5 -0.014, 8.6
Man beachte, dass der ausgewählte Bereich für RGB identisch ist, um keine Farbverzerrungen aufkommen zu lassen. Der untere Wert von -0.028 ADU ist so gewählt, dass der dynamische Bereich am unteren Ende sicher nicht abgeschnitten wird. Der Himmel wird also nicht schwarz und ist mit all seinem Rauschen erfasst. Die obere Grenze von 5.5 ADU ist so gewählt, dass die hellsten Bereiche von Interesse in R, G und B nicht beschnitten werden. Sterne können an dieser Stelle ignoriert werden, da deren Zentren keine interessanten Informationen tragen und daher ruhig weiss erscheinen dürfen. Bedingt durch die schwächeren Halos der Sterne werden deren Farben dennoch gut sichtbar.
Der Dynamikbereich des Luminanzkanals kann unabhängig von dem der RGBs gesetzt werden. Allerdings sollte man die gleichen Kriterien heranziehen (keine Sättigung interessanter Bereiche, kein Abschneiden des Hintergrundes). Im allgemeinen wird der gewählte Bereich von dem für RGB abweichen, da der Luminanzkanal empfindlicher ist.
Ehe das 16-bit TIFF erzeugt wird, werden alle Werte die oberhalb von 5.5 ADU liegen, auf 5.5 ADU gesetzt. Mit dem unteren Bereich wird ebenso verfahren. Ausserdem muss noch 0.028 zum Bild dazuaddiert werden, da das TIFF keine negativen Werte halten kann. Das FITS-Bild wird anschliessend mit 65536 / (5.5 + 0.028) multipliziert um den vollen Bereich des 16-bit TIFF Formats ausnutzen zu können. Anschliessend wird direkt umgewandelt. Die weitere Bearbeitung findet in Photoshop statt.
Viele Grüße
Immo Gerber
