Astrofotografie: SiriL

Gehört zu: Astrofotografie, Stacking
Siehe auch: Deep Sky Stacker

Astrofotografie mit SiriL

SiriL ist eine kostenlose Software mit dem Schwerpunkt Stacking, kann aber noch einiges anderes mehr…

Aufmerksam geworden bin ich auf SiriL durch das unten angegebene YouTube-Video von Frank Sackenheim.

Als Alternative zum traditionellen Deep Sky Stacker ist das modernere SiriL vielleicht ganz interessant.

Software Download: https://www.siril.org/download/#Windows

Ein Youtube-Tutorial von Frank Sackenheim: https://www.youtube.com/watch?v=qMD2QQUtxYs

Vorteile von SiriL

  • kostenlos
  • Für Windows und Linux
  • Stacking mit vielen manuellen Einflussmöglichkeiten, aber auch “vollautomatisch” per Skript
  • Nach dem Stacken: Bildnachbearbeitung: Zuschneiden
  • Nach dem Stacken: Bildnachbearbeitung: Background Extraction
  • Nach dem Stacken: Bildnachbearbeitung: Green Noise Reduction
  • Nach dem Stacken: Bildnachbearbeitung: Color Calibration (auch photometrisch)
  • Nach dem Stacken: Bildnachbearbeitung: Color Saturation
  • Nach dem Stacken: Bildnachbearbeitung: Histogram Transformation

Erste Schritte mit SiriL

Einstellen des “Themes”: Edit -> Einstellungen -> Verschiedenes -> Aussehen: Dort können wir z.B. das “Dark Theme” auswählen.

Einstellen des Arbeits-Ordners (Arbeitsverzeichnis).  Wenn man später mit Scripts arbeiten will, müssen dort die Unter-Ordner: Biases, Lights, Darks, Flats angelegt sein

Generell geschieht das Bearbeiten unserer Bilder päckchenweise. Diese “Päckchen” heißen bei SiriL “Sequences” und müssen einen Sequence-Namen bekommen. Als erstes müssen in SiriL unsere Bild-Dateien in das FITS-Format umgewandelt werden.

Beispiel Nummer 1

Damit ich selber mal lerne, wie das mit dieser für mich neuen Software funktioniert, wende ich das was Frank in seinem Tutorial zeigt, parallel auf einen eigenen Fall an. Ich habe gerade kürzlich eine Aufnahme mit 20 Lights und 10 Darks (keine Flats und keine Biases) gemacht.

Dark Frames umwandeln

Zuerst müssen die Dark-Frames geladen und umgewandelt werden und einen Sequenz-Namen bekommen. Als Sequenz-Namen nehmen wir “Darks”.

Schaltfläche: “Umwandeln”

Die Ergebnisse einer solchen “Umwandlung” (auch “Konvertieren” genannt) werden oben im Arbeitsordner abgelegt. Zum Beispiel werden meine Darks im Arbeitsordner unter den Dateinamen  Darks_00001.fit, Darks_00002.fit etc.  abgelegt (wobei “Darks” der Sequenzname war).

Master Dark

Ich mache dann aus diesen Darks ein sog. Master-Dark.
Das geht über den Reiter “Stacking” mit folgenden Einstellungen:

  • Stacking-Methode: Median
  • Normalisierung: keine

Schaltfläche: “Starte Stacking”

Das Ergebnis ist die Datei Darks_stacked.fit im Arbeitsordner.

Light Frames umwandeln

Dann müssen die Light-Frames geladen und umgewandelt werden und einen Sequenz-Namen bekommen. Als Sequenz-Namen nehmen wir “Lights”

Schaltfläche: “Umwandeln”

Die “umgewandeten” Lights stehen nun im Arbeitsordner unter den Dateinamen Lights_00001.fit, Lights_00002.fit,…

Master Dark von den Light Frames abziehen

Nun folgt das “Pre Processing” der Lights: Es wird das Master Dark abgezogen, wir haben keine Flats und auch keine Offsets/Biases…

Reiter “Pre Processing”: Hier auswählen ob Master Dark, Master Flat, Offset  verwendet werden sollen.

Schaltfläche: “Starte Pre-Processing”

Die pre-prozessierten Lights stehen nun im Arbeitsordner unter den Dateinamen: pp_Lights_00001.fit, pp_Lights_00002.fit,…

De-Bayering der Light Frames

Das Debayering darf nicht zu früh im Workflow erfolgen. Unmittelbar vor dem Registrieren ist gut.
Dann folgt das “Debayering“der Lights:

  • Laden der Dateien: pp_Lights_00001-fit, pp_Lights_00002.fit,…,
  • Sequenz-Namen vergeben. Als Sequenz-Namen nehmen wir “db_pp_Lights”
  • Häckchen bei Debayering setzen,
  • Schaltfläche “Umwandeln” klicken.

Vorher sollten wir noch einen Blick auf die Einstellungen für das De-Bayering werfen…
Die Farb-Bilder stehen nun im Arbeitsordner unter den Dateinamen: db_pp_Lights_00001.fit, db_pp_Lights_00002.fit,…

Registrieren der Light Frames

Im Reiter “Registrieren” stellen wir ein:

  • Registrierungsmethode: “Allgemeine Sternausrichtung”
  • Registrierungs-Layer: Grün
  • Algorithmus: bikubisch

Schaltfläche:   “Führe Registrierung aus”

Die registrierten Bilder stehen nun im Arbeitsordner unter den Dateinamen: r_db_pp_Lights_00001.fit, r_db_pp_Lights_00002.fit,…

Stacken der Light Frames

Die registrieten Light Frames werden nun “gestapelt” englisch: stacked mit folgenden Einstellungen:

  • Stacking-Methode: Durchschnittswert-Stacking mit Ausschleusung
  • Normalisierung: Additiv mit Skalierung
  • Ausschleusung: Wisorized Sigma Clipping

Schaltfläche: “Starte Stacking”

Ergebnisdatei im Arbeitsordner: r_db_pp_Lights_stacked.fit

Bildnachbearbeitung: Zuschneiden

MIt der Maus auf dem Graubild ein Rechteck ziehen (wie Markieren), dann rechte Maustaste “Zuschneiden”

Bildnachbearbeitung: HIntergrund-Extraktion

Menüleiste -> Bildbearbeitung -> Hintergrund-Extraktion

Bildnachbearbeitung: Farb-Kalibrierung

Menüleiste -> Bildbearbeitung -> Farb-Kalibrierung -> Photometrische Farb-Kalibrierung

Bildnachbearbeitung: Grünrauschen entfernen

Menüleiste -> Bildbearbeitung -> Grün-Rauschen entfernen

Bildnachbearbeitung: Farbsättigung anheben

Menüleiste -> Bildbearbeitung -> Farbsättigung…

Bildnachbearbeitung: Histogramm-Transformation

Menüleiste -> Bildbearbeitung -> Histogramm Transformation

Bildnachbearbeitung: Speichern

Menüleiste -> Datei -> Speichern als…

WordPress und Gutenberg

Gehört zu: WordPress

Der WordPress Editor

Im März 2020 beim Upgrade meines WordPress auf Version 5.3.2 wurde ohne mich zu fragen der alte, vertraute klassische WordPress-Editor auf “Gutenberg” umgestellt.
Na schön sagte ich mir, Gutenberg ist jetzt schon ein ganzes Jahr da, also werden die Kinderkrankheiten wohl überstanden sein und schön ist der Gutenberg ja auch…

Nach ein paar Tagen bekam ich beim Update eines Artikels die Fehlermeldung:

“Update failed: Error Message: The response is not a valid JSON response”

Gutenberg hat mir meine wertvollen neuen Texte zerstört. Gutenbergs Kinderkrankheiten sind wohl doch nicht auskuriert. Mit meinen Blog-Texten möchte ich kein Risiko eingehen.

Nach kurzen Recherchen bei Tante Google bin ich dann schnell wieder zurück zum guten alten ausgereiften WordPress-Editor gegangen. Das ging ganz einfach mit dem WordPress-Plugin “Classic Editor”.

Seitdem trat der Fehler nicht wieder auf.

Bottom Line

Gutenberg ist fehlerhaft

Gutenberg ist Mist

Computer: GitHub

Gehört zu: Cloud-Speicher
Siehe auch: WordPress, SVG-Grafiken

GitHub ist ein Internet-Dienst, bei dem man Dateien (meist Programm-Code, Software) im Internet “hostet”, auf die dann mehrere (z.B. Teams) zugreifen können.

Der Zweck von GitHub ist “Code-Hosting”:

  • Collaboration von Teams beim arbeiten mit Dateien (Programmierung von Open Source Software etc.)
  • Bereitstellen von “fertigen” Dateien für die Öffentlichkeit sog. “Publish”

Viele Nutzer sind vom älteren SourceForge auf GitHub gewechselt.

Ich benutze GitHub, um meine SVG-Zeichnungen dort zu speichern. GitHub bietet dann die hervorragende Möglichkeit, die Dateien über eine öffentliche URL zu referenzieren. Genau dass machen wir dann in WordPress. So sind die SVG-Dateien unhabhängig vom WordPress-Hoster gespeichert und bleiben auch bei Wechsel des WordPress-Hosters erhalten.

GitHub Konto einrichten

Das Basiskonto ist im Rahmen der GitHub-Lizenzpolitik kostenlos.

Der Einstieg bei GitHub ist leicht. Auf der Startseite findet man eine dicke „Sign-in“-Einladung: Drei Felder für Nutzername, Mail-Adresse und Passwort ausfüllen, ein Klick – und schon ist das GitHub-Konto erstellt. Wichtig ist, dass der Link in der Kontobestätigungs-E-Mail angeklickt wird, da der Account sonst nicht verifiziert und aktiviert wird.

Es gibt verschiene GitHub-Konten:

  • Free: Kostenlos  – 500 MB
  • Pro:   USD 7 /Monat  – 1 GB
  • Team: USD 9 / Monat – 2 GB
  • Enterprise: “contact sales” – 50 GB
  • GitHub One: “contact sales” – ?? GB

Also so ein Konto mit dem Nutzernamen “xyz” anlegen.

Login: https://github.com/login

GitHub Repository anlegen

Also User (Konto) “xyz” einloggen.

In der oberen Leiste steht:  Overview, Repositories, Projects, Packges, Stars, Followers, Following – Dort Auswählen “Repositories”

Dort auf die Schaltfläche “New” klicken

Repositories in GitHub können “Private” oder “Public” sein.

Wenn wir die SVG-Dateien in WordPress einfügen wollen, ist “Public” das einfachste – dann kann jeder die SVG-Dateien im Repository lesen.

SVG-Zeichnungen auf das GitHub Repository hochladen

Im GitHub auf das Repository gehen (im Beispiel: <userid>/drawings)

Dort den Reiter “<> Code” klicken.

Dann auf den Reiter “Upload Files” klicken.

Die gewünschte SVG-Datei auf dem lokalen Computer auswählen.

Zum Schluss auf die Schaltfläche “Commit” klicken.

Eine URL für die SVG-Zeichnung im GitHub bekommen

Die SVG-Dateien unseres Repositories anzeigen lassen:

  • Im GitHub auf das Repository gehen (im Beispiel: dkracht/drawings)
  • Dort den Reiter “<> Code” klicken.

Die gewünschte SVG-Datei auswählen.

Auf “RAW” klicken und die URL aus der Adresszeile des Web-Browsers kopieren.

Eine SVG-Zeichnung von GitHub in WordPress einbinden

Im Edit-Mode eines Blog-Artikels die Schaltfläche “Add Media” klicken.

In der linken Spalte anklicken “Insert from URL”

Im großen Eingabefeld oben die URL aus GitHub eingeben und anfügen “&sanitize=true”

Beispiel:

Die RAW-URL unserer SVG-Zeicnung: https://raw.githubusercontent.com/dkracht/drawings/master/KeplerFernrohr.svg

Die ergänzte Raw-URL: https://raw.githubusercontent.com/dkracht/drawings/master/KeplerFernrohr.svg?sanitize=true

Mit dieser URL kann die SVG-Zeichnug  in WordPress mit “Add Media” und  “Insert from URL” eingebunden werden.

KeplerFernrohr.svg

Prinzip des Kepler-Fernrohrs

Computer WordPress Plugin: Google Apps Login

Gehört zu:  WordPress Plugins
Siehe auch: Google Drive, Google Drive Embedder

Google Cloud Console

The G Suite (Google Apps) domain admin needs to go to https://console.developers.google.com/ (link will open in a new window). If you are not the domain admin, you may still have permissions to use the console, so just try it. If you are not using G Suite (Google Apps), then just use your regular Gmail account to access the console.

Google Cloud Console

Um Dateien von Google Drive in WordPress-Artikel einzubinden gibt es WordPress-Plugins. Diese setzen allerdings voraus, das bestimmte Berechtigungen in der Google Cloud dafür eingerichtet sind.

Aufruf: https://console.cloud.google.com/

Erster Schritt:  Ein neues Projekt einrichten

Dazu klicken wir auf das kleine Dreieck neben dem Namen des aktuellen Projekts.
Dann öffnet sich eine Dialog “Projekt auswählen”, wo wir recht oben auf “NEUES PROJEKT” klicken.

Google-Cloud-01

Danach öffnet sich eine neue Seite, wo wir den neuen Projektnamen eingeben und dann auf die Schaltfläche “ERSTELLEN” klicken.

Google-Cloud-02

Im “New Project” klicke auf “APIs & Services”  (top left)

Select “Credentials” sub menu   (deutsch: Anmeldedaten)

Klicken auf: “OAuth consent” Screen  (deutsch: OAuth Zustimmungsbildschirm)

xyz

Computer WordPress Plugin: Google Drive Embedder

Gehört zu: WordPress Plugins
Siehe auch: Google Drive, SVG-Zeichnungen, Google Apps Login

Ich suche nach einem Weg, wie ich SVG-Zeichnungen in meine WordPress-Artikel gut einbinden kann.

Das SVG-Format ist in HTML5 ja einfach darzustellen (zu “rendern”); was den für mich entscheidenden Unterschied macht, ist wo die SVG-Datei gespeichert wird.

Mit dem WordPress-Plugin “SVG Support” kann ich zwar SVG-Zeichnungen schön in meine WordPress-Artikel einbinden, die Speicherung erfolgt aber in der WordPress-Media-Library – also beim WordPress-Provider. Ich möchte die Speicherung aber unabhängig vom WordPress-Provider vornehmen. So wie ich das schon mit einen Pixel-Bildern mache, die bei Flickr gespeichert sind.

Im ersten Schritt werde ich also meine SVG-Grafiken auf Google Drive speichern. Dabei ist wichtig, welchen meiner Google-Accounts ich dafür verwende.

Im zweiten Schritt möchte ich die auf Google Drive gespeicherte SVG-Zeichnung in einen WordPress-Artikel einbinden. Da zu habe ich das WordPress-Plugin “Google Drive Embedder” installiert. Danach erscheint beim Editieren eines jeden WordPress Artikels in der oberen Leiste eine Schaltfläche “Add Google File” (in der Reihe: Add media, Add slider, Youtube, Add Google File, Flicks, Add Contact Form):

WordPress-Plugin

Wenn ich auf diese Schaltfläche klicke, öffnet sich ein Dialog, der mich auffordert, mich mit einem Google-Account anzumelden (identifizieren).
Hierzu ist erforderlich, das ebenfalls das WordPress-Plugin “Google Apps Login” installiert ist.
Falls das Plugun “Google Apps Login” nicht intsalliert ist, erscheint als Fehlermeldung “Please install and configure Google Apps Login plugin first”, wenn es installiert ist, geht es wie folgt weiter:

WordPress-Plugin: Google Drive Embedder

Wir klicken auf diesen Link und melden uns bei Google Drive an, mit dem gleichen Google-Account, wie beim Hochladen der SVG-Datei auf Google Drive. Dann werden uns zur Auswahl die “recent files” (was das genau ist, weiß keiner) auf unserem Google Drive angezeigt:

Wordpress Google Drive Embedder

Bei der kostenlosen Version des Plugins “Google Drive Embedder” kann ich nicht durch meine Ordner bei Google Drive navigieren, sondern kann lediglich aus “recent files” auswählen oder die Suchfunktion benutzen.

 

 

Astronomie: Teilchenphysik

Gehört zu: Physik
Siehe auch: Quantenphysik, SVG, Kosmologie
Benötigt: WordPress Plugin Google Drive Embedder

Teilchenphysik

In der Teilchenphysik unterscheidet man Elementarteilchen und zusammengesetzte Teilchen. Wobei es sich im Laufe der Jahrhunderte immer etwas geändert hat, was als “elementar” angesehen wurde.

Die Teilchenphysik wurde von Murray Gell-Mann (1929-2019) sehr befruchtet. Er gilt als Entdecker der Quarks und schaffte Ordnung bei den Elementarteilchen.

Im Jahr 1969 wurde Gell-Mann im Alter von 40 Jahren für seine „Beiträge und Entdeckungen zur Ordnung der Elementarteilchen und ihrer Wechselwirkungen“ mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.
Das heutige (2020) Verständnis dieser Elementarteilchen wird zusammenfassend dargestellt im sog. “Standardmodell”:

Standardmodell der Teilchenphysik

Direkt aus der Wikipedia:

Insert from URL

Symbole für Teilchen

Teilchen Symbol Bemerkungen
Photon γ Austauschteilchen der Elektromagnetischen Kraft
Gluon g Austauschteilchen der Starken Kernkraft (Farbladungen)
W-Boson W Austauschteilchen der Schwachen Kernkraft
Z-Boson Z Austauschteilchen der Schwachen Kernkraft
Up-Quark u
Down-Quark d
Charme-Quark c
Strange-Quark s
Top-Quark t
Bottom-Quark b
Elektron e
Myon μ schwereres Elektron
Tauon τ noch schwereres Elektron
Neutrino νe Elektron-Neutrino
μ-Neutrino νμ μ-Neutrino
τ-Neutrino ντ τ-Neutrino

Statt “Kraft” sagen wir auch gerne “Wechselwirkung” – also z.B. “Starke Wechselwirkung”

Anti-Teilchen

Zu jedem Teilchen kann es auch ein Anti-Teilchen geben. Anti-Teilchen werden im Allgemeinen mit einen “Quer-Symbol” versehen, z.B.  u und ū.

Antiteilchen haben die entgegengesetzte elektrische Ladung wie ihr “normales” Teilchen z.B.   e und e+ (hier benutzen wir das Quer-Symbol nicht).

Zusammengesetzte Teilchen

Danach sind Protonen und Neutronen (sog. Hadronen) sowie Mesonen keine Elementarteilchen mehr, sondern setzen sich aus Quarks zusammen:

Protonen und Neutronen bestehen aus drei Quarks:

  • Proton p: up up down
  • Neutron: n: up down down

Mesonen bestehen aus zwei Quarks:

  • Meson: ein Quark & ein Anti-Quark

Kräfte und Wechselwirkungen

Bei den Elementarteilchen unterscheidet man Fermionen (Materie) und Bosonen (Austauschteilchen für Wechselwirkungen). Die Bosonen stehen in der vierten Spalte des Standardmodells:

  • Photonen (γ) vermitteln die Elektromagnetische Kraft  (Wechselwirkung)
  • Gluonen (g) vermitteln die sog. Starke Kernkraft (Wechselwirkung), die hält beispielsweise die Protonen in einem Atomkern zusammen.
  • W-Bosonen vermitteln die sog. Schwache Kernkraft (Wechselwirkung), die kann beispielsweise aus einem Proton ein Neutron machen und umgekehrt, indem aus einem Up-Quark ein Down-Quark wird bzw. umgekehrt.

Feynman-Diagramme

In Feyman-Diagrammen läuft die Zeit von unten nach oben und der Raum von links nach rechts – allerdings ist dies nicht standardisiert.

Materie-Teilchen werden als Pfeile mit ausgezogener Linie dargestellt.
Wechselwirkungs-Teilchen werden anders dargestellt:

  • Photonen als Welle
  • Gluonen als Schraubfeder
  • Bosonen mit einer gestrichelten Linie

Zerfall bzw. Kollision zweier Objekte bilden einen sog. “Vertex”.

Beispiel 1:

Feynman Diagram: Electron absorbs a Photon

Beispiel 2: Beta-Zerfall

Feynman-Diagramm: Betazerfall (Halbwertzeit 10 Minuten)

Astrofotografie: Welche Probleme kann ich mit Stacking lösen?

Gehört zu: Bildbearbeitung, Stacking
Siehe auch: Belichtungszeit, Mein Workflow

Was ist Stacking, was ist Calibration?

Für meine Astrofotografien will ich sehr häufig lange Belichtungszeiten haben; z.B. 2 oder auch 4 Stunden. Warum lange Belichtungszeiten häufig erforderlich sind, ist eine andere Geschichte. Siehe dazu: Belichtungszeiten.

Stacking bedeutet, nun dass man statt eines Fotos mit dieser langen Belichtungszeit (beispielsweise 1 Foto mit 240 Minuten), alternativ mehrere Fotos mit kürzerer Belichtungszeit macht, die in der Summe wieder der langen Belichtungszeit entsprechen (beispielsweise 120 Fotos mit 2 Minuten). Diese vielen “Einzelfotos” (sog. Subs oder Sub-Frames) werden dann per Software wieder zu einem einzigen Foto, dem Summenbild, zusammen “gestapelt” (stacking).

Beim Stacken richtet die Stacking-Software die Einzelbilder so aus, dass alles exakt übereinander passt – das wird von den Spezialisten “Registrieren” genannt. Stacking-Software unterstützt verschiedene Stacking-Methoden:

  • Mittelwert
  • Summe
  • Median
  • Sigma-Clipping (Outlier Rejection)
  • Maximum
  • etc.

“Mittelwert” und “Summe” führen zu identischen Ergebnissen, wenn die Helligkeitswerte genügend genau gerechnet werden (z.B. mit 32 Bit).

Was ist der Vorteil dieses “Stackings” bzw. welche Probleme, die bei langen Belichtungszeiten auftreten können, vermeidet man mit Stacking?

Software zum “Stacking” ist in aller Regel verbunden mit der sog. Kalibration (Calibration); d.h. bevor man “stackt” werden noch elektronische Korrekturen an den Bildern vorgenommen, wie z.B. Subtraktion bzw. Division mit Dark Frames, Flat Frames, Offset-Frames (s.u.).

Welche Probleme hat der Astrofotograf?

Bei der Astrofotografie gibt es eine Reihe von Problemen, die man durch verschiedene Techniken beheben bzw. reduzieren möchte.

  1. Stör-Objekte (z.B. Flugzeuge) im Bild
  2. Hot Pixel  -> Dithern, Dark-Abzug
  3. Vignettierung
  4. Himmelshintergrund zu hell  (Lichtverschmutzung)
  5. Schlechte Nachführung
  6. Beobachtungsobjekt zu dunkel auf dem Foto
  7. Rauschen, Farbrauschen (schlechtes SNR) -> Kühlung, lange Gesamtbelichtungszeit (dann Stacken)
  8. Geringer Kontrast -> Stretchen
  9. Geringe Dynamik -> Histogramm analysieren, gute Belichtungszeit wählen dann Einzelbilder aufnehmen und Stacken
  10. Helle Bildteile “ausgebrannt”
  11. Luftunruhe (“Seeing”)

(1) Problem: Stör-Objekte z.B. Flugzeuge, Erdsatelliten etc.

Wenn wir irgendwelche “Störungen” im Bild haben z.B. Flugzeuge, Erdsatelliten, Verwacklung, Fremdlicht etc., ist das ganze (langbelichtete) Bild unbrauchbar.

Lösung: Viele Einzelbilder mit kürzerer Belichtungszeit, schlechte Einzelbilder aussortieren, gute Einzelbilder Stacken

(2) Problem: Hot Pixel

Fehlerhafte Pixel im Sensor unserer Kamera verfälschen unser Astrofoto.

Lösung: Dunkelbild (“Dark”) machen und dieses vom Astrofoto subtrahieren

Dies alleine hat mit “Stacking” eigentlich nichts zu tun. Aber…

(3) Problem: Vignettierung

Über die gesamte Fläche unseres Fotos fällt die Helligkeit zu den Rändern etwas ab, möglicherweise sind auch noch Staubteilchen auf dem Sensor, die dunkle Flecken (sog. Dognuts) im Bild erzeugen.

Lösung: Light Frame machen und das Astrofoto dividieren durch dieses dividieren

Dies alleine hat mit “Stacking” eigentlich nichts zu tun. Aber…

(4) Problem: Himmelshintergrund zu hell

Je nach Beobachtungsort haben wir am Himmel mehr oder weniger Himmelshelligkeit, z.B. durch “Lichtverschmutzung“. Je länger ich belichte, desto heller wird der Himmelhintergrund auf meinem Bild.

Lösung: Mehrere Einzelbilder mit kürzerer Belichtungszeit, Einzelbilder Stacken zu einem Summenbild.

Wir können also ausprobieren wie lange wir maximal belichten können, ohne dass die Himmelhelligkeit das Bild überstrahlt – dazu ist ein Blick auf das Histogramm hilfreich. So ermitteln wir die Begrenzung der Belichtungszeit durch die Helligkeit des Himmelshintergrunds. Wir machen dann soviele Einzelbilder, bis das Summenbild die gewünschte “effektive” Belichtungszeit hat.

(5) Problem: Schlechte Nachführung

Ohne irgend eine Nachführung kann man ja nur sehr kurz belichten, bevor die Sterne zu Strichen werden, was man meistens ja nicht will.

Wenn man auf irgendeine Art und Weise nachführt (“tracking”, “guiding”), ist die Frage nach der Qualität dieser Nachführung; schlussendlich stellt sich die Frage: “Wie lange kann ich maximal belichten und die Sterne bleiben noch punktförmig?”

Lösung: Mehrere Einzelbilder mit kürzerer Belichtungszeit, Einzelbilder Stacken zu einem Summenbild.

Die Qualität der Nachführung begrenzt also die Belichtungszeit nach oben.
Beispielsweise kann ich mit meiner Astro-Gerätschaft max. 5 Minuten belichten. Wenn ich eine Gesamtbelichtungszeit von 240 Minuten machen möchte, mache ich also 48 Fotos mit je 5 Minuten Belichtungszeit.

(6) Problem: Beobachtungsobjekte zu dunkel (kaum sichtbar) auf dem Foto

Auf dem Foto ist unser Beobachtungsobjekt nicht zu sehen oder nur sehr schwach.

Photonen aus unserem Gesichtsfeld fallen auf die Pixel unseres Sensors und werden dort in Elektronen gewandelt. Diese elektrische Ladung wird dann aus den Pixeln ausgelesen evtl. verstärkt (ISO, Gain) und durch den ADC (Analog Digital Converter) in ein digitales Signal umgesetzt. Diese digitalen Helligkeitswerte pro Pixel machen dann unser Foto aus.

Bei einer längeren Belichtungszeit fallen mehr Photonen auf ein Pixel, es werden mehr Elektronen gesammelt und es gibt damit höhere digitale Helligkeitswerte im Foto.

Lösung: längere Belichtungszeit, ggf mit Stacking

(7) Problem: Rauschen (schlechtes SNR)

Wir haben auf unserem Foto ein “Hintergrundrauschen” in dem feine Einzelheiten unseres Beobachtungsobjekts (“das Nutz-Signal”) untergehen.
Das Rauschen kommt aus mehreren Quellen:

  • Photonen-Rauschen (Schrotrauschen)
  • Sensor-Rauschen (Dunkelstrom)
  • Ausleserauschen

Photonen-Rauschen: Auch Schrotrauschen oder Schottky-Rauschen genannt. Unser Nutzsignal vom Himmelsobjekt ist mit einem Rauschen verbunden. Die Photonen vom Himmelsobjekt kommen nicht gleichmäßig auf dem Pixel an (Anzahl Photonen pro Zeiteinheit), so ähnlich wie Regentropfen pro Quadratmeter und Sekunde. Diese Photonen-Rate ist “poisson-verteilt“.

Poission-Verteilung (Copyright Wikipedia)

Die Standardabweichung einer Poisson-Verteilung mit einem Mittelwert von μ beträgt: σ = Wurzel aus μ.
Das Nutzsignal ist die mittlere Ankunftsrate der Photonen μ – es ist ist proportional zur Belichtungszeit.
Das Störsignal ist proportional zu σ, also zu Wurzel aus μ; d.h. proportional zu Wurzel aus Belichtungszeit.

D.h. Beim Photonen-Rauschen ist das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR = Signal Noise Ratio) proportional zur Wurzel aus der Belichtungszeit. Beispielsweise verdoppelt sich das SNR bei einer Vervierfachung der Belichtungszeit.

Also Lösung: Lange belichten und ggf. Stacken

Sensor-Rauschen: Elektronen in den Pixeln des Sensors werden nicht nur von den Photonen unseres “Nutzsignals” erzeugt, sondern auch durch Wärme im Sensor und bilden so ein “Störsignal”. Faustregel: Eine Kühlung um 7° halbiert dieses “thermische” Rauschen.

Dieses thermische Sensor-Rauschen verteilt sich aber zufällig auf die einzelnen Pixel des Sensors.
Dieses thermische Sensor-Rauschen ist tatsächlich zufällig und mittelt sich mit längeren Belichtungszeiten aus.
Also Lösung: Kühlen und länger belichten ggf. Stacken

Ausleserauschen: Der Ausleseverstärker soll aus der elektischen Ladung (Elektronen) eines jeden Pixels eine proportionale Spannung erzeugen, die dem ADC zugeführt wird. dabei entsteht auch ein gewisses Rauschen.

Dieses Ausleserauschen ist bei modernen digitalen Kameras zwar sehr gering, aber addiert sich mit jedem Einzelfoto, das ich mache.

Also Lösung: So belichten, dass das Ausleserauschen relativ zum sonstigen Rauschen vernachlässigt werden kann. Üblich ist etwa Ausleserauschen = 10% vom Himmelshintergrund. Man nennt das “hintergrundlimitiert”.

(8) Geringer Kontrast

Lösung: RAW-Format, Stretchen, S-Kurve

(9) Geringe Dynamik

Lösung: RAW-Format, geringeres ISO/Gain

(10) Helle Bildteile “ausgebrannt”

Lösung: HDR und/oder Postprocessing

(11) Luftunruhe “Seeing”

Lösung: Lucky Imaging

(12) …

 

Computer: Cloud-Speicher – Google Drive

Gehört zu: Cloud-Speicher
Siehe auch: Google Mail, Google Fotos, WordPress Plugins

Google Konto

Bei Google muss man zuerst ein Google-Konto einrichten.

Mit diesem Google-Konto kann man sich bei Google anmelden und dann die vielfältigen Dienste von Google benutzen.

Die Benutzer von Android-SmartPhones haben meistens schon ein Google-Konto für ihr SmartPhone eingerichtet.

Für so ein Google Konto gewährt Google einen kostenlosen Speicher im Internet (sog. Cloud-Speicher) von 15 GB.

Diese 15 GB Speicher wird verwendet für:

  • Google Mail
  • Google Fotos
  • Google Drive
  • Google Docs / Sheets / … ???

Auf dem PC kann man sich dann mit seinem Google-Konto bei Google anmelden:

Auf dem SmartPhone kann man sein Google-Konto in den Einstellungen (Settings) angeben und dazu gleich festlegen, was synchronisiert werden soll z.B. Drive, Kalender und Kontakte…

Google Dienste

Nachdem die Google-Suchmaschine ein grandioser Erfolg wurde, hat über die Jahre alle möglichen Dienste aufgekauft und ausprobiert. Angefangen hatte das mit Google Mail.

  • Suche
  • Maps
  • YouTube
  • Play
  • News
  • Gmail
  • Drive
  • Kalender
  • Übersetzer
  • Search Console
  • Duo
  • Shopping
  • Docs
  • Books
  • Blogger
  • Kontakte
  • Hangouts
  • Tabellen
  • Präsentationen
  • Notizen
  • Jamboard
  • Classroom
  • Google Collections

Man kann “seine” Google Apps verwalten (also auch löschen) in: https://gsuite.google.com/marketplace/myapps

Google Drive

Google Drive ist einer der Dienste, die ich bei Google auswählen kann.  Wichtige Aktionen in Google Drive sind:

  • Hochladen von Dateien…
  • Freigeben von Dateien auf Google Drive…
  • Speicherplatz von Google Drive verwalten
  • Google Drive synchronisieren mit Windows-Computer und Android-Telefon…

Synchronisieren

Man kann die Daten, die sich auf Goggle Drive befinden mit verschienenen Geräten “synchronisieren”.

Auf dem Windows-Computer gabe es dazu die Software “Google Drive”. Diese wurde 2017 abgelöst durch die Software “Backup & Sync”.

Diese kann man bei Google herunterladen: https://www.google.com/intl/de_ALL/drive/download/

Das neue “Backup & Sync” kann alles, was das klasische “Google Drive” gemacht hat, nämlich einen extra Ordner (z.B. Google Drive”) mit der “Ablage” genannten Google Drive Cloud zu synchronisieren. Zusatzlich kann die “Backup-Funktion” eine Reihe von lokalen Ordnern auf Google Drive “sichern”.

Installation und Konfiguration von “Backup & Sync”

Ausführen der heruntergeladene EXE-Datei. Das ist so eine Art “Installer”, der die eigentliche Installationsdatei erst einmal aus dem Internet herunterlädt und dann die Installation startet. Die Installation läuft dann in drei Schritten:

  1. Auf dem Desktop werden die ShortCuts “Google Docs”, “Google Slides” und “Google Sheets” erstellt.
  2. Anmelden mit einem Google-Konto. Dadurch wird eine Verbindung dieser lokalen “Google Backup & Sync” mit dem Google-Konto hergestellt.
  3. Lokaler Computer: Welche lokalen Ordner sollen in die Google Cloud gesichert werden?
  4. GoogleDrive: Wohin soll die Google Cloud (Drive) (genannt “Meine Ablage”) lokal auf dem Computer synchronisiert werden? Das wäre der klassische GoogleDrive Ordner auf dem lokalen Computer. Dabei muss nicht immer die ganze Cloud mit dem lokalen Computer synchronisiert werden (reicht der Speicherplatz?), sondern es kann auch nur eine Auswahl von Ordnern der Cloud (Drive) zur Synchronisation ausgewählt werden.

Foto: Als Beispiel will ich von meinem ganzen Google Drive (genannt “Meine Ablage”) nur den Ordner “Drawings” mit meinem Computer synchronisieren.

GoogleDrive-03

 

Computer Software: Libre Office

Gehört zu: Office Paket
Siehe auch: Microsoft Office

LibreOffice ist eine Open-Source-Software (OSS), also kostenfrei, und deckt in etwa die Funktionen des kostenpflichtigen Microsoft Office ab.

Installation von Libre Office

Bestandteile des Pakets Libre Office

Das Office Paket Libre Office besteht aus:

  • Textverarbeitung “Writer”
  • Tabellenkalkulation “Calc”
  • Präsentation “Impress”
  • Zeicnungen “Draw”
  • Formel-Editor “Math”
  • Datenbank “Base”

Zeichnungen mit LibreOffice Draw

Da ich viel mit so einer Art von “technischer Zeichnungen” (Diagramm, Grafik) arbeite und dort das Format SVG bevorzuge, bin ich so allmählig eine Freund des Moduls “Draw” geworden.

Diese Art von bildlichen Darstellungen zeichnet sich aus durch gerade Linien, Pfeile, Kurven, Kreise, Rechtecke, Text u.v.a.m. und wird Vektorgrafik genannt im Gegensatz zu Pixel-Bildern.

Bei Microsoft sind solche Zeichnungen als Teil anderer Dokumente z.B. PowerPoint etc. möglich – allerding mit relativ einfachen Möglichkeiten. Microsoft hat im Januar 2000 das Paket Visio erworben, was solche Vektorgrafiken in sehr ausgefeilter Form unterstützt. Microsoft Visio gehört nicht “direkt” zur Microsoft Office Suite und muss einzeln erworben werden.

Eine Zeichnung in LibreOffice Draw kann aus mehreren Seiten bestehen und wird standardmäßig im Format ODG gespeichert.

Funktionen von Libre Office Draw

Generell ist LibreOffice kompatibel zu den Formaten von Microsoft Office.

  • Eine Zeichnung kann mehrere Seiten umfassen (sehen kann man Seite 2 ff. allerdings nur, wenn man Menüleiste -> Ansicht -> Folienbereich anschaltet oder wenn man mit den Tasten PageDown/PageUp navigiert)
  • Speicherung als ODG-Datei
  • Import: Adobe PDF, Visio VSD, Microsoft PUB
  • Export: SVG-Datei u.a.  (bei SVG scheint allerdings nur die erste Seite exportiert zu werden)

 

Astronomie: Sphärische Trigonometrie

Gehört zu: Mathematik
Siehe auch: Tägliche Bewegung der Gestirne, Diagramm
Benötigt: WordPress Latex-Plugin, WordPress Plugin Google Drive Embedder

Was ist Sphärische Trigonometrie?

Die Ebene Trigonometrie ist die Lehre von den Dreiecken in der Ebene.

Die Sphärische Trigonometrie ist die Lehre von den Dreiecken auf einer Kugeloberfläche. Solche Dreiecke werden durch Abschnitte von Großkreisen gebildet.

Das Polar-Dreieck auf der Himmelskugel

Zur Umrechnung eines Koordinatensystems in ein anderes zeichnet man sich ein sog. Polar-Dreieck, in dem die “Pole” (“Drehpunkte”) beider Koordinatensysteme vorkommen.

Zur Umrechnung der äquatorialen Koordinaten Deklination (δ) und Stundenwinkel (t) in die horizontalen Koordinaten Höhe (h) und Azimuth (A) wird das sog. Polar-Dreieck wird gebildet durch den Himmelspol (N), den Zenit (Z) und ein Himmelsobjekt (O).

Im Polardreieck sind die Abstände (Bogenlängen):

  • vom Himmelspol zum Zenit: 90° – φ
  • vom Himmelspol zum Himmelsobjekt: 90° – δ
  • vom Zenit zum HImmelsobjekt: z = 90° – h

Im Polardreieck sind die Winkel an den Ecken des Dreiecks:

  • Winkel am Himmelspol: Stundenwinkel t (oder τ)
  • Winkel am Zenith: 180°  – A   (A = Azimuth von Süden)

Link: https://de.wikibooks.org/wiki/Astronomische_Berechnungen_f%C3%BCr_Amateure/_Druckversion#Koordinatentransformationen

MIt dem Seiten-Cosinussatz errechnet man den Cosinus der Länge einer Seite aus den Längen der beiden anderen Seiten und dem gegenüberliegenden Winkel:
\(\cos z = \cos (90° – \phi) \cos (90° – \delta) + \sin (90° – \phi) \sin (90° – \delta) \cos t\)

Was schließlich heisst:
\(\sin h = \sin \phi \sin \delta + \cos \phi \cos \delta \cos t \)

Der Cotangens-Satz im Polardreieck sagt:

\(   \cos (90° – \phi)  \cos t = \sin(90° – \phi) \cot (90° – \delta) – \sin t \cot(180° – A)  \)

Trigonometrisch umgeformt ergibt das:
\(  \sin \phi \cos t = \cos \phi \tan \delta – \Large\frac{\sin t}{\tan A}  \)

Aufgelöst nach A ergibt sich:

\(   \tan A = \Large\frac{\sin t}{\sin \phi \cos t – \cos \phi \tan \delta} \)

MIt Hilfe dieser Koordinatentransformation kann man für jedes bekannte Himmelsobjekt (Deklination und Rektaszension) die scheinbare tägliche Bewegung am Himmel berechnen – siehe dazu: Die scheinbare tägliche Bewegung der Gestirne.

 

https://drive.google.com/file/d/1KsWze0RuemuXoe755Z_glIkhA2pTGilH/view?usp=drive_web