von Siegfried Bergthal
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AME2008
Internationale Astronomie-Messe
am 13. September 2008
in 78054 Villingen-Schwenningen, Messegelände
Dürrheimer Straße, Kreuzung Waldeckweg.
www.astromesse.de |
Bildbearbeitung für Sternfreunde
Teil 1: Tonwertkorrektur, Arbeiten mit Ebenen und Masken
Bearbeiten von digitalen Bildern bietet nahezu ungeahnte Möglichkeiten. Hier sollen einige Aspekte des großen Themas der Bildbearbeitung besprochen werden und zwar diejenigen, die zu einer Verbesserung von Astro-Aufnahmen führen. Die hier durchgeführten Schritte und Abbildungen wurden mit Adobe Photoshop 7.0 erstellt. Sie sind aber so grundlegend, dass Sie auch mit anderen Programmen durchgeführt werden können. Zuerst werden die Schritte anhand eines S/W-Bildes beschrieben, die Bearbeitung und Feinabstimmung von Farbbildern erfolgt dann im Anschluss.
Die Monitorkalibrierung
Die Bilder nur auf dem Monitor zu betrachten oder eine Dia-Show zu erstellen ist letztendlich nicht befriedigend. Ziel der Arbeit ist ein Abzug aus dem Fotolabor oder ein Ausdruck mit dem Drucker. Daher muss im Vorfeld sichergestellt werden, dass das Bild auf dem Monitor mit dem späteren Abzug übereinstimmt. Hierfür muss der Monitor kalibriert werden. Wer mit einem Programm von Adobe arbeitet, hat automatisch Adobe Gamma installiert. Das Programm befindet sich im Ordner C:\Programme\Adobe\Gemeinsame Dateien\Calibration. Gestartet wird das Programm durch einen Klick auf Adobe Gamma.cpl. Im Startmenü ist dieses Programm nicht zu finden. Das Programm führt Sie mit einem Assistenten schrittweise durch das Programm (siehe Abb. 1). Anschließend lassen Sie Abzüge im Labor erstellen oder drucken verschiedene Bilder aus. Vergleichen Sie jetzt die Monitordarstellung mit den Ausdrucken und verändern Sie die Monitoreinstellungen so lange, bis die Monitorbilder mit den Ausdrucken identisch sind. Führen Sie diese vergleichende Kalibrierung auch mit einer weissen und schwarzen Fläche durch. Dunkeln Sie zu diesem Zweck den Raum ab. Und verwenden Sie anschließend immer die gleiche Beleuchtung. (Bilder sehen in abgedunkelten Räumen am Monitor anders aus, als in einem Raum, in den die Sonne durch das Fenster hereinscheint). Diese "vergleichende" Monitorkalibrierung wird zwar von einigen Profis belächelt, führt aber wesentlich schneller zu reproduzierbaren Ergebnissen als sich mit verschiedenen Farbprofilen herumzuschlagen. Verzichten Sie auf ICC-Profile (International Color Consortium) wenn Sie sich im Gebiet des Farbmanagements nicht auskennen. Farbprofile hinterlegen hardwarebezogene spezifische Farbkennlinien und verändern somit gezielt z.B. vor einer Ausgabe auf den Drucker die Farben. Wenn Sie Bilder für das Internet abspeichern wechseln Sie im Zweifel in den sRGB Farbraum. Für eine erste Abschätzung des Farb- und Helligkeitswiedergabe des Monitors sind auch Kalibrierbilder und Software im Internet verfügbar [1].
Abb. 1: Monitorkalibrierung mit dem Programm Adobe Gamma
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Anpassung des Bildes (Schwarzpunkt, Weisspunkt, Tonwertkorrektur)
Wenn Sie mit der Bildbearbeitung beginnen, müssen Sie in einem ersten Schritt das Bild dem darstellbaren Dynamikumfang anpassen. D.h. den sogenannten Weiss- und Schwarzpunkt setzen (in der Literatur wird auch von "Einstellen der Lichter und Tiefen" gesprochen). Damit stellen Sie sicher, dass der gesamte Dynamikumfang für die Darstellung des Bildes verwendet wird. Das hierzu notwendige Hilfsmittel ist das Histogramm. Bei einem Histogramm (Abb. 2a) werden auf der X-Achse die Helligkeitswerte von schwarz bis weiss aufgetragen und auf der Y-Achse die Anzahl der Pixel des entsprechenden Helligkeitswerts.
Abb. 2a: Das Prinzip des Histogramms
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Bei der Betrachtung eines Histogramms wird zwischen High-Key (Abb 2b) - und Low-Key (Abb. 2c) -Bilder unterschieden. Beim High-Key-Bild sind die Pixel gebündelt auf der rechten Seite des Histogramms. Das Bild besteht also zum überwiegenden Teil aus hellen Pixeln. Astronomische Bilder sind meist Low-Key-Bilder. Der Himmelhintergrund und schwache Nebelausläufer sind alles Pixel mit geringen Helligkeitswerten. Eine ideale Histogramm-Form gibt es nicht! Der Tonwertumfang und die Eigenschaften des Bildes bestimmen die Histogramm-Form. Wichtig ist, dass Sie das Histogramm bei der Bearbeitung der Tonwerte im Auge behalten.
Abb. 2b: Das High-Key Bild
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Abb. 2c: Das Low-Key Bild
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Ein Bild, bei dem der Dynamikumfang nicht ausgeschöpft ist zeigt Abb. 2d, das ganze Bild wirkt flau. Um den vollen Dynamikumfang zu nutzen müssen Sie die Grenzen des Bildes festlegen. Die dunkelsten Pixel werden auf schwarz (0) gesetzt, die hellsten auf weiss (255). Die Pfeile beschreiben die Vorgehensweise. Die schwarzen Pfeile zeigen die Verschiebung des Schwarzpunktes, die weissen die Verschiebung des Weisspunktes. Das Inset zeigt das Ergebnis der Tonwertkorrektur. Wenn Sie die Fehlerkorrektur an Bildern wie in [2] beschrieben durchgeführt haben (Darkabzug, Flatkorrektur ... ) und das Bild in Photoshop öffnen, werden Sie als erstes nichts oder nur sehr wenig sehen. Erst durch die Anpassung des Schwarz- und Weisspunktes rücken Sie das Bild ins richtige Licht. Abb. 2e zeigt nun die Tonwertkorrektur am Kokon-Nebel. Links ist das Originalbild (90 min belichtet mit f = 1760 mm, Öffnung = 210 mm), rechts das korrigierte Bild.
Abb. 2d: Die Verbesserung des Dynamikumfangs
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Abb. 2e: Die Tonwertkorrektur am Kokon-Nebel
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Anpassung des Bildes (mittlere Töne, Gradationskurve)
Mit der Einstellung des Schwarz- und Weißpunktes werden bei "normalen" Bildern auch die mittleren Töne in geeigneter Weise neu verteilt. Bei astronomischen Bildern ist dies in den wenigsten Fällen zufriedenstellend. Um gerade die mittleren bis dunkleren Bereiche anzuheben müssen diese separat eingestellt werden. Hierzu ist die Gradationskurve das geeignete Werkzeug. Wenn Sie auf der Gradationskurve einen Punkt hinzufügen und ihn verschieben verändern Sie das Verhältnis zwischen dem Eingangswert und dem Ausgangswert des Pixels. Mit der Gradationskurve kann jeder Punkt auf der Geraden geändert werden. Damit ist eine sehr präzise Steuerung der Tonwertqualität möglich. Auch bei der Gradationskurve gibt es keine Idealform.
Abb. 2f: Die S-Gradationskurve
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Die Abbildung 2f zeigt die klassische S-Kurve, die zu einer Kontrasterhöhung führt. Wenn die Gradationskurve zur Kontrasterhöhung eingesetzt wird, ist dies immer ein Kompromiss. Das Hinzufügen von Kontrast in einem Bereich führt immer zu einem Kontrastverlust in einem anderen Bereich. Zudem nimmt das Rauschen zu. Die Abbildung 2g hebt fast den gesamten Tonwert des Bildes an. Der Weiss- und Schwarzpunkt bleibt aber erhalten. Immer wenn Sie die Gradationskurve in Richtung des blauen Pfeils verschieben wird das Bild heller. Verschieben Sie die Kurve in die entgegengesetzte Richtung wird das Bild insgesamt dunkler.
Abb. 2g: Fast das ganze Bilde wird heller
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Arbeiten mit Ebenen und Masken
Mit Photoshop 3.0 wurde die Ebenentechnik eingeführt. Dies hat die Bildbearbeitung geradezu revolutioniert. Ebenen sind aber auch oft der Knackpunkt, an dem viele Einsteiger nahezu verzweifeln. Die Ebenen werden hier so ausführlich erläutert, so dass Sie bald auf diese Möglichkeiten der Bildbearbeitung nicht mehr verzichten wollen. Betrachten Sie hierzu Abb. 3a.
Abb. 3a: Ebenen und Masken
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Zuerst wurde ein Bild mit dem Pferdekopf-Nebel geöffnet. Im zweiten Schritt wurde ein Bild vom Mond geöffnet. Dieses wurde dann mit den Befehlen AUSWAHL > ALLES AUSWÄHLEN markiert und mit STRG+C in die Zwischenablage kopiert. Dann wurde zum Bild mit dem Pferdekopf-Nebel gewechselt und das Mondbild mit STRG+V aus der Zwischenablage eingefügt. Die beiden Bilder liegen jetzt übereinander. Das ist genau so, wie wenn Sie zwei Abzüge aus dem Fotolabor übereinander legen. Vom unteren Bild ist nichts mehr zu sehen. Die Abb. 3b zeigt die dazugehörige Ebenen-Palette. Der gelbe und der blaue Pfeil zeigen das soeben beschriebene. Der schwarze Pfeil zeigt auf das Ebenen-Auge. Mit diesem können Sie Ebenen Ein- und Ausblenden. Der Pfeil mit den Spektralfarben zeigt die Füllmethode an. Das ist die Beziehung der Ebene mit der darunter liegenden. Normal bedeutet hier, dass die Ebenen wie Papierbilder übereinander liegen. Durch einen klick auf den Pfeil neben NORMAL können verschiedene Füllmethoden gewählt werden. Insgesamt stehen 22 verschiedene Modi zur Auswahl die Ebenen miteinander zu verknüpfen. Ein Beispiel: MULTIPLIZIEREN verdunkelt das Bild so wie wenn zwei Dias übereinander gelegt werden. Nur mit Experimentieren und Erfahrung können Sie im Laufe der Zeit entscheiden welche Methode der Ebenenverknüpfung anzuwenden ist.
Abb. 3b: Die Ebenenpalette und Masken
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Durch einen Klick auf das runde Symbol (weisser Pfeil in Abb. 3b) erstellen Sie eine so genannte Maske. In der Ebenen-Palette wird dies durch eine Fläche neben dem Ebenen-Icon dargestellt. Der rote Pfeil in Abb. 3b zeigt auf das Maskensymbol das im ersten Schritt
nur weiss ist. In diese Fläche wurde ein schwarzes Rechteck gezeichnet. Die Abbildung 3a zeigt nun die Wirkung der Maske: Schwarze Bereiche in der Maske lassen die darunter liegende Ebene durchscheinen. Es ist so, als würden Sie in der oben liegenden Ebene mit einer Schere die schwarze Fläche ausschneiden; die darunter liegende Ebene scheint durch. Der Vorteil gegenüber einer Schere ist, dass der Vorgang reversibel ist. Wenn Sie mit einem Pinsel und der weissen Farbe das schwarze Rechteck übermalen wird die oben liegende Eben wieder sichtbar und die darunter liegende verschwindet. Ein wichtiger Aspekt ist, dass Sie bei der Maskierungstechnik nicht auf die Farben weiss und schwarz begrenzt sind. Grau lässt die darunter liegende Ebene durchschimmern, wie in Abb. 3c dargestellt.
Abb. 3c fasst die Möglichkeiten der Maskentechnik zusammen:
Weiss in der Maske zeigt die oben liegende Ebene;
Schwarz in der Maske zeigt die unten liegende Ebene;
Grau in der Maske führt zu Überblendeffekten.
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Ergänzend gibt es in Photoshop noch Einstellungsebenen. Die Gradationskurve in Abb. 2g wurde in einer solchen Einstellungsebene durchgeführt und nicht im eigentlichen Bild.
Abb. 3d zeigt die Ebenen-Palette mit einer Einstellungsebene. Durch einen Klick auf den schwarz/weissen Kreis (weisser Pfeil in Abb. 3d) wird oberhalb der aktiven Ebene eine Einstellungsebene eingefügt. Das Symbol für die Einstellungsebene der Gradationskurve wird durch den gelben Pfeil angezeigt. Gleichzeitig erscheint ein Fenster wie in Abb. 2g rechts unten gezeigt. Die Einstellung der Gradation wird nun kontinuierlich Pixel für Pixel berechnet. Die darunter liegende Ebene bleibt unverändert. Durch einen Klick auf das Auge in der Einstellungsebene kann der Vorgang jederzeit rückgängig gemacht werden. Auch zur Einstellungsebene gibt es eine Maske (roter Pfeil in Abb. 3d), d.h. Sie können die Änderung durch die Einstellungsebene auf einzelne Bildtausschnitte beschränken. Die Abb. 3d zeigt die Ebenen-Palette von Abb. 2g. Die rechte Bildhälfte von Abb. 2g zeigt die Veränderung durch die Gradationskurve an. Die linke Bildhälfte zeigt die unveränderte Ebene, weil dieser Teil des Bildes in der Einstellungsebene maskiert ist (roter Pfeil in Abb. 3d). Wenn Sie mehrere Bilder mit ähnlichem Helligkeitsverlauf bearbeiten, können Sie die Einstellungsebenen speichern und in die einzelnen Bilder laden. Die Dateien müssen weder die gleiche Größe noch die die gleiche Auflösung haben! Der einzige Nachteil der Einstellungsebenen ist die Begrenzung auf 8-Bit Daten.
Abb. 3d: Einstellungsebenen
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Literaturreferenzen
[1] http://www.btl-consult.com/btl-consult/monitorkalibrierung.htm
[2] Siegfried Bergthal: CCD-Technik für den Einsteiger
weiter zum Teil 2, Bilder schärfen
