Abenteuer Astronomie

Die meisten Anwender nutzen bei ihren digitalen Kameras eigentlich nur das JPEG-Format. Dies ist ein Format, in dem die Aufnahmen der Kamera stark komprimiert und damit speicherplatzsparend abgelegt werden. Im RAW-Format dagegen werden die einzelnen Aufnahmen weitgehend unkomprimiert abgelegt.

Speicherformat

Beim Auslesen eines Pixels auf dem Kamerachip wird die durch das aufgetroffene Licht angesammelte Spannung ausgelesen und digitalisiert. Im RAW-Format werden dann die einzelnen Werte in einer 12-Bit, 14-Bit oder gar 16-Bit-Darstellung abgelegt. Damit werden die Helligkeitswerte in 4.096, 16.384 oder gar 65.536 Abstufungen abgespeichert (im Gegensatz zu JPEG mit 8 Bit, das nur 256 Abstufungen gestattet.

Auf dem Chip ist vor den einzelnen Pixel eine Farbmaske mit roten, grünen und blauen Filtern angebracht, so dass die einzelnen Pixel beim Auslesen Werte für entweder rote, grüne oder blaue Helligkeitswerte zurückliefern. Im Gegensatz zu JPEG werden im RAW-Format diese Werte noch nicht weiterverarbeitet oder sonstwie verknüpft. Sie werden einfach in einer langen Tabelle abgelegt, die zu Beginn noch um die Aufnahmewerte für Kamera, Datum, Belichtung, Blende, Brennweite, ISO und weitere Parameter ergänzt werden.

Diese Tabellen sind allerdings nicht einheitlich aufgebaut, sondern von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich, proprietär und nicht dokumentiert. Dennoch gibt es auch von Fremdherstellern Konverter, die das RAW-Format in ein marktübliches Format zur Weiterverarbeitung konvertieren können. Diese Hersteller bezahlen entweder Lizenzgebühren an die Kamerahersteller für die lizenzierte Offenlegung oder ermitteln den Aufbau des RAW-Formats durch nachträgliches Dekodieren des RAW-Formats.

ISO und Whitebalance

Eingestellte Werte wie Whitebalance werden nicht im RAW-Bild umgesetzt, sondern lediglich für die spätere Weiterverarbeitung im RAW-Konverter mit abgespeichert. Anders dagegen sieht es bei den ISO-Werten aus. Auch wenn der Chip eine herstellungsbedingte Empfindlichkeit hat, die sich auch bei unterschiedlichen ISO-Werten überhaupt nicht ändert, wird der eingestellte ISO-Wert dennoch dazu verwendet, den Verstärkungsgrad des Wandlers, der die Spannung der Chippixel in digitale Werte umsetzt, zu beeinflussen. Somit ergeben sich jeweils unterschiedliche Auslesewerte, die dann in den RAW-Daten entsprechend gespeichert werden.

Kamerainterne Vorverarbeitung der RAW-Werte

Eigentlich ist dies ja ein Widerspruch in sich: einerseits geht es darum, die Rohdaten des Chips unverändert und damit verlustfrei zu speichern. Andererseits fügen aber viele Hersteller eben doch weitere Verarbeitungsschritte in die Rohdatenerfassung und vor der Speicherung ein.

• Bereits in die Rohdaten eingearbeitet wird eine Rauschunterdrückung, um die Bilder weicher bzw. rauschfreier erscheinen zu lassen. Dies kam zum Beispiel bei einem missglückten Firmware-Update für die Sony Kameras a7SII und a7RII im August 2016 zum Tragen. Hier wurde die Rauschfilterung so gesteigert, dass bei Astroaufnahmen ein nennenswerter Teil der Sterne unterdrückt wurde. Dieser Fehler ist unter dem Namen ‚star eater‘ bekannt geworden.
• Auch eine Vorschärfung der Bilder findet teilweise statt, die vom Anwender eventuell gar nicht gewollt ist und auch nicht verändert werden kann.

Diese Veränderungen nehmen die kamerainternen Prozessoren (z.B. DIGIC bei Canon) vor. Neuere Generationen dieser Prozessoren können durch aufwendigere Rechenalgorithmen durchaus auch bessere Bilder erzeugen, allerdings ist das eben auch nicht mehr die ursprüngliche Absicht, die mit den RAW-Formaten verfolgt wurde.

Software für RAW-Formate

Prinzipiell liefert natürlich jeder Hersteller bei jeder Kamera, die das RAW-Format unterstützt, ein eigenes Konvertierungsprogramm mit. Dennoch ist es umständlich, wenn man zum Beispiel mit einer Canon-, einer Sony- und einer Panasonic-Kamera arbeitet, hierfür unterschiedliche Programme zu verwenden. Adobe etwa bietet einen (kostenpflichtigen) Konverter an, der auch recht schnell neue Kameraformate unterstützt. Das kostenlose RAW-Therapee ist fast genausogut, hinkt allerdings zeitlich immer ein wenig hinterher. Aber auch zahlreiche weitere Programme bieten die Konvertierungsoption an.

Neben der reinen Konvertierung bieten diese Programme auch gleich noch Funktionen zur weiteren Verabeitung wie Weißabgleich, Schärfung, Rauschminderung, Helligkeit/Kontrast, Histogrammfunktionen und einiges mehr. Äußerst vorteilhaft ist die hohe Informationsdichte der RAW-Dateien mit bis zu 16 Bit. Hiermit können selbst völlig unterbelichtete Bilder so im Histogramm gestreckt werden, dass sich ohne allzu große Verluste immer noch ansehnliche Ergebnisse erzielen lassen.

Fazit

Trotz aller erwähnten Schwächen bleibt das RAW-Format besonders für Astrofotografen ein unverzichtbares Werkzeug. Die Möglichkeiten der Nachbearbeitung durch die viel höhere Informationsdichte steigen analog dazu und es können feinste Strukturen (z.B. in Nebeln) herausgearbeitet werden, die im JPEG-Format völlig untergehen.