Was ist eigentlich ... Vignettierung?

abbildung00 — Abb. 01: Wenn eine Aufnahme zum Rand hin immer dunkler wird, hat sich die sogenannte Vignettierung bemerkbar gemacht [Peter Oden]

Zuallererst einmal beginnen wir mit einer kurzen pauschalen Erläuterung des Begriffs Vignettierung: Vignettierung bezeichnet die Abschattung einer fotografischen Aufnahme zum Rande des Bildfelds hin.

Aber woher kommt nun diese Abschattung? Die Ursache liegt darin, dass das durch die Frontlinse oder durch den Spiegel eines Teleskops erzeugte Abbild durch eine Blende oder einfach eine Verengung im Strahlengang besonders zum Bildfeldrand begrenzt wird. Bei einem fotografischen Objektiv kann dies die eingebaute Blende sein, bei einem Schmidt-Cassegrain-Teleskop der Austrittstubus und bei einem Newton-Teleskop zum Beispiel die Größe des Fangspiegels. Zwei Abbildungen verdeutlichen dies sofort:

Abb. 2: Ein von vorne einfallendes Lichtbündel erreicht komplett die beteiligten Pixel auf dem Chip. [Peter Oden]

Man sieht sehr schön (Abb. 2), dass bei parallel – also genau von vorne – einfallendem Licht das gesamte Lichtbündel fokussiert und auf dem Chip abgebildet wird. Umgekehrt ausgedrückt kann man sagen, dass die Pixel in der Bildmitte des Chips die gesamte Frontlinse (Spiegel) »sehen« können.

Abb. 3: Die Pixel zum Rande des Chips hin haben die Frontlinse nur noch zum Teil in ihrem Blickfeld. [Peter Oden]

Bei schräg einfallendem Licht (in der Abb. 3 deutlich überzeichnet dargestellt) wird erkennbar, dass die Bildpixel zum Rande hin einen Lichtkegel erhalten, der nur noch zu einem kleineren Teil das Licht von der Frontlinse enthält. Die Bildinformation von der Frontlinse trifft zwar noch auf den Chip, macht aber nur noch einen gewissen Prozentsatz der gesamten Information aus und wird deshalb dunkler dargestellt.

Dieser Effekt ist schleichend und nicht scharf abgegrenzt, sondern die Aufnahme wird zum Rand hin immer dunkler.

Da der Bildfeldrand aber immer noch Bildinformationen enthält, kann man bei einer Nachbearbeitung der Aufnahme diesen Effekt ausgleichen. Hierzu dient die Aufnahme von Flats (siehe hierzu Was ist eigentlich … ein Flat?). Flats sind Aufnahmen, die ausschließlich diesen Helligkeitsverlauf enthalten. Der Computer ist damit in der Lage, aus der Originalaufnahme und dem passenden Flat ein Bild mit einem gleichmäßigen Helligkeitsverlauf zu ermitteln.

Besonders bei der Arbeit mit einer Kamera mit Objektiv lässt sich erstaunlicherweise die Vignettierung reduzieren oder sogar gänzlich zum Verschwinden bringen, wenn abgeblendet wird. Die Verdunkelung des Bildes führt also zu einer gleichmäßigeren Ausleuchtung. Dies erklärt sich dadurch, dass durch den nunmehr engeren »Blickwinkel« auch der Randpixel komplett auf die Frontlinse (Spiegel) fällt. Natürlich ist Abblenden gleichbedeutend mit längerer Belichtung, was gerade bei astronomischen Aufnahmen selten erwünscht ist.

Abb. 4: Durch Abblenden bleibt der Blickwinkel der Pixel auch am Chiprand auf die Frontlinse begrenzt. [Peter Oden]

Die Vignettierung ist umso stärker ausgeprägt, je größer der verwendete Chip ist. Am gleichen Objektiv oder Teleskop arbeitet vielleicht eine Planetenkamera mit ihrem kleinen Chip völlig frei von Vignettierungs-Effekten, eine Kamera mit APS-C-Chip mit minimaler Vignettierung und eine Kamera mit Vollformatsensor mit deutlich spürbarer Vignettierung. Deshalb benötigen Kameras mit Vollformat-Sensor auch mindestens einen 2-Zoll-Auszug am Teleskop oder besser sogar einen 3-Zoll-Auszug.