Astronomie: Software Astro Pixel Processor APP

Gehört zu: Astro-Software

Astro-Software: Astro Pixel Processor

Eine in den letzten Jahren neu ins Blickfeld geratene Astro-Software ist der “Astro Pixel Processor” abgekürzt “APP”.

Funktionen:

  • Calibration (Darks, Flats, Biases)
  • De-Bayering (De-Mosaicing)
  • Stacking
  • RGB Manipulationen
  • Remove Light Pollution and Gradients
  • Calibrate Background
  • Calibrate Star Colors
  • Stretching
  • u.a.

Die Software ist leider nicht kostenfrei, sondern kostet in Miete jährlich Euro 60,- (+MWSt) oder als Kauf einmalig Eur 160,-  (+MWSt).

Download: https://www.astropixelprocessor.com/free-30-day-trial/

Forum: https://www.astropixelprocessor.com/community/main-category/

Versions:

  • 2020-04-15 – APP 1.079
  • 2020-06-19 – APP 1.080
  • 2020-06-27 – APP 1.081
  • 2020-07-09 – APP 1.082

1.082 has full support for FITS, Canon CR2 & CR3, Nikon NEF, Sony ARW, Pentax PEF, Olympus ORF, Leica RWL & RAW, Panasonic RW2 & RAW & Hasselblad 3FR & fff, Fujifilm RAF including SuperCCD & X-Trans, TIFF, JPEG file formats.

Der APP wird gerne als einfacherer “Ersatz” für das komplizierte PixInsight bezeichnet.

Der Astro Pixel Processor kann auf der einen Seite ein sehr genaues Stacking mit Calibration Frames (Darks, Flats, Biases) vornehmen; auf der anderen Seite kann das gestackte Bild noch ein wenig nachbearbeitet werden (Light Pollution,. Gradients, Background, Star Colors etc.).

Mein Workflow zum Stacken mit Astro Pixel Processor

Hierzu fand ich zwei Youtube-Videos von AstroStace:

Ich habe eine 30-Tage-Trial-Lizenz erworben und am 6.10.2020 aktiviert.

Nach der Installation auf meinem Computer Asusbaer habe ich beim ersten Aufruf einige Parameter eingstellt:

  • Anzahl zu benutzende Cores: 3 von 4
  • Wieviel Hauptspeicher darf benutzt werden: 4 GB von 8 GB
  • Einstellen des Arbeitsverzeichnisses

Danach geht es mit dem Stacken der in der Nacht aufgenommenen Einzelbilder los, wobei die Tabs in der linken Seite des APP-Hauptbildschirms nacheinander aktiviert werden:

0) RAW/FITS
1) LOAD
2) CALIBRATE
3) ANALYSE STARS
4) REGISTER
5) NORMALIZE
6) INTEGRATE

Workflow Teil 1: Integration

Bei “0) RAW/FITS” etwas einstellen

Meine Kamera ist eine ZWO ASI294MC Pro; dafür sind folgende Einstellungen erforderlich:

  • Bayer pattern: RGGB
  • (De-Bayer-) Algorithm: adaptive airy disk
  • Force Bayer CFA  (CFA = Color Filter Array)

Auf dieser Basis macht APP an verschiedenen Stellen im Workflow ein “De-Bayering” – also nicht alles gleich am Anfang.

Bei “1) LOAD” laden der Einzelbilder

Zuerst die Light Frames. Diese erscheinen dann im unteren Bildschirmbereich, der File List, tabellarisch.

Dann die Dark Frames (oder ein Masterdark)

Dann die Bias Frames (oder ein Master Bias)

Dann die Flat Frames (oder ein Master Flat)

Bei “2) CALIBRATE” klicken wir wie folgt:

Der APP erstellt Master Darks, Master Flats und Master Biases und ordnet diese den Light Frames zu.
Alle Einstellungen können so bleiben, wie sie vorgeschlagen werden.

  • Optional kann eine “Bad Pixel Map” erzeugt werden.
  • Optional kann versucht werden ein “Amp Glow” bzw. ” Electro Luminescence” zu reduzieren: “Adaptive pedestal/Reduce Amp Glow”
  • Zum Schluss die Schaltfläche “Create Masters & Assign to Lights”  bzw. “(Re-)Assign Masters to Lights” wenn die Masters schon da waren.

Bei “3) ANALYSE STARS” macht APP folgendes:

APP ermittelt in jedem Light Frame, wieviele Sterne dort erkannt werden können.
Alle Einstellungen können so bleiben, wie sie vorgeschlagen werden.

  • Schaltfläche “Analyse Stars”

Bei “4) REGISTER” macht APP folgendes

Es wird ermittelt, mit welchen kleinen Verschiebungen die Light Frames genau übereinander passen würden.

Optional kann man selbst einen Light Frame als sog. “Reference Frame” bestimmen,

  • Schaltfläche “Start Registration”

Bei “5) NORMALIZE” macht APP folgendes

Gerne wird (optional) angehakt: “Neutralize background”

  • Schaltfläche: “Normalize Lights”

Bei “6) INTEGRATE” macht APP folgendes

Die Light Frames werden zu einem Summenbild übereinandergelegt, wobei noch bestimmte Einstellungen diesen Prozess beeinflussen können:

Weights: Quality

Integrate: Average

Mode: Reference/Full/Crop

Outlier Rejection: LN MAD Winsor Clip

  • Schaltfläche: “Integrate”

Wenn das fertig ist, bekommt man unten in der “File List” eine neuen Eintrag “INTEGRATE 1”.
Darauf einen Doppel-Klick und das Summenbild wird in das große Hauptfenster, den “Image Viewer”, zur Anzeige geladen und rechts oben erscheint das Histogramm…

Work Flow Teil 2: Postprocessing

Jedes Bild, was unten in der “File List” ist, kann APP mit “TOOLS” nachbearbeiten.

Ein bereitsvorhandenes Bild (am besten ein noch linerares Summenbild) kann über “Working Directory” und “1) LOAD” in die “File List” geholt werden.

Bei “9) TOOLS” kann ein Bild (z.B. das Summenbild) noch ein wenig bearbeitet werden…

Bei “9) TOOLS” kann man das im Viewer angezeigte Bild noch weiter bearbeiten (sog. postprocessing). Dazu werden folgende Schaltflächen angezeigt:

  • Batch Modify
  • Batch Rotate/Resize
  • Correct Vignetting
  • Remove Light Pollution
  • Calibrate Background
  • Calibrate Star Colors
  • Combine RGB
  • HSL selective color

Visuelle Einstellungen

Um den Effekt der diversen Schritte im Postpropcessing besser beurteilen zu können, stellen wir das Bild im Image Viewer besonders “fein” ein (das hat keinen Einfluss auf das gespeicherte Bild; lediglich die Anzeige im Immage Viwer wird beeibflusst).

Häckchen bei “neutralize BG”   (macht nicht viel)

Häkchen bei “Saturation” und dann die Schieberegler SAT (=Saturation) und SAT TH (=Saturation Treshold)

Postprocessing

Beim Postprocessing mit Astro Pixel Prozessor kommt es darauf an, die Schritte wirklich in der vorgegebenen Reihenfolge zu durchlaufen, also:

  • Remove Light Pollution / Gradients
  • Calibrate Background
  • Calibrate Star Colors

Ebenfalls zu beachten ist, dass hier immer nur “lineare” (d.h. noch nicht gestretched) Bilder richtig bearbeitet werden können.

Schaltfläche “Remove Light Pollution”  (Light pollution and Gradients)

  • APP will dann ein “Light Pollution Model” bauen, wozu man mindestens 5 kleine Rechtecke im Bild mit der Maus zeichnen soll, wo “nur Hintergrund” ist.
  • Wenn genügend Rechtecke gezeichnet sind, klicken wir auf die Schaltfläche “Calculate”
  • Wenn wir auf die Schaltfläche “Show Corrected Image” klicken, wird das LIght Pollution Model angezeigt und der Text auf der Schaltfläche ändert sich in “Show Correction Model”
  • Wenn wir nun ein weiteres Mal auf diese Schaltfläche (“Show Correction Model”) klicken, wird das Model auf das Bild angewendet.
  • Dann klicken wir auf die Schaltfläche “OK & Save”, um das korrigierte Bild abzuspeichern – am besten noch als FITS-Datei.
  • Das so korrigierte Bild erscheint dann unten in der File List unter “Other / Processed 1”

Schaltfläche “Calibrate Background”   (das machen wir jetzt also zum zweiten Mal)

Im Gegensatz zum “Neutralize BG”, wo der Background über das ganze Bild auf neutral grau gesetzt wird, bedeutet “Calibrate Background” dass nur die durch Kästchen selektierten Bereiche als Background angesehen werden und für diese die Korrektur berechnet wird, die dann auf das ganze Bild angewendet wird.

  • APP will dann ein “Background Model” bauen, wozu man mindestens 5 kleine Rechtecke im Bild mit der Maus zeichnen soll, wo “nur Hintergrund” ist.
  • Wenn genügend Rechtecke gezeichnet sind, klicken wir auf die Schaltfläche “Calculate”
  • Wenn wir auf die Schaltfläche “Show Corrected Image” klicken, wird das LIght Pollution Model angezeigt und der Text auf der Schaltfläche ändert sich in “Show Correction Model”
  • Wenn wir nun ein weiteres Mal auf diese Schaltfläche (“Show Correction Model”) klicken, wird das Model auf das Bild angewendet.
  • Dann klicken wir auf die Schaltfläche “OK & Save”, um das korrigierte Bild abzuspeichern – am besten noch als FITS-Datei.
  • Das so korrigierte Bild erscheint dann unten in der File List unter “Other / Processed 2”

Schaltfläche “Calibrate Star Colors

  • xyz

Schaltfläche “HSL Selective Color

  • xyz

Rechts: Stretchen und mehr

  • xyz

Mein Workflow für Bicolor mit Astro Pixel Processor

Ich versuche ja gerade mit einem Tri Narrowband Filter aus dem lichtverschmutzten Hamburg heraus mit meiner OSC-Kamera zu fotografieren. Narrowband und Farbkamera, da rümpfen die “alten Hasen” sofort die Nase. Aber mit dem Einzug der Tri- oder Quad-Narrowband-Filter kann man ja mit einer einzigen Farbaufnahme evtl. der Lichtverschmutzung ein Schnäppchen schlagen.

Hierzu fand ich das Youtube-Video von AstroStace:  Narrowband Imaging with a Triband OSC Filter sehr hilfreich für meine eigene Stituation.

Das Video von AstroStace zeigt zwei alternative Möglichkeiten, mit APP solche Bilder schön zu bearbeiten…

Alternative 1: De-Bayer-Algorithmus “Ha-OIII color”

Dazu stellen wir bei “0) RAW/FITS” ein:

  • Bayer pattern: RGGB
  • (De-Bayer-) Algorithm: Ha-OIII color
  • Force Bayer CFA  (CFA = Color Filter Array)

Und dann den “normalen” Workflow wie oben.

Alternative 2: “Extract Ha” and “Extract OIII” and recombine

Dazu müssen wir den ganzen Stacking-Workflow (s.o.) zweimal durchführen mit zwei verschiedenen Einstellungen bei “0) RAW/FITS“:

  • mit: (De-Bayer-) Algorithm: Ha-OIII extract Ha
  • mit: (De-Bayer-) Algorithm: Ha-OIII extract OIII

So erhalten wir zwei Mono-Fotos – am besten im Format 16-Bit-TIFF gespeichert. Diese müssen wir dann wieder zu einem RGB-Bild zusammensetzen. Das geht mit APP so:

Im Tab “9) Tools” klicken wir auf den Schaltfläche “Combine RGB” und dort auf “Add”. Dort wählen wir die beiden Mono-Fotos (s.o.) aus und geben ihnen sprechende Namen.

Dann folgen als Verarbeitungsschritte:

  • Red: 100% in Hydrogen alpha & Calculate
  • Green: 80% in OIII and & 20% in Hydrogen alpha  & Calculate
  • Blue: 85% in OIII and 15% in Hydrogen alpha & Calculate

Und schließlich “SAVE” als 16-Bit TIFF (rechts oben).

Damit geht’s dann weiter in Adobe Photoshop.

Siehe auch: Adobe Photoshop

Was machen wir in Adobe Photoshop:

  1. Ränder abschneiden: Crop
  2. Schwarzpunkt setzen: Image -> Corrections -> …

Beispiel: 1:  NGC 281 mit Tri-Narrowband-Filter gemäß Alternative 1 bearbeitet

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Astronomie: SQM Sky Quality Meter

Gehört zu: Lichtverschmutzung
Siehe auch: Liste meiner Geräte, Belichtungszeiten

Benötigt: WordPress Latex-Plugin

Messung der Himmelshelligkeit

Messung der Himmelshelligkeit mit dem “Sky Qualtity Meter” von Unihedron

Die Messung der Himmelshelligkeit kann mit einem Messgerät der kanadischen Firma Unihedron erfolgen. Dieses Gerät habe ich mir am 28.10.2018 von Teleskop-Express für EUR 156,40 kommen lassen. Es misst die Leuchtdichte des Himmels in der astronomischen Einheit Größenklassen/Quadratbogensekunden (mag/arcsec2). Die Skala ist umgekehrt, hohe Werte bedeuten einen dunklen Himmel. Folgende Werte geben einen ersten Anhalt für die Skala:

SQM Bortle
21.85 1 Excellent dark sky site
21.6 2 Typical dark sky site – natürlicher Himmelshintergrund, Milchstraße bis Horizont sichtbar, Wolken schwarz
21.4 3 Rural sky – Zodiakallicht (im Frühjahr abends, im Herbst morgens) gut sichtbar, Milchstraße, Wolken über Städten am Horizont hell
20.9 4 Rural / Suburban transition – Milchstraße sichtbar mit geringem Kontrast, Wolken im Zenit hell
19.8 5 Suburban sky  – Milchstraße im Zenit schwach erkennbar
18.8 6 Bright suburban sky – wenige Sterne, Himmel stark aufgehellt
18.3 7 Suburban / Urban transition
18.0 8 City sky

Jonas Schenker schreibt dazu ( http://www.extrasolar.ch/skyqualitymeter.html ):

Der Sky Quality Meter misst die Helligkeit innerhalb eines Kegels (Öffnungswinkel 80 Grad) und berechnet daraus die mittlere spezifische Leuchtdichte Lv (in Magnituden pro Quadratbogensekunde).
Leuchtdichte Lv Anzeige: mag / (arcsec)2
SI-Einheit: cd / m2 = lm / m2 / sterad
Umrechnung:
Wert in cd/m2 = 1.08 * 10^5 * 10^(-0.4*SQM) ,  mit SQM = Anzeigewert in mag / (arcsec)2
\(  Leuchtdichte \hspace{0.5em} [cd/m²] = 1,08 \cdot 10^5 \cdot 10^{(-0,4 \cdot SQM) } \)

Bildbeschreibung: Foto eines Sky Quality Meter. Im Display steht: 11,36

sqm_kl.jpg

SQM Sky Quality Meter

Astrofotografie: Lichtverschmutzung

Gehört zu: Beobachtungsorte
Siehe auch: Astrofotografie: Aufnahmeverfahren (Image Capturing), Bortle Scale
Siehe auch: SQM Sky Quality Meter

Lichtverschmutzung – Light Pollution

Nachts wird der Himmel bei uns in Deutschland nicht mehr richtig dunkel. Der Himmel wird nachts von vielen künstlichen Lichtquellen aufgehellt.

Damit kann man viele interessante Eindrücke vom nächtlichen Sternenhimmel nicht mehr genießen.
Beispielsweise kann man an vielen Orten die Milchstraße nicht mehr gut sehen.

Man nennt dieses Phänomen “Lichtverschmutzung” und versucht es auf der einen Seite objektiv zu messen und auf der anderen Seite die wenigen verbliebenen Gegenden mit natürlich dunklem Nachthimmel besonders hervorzuheben z.B. als “Dark Sky” etc.

Bildbearbeitung bei Lichtverschmutzung

Für die Astrofotografie ist nichts besser als ein richtig dunkler Himmel. Aber trotzdem wird der Amateur-Astronom öfter an dem Platz, an dem er wohnt, fotografieren wollen – einfach weil der Aufwand dafür viel geringer ist, als alles Equipment ins Auto zupacken und eine Stunde zu fahren, um endlich einen etwas dunkleren Ort zu erreichen.

Um schöne Astrofotos auch von Orten mit höherer Lichtverschmutzung zu schiessen, müssen wir lange belichten (gesamte Integrationszeit) und das gestackte Foto dann mit einem geschickten “Post-Processing” zu bearbeiten.

Links zur Lichtverschmutzung

Aktuell: https://www.lightpollutionmap.info/

Globe at Night: http://www.globeatnight.org/

Atlas der Lichtverschmutzung NEU 2016: http://www.ipernity.com/doc/1072793/43332216 http://cires.colorado.edu/artificial-sky

Samir Kharusi: Measuring SkyFog

Dark Sky Finder: http://darksitefinder.com/maps/world.html

Messung der Himmelshelligkeit – Lichtverschmutzung

Messung der Himmelshelligkeit mit dem “Sky Qualtity Meter” von Unihedron

Dazu habe ich einen separaten Artikel geschrieben: SQM Sky Quality Meter

Lichtverschmutzung: Messverfahren mit iPhone-App

Die iPhone-App “Dark Sky” (james@skidmoreapps.com http://finddarkskies.com/ ) zeigt die Lichtverschmutzung mit Farbcodes als Überlagerung auf den weltweiten Landkarten von Google. Dabei kann diese App Farbcodes für Himmelshelligkeit verwenden, die der Bortle-Skala zugeordnet sind: 1=schwarz, 2=grau, 3=blau, 4= grün/gelb, 5=orange, 6-7=rot, 8-9=weiss

Mit dem iPhone 5S und der App “Dark Sky Meter” habe ich in Hamburg Eimsbüttel am 20.9.2015 gegen 22:00 UTC bei klarem Himmel folgendes mit dieser App gemessen:

  • SQM 16.88 mag/arcsec² (4.49 mag) — Wolkendecke
  • SQM 18,77 mag/arcsec² (5,44 mag)     “Bortle 7”
  • SQM 19,16 mag/arcsec² (5,63 mag)     “Bortle 6”
  • SQM 19,18 mag/arcsec² (5,65 mag)     “Bortle 6”
  • SQM 18,12 mag/arcsec² (5,12 mag) — leichte Wolken kamen auf
  • SQM 21,95 mag/arcsec² Namibia 5 Uhr Morgens  “Bortle 1”

Lichtverschmutzung: Beispiele der iPhone-App “Dark Sky”

IMG_1019.jpg

SQM App Hannover – Berlin – Leipzig

IMG_1018.jpg

SQM App auf iPad: Hamburg und der Osten

Lichtverschmutzung: Hamburg und Berlin

IMG_1020.jpg

SQM Bortle Scale iPad App: Hamburg

Landkarten der Lichtverschmutzung

http://www.jshine.net/astronomy/dark_sky/ (Jonathan Tomshine)

https://djlorenz.github.io/astronomy/lp2006/ (David Lorenz 2006)

http://www.cleardarksky.com/csk/ (Attila Danko)

http://darksitefinder.com/links.html (Kevin Palmer)

International Dark-Sky Association (IDA)

Die IDA wurde 1988 von David Crawford und Tim Hunter in Tucson, AZ gegründet: http://www.darksky.org/

International Dark Sky Reserves and Parks:

  • West-Havelland – “Reserve” Silver
  • Biosphärenreservat Rhön – “Reserve” Silver
  • De Boschplaat (Terschelling) – “Park” Silver
  • Eiffel – “Park” Silver provisionel
  • Exmoor National Park (Devon/Somerset) – “Reserve” Silver
  • NamibRand Nature Reserve: “Reserve” Gold – http://www.namibrand.com/ http://www.google.com/maps?q=-25.004978,15.995880
  • ….

Zum Vergleich: Tivoli, Namibia: http://www.google.com/maps?q=-23.4608745,18.0157435,17

Die Bortle-Skala

Die Messung der Himmelshelligkeit kann mit einem SQM Sky Quality Meter erfolgen.

Die Bortle-Skala: https://en.wikipedia.org/wiki/Bortle_scale

Auf der sog. Bortle Scale ist die Stufe 1 (schwarz).
Bortle 1 bedeutet:

  • Excellent dark site
  • SQM 21,70 – 22,00
  • NELM 7.6 – 8.0 (Nacked-Eye Limiting Magnitude)
  • Description
    • Airglow is readily visible
    • Clouds illuminated near horizon, dark overhead.
    • The Scorpius and Sagittarius regions od the Milky Way cast obvious shadows
    • M33 (Triangulum Galaxy 5,7 mag) is a direct vision nacked eye object
    • Zodiacal light is visible and colourfull
    • Nearer surroundings vaguely visible

Auf der sog. Bortle Scale ist die Stufe 2 (grau).
Bortle 2 bedeutet:

  • Typically truly dark site
  • SQM 21,52 – 21,70
  • NELM 7.1 – 7.5 (Nacked-Eye Limiting Magnitude)
  • Description
    • Airglow weakly visible near horizon
    • Some light pollution evident at the horizon,
    • Clouds illuminated near horizon, dark overhead.
    • Milky Way still appears complex
    • M15, M4, M5, and M22 distinct nacked-eye objects; M33 (Triangulum Galaxy 5,7 mag) easily visible with averted vision
    • Zodiacal light striking in spring and autumn, color still visible
    • Nearer surroundings vaguely visible

Auf der sog. Bortle Scale ist die Stufe 3 (blau).
Bortle 3 bedeutet:

  • Rural Sky
  • SQM 21,20 – 21,48
  • NELM 6.6 – 7.0 (Nacked-Eye Limiting Magnitude)
  • Description
    • Some light pollution evident at the horizon,
    • Clouds illuminated near horizon, dark overhead.
    • Milky Way still appears complex
    • M15, M4, M5, and M22 distinct nacked-eye objects; M33 easily visible with averted vision
    • Zodiacal light striking in spring and autumn, color still visible
    • Nearer surroundings vaguely visible

Auf der Bortle Scale ist die Stufe 4 (green/yellow)
Bortle 4 bedeutet:

  • “Rural / Suburban Transition”
  • SQM 20,46 – 21,10
  • NELM 6.1 – 6.5 (Nacked-Eye Limiting Magnitude)
  • Description
    • Light pollution domes visible in various directions over the horizon
    • Clouds illuminated in the directions of the light sources, but still dark overhead
    • Milky Way above the horizon still impressive, but lacks most of the fine details
    • M33 a difficult averted vision object – only visible when higher than 55°
    • Zodiacal light is still visible, but not even halfway extending to the zenith at dusk or dawn
    • Surroundings clearly visible, even at a distance

Auf der Bortle Scale ist die Stufe 5 (orange)
Bortle 5 bedeutet:

  • “Suburban Sky”
  • SQM 19,40 – 20,24
  • NELM 5.6 – 6.0 (Nacked-Eye Limiting Magnitude)
  • Description
    • Light sources visible in most, if not all, directions
    • Clouds are noticeably brighter than the sky
    • Milky Way is very weak or invisible near the horizon and look washed-out overhead
    • (M33 No)
    • Only hints of the Zodiacal light are seen on the best nights
    • (Surroundings clearly visible, even at a distance)

Auf der Bortle Scale ist die Stufe 6 (rot)
Bortle 6 bedeutet:

  • “Bright Suburban Sky”
  • SQM: 18,60 – 19,20
  • NELM: 5.1 – 5.5
  • Description:
    • light pollution makes the sky within 35° of the horizon glow grayish white
    • clouds anywhere in the sky appear fairly bright
    • the Milky Way is only visible near the zenith
    • M33 is not visible, M31 is modestly apparent
    • the zodiacal light is invisible
    • surroundings are easily visible

Auf der Bortle Scale ist die Stufe 7 (auch rot)
Bortle 7 bedeutet:

  • “Suburban/urban transition”
  • SQM: 18,18 – 18,50
  • NELM: 4.6 – 5.0
  • Description
    • strong light sources are evident in all directions
    • clouds are brightly lit
    • the Milky Way is nearly or totally invisible

Auf der Bortle Scale ist die Stufe 8
Bortle 8 bedeutet:

  • “City Sky”
  • SQM: 18,00
  • NELM: 4,3

 

Dark Sky in Deutschland

Dunkler Himmel in:

Die Autobahn A24 von Hamburg Richtung Berlin scheint sehr geeignet, weil sie zwischen Sukow und Putliz durch ein Gebiet mit sehr geringer “Light Pollution” (blau = Bortle 3) führt. An der A24 habe ich Autobahnparkplätze in Augenschein genommen….

Physikalische Größen

Die physikalischen Einheiten und spezielles zur Messung der Lichtstärke habe ich in einem separaten Artikel behandelt.