M81 und M82 – Stacking und Processing

Stacking in AstroPixelProcessor

Stacking ist recht einfach, wenn man zunächst ohne Filter und mit nur einer Aufnahme-Session beginnt:
– Laden der Lights, Flats, Darks und Bias
– Alle Parameter auf Default lassen
– Start Integrate … nach einiger Zeit ist die lineare FITS-Datei erzeugt.
Ebenfalls erzeugt werden Master-Flat, -Dark und -Bias, die man in späteren Integrationen statt der Einzelframes verwenden kann.

Bei mehreren Sessions ordnet man die Lights und (Master-) Flats, Darks, Bias passend zueinander … und startet die Integration. Dauert ca. 30-60 min bei 100-200 Frames (auf meinem MacBook Pro M3max).

Linear Processing in PixInsight

Ich hatte einige Wochen probiert, mit AstroPixelProcessor die lineare Bearbeitung und das Stretching zu machen … aber zum Teil kam ich nicht mit dem User-Interface zurecht, zum Teil sind die Funktionen zu rudimentär. So probierte ich PixInsight aus (der Defakto-Standard in der Astrofotografie), kam überraschend schnell und gut zurecht. Nur das Stacking in PixInsight habe ich gar nicht erst probiert, es nutzt nicht die Apple-Silicon-GPUs und ist deshalb 5-10x langsamer als AstroPixelProcessor. Die Installation ist aufwändig: Download aller erforderlichen Astro-Datenbanken, Installieren aller sinnvollen Erweiterungen: XTerminator-Tools von Russell Croman, die Scripts von Seti Astro, Bill Blansham, Night Photons und diverse Prozesse wie GHS, DBXtract und einige mehr.

Die lineare Bearbeitung bereinigt Bildfehler und Rauschen und erzeugt den bestmöglichen File für das Stretching. Die Schritte sind i.W. immer gleich, bei einigen Prozessen passt man die Parameter an die Bildgegebenheiten an: (in blau der PixInsight-Prozess)

Gradienten entfernen (Mond, Lichtverschmutzung): MSGC (exakt anhand der Himmelsdatenbank MARS), GradientCorrection (automatisch) oder DBE (manuell, falls die ersten beiden nicht funktionieren)
Sternfehler beseitigen: BXT correct only (BlurXTerminator, eines der Tools von Russell Croman)
Sternfarben justieren: SPCC (SpectroPhotometricColorCalibration) kalibriert die Sterne exakt anhand der verwendeten Kamera/Filter und der Sternpositionen im Bild.
Schärfen: BXT, mit geeigneten Parametern für Sterne, Nebel und Halo-Entfernung.
Sterne separieren (–> Dann ist Stretching einfacher und meist auch besser): SXT (StarXTerminator). Hier muss man aufpassen, ob Artefakte entstehen. Falls ja, muss man Sterne und Nebel doch gemeinsam stretchen.
Entrauschen: NXT (NoiseXTerminator) – aber Achtung, nicht zu stark entrauschen, es entstehen schnell Artefakte.

Stretching in PixInsight

Stretching – was ist das und warum?

Der Nachthimmel ist so dunkel, dass selbst die hellen Sterne nur die untersten 5-20% der Grauwerte einnehmen. Was wir hier in Westeuropa als Helligkeit sehen, ist nicht der Nachthimmel, sondern Lichtverschmutzung – und macht die Sterne noch blasser.
Galaxien und Nebel sind im linearen Bild praktisch nicht zu sehen, sie haben höchstens 1-2 Grauwerte auf einer 256er Skala.
Man muss die Grauwerte also „Strecken“, um sie im Bild sichtbar zu machen. Stark für die Sterne, sehr sehr stark für Galaxie bzw. Nebel.
Der ganze Aufwand vor dem sogenannten Stretching wird gemacht, um das Rauschen unter die Grauwerte der Galaxie, des Nebels zu drücken – bzw. umgekehrt die Nutz-Signale über das Rauschen zu heben. Darum eine hohe Gesamtbelichtungszeit für möglichst viele Photonen der „Nutzsignale“, und zur Rauschminimierung Dithering, Integration, Gradientenkorrektur, Entrauschen beim Stacking und in der linearen Bearbeitung.

Was macht Stretching so komplex? Es sind zum einen die schwachen Grauwerte, zum anderen die so unterschiedlichen Grauwerte. Und die Farben, die man sehr leicht verfälschen oder übersättigen kann.

Separates Stretching ist deshalb einfacher, weil die Sterne so viel heller (Faktor 10-100) als der Nebel sind. Beim gemeinsamen Stretching brennen die Sterne schnell aus, wenn man den Nebel aus den niedrigen Grauwerten herausholt.
Die wesentlichen PixInsight-Prozesse sind HT (HistogramTransformation), MAS (MultiscaleAdaptiveStretch), GHS (GeneralisedHyperbolicStretch) und CT (CurveTransformation). Und zusätzlich einige Spezialitäten zur gezielten Kontrasterhöhung wie LHE (LocalHistogramEqualisation), DSE (DarkStructureEnhance) u.v.m.
Ein Universum von Möglichkeiten … viele Tutorials … es gibt, anders als für die lineare Bearbeitung, kein Standardrezept … ganz allmählich nur bekomme ich ein Gefühl, was man wann wie einsetzen kann.