|
|
|
 |
|
 |
||||||||||
|
||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
« Vorhergehender Artikel Nächster Artikel »
Dieser Teil der Serie wird ausnahmsweise leider ein wenig theoretisch. Es werden drei Grundbegriffe behandelt, die in der Astrofotografie und Fotografie allgemein von elementarer Bedeutung sind. Die ISO-Empfindlichkeit und die Lichtstärke bestimmen in Kombination die benötigte Belichtungszeit bei sonst gleichbleibenden instrumentellen und atmosphärischen Voraussetzungen.
Die ISO-Empfindlichkeit hat ihre Wurzeln in der analogen Fotografie. Ihre Einteilung und Abstufung wurde bei der Konzipierung von Digitalkameras (Digicams und digitale Spiegelreflexkameras) übernommen.
In der Literatur wird die Empfindlichkeit mitunter in ASA angegeben. Dies ist ein älterer Begriff aus der Zeit der analogen Fotografie, der aber zum Teil noch verwendet wird. Die Begriffe ASA und ISO sind gleichbedeutend, 100 ASA entsprechen zum Beispiel 100 ISO. In dieser Artikelserie wird die allgemein übliche Schreibweise "ISO 100" (bzw. ein anderer Wert) verwendet.
Es sind folgende ISO-Empfindlichkeiten gebräuchlich: 100, 200, 400, 800, und 1600. Seltener werden ISO-Werte von 50 und 1000 eingesetzt, in der digitalen Fotografie werden sie kaum berücksichtigt.
Mit ISO-Empfindlichkeiten wird folgendermaßen umgegangen:
Eine Verdoppelung der ISO-Zahl bringt bei gleicher Lichtstärke (siehe unten) eine Halbierung der benötigten Belichtungszeit. Umgekehrt wird bei einer Halbierung der ISO-Zahl die Belichtungszeit bei gleicher Lichtstärke verdoppelt.
Geringe ISO-Werte eignen sich vor allem für helle Objekte wie Mond und Sonne. Hohe Empfindlichkeiten werden vorzugsweise bei lichtschwachen Objekten wie Nebeln und Sternhaufen angewendet. Mittlere ISO-Werte sind für Konstellationen etc. geeignet.
Vorteile geringer Empfindlichkeiten:
Sie bieten eine hohe Bildschärfe und Auflösung sowie kräftige, brillante Farben. Je nach Kameramodell ist das Hintergrundrauschen, auch thermisches Rauschen genannt, geringfügig bis vernachlässigbar klein.
Nachteile geringer Empfindlichkeiten:
Je nach Motiv sind zum Teil sehr lange Belichtungszeiten trotz lichtstarker Optiken erforderlich, von ein paar extrem lichtstarken Kameraobjektiven abgesehen. Die langen Belichtungszeiten bergen eine erheblich höhere Gefahr des Verwackelns als kurze Belichtungen. Mit langen Belichtungszeiten werden die Akkus auch schneller verbraucht.
Vorteile hoher Empfindlichkeiten:
Mit hohen Empfindlichkeiten werden relativ kurze Belichtungszeiten möglich. Hierdurch wird die Gefahr, dass eine Aufnahme durch Wind verwackelt, drastisch reduziert. Es wird ausserdem der Akku geschont, so dass mit der gleichen Akkuladung mehr Deep-Sky-Aufnahmen in einer Nacht möglich sind.
Nachteile hoher Empfindlichkeiten:
Hohe ISO-Empfindlichkeiten haben eine herabgesetzte Auflösung, feine Details an strukturierten Objekten werden schlechter oder überhaupt nicht dargestellt. Die Farben sind bei weitem nicht so schön und brillant wie bei geringen ISO-Empfindlichkeiten, und der Kontrast ist verringert.
Bei hohen Empfindlichkeiten hat man immer ein starkes bis sehr starkes Hintergrundrauschen. Dieses Rauschen ist vom Kameramodell abhängig. Digicams haben erfahrungsgemäß ein stärkeres Rauschen als digitale Spiegelreflexkameras, insbesondere bei hohen ISO-Werten. Es treten auch häufig sog. Hotpixel auf. Das sind Pixel, die sternförmig hell erscheinen, obwohl sie nicht belichtet wurden. Man kann sie von Sternen daran unterscheiden, dass bei Sternen bei starkem Einzoomen um den/die hellsten Pixel ein kleiner Hof aus schwächeren Pixeln vorliegt.
Grundsätzlich sollte wegen des Gewinns an Bildqualität die Empfindlichkeit so gering wie möglich gewählt werden.
Welche Empfindlichkeit für welches Objekt?
Die folgende Tabelle gibt Richtwerte für empfehlenswerte ISO-Empfindlichkeiten bei bestimmten Motiven an:
| Motiv | ISO-Zahl |
| Mond (Gesamtansicht) | 50-100 |
| Mond (Detailaufnahmen einzelner Formationen) | 200 |
| Mond (Erdschein) | 200-400 |
| Mondfinsternisse | 400-800 |
| Sonne | 50-100 |
| Sternstrichspuren | 400 |
| Meteore | 400 |
| Deep-Sky mit ruhender Kamera | 400-1600 |
| Deep-Sky mit Nachführung | 200-400 |
| Stimmungsaufnahmen/Konstellationen/Sternenhimmel | 200-400 |
Die Lichtstärke, auch Blende oder Öffnungsverhältnis (bei Teleskopen und Spektiven) genannt, ist eine der wichtigsten Kennzahlen von Objektiven und Teleskopen. Bei gegebener ISO-Empfindlichkeit entscheidet sie über die benötigte Belichtungszeit.
Die Lichtstärke errechnet sich aus dem Quotienten von freier Öffnung (= Spiegel- oder Objektivdurchmesser) und der Brennweite (der Abstand zwischen Spiegeloberfläche bzw. Linsenzentrum und der Brennebene). Beispielsweise hat ein 200 Millimeter Teleobjektiv mit einer Anfangsöffnung von 50 Millimetern eine Lichtstärke von 1:4. Für die Lichtstärken gibt es die Schreibweisen f/4 und 1:4 (sprich „f vier“ bzw. „eins zu vier“). In dieser Artikelserie wird die Schreibweise 1:4 verwendet.
Bei Kameraobjektiven werden folgende Lichtstärken verwendet: 1,0; 1,4; 2,0; 2,8; 4,0; 5,6; 8; 11 usw. Dazwischen liegende Werte repräsentieren halbe Blendenstufen. Bei lichtstarken 50 Millimeter Objektiven wird oft auch als Anfangslichtstärke 1:1,8 oder 1:1,2 verwendet.
Diese auf den ersten Blick unlogische Zahlenfolge hat einen einfachen Grund: Die Fläche der Öffnung und damit auch die auf den Sensor einfallende Lichtmenge verdoppelt sich, wenn der Durchmesser des Objektivs um den Faktor 1,4 vergrößert wird. Jeder Wert der Reihe ist um den Faktor 1,4 größer als der vorangegangene Wert. Ein Objektiv mit 14 Zentimetern Durchmesser sammelt also doppelt soviel Licht wie ein Objektiv mit zehn Zentimetern Öffnung. Bleibt die Brennweite und mit ihr die Abbildungsgröße eines Objektes auf dem Sensor konstant, wird die Belichtungszeit bei Verdoppelung der Objektivfläche halbiert. Umgekehrt verdoppelt sich die benötigte Belichtungszeit, wenn die Lichtstärke bei konstanter Brennweite auf den nächst höheren Wert der Zahlenfolge (zum Beispiel von 4,0 auf 5,6) verringert wird. Das entspricht einer Halbierung der Lichtsammelfläche.
Die obigen Werte sind sinnvoll gerundet, in der Praxis sind diese Abweichungen von der mathematisch exakten Zahlenfolge vernachlässigbar. Astronomische Teleskope und Spektive haben in der Regel ganzzahlige Öffnungsverhältnisse. Gängig sind 1:4, 1:6, 1:8, 1:10, 1:12 und 1:15.
Verdoppelt man den Durchmesser bei gegebener Brennweite, wird die Belichtungszeit auf ein Viertel reduziert und umgekehrt vervierfacht, wenn die Öffnung halbiert wird. Dieses Beispiel ist wichtig, sofern mit den beliebten Zweifach-Barlow-Linsen die Brennweite verdoppelt werden soll. Hierbei wird die benötigte Belichtungszeit vervierfacht.
Vorteile lichtstarker Optiken:
Durch das größere Lichtsammelvermögen sind schwächere Objekte erfassbar als mit kleinen Öffnungen. Es sind wesentlich kürzere Belichtungszeiten möglich. Die Gefahr, dass ein Foto zum Beispiel durch Wind verwackelt, wird somit drastisch reduziert. Lichtstarke Optiken, insbesondere Spektive und Teleskope, sind in der Regel kurzbrennweitig. Sie haben somit ein relativ großes Gesichtsfeld, und es können größere Himmelsausschnitte fotografiert werden.
Nachteile lichtstarker Optiken:
Die Sonne und auch der Mond in der Zeit um Vollmond sind extrem hell. Mit hohen Lichtstärken um 1:4 und höher kann es passieren, dass sie trotz Verwendung von kürzesten Belichtungszeiten überbelichtet werden.
Lichtstarke Optiken sind teurer als lichtschwache. Die lichtstarken Varianten sind nur mit einem hohen Kostenaufwand in hoher Qualität herzustellen. Billige Modelle haben oft Abbildungs- und im Falle von Linsenteleskopen Farbfehler.
Vorteile lichtschwacher Optiken:
Sie sind in guter Qualität wesentlich preiswerter herzustellen als lichtstarke Versionen. Im Falle der Sonnen-, Mond- und Planetenfotografie sind die häufig benötigten langen Effektivbrennweiten besser erreichbar, da solche Konstruktionen in der Regel eine längere Brennweite haben.
Nachteile lichtschwacher Optiken:
Es sind längere Belichtungszeiten nötig. Die Gefahr, dass ein Foto durch Wind verwackelt, erhöht sich sehr stark. Lichtschwache Teleskope haben, von einigen Spiegelteleskopen abgesehen, eine größere Baulänge und sind somit beim Transport unhandlicher. Durch das dunklere Sucherbild kann die exakte Fokussierung sehr schwer werden.
Was ist korrekte Belichtung?
Per Definition ist eine Fotografie dann richtig belichtet, wenn sie die Helligkeits- und Kontrastwerte hat, die man auch bei der Betrachtung des Motivs mit dem bloßen Auge wahrnimmt. In der Astrofotografie ist diese Definition problematisch:
Natürlich kann ein Astrofoto komplett überbelichtet sein, zum Beispiel wenn das Motiv strukturlos weiss ("ausgebrannt") ist oder unterbelichtet, falls das Motiv so schwach abgebildet wird, dass es im Hintergrundrauschen, das bei Unterbelichtung besonders stark ausgeprägt ist, untergeht.
Bei vielen Objekten variiert die Helligkeit aber über einen großen Bereich. Zum Beispiel wird ein Kometenschweif lichtschwächer, je weiter man sich vom Kometenkopf entfernt. Der Mond zeigt bei knapper Belichtung zahlreiche Feinstrukturen, bei längerer Belichtung ist die Betrachtung des Bildes für das Auge angenehmer, allerdings werden viele Details überstrahlt.
Diese beiden Beispiele zeigen, dass es in der Astrofotografie nur in seltenen Fällen eine einzige korrekte Belichtungszeit für ein Motiv gibt. Die richtige Belichtungszeit hängt in vielen Fällen von den Wünschen und Zielen des Fotografen ab.
Die beiden Fotos zeigen die totale Sonnenfinsternis vom 21. Juni 2001, aufgenommen mit gleicher Ausrüstung und ISO-Empfindlichkeit. Die obere Aufnahme zeigt Chromosphäre, Protuberanzen und die innere Korona. Das untere Foto wurde länger belichtet und zeigt die sehr lichtschwachen äusseren Bereiche. Beide Fotos sind korrekt belichtet, es ist eine Geschmacksfrage des Betrachters, welches Foto er bevorzugt. Sonnenfinsternisse werden in dieser Serie nicht näher behandelt, hier wurden sie nur als gutes Beispiel herangezogen.
 |
 |
Welche Belichtungszeit für welches Motiv?
In der folgenden Tabelle gebe ich Empfehlungen für Belichtungszeiten für bestimmte Motivgruppen. Diese Tipps beziehen sich auf die angegebene ISO-Empfindlichkeit. Alle Angaben sind als Richtwerte bzw. Faustregeln zu verstehen, da die tatsächlich benötigte Belichtungszeit auch von der Höhe über dem Horizont und der Durchsicht abhängt.
| Motiv | Belichtungszeit | Für ISO |
| Mond (Gesamtansicht) | Halbmond: 1/125 s; Vollmond 1/350 s. bei 1:10 | 50-100 |
| Mond (Detailaufnahmen einzelner Formationen) | Sekundenbereich, abhängig von Phase, Brennweite und Lichtstärke | 200 |
| Mond (Erdschein) | zwei bis zehn Sekunden bei 1:10 | 200-400 |
| Mondfinsternisse | drei bis zehn Sekunden bei 1:10 | 400-800 |
| Sonne | 1/250 s bis 1/1000 s bei 1:10 | 50-100 |
| Sternstrichspuren | beliebig | 400 |
| Meteore | mehrere Stunden | 400 |
| Deep-Sky mit ruhender Kamera | siehe Tabelle in Folge 7 | 400-1600 |
| Deep-Sky mit Nachführung | motivabhängig, keine allgemeine Angabe möglich | 200-400 |
| Stimmungsaufnahmen/Konstellationen/Sternenhimmel | motivabhängig, keine allgemeine Angabe möglich | 200-400 |
Beim Mond in der Gesamtansicht wurden die Zahlen so gewählt, dass er knapp belichtet ist und möglichst viele Details zu erkennen sind. Soll der Mond heller, ähnlich wie am Himmel mit bloßem Auge, erscheinen, muss man die zwei- bis vierfache Belichtung verwenden.
In der nächsten Folge geht es um Kameraobjektive vom Weitwinkel bis zum Supertele sowie Spektive und ihre Anwendung in der Astrofotografie.
« Vorhergehender Artikel Nächster Artikel »
| Serie-Inhaltsübersicht | |
| Konzept und Ziele der Serie | |
| Grundausrüstung und der richtige Beobachtungsort | |
| ISO–Empfindlichkeiten und Belichtungszeiten | |
| Objektive vom Weitwinkel bis zum Supertele und ihre Anwendungen in der Astrofotografie | |
| Fokussierung von Astrofotos | |
| Erste Astrofotos mit ruhender Kamera: Der Mond | |
| Erste Astrofotos mit ruhender Kamera: Sternenhimmel, Strichspuren und Konstellationen | |
| Das Einsteigerteleskop für die Astrofotografie und Gebrauchtgeräte | |
| Montierungen | |
| Nachführung und Piggyback-Fotografie | |
| Die Sonne | |
| Deep–Sky–Fotografie I | |
| Deep–Sky–Fotografie II | |
| Kometen | |
| Meteore | |
| Einführung in die Fotografie mit Webcams und verwandten Aufnahmesystemen | |
| Astrofotografie und (Fern-)Reisen | |
« Vorhergehender Artikel Nächster Artikel »
|
|||||||||||
|
|||||||||||
