AUFNAHMETECHNIK FARBBILDER IM RGB - MODUS
 
Farbe bringt eine zusätzliche Dimension in Aufnahmen von astronomischen Objekten. Ein Schwarz-Weiß Bild kann jede Menge Details eines Himmelsobjektes zeigen, die Dimension der Farbe bringt zusätzliche Informationen: die blaue Farbe von jungen heißen Sternen, das Blaugrün der OIII - Emission von Planetarischen Nebeln oder das tiefe Rot von HII - Emissionsgebieten sagt etwas über die physikalische Struktur astronomischer Objekte aus, was man aus Schwarz-Weiß Bildern nicht entnehmen kann.

Die Aufnahmetechnik Farbbilder über einen sogenannten RGB - Modus zu erstellen geht eigentlich zu den Ursprüngen der herkömmlichen Farbfotografie zurück und liegt darin begründet, dass ein CCD-Chip für astronomische Anwendungen nur Graustufen aber keine Farbinformationen sichtbar machen kann. Meines Wissens nach gibt es nur eine astronomische CCD-Kamera, die Farbaufnahmen erstellen kann (Sony Chip, Hersteller Starlight) mit der ich aber keine Erfahrungen habe.

RGB steht als Abkürzung für Rot, Grün und Blau, das RGB - Verfahren ist eine sogenannte aditive Farbmischung. Unser normales Farbfernsehen funktioniert ebenfalls nach dem RGB - Verfahren. CCD Bilder im RGB - Modus aufzunehmen ist nicht simpel und erfordert Erfahrung in der CCD-Technik und es ist zeitaufwendig, da hier nicht nur ein Bild, sondern drei Aufnahmen - entsprechend RGB gefiltert - belichtet werden müssen.

Das Aufnahmeobjekt wird also separat nacheinander durch ein passendes Rot-, Grün- und ein Blaufilter aufgenommen und anschließend im Computer zu einem Farbbild übereinander gerechnet. Dabei müssen die drei Farbauszüge zueinander so belichtet werden, dass nach dem Zusammensetzen Bilddetails, die gleiche Helligkeitsanteile von Rot, Grün und Blau haben auf dem resultierenden Bild Weiß ergeben.
Setzt man voraus, dass die Aufnahmefilter eine absolute gleichmäßige Durchlaßkurve (Transmission) für die jeweilige Farbe haben und schaut man sich dazu die Kurve der spektralen Empfindlichkeit (Quanteneffektivität) eines Chips an, wird deutlich, dass die Belichtungszeiten der drei Bilder nicht gleich sein dürfen.

Im Beispiel links die Quanteneffektivität des Kodak KAF - 3200 ME Chips der SBIG ST10-XME. Allein aus der Kurve würde man entnehmen können, dass die Belichtungszeit im Blauen (450 nm) und im Grünen (550 nm) länger sein muß, als im Roten Spektralbereich um die 650 nm.
Ist man im Besitz eines ordentlichen Farbfiltersatzes für das RGB Verfahren, müssen die Filterfaktoren in Abhängigkeit der Quanteneffektivität des Chips bestimmt werden.

Dazu kann man Mondaufnahmen nehmen. Dabei wird eine Belichtungszeit - zumeist die für den Rotauszug - festgesetzt, da die Chips im Allgemeinen hier am empfindlichsten sind. Dann werden Bilder im Blau- und Grünbereich aufgenommen und die Belichtungszeit so lange verändert, bis eine bestimmte Bildpartie im Rot, Grün und Blau annähernd gleiche Pixelwerte ergibt.

Eine andere Methode ist, sich einen helleren Stern der Spektralklasse G zu suchen, ansonsten bleibt das Verfahren aber gleich. Setzt man die RGB - Auszüge zusammen, muß das Mondbild einigermaßen neutral grau bis weiß, der G-Stern leicht gelblich erscheinen.

Man sollte sich aber auch nicht "verrückt" machen, denn man kann das Farbgleichgewicht auch später im resultierenden Endbild verschieben.
Der RGB - Farbfiltersatz:
Die Standardmäßig von den Kameraherstellern angebotenen Farbfiltersätze sind meist breitbandig ausgelegt und überschneiden sich bei bestimmten Wellenlängen. Sie sind ausgelegt um Farbbilder von Emissions- und Reflexionstrahlung aufzunehmen.

Als Beispiel links die Kurven des RGB Filtersatzes der Firma Tokai/Idas (Vixen). Klicken Sie auf das Bild um die Kurven in voller Auflösung zu sehen.

Im allgemeinen überlappen sich die Filter bei 500 nm (blaugrün) und bei 550 - 575 nm (gelb-orange).
Solche Filtersätze ergeben sehr schöne, farblich ausgewogene RGB - Bilder von Galaxien, Sternen, Emissions- und Reflexionsnebeln wie nebenstehendes Bildbeispiel zeigt. Für eine vergrößerte Darstellung klicken Sie auf das Bild.

Es wurde mit einem kleinen 5" Refraktor und einer SBIG ST-8E (Chip mit Anti Blooming Gate) aufgenommen.
Anders sehen die Verhältnisse bei Objekten aus, die haupsächlich Licht bei bestimmten scharf begrenzten Wellenlängen emittieren (Linienemssion). Hier sind als hauptsächlichen Vertreter die Planetarischen Nebel zu nennen. Planetarische Nebel emittieren Licht hauptsächlich bei den Wellenlängen H-alpha (rot - 656 nm), OIII (grün - 500.7 nm), H-beta (blaugrün - 486 nm) und bei H-gamma (blau - 438 nm).

Rechts in der Graphik sind diese vier Linien in die Kurve der Quanteneffektivität des Kodak KAF 3200 ME Chips eingezeichnet.

Um Planetarische Nebel (einigermaßen) farbgetreu ihrer Linienemssion entsprechend darzustellen, muß der Filtersatz auf jedem Fall die OIII- und die H-beta Linie trennen.

Aber genau bei diesen Wellenlängen überlappen sich normale RGB - Filtersätze mit um die 50% Transmission.
Will man also Planetarische Nebel aufnehmen, muß man sich einen entsprechenden RGB - Farbfiltersatz selbst "zusammenbasteln". Ich habe einen solchen aus Restbeständen meines "Astro-Bastelkeller" zusammengestellt, wobei das Blaufilter allerdings - in einer Sammelbestellung mit anderen Amateuren - speziell angefertigt wurde.
Klicken Sie auf das Bild links, um die Filterkurven in voller Auflösung zu sehen. Der Filtersatz besteht aus einem Standard RG 610 von Schott, einem uralten Grünfilter der Firma True Technology Ltd (England) und aus einem speziell angefertigtem Blaufilter.

Da alle drei Filter sowohl im UV- als auch im IR Spektralbereich wieder transparent werden, kommt dazu noch ein UV/IR Sperrfilter.

Der Unterschied in der Farbdarstellung Planetarischer Nebel kann je nach eingesetztem Filtersatz dramatisch sein, wie das Beispielbild am Beispiel des Hantelnebels zeigt.
Klicken Sie auf das Bild rechts zur Darstellung eines Bildes mit Vergleichsaufnahmen von M27, einschließlich der Darstellung der kritischen Linienientrennung.

Klicken Sie hier zur Darstellung eines Bildes von M27, aufgenommen mit dem Filtersatz zur Linientrennung.


Zum Abschluß hier noch einige allgemeine Tipps für Aufnahmen im RGB - Modus
Zur Aufnahme von Bildern im RGB - Kompositmodus empfiehlt sich unbedingt der Einsatz eines Filterrades oder einer Filterschiebevorrichtung.

Dabei kann der Filterwechsel durchaus manuell erfolgen, das Filterrad muß nicht zwangsläufig über die Kamerasoftware gesteuert werden.

Die Vorteile liegen auf der Hand: Die Kamera muß zum Filterwechsel nicht vom Teleskop getrennt werden.
  • eine Bildverschiebung zwischen den drei Aufnahmen kann nur durch Nachführproble in x/y auftreten. Bei einem Trennen der Kamera vom Teleskop zum Filterwechsel würde es zusätzlich zu einer Verdrehung des Bildfeldes kommen, was eine Drehadition erforderlich machen würde, die vermieden werden sollte. Weiterhin würde das Trennen der Kamera vom Teleskop wohl in den meisten Fällen zu einer anschließenden Nachfokussierung führen
  • bei Planetenaufnahmen im RGB - Modus achten Sie auf den Zeitfaktor (Rotation des Planeten, siehe auch Sandwichaufnahmetechnik)
  • wenn Sie einen eigenen Filtersatz zusammenstellen achten Sie auf die Dicke der Filter. Stark unterschiedliche Filterdicken machen eine Nachfokussierung zwischen den einzelnen Bilder erforderlich
  • RGB Aufnahmen lassen sich mit Spiegelteleskopen einfacher durchführen. Die Chromasie einfacher Refraktorobjektive erfordert ebenfalls eine Nachfokussierung in den drei Farbbereichen. Arbeiten Sie mit einem guten Refraktorobjektiv mit geringer Restchromasie, fokussieren Sie mit dem Grünfilter. Damit liegen Sie im Fokus genau zwischen Rot und Blau
  • Arbeiten Sie im Selfguidemode mit einer SBIG -Kamera, belichten Sie das Blaubild immer zuerst. Da der Nachführchip ebenfalls durch das Blaufilter abgedeckt wird und Sterne im blauen Spektralbereich oft deutlich schwächer sind, kann es passieren, dass der Leitstern zu Nachführung nicht genug Signal gibt. Anders herum hätten Sie vielleicht ein schönes Rot- und Grünbild und für den passenden Blauauszug müßten Sie einen neuen Leitstern suchen.

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