Was ist eigentlich … Stacking?

Abb.: Die Überlagerung vieler verrauschter Einzelaufnahmen zu einem rauschfreien Gesamtbild [Peter Oden]

Stacking in der Fotografie bedeutet die Zusammenführung mehrerer einzelner Fotos zu einem Gesamtfoto. Man unterscheidet dabei unterschiedliche Fälle:

Das Fokus-Stacking ist eine Folge von einzelnen Aufnahmen mit unterschiedlicher Schärfenlage (Fokus). Durch spätere Kombination dieser Einzelaufnahmen lassen sich Aufnahmen mit sehr großer Schärfentiefe erzeugen, was gerade im Bereich der Makrofotografie oftmals gewünscht ist. Im Bereich der Astrofotografie, wo im Bereich der Schärfeneinstellung selbst der Entfernungsunterschied zwischen Mond und entfernten Galaxien keine Rolle spielt, hat diese Methode keine Verwendung.

Das Exposure-Stacking ist die Kombination mehrerer Einzelaufnahmen, die mit unterschiedlichen Belichtungszeiten gewonnen wurden. Im einfacheren Fall mit drei derartigen Aufnahmen ist diese Technik schon seit längerem als HDR (High Definition Range) bekannt. Moderne Kameras beherrschen die Technik des Fokus- und des Exposure-Stackings bereits von Hause aus und können die einzelnen Aufnahmen auch teilweise selbsttätig überlagern.

Bei einer totalen Sonnenfinsternis, wie etwa der im August in den USA, wird die sonst vollständig unsichtbare Sonnenkorona sicht- und fotografierbar. Allerdings hat die Korona am Sonnenrand die Helligkeit des Vollmonds und zwei Sonnendurchmesser davon entfernt nur noch rund ein Hundertstel dieses Wertes. Hier arbeiten Astrofotografen üblicherweise mit mindestens drei, besser fünf oder gar sieben Einzelaufnahmen, die mit jeweils der doppelten Belichtungszeit aufgenommen worden sind. Aus der späteren Kombination dieser Einzelaufnahmen entstehen dann Aufnahmen, in denen große Bereiche der Korona mit vielen Details erkennbar werden.

Abb. 2: Aufnahme der Sonnenkorona mit Überlagerung von vier unterschiedlich belichteten Einzelaufnahmen zur Sichtbarmachung unterschiedlicher Details [Peter Oden]
Auch bei der Astrofotografie findet diese Methode immer mehr Einsatzfälle. So ist es etwa fast unmöglich, den Orionnebel, der uns in den kommenden Monaten wieder zunehmend erfreuen wird, so zu fotografieren, dass feinste Nebelstrukturen erkennbar bleiben, ohne dass das Innerste des Nebels nicht vollständig überbelichtet ist. Auch hier kommt das Exposure Stacking gerne mit hervorragenden Ergebnissen zum Einsatz.

In der Astrofotografie spricht man aber oft genug nur vom Stacking, wobei man eine Methode meint, bei der fünf, zwanzig oder gerne auch hundert oder mehr Einzelbilder überlagert werden. Alle diese Einzelbilder wurden aber mit identischen Aufnahmeeinstellungen gemacht…. Wo liegt dann aber überhaupt die Verbesserung, wenn man zwei oder mehr identische Einzelbilder überlagert?

Das Besondere an diesen Aufnahmen ist tatsächlich, dass sie nicht identisch sind. Zwei gut belichtete Fotos an einem schönen Sommertag sofort hintereinander aufgenommen können durchaus bis auf marginale Unterschiede identisch sein. Bei Astroaufnahmen hingegen sieht das anders aus. Hier versucht man, allerschwächste Details sichtbar zu machen, die sich kaum vom Hintergrund abheben. Und genau dieser Hintergrund unterscheidet sich von Aufnahme zu Aufnahme, weil sich gerade in den dunklen Bildteilen das Rauschen störend bemerkbar macht. Sieht man von wiederkehrenden Bildfehlern wie Vignettierung oder defekten Pixeln einmal ab, so ist dieses Bildrauschen jedoch statistisch verteilt und wechselt. Die störenden Informationen an der gleichen Stelle sind manchmal größer und manchmal schwächer.

Bildet man den Mittelwert vieler überlagerter Bilder, so bleibt die Helligkeit der abgebildeten Objekte – auch der schwachen – unverändert, wohingegen das Rauschen im Bild immer schwächer wird.

Abb. 3: Zufallszahlen zwischen ‘0’ und ‘1’. Man erkennt, wie sich der Mittelwert bei mehr Zahlen immer mehr an 0,5 annähert (jeweils rechte Spalte, obere Zahl) und die Abweichung davon immer geringer wird (markiertes Feld) [Peter Oden]
Rauschfreiere Bilder lassen sich wiederum besser nachbearbeiten. Auch eine Schärfung des Bildes, um Details besser hervorzuheben, ist nun viel besser möglich geworden, ohne das Rauschen noch mehr zu verstärken. Speziell bei Planetenaufnahmen lassen sich durch Stacken von Tausend(en) Einzelaufnahmen hier geradezu faszinierende Details herausarbeiten.

Geeignete Programme zum Stacken von Astroaufnahmen sind etwa AutoStakkert, Registax oder DeepSkyStacker.

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