Astrofotografie mit handelsüblichen Digitalkameras

Der Fortschritt in der Computertechnologie beginnt auch nach und nach die Fotografie zu revolutionieren. Elektronische Bildaufnehmer machen dem klassischen chemischen Filmmaterial ernsthaft Konkurrenz. In einigen Bereichen der Fotografie von Himmelsobjekten (der sog. Astrofotografie) haben filmlose, sog. digitale Kameras den chemischen Film bereits verdrängt. Hier sind ein paar Beispiele und Gedanken zur digitalen Fotografie mit handelsüblichen Digitalkameras zusammengestellt, ohne den Anspruch auf einen vollständigen Überblick über den Stand der Technik erheben zu wollen.

Bedeutung der digitalen Fotografie von Himmelsobjekten

In der fortgeschrittenen Amateurastronomie sind bereits seit einigen Jahren spezielle digitale Kameras in Gebrauch: CCD-Kameras mit gekühltem Bildaufnehmer-Chip. CCD heisst Charge Coupled Device. Man kann sich einen solchen Chip als Matrix (Schachbrett) aus lichtsammelnden Halbleiterelementen vorstellen. Bei Belichtung laden sich diese langsam auf. Ist die Belichtung beendet, so wird die Ladung jedes Pixels (Computersprache für ein Feld auf unserem „Schachbrett“ aus Halbleiterelementen) gemessen.

Die sehr grosse Tabelle von Messwerten wird auf einem Computer als Grauwertbild auf dem Bildschirm dargestellt. Der Computer kann nun auch die klassische Arbeit in der Dunkelkammer simulieren, so dass die aufwändige, teure und zeitraubende Arbeit in der Dunkelkammer entfällt. Der klassische Film hat sich in der detailreichen Fotografie von grossen Himmelsfeldern, wie z.B. Gebiete der Milchstrasse oder die Fotografie eines Kometen mit langem Schweif bewahrt. In den anderen Bereichen der Fotografie von Himmelsobjekten spielt der chemische Film eine immer geringere Rolle.

In der professionellen Astronomie haben elektronische Bildaufnehmer klassisches Filmmaterial weitgehend verdrängt. Ein in der Erdumlaufbahn stationiertes Teleskop wie das Weltraumteleskop Hubble könnte längst nicht so effizient eingesetzt werden, wenn alle paar Monate die Astronauten eine Filmkassette auswechseln müssten. Der Betrieb des Weltraumteleskops wäre unter diesem Umständen gar nicht finanzierbar. Die Reihe von Beispielen könnte fast beliebig fortgesetzt werden.

Anwendungsbereich normaler Digitalkameras

In den vergangenen paar Jahren haben nun digitale Kameras auch auf dem Massenmarkt Einzug gehalten. Der Astronom muss zur Fotografie von lichtschwachen Objekten besondere digitale Kameras verwenden, die einerseits weniger Rauschen aufweisen und andererseits die einzelnen Ladungswerte der Pixel besser digitalisieren, d.h. den Bereich von nicht belichtet bis zur Sättigung in 65536 (16 Bit) Stufen aufteilen. Ausserdem dauert es viele Minuten, bis die Pixel einer solchen Kamera durch das eigene Rauschen gesättigt, d.h. selbst in perfekter Dunkelheit vollständig belichtet werden.

Kameras für den Massenmarkt begnügen sich mit 256 Werten zwischen nicht belichtet und Sättigung. Für normale Erinnerungsfotos ist das mehr als ausreichend. Auch wird das Bild selbst im Dunkeln nach weniger als einer Minute aufgrund des Eigenrauschens des CCD-Chips vollständig „belichtet“. Deshalb kann man keine Galaxien oder die Milchstrasse mit diesen Massenmarkt-Kameras fotografieren. In Bereichen der Fotografie mit kurzen Belichtungszeiten (d.h. weniger als ein paar Sekunden) kann man mit diesen Kameras Ergebnisse erzielen, die mit einem chemischen Film nicht oder nur unter grösstem Aufwand erreichbar sind. Sonne, Mond und die Planeten sind die Objekte am Himmel, die nur Bruchteile von Sekunden Belichtungszeit benötigen.

Weitere Vorteile digitaler Fotografie liegen einerseits in der Möglichkeit der Bearbeitung im Computer und andererseits auch darin, dass man ohne zusätzlichen finanziellen Aufwand Hunderte von Aufnahmen erstellen kann, aus denen man dann die besten auswählt. Auch sieht man schon am Teleskop, was man tut. Unscharfe Aufnahmen, z.B. aufgrund einer Fehlmanipulation, können gleich erkannt und die Einstellungen korrigiert werden, so dass man doch noch in derselben Nacht scharfe Aufnahmen erzielen kann. Auf einem Film bemerkt man Fehleinstellungen erst, wenn er entwickelt wurde; d.h. erst nach der Beobachtungsnacht.

Digitale Kameras haben es bedeutend einfacher gemacht, ansprechende Ergebnisse bei der Fotografie von Sonne, Mond und Planeten zu erhalten, und eröffnen mit der digitalen Nachbearbeitung oder Kombination (Stapeln) Dutzender oder Hunderter von Einzelaufnahmen zu einem qualitativ besseren Bild neue Möglichkeiten. Doch bleibt die Qualität des Teleskops und das Geschick des Fotografen trotz digitaler Fotografie noch immer von Bedeutung.

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