Screenshot Lightroom
Manchmal lässt sich das “engineer by trade” nicht ganz leugnen und etwas Analytik ist gerade in der Astrofotografie nicht verkehrt.
Fragestellung: wie kann man anhand eines Fotos des Nachthimmels die Hintergrundhelligkeit ermitteln? Analog zu den Messwerten des Sky Quality Meters?
Samir Kharusi hat unter “Measuring Skyfog from Camera JPEG” die Methodik beschrieben, ich hab mir die Mühe gemacht, das mit Raw-Dateien, Lightroom und Excel zu operationalisieren.
Die Umsetzung wurde mit Canon EOS 5D Mark III und 70-200 f/2.8 L IS getestet. Die Brennweite ist dabei nicht so wichtig, hier ca. 200 mm, mit 300 f/4 sollte es auch gehen. Zunächst die Kameraeinstellungen:
- Brennweite auf 200 mm, Fokus manuell, IS aus, Fokus unendlich
- Belichtung M, Blende 4, Belichtungszeit 30 s, ISO 3200, bei sehr dunklem Himmel ISO 6400
- Bildqualität Raw in maximaler Auflösung
Und dann ein Bild einigermaßen senkrecht in Richtung Zenit aufnehmen. Die Kamera einfach “auf den Rücken” stellen funktioniert wunderbar.
Die Raw-Dateien (Canon CR2) werden danach in Lightroom importiert. Bei den Entwicklungseinstellungen wie folgt vorgehen:
- Reset, also alles auf 0, auch die Black-Werte, Kurve linear (siehe Screenshot)
- Schärfen auf 0
- Luminanz-Rauschreduzierung auf 100, das ist quasi ein Weichzeichner
- 1:1 Zoom in die Mitte des Bilds
- Weißabgleich auf ein Stück HIntergrund ohne Sternspur
- In Schwarzweißmodus umschalten (V)
Wenn man jetzt mit der Maus über den Hintergrund fährt, kann man unter dem Histogramm die prozentualen Helligkeitswerte ablesen, im Screenshot-Beispiel sind es 19,2 %.
Und jetzt geht es an’s Rechnen. ;-)
Zunächst wird die Belichtungszeit auf die Referenz ISO 800, f/4.0, Hintergrund bei 50% normiert. Die Formel dazu in Excel-Notation, t=Belichtungszeit, iso=ISO Wert, f=Blende, bg=Hintergrund in %:
t_eq = t * iso/ReferenzISO * (ReferenzF/f)^2 * ReferenzBG/bg
Für das Beispiel aus dem Screenshot:
t_eq = 30 s * 3200 / 800 * (4/4)^2 * 50% / 19,2% = 313 s
Daraus errechnet sich dann der SQM-Wert in mag/arcsec^2:
sqm = 13,93 + 2,5 * LOG10(t_eq) = 20,2
Das stimmt exakt mit einer SQM-Ablesung im direkten Vergleich überein. Vielen Dank an Michael Mushardt für das Beispiel und die Referenzmessung.
Zusätzlich kann man noch die Naked Eye Limiting Magnitude NELM ausrechnen, also die visuelle Grenzgröße, die Formel dazu:
nelm = 7,93 – 5 * LOG10( 10^(4,316 – sqm/5) + 1 )
Im Beispiel:
nelm = 7,93 – 5 * LOG10( 10^(4,316 – 20,2/5) + 1 ) = 5,6
Ein gute Grafik zum Vergleich der Werte inklusive der Bortle-Skala findet sich bei darkskiesawareness.org.