Bias, Darks und Flats in der Astrofotografie

Bias-Frames in der Astrofotografie

Bias-Frames sind kurze Belichtungen mit geschlossenem Kameraverschluss. Sie werden verwendet, um den elektronischen Signalpegel der Kamera zu erfassen. Dieses Signal entsteht durch interne elektronische Signale in der Kamera und bleibt konstant, unabhängig von der Belichtungszeit. Bias-Frames dienen dazu, diesen Signalpegel zu erfassen, der später bei der Bildbearbeitung subtrahiert wird.

Das Bild rechts besteht aus 30 Bildern a 0.05 Sek.

Dark-Frames in der Astrofotografie

Dark-Frames sind Langzeitbelichtungen mit geschlossenem Kameraverschluss und derselben Belichtungszeit und Temperatur wie die Astroaufnahmen. Sie werden gemacht, um das thermische Signal der Kamera zu erfassen, das bei längeren Belichtungszeiten entsteht. Dieses Signal wird durch die Erwärmung des Bildsensors verursacht. Dark-Frames werden verwendet, um dieses Signal zu messen und es später von den astronomischen Bildern zu subtrahieren.

Das Bild rechts besteht aus 30 Bildern a 180 Sek. Die Sensortemperatur liegt bei -5 Grad

Dark-Frames enthalten typischerweise auch die Informationen über das Bias der Kamera. Das Bias-Frame muss weggelassen werden, wenn Dark-Frames benutzt werden.

Flat-Frames in der Astrofotografie

Flat-Frames sind Aufnahmen eines gleichmäßig beleuchteten Himmels, normalerweise durch ein diffuses Licht, wie z.B. durch eine helle weiße Fläche oder den Himmel bei Tageslicht. Sie dienen dazu, Unebenheiten, Staubpartikel oder Sensorflecken in der Kamera zu erfassen. Flats helfen, Vignettierungseffekte (Abdunklung an den Bildrändern) und sogenannte “Dust Bunnies” (Staubpartikel) zu korrigieren. Diese Bilder werden verwendet, um die gleichmäßige Empfindlichkeit des Kamerasensors zu erfassen und später auf die astronomischen Aufnahmen angewendet.

Unbearbeitetes Astrofoto mit Verstärkerglühen, Vignettierung und Bias-Signal

Dieses Bild zeigt ein unbearbeitetes Astrofoto, das noch nicht mit Bias-, Dark- und Flat-Frames kalibriert wurde. Daher sind verschiedene Artefakte zu erkennen, die die Qualität des Bildes beeinträchtigen:

Verstärkerglühen: In den helleren Bereichen des Bildes, insbesondere im rechten Bereich, ist ein deutliches Verstärkerglühen zu sehen.

Vignettierung: Das Bild zeigt eine deutliche Vignettierung, d.h. die Ecken des Bildes sind dunkler als die Bildmitte. Dies ist ein optischer Effekt, der durch die Bauweise des Teleskope oder der Kamera verursacht werden kann.

Bias-Signal: Im gesamten Bild ist ein leichtes Bias-Signal erkennbar. Dies ist ein konstantes Signal, das von der Elektronik der Kamera stammt.

Kalibriertes Astrofoto: Deutliche Verbesserung gegenüber unbearbeitetem Bild

Dieses Bild zeigt dasselbe Himmelsareal wie das vorherige, jedoch nachdem es mit Bias-, Dark- und Flat-Frames kalibriert wurde. Die störenden Artefakte, die im unbearbeiteten Bild deutlich sichtbar waren, sind nun weitgehend verschwunden.

Bias, Darks und Flats reduzieren nicht das Rauschen des Astrofotos

Dark-Frames, Bias-Frames und Flat-Frames sind wichtige Kalibrierungsdaten, die helfen, bestimmte Bildfehler zu korrigieren oder zu reduzieren, um eine präzisere und qualitativ hochwertigere Verarbeitung der astronomischen Bilder zu ermöglichen. Aber sie sind nicht unmittelbar für die Rauschunterdrückung in den Bildern verantwortlich.