Belichtungszeitverlängerung durch Addieren von Bildern

Viele kompakte Digitalkameras bieten maximale Belichtungszeiten von max. 15 oder 30 Sekunden. Dieses reicht vor allem in ländlichen Gebieten kaum aus, um Nachts genügend Licht einzufangen. Hier kommt die Addition von Bildern zum Einsatz. Prinzipiell muss das Objekt der Begierde ein stillstehendes sein.
Diese Methode eignet sich nicht für Kameras, welche nach der ersten Langzeitbelichtung eine Kühlpause brauchen. Also nicht für die A-Serie von Minolta.
Die Methode nutzt die zufällige Verteilung des Rauschens bei der Bildaufnahme aus, Hotpixel wurden durch die Rauschunterdrückung der Kamera bereits heraus gefiltert, das übrige Rauschen ist von Aufnahme zu Aufnahme tatsächlich zufällig verteilt. Wenn auch nicht bei allen Kameras.

Was braucht man dafür?

In erster Linie natürlich ein Stativ und eine Kamera. Es ist ratsam einen Fernauslöser für die Kamera zu verwenden, da die Kamera durch das Betätigen des Auslöseknopfes sonst leicht verrutschen kann (zumindest bei preiswerten Stativen). Man sollte auch für den Untergrund des Statives Sorge tragen. Stative versinken durch ihr Eigengewicht langsam in weichen Untergründen, bei 2 Minuten Belichtungsvorgang durchaus merklich.

Wie wird belichtet?

Man geht davon aus, dass mit der maximalen Blendenöffnung in Kombination mit der maximalen Belichtungszeit und einem niedrigen ISO-Wert nicht genügend Licht aufgenommen werden kann, um das Objekt ausreichend zu belichten. Die Blende bleibt offen, die Belichtungszeit am oberen Anschlag, der ISO-Wert im Normalfall am unteren Ende. Nun nehmen sie mehrere Bilder direkt nacheinander auf (Rauschunterdrückung einschalten, falls dies nicht automatisch geschieht). Wie viele Bilder, hängt stark von der Beleuchtung ab. Wenn ihre Kamera eine Histogramanzeige besitzt, können sie anhand derer einschätzen, wie viele Bilder sie brauchen. Wenn das Histogram nur bis zur Hälfte reicht, dann 2 Bilder, bei einem Viertel 4 Bilder. Nehmen sie lieber ein Bild zuviel auf. Benutzen sie so möglich, eine Fernbedienung. Alternativ gibt's für Canon-Kameras auch eine Art Intervall-Funktion, die eignet sich ebenfalls.

Behandlung in Photoshop

Sie öffnen das erste Bild. Sie markieren alles (Strg + A) und kopieren es in die Zwischenablage (Strg + C) und schließen die Datei wieder. Nun drücken sie STRG + N um eine neue Datei zu erstellen (wir nenne die Datei der Einfachheit halber 'Addierung'). Hier färben sie den Hintergrund schwarz ein und fügen anschließend das erste Bild mit STRG + V ein.
Nun öffnen sie das 2. Bild, markieren alles, kopieren es in die Zwischenablage, schließen die Datei und fügen das ganze mit Strg + V in die Datei 'Addierung' ein.

Nun kontrollieren sie, ob beide Bilder passgenau aufeinander liegen. Dazu benötigen sie den Navigator (Windows- Navigator) und das Fenster für die Ebenen (Windows - Layers). Sie zoomen mit dem Navigator ca. 400 % ins Bild hinein und suchen sich eine Stelle mit klaren Umrissen und Strukturen. Klicken sie dann mehrmals auf das Augensymbol vor "Layer 2".

Das 2. Bild wird nun kurzzeitig ausgeblendet und wieder eingeblendet. Normalerweise sollte es deckungsgleich sein. Wenn nicht, deaktivieren sie unter "View - Snap" das Häkchen vor "Snap" und rücken es mit dem "Move-Tool" an die rechte Stelle. Kontrollieren sie noch einmal die Ecken, evtl. ist das Bild auch verdreht. Zum Ausrichten kann man ruhig bis 1600% reinzoomen, wird dann einfach genauer.

Nun kommt der entscheidende Schritt. Momentan überdeckt die 2. Ebene "Layer 2" die erste und diese den Hintergrund. Sie wählen hier als Deckmethode "Screen" aus. Dies bedeutet dass die Helligkeit 2er übereinander liegender Bildpunkte addiert wird. Die gleiche Deckmethode stellen sie auch für die 1. Ebene (also das erste Bild) ein.

Sie sollten nun feststellen, dass ihr Bild etwas heller geworden ist.

Genauso verfahren sie mit den anderen Bildern. In die Zwischenablage kopieren, als Ebene in die Addierung einfügen, wenn nötig die Position korrigieren und als Deckmethode "Screen" auswählen. Von Bild zu Bild wird die Helligkeit des Gesamten zunehmen.

Zur Kontrolle können sie immer mal wieder das Histogram betrachten. Dazu legen sie alle Ebenen zusammen (STRG + SHIFT + E) und lassen sich mit STRG + L das Histogramm anzeigen. Beachten sie, dass keiner der Farbkanäle überbelichtet werden darf, weil sonst der Farbeindruck nicht mehr passt. Zu den einzelnen Ebenen kommen sie, indem sie in der History (Windows - History) die Zusammenlegung der Ebenen rückgängig machen.

Bei zuviel Licht

Es kann vorkommen, dass bei einer Addierung aus 2 Bildern bereits eine Überbelichtung bei einem der Farbkanäle auftritt. Dazu können sie in der Ebenen Palette die Deckkraft der Ebenen (Opacity) auf einen niedrigeren Wert reduzieren. Die Reduzierung sollte bei allen Ebenen gleichmäßig stattfinden. Also nicht 100% vom ersten Bild und 30% vom Zweiten, weil sonst das Rauschen nicht mehr zufällig verteilt ist.

Das Resultat

ohne Addierung (16 sec) mit Addierung (64 sec)

Man könnte auch nur 16 Sekunden belichten und dann das ganze über Photoshop aufhellen. Dies führt jedoch zu deutlich höherem Rauschen. Bei der Addierung radiert sich das Rauschen weitgehend aus. (Die Schärfung der Kamera stand auf '-1', deshalb wirkt es etwas weich). Das Kompensieren des Rauschens gilt jedoch nicht für alle Kameras, bei einer kleinen Canon A510 funktioniert es z.B. nicht.

 

Auf obrigen Bild erkennt man eine Schwäche der Methode. Die Belichtung erfolgt nach folgendem Schema:

Dies bedeutet, das sich bewegende Objekte nicht als Linie, sondern gepunktet dargestellt werden. Muss man eben per Hand mit dem Verwisch-Tool von Photoshop die Punkte zu einer Linie glätten.
Sie belichten im eigentlich Sinne von Photonen sammeln 3mal so lange wie die längste  Belichtungszeit. Die scheinbare Belichtungszeit auf dem Bild beträgt aber etwas mehr als das 5fache der Maximalen Belichtungszeit (die letzte Darkframesubstraction entfällt).

Bis zu welcher Grenze funktioniert das?
Man kann mit der Methode um einiges über die Wahrnehmbarkeitsgrenze des Auges hinaus gehen. Dazu sind sehr viele Belichtungen erforderlich. Und es geht nicht mit jeder Kamera.
Neuere Kameras mit guten CCD-Chips vertragen auch Belichtungszeiten von 15 sec bei ISO200 ohne Hotpixel zu produzieren, jedenfalls in kühlen Nächten. Jedoch weisen die Bilder dann schon ein nicht unerhebliches Rauschniveau auf. Das Rauschen addiert sich bei 20 Belichtungen zu einem scheinbar grauen Hintergrund.
Ich habe den Versuch mit einer Addierung aus 20 solcher Bilder gemacht. Das Objekt der Begierde war die Milchstraße in einer relativ klaren Nacht auf dem Lande. Hab mit der Kamera etwas daneben gezielt, aber ich denke man erkennt es.

20 Bilder übereinandergelegt, ausgerichtet und addiert Das ganze in Photoshop korrigiert

Leider besitze ich keine Nachführung für solche Aufnahmen, daher ist es eine sehr aufwendige Arbeit. Man erkennt wirklich auf dem Bild mehr Sterne als mit dem bloßen Auge am Himmel, und das sind keine Hotpixel. Was etwas zu kurz kommt, ist die "Milch" in der Milchstraße. Man erkennt diese zwar noch in Ansätzen, jedoch nicht gut, da sie nicht als schimmernde Fläche wahrgenommen wird, sondern als Ansammlung von Punkten. Hier kann man zur Not noch mit einer Addition eines stark weichgezeichneten (Gaussian Blur) Bildes den Effekt so hinbekommen, wie wir ihn als Menschen war nehmen. Fakt ist es ja, dass der Schleier auch nur aus sehr sehr vielen einzelnen Punkten besteht.

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