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Astrofotografie: Was ist eigentlich Stacking?

Zuletzt aktualisiert am 07.01.2023 von Hendrik
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Du interessierst Dich für Astrofotografie? Du bist möglicherweise über das Wort „Stacking“ gestolpert und nun auf der Suche nach Antworten, was Stacking überhaupt ist und wie Stacking funktioniert? Dann ist der nachfolgende Beitrag genau richtig für Dich!

Milchstraße über dem Brombachsee. Sony Alpha 7 III mit Sony SEL20F18Z.
Gestackte Aufnahme der Milchstraße – es ist kaum noch Bildrauschen zu sehen.

Als ich mit dem Thema AstrofotografieBei Amazon shoppen? Hier entlang...[Affiliate-Link] begann und meine ersten Aufnahmen – damals noch mit der Sony RX100IV – machte, war ich fasziniert vom Sternenhimmel.

Die ersten Fotos sahen auch klasse aus und ich investierte viel Zeit in die Entwicklung mit darktable.

Problem: Bildrauschen

Ich versuchte meine Bilder immer weiter zu optimieren, stellte aber bald fest, dass die hohen ISO-Werte zwangsläufig viel Bildrauschen mit sich brachten.

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Die kleine SonyBei Amazon shoppen? Hier entlang...[Affiliate-Link] mit ihrem 1-Zoll großen Bildsensor geriet schnell an ihre Grenzen. Bilder mit ISO 1600 waren noch ansehnlich, aber ab ISO 3200 war definitiv die Schmerzgrenze überschritten. Sehr ausgeprägtes Bildrauschen inkl. vieler Hotpixel war die Folge.

Lösung: Stacking – Bildrauschen als Zufallsprozess.

Ich machte mich folglich auf die Suche nach Lösungsmöglichkeiten und stieß immer öfter auf das Thema Stacking.

Beim Stacking macht man sich die Tatsache zunutze, dass Bildrauschen ein Zufallsprozess ist: Durch die Signalverstärkung bei hohen ISO-Werten weichen viele Pixel einer Aufnahme vom normalen Bildsignal hinsichtlich Helligkeit und Farbe ab.

Das Gute daran: Diese Abweichungen treten über mehrere Fotos so gut wie nie exakt an den gleichen Stellen auf.

Zur Veranschaulichung dient nachfolgendes Bild, das vier aufeinanderfolgende Aufnahmen eines Bildausschnitts zeigt, der mit meiner Sony Alpha 6400 und mit ISO 3200 aufgenommen wurde:

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Veranschaulichung von Bildrauschen

Auf dem obigen Bild ist klar zu erkennen, was ich zuvor schrieb: Die „rauschenden“ Pixel variieren von Bild zu Bild.

Beim Stacking macht man nun nichts anderes, als für jedes Pixel mehrerer identischer Aufnahmen den Durchschnittswert von Farbe und Helligkeit zu errechnen (je nach Methode wird auch der Median verwendet).

Ziel ist, das Bildrauschen annähernd zu eleminieren.

Stapelt bzw. stackt man die vier Aufnahmen aus dem vorherigen Beispiel übereinander, sieht das Ergebnis bereits folgendermaßen aus:

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Gestackte Aufnahme

Klar – Bildrauschen ist noch immer zu sehen. Allerdings dienten zur Veranschaulichung auch lediglich vier Fotos als Grundlage. Dafür sind bereits viele Details zu erkennen, die oben auf den Einzelaufnahmen noch nicht ersichtlich waren.

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Für Stacking macht man daher immer mehrere Aufnahmen des gleichen Motivs mit identischen Kameraeinstellungen.

Je mehr Aufnahmen vorliegen, desto besser das Resultat.

Problem: Belichtungszeit und Sternenspuren

Sterne bewegen sich bekanntlich kontinuierlich am Himmel. Ihre Bewegungsgeschwindigkeit ist höher, als viele das vielleicht zunächst denken.

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Überzogenes Beispiel für Sternenspuren

Die maximale Belichtungszeit hängt direkt von der verwendeten Brennweite ab. Mit meinem Samyang 12mm f/2Bei Amazon shoppen? Hier entlang...[Affiliate-Link] und den umgerechneten 18mm Brennweite fahre ich nach der 500er Regel relativ gut mit 20sec / Bild.

Bedeutet konkret: Bei längeren Belichtungszeiten werden die Sterne nicht mehr punkt-, sondern strichförmig abgebildet.

Fertigt man nun mehrere Aufnahmen zum Stacking an, dauert die Aufnahmephase insgesamt folglich deutlich länger als die vorgenannten 20sec. – Theoretisch würden also Sternenspuren beim Stacking entstehen.

Zum Glück jedoch sind die gängigen Stacking-Tools so intelligent, dass sie die Sternenbewegungen im Rahmen des Stacking-Prozesses erkennen und einrechnen.

Hierfür muss man bspw. bei Sequator nur den Bereich des Himmels maskieren. Das Tool erkennt auf dieser Basis, ob bzw. wie stark sich die Sterne zwischen den Aufnahmen bewegen und legt die Sterne exakt übereinander.


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Problem gelöst.

Zeit vs. Nutzen

Es stellt sich zwangsläufig auch die Frage nach der Kosten-Nutzen- bzw. Zeit-Nutzen-Relation: Wie viele Aufnahmen sind wirklich nötig, um später zufriedenstellende Resultate zu erzielen?

In meinen Anfängen mit der Sony RX100IVBei Amazon shoppen? Hier entlang...[Affiliate-Link] machte ich nach Entdeckung des Potentials von Stacking zeitweise bis zu 60 (sechzig!) Aufnahmen.

Die nötige (Warte-)Zeit dafür summierte sich aber bei 20sec / Aufnahme erheblich. 60 Aufnahmen mit 20sec Belichtungszeit bedeuten konkret, dass man währenddessen 60 x 20sec = 20 Minuten im Dunklen herumsteht und anfängt, sich zu langweilen / zu frieren. – Nicht optimal.

Abhilfe kann hier die Ermittlung des Sweet Spots schaffen. D.h. die minimale Menge an Aufnahmen, die noch zu zufriedenstellenden Ergebnissen führt.

Mit meiner Sony Alpha 6400 mache ich inzwischen zwischen 15 und 30 Aufnahmen und bin damit sehr zufrieden. Immerhin hat sich so die Wartezeit im Vergleich zu früher auf 5 bis 10min halbiert.

Ich mache mit der KameraBei Amazon shoppen? Hier entlang...[Affiliate-Link] und ihrer wirklich nützlichen Serienbildfunktion grundsätzlich je 15 Aufnahmen. Je nachdem, wie gut mir das Motiv gefällt, wiederhole ich eine solche Serie mehrfach, um bei der Entwicklung besseres Bildmaterial durchs Stacking zu erzielen.

Verfügbare Tools

Ich denke, es ist kein Geheimnis, dass ich ausschließlich Sequator zum Stacking verwende. Das kostenlose Tool ist leider nur für Windows verfügbar.

Solltest Du an weiterführenden Informationen interessiert sein, empfehle ich die Beiträge Sequator Crashkurs: Tutorial zum Stacking in 5min und Sequator: Einstellungen im Überblick.

Für die Apple-Welt gibt es als Pendant noch den Starry Landscape Stacker. Mit diesem Tool habe ich jedoch keinerlei Erfahrungen und im Unterschied zu Sequator ist es kostenpflichtig.

Auch Adobe Photoshop verfügt über eine rudimentäre Stacking-Funktion, die ich bisher aber ebenfalls nicht ausprobiert habe.


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Fazit

Stacking ist bei der Astrofotografie ein wirklich sehr nützliches Instrument, um das Bildrauschen unter Kontrolle zu bringen.

Die resultierende Bildqualität von Astrofotos, die mit KamerasBei Amazon shoppen? Hier entlang...[Affiliate-Link] mit kleineren Bildsensoren aufgenommen wurden, kann damit ungemein gesteigert werden.

Nachteil ist natürlich die höhere Belichtungszeit bei der Aufnahme von Astrofotos.

Ich nehme diesen Nachteil jedoch gerne in Kauf, zumal währenddessen auch noch Zeit verbleibt, selbst einmal einen Blick in den Sternenhimmel zu werfen und nicht nur auf die Kamera und die Einstellungen fixiert zu sein.

Annähernd alle der hier auf meinem Blog vorgestellten Landschafts-Astrofotos entstanden mit Stacking. Daher ist Stacking auch zentraler Bestandteil meines Tutorials Astrofotografie und Milchstraße von A – Z: Tutorial zur Fotografie und Entwicklung mit darktable, GIMP und Sequator.


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