Startrails für Jedermann

1. Einleitung

Fast jeder hat sie schon einmal irgendwo gesehen – Startrails!

Aber was genau sind Startrails und kann man selber welche mit einfachen Mitteln welche erstellen?

Um es wirklich kurz zusammen zu fassen: Startrails sind für jedermann. Prinzipiell sind diese mit jeder Kamera zu machen, wobei ich hier auf den Bereich der DSLR Kameras eingehen werde. Grundsätzlich lassen sich Startrails heutzutage auch mit einem Smartphone machen. Warum dies aber nicht zu ganz so schönen Ergebnissen führt werde ich im verlauf des Tutorials erklären.

2. Was benötige ich für Startrails?

Für dieses Tutorial gehe ich, wie bereits erwähnt, auf DSLR Kameras ein. Hierzu zählen Einsteiger Spiegelreflex, Kompaktkameras, sowie fortgeschrittene Vollformatkameras.

Grundsätzlich ist die Liste an Equipment sehr klein, und wie folgt:

1. Eine Kamera deiner Wahl
2. Stativ
3. Objektiv mit möglichst kleiner Brennweite
4. Programmierbarer Fernauslöser
5. Kostenloses Programm für die Nachbearbeitung.
6. Grundlagen – Cropfaktor
7. Grundlagen – Belichtungszeit
8. Grundlagen – Der richtige Ort und die richtige Zeit
9. Grundlagen – Polaris finden leicht gemacht
10. Grundlagen – Die Entstehung des Bildes
11. Grundlagen – Stacken und bearbeiten des Bildes.

Ich werde auf jeden Punkt der Liste genauer eingehen und versuchen alles wichtige für das Startrails Foto zu erläutern. Einiges wird euch auch bei der Taglichtfotografie helfen, oder auch schon bekannt sein.

2.1.1 Eine Kamera deiner Wahl

Wir leben in der Zeit, in der die meisten Bilder weltweit mit dem Smartphone entstehen. Es ist leicht, hat eine lange Akkulaufzeit, passt in die Hosentasche und besticht mit nahezu obszönen Megapixelangaben des Bildsensors. Oftmals werde ich gefragt, warum ich denn eine schwere Sony Alpha 7, oder die Sony Alpha 7 III nutze, wenn mein Handy doch mehr Megapixel hat. Die Antwort ist einfach, wenn man die Technik hinter der digitalen Fotografie versteht. 

Der Unterschied besteht, ganz lapidar gesprochen, in der Größe. Ja, es geht mal wieder um die Größe. Ein Smartphone Bildsensor ist oftmals 4,5mm x 3,4mm groß, bei einer Vollformatkamera sind es 36mm x 24mm . Auf diesem , doch sehr kleinem Chip des Smartphones sind die „Pixel“ , Farbfilter (Bayer-Matrix), Maskierte Pixel(Auslesepixel), sowie die Ausleseverstärker verbaut.  Also sehr viel Technik, auf extrem kleinem Raum. Dies führt zu vielen Problemen, diese werden wir aber nacheinander beleuchten.

Als erstes möchte ich euch einen Größenvergleich der Bildsensoren geben. Dies hilft um die Dimensionen zu verstehen von denen wir reden.

2.1.2 Theorie Bildsensoren – Smartphone vs. Digitale Spiegelreflex (CCD)

Als nächstes möchte ich euch eine schematische Darstellung eines Bildsensors geben.

Diese Darstellung, von meinem Sternwartenkollegen Ing. (BA) Guido Fuhrmann, zeigt einen Bildsensor und seine Funktion. Dabei tritt das einfallende Licht durch die Farbfilter, oder auch Bayermatrix genannt. Durch die Filter wird jeweils nur der Teil des Lichts hindurchgelassen, der dem Filter entspricht. Also jeweils Rot, Grün und Blau. Unter dem Filter liegen die eigentlichen lichtempfindlichen Pixel. 

Hier wird das eintreffende Licht registriert. Die Maskierten Pixel, auch Auslesepixel genannt, nehmen die Information auf und schicken diese in den Ausleseverstärker. Dieser leitet das Signal nun über Umwege zum Speicher des Geräts.

Wir stellen nun fest: „Da passiert ja jede Menge auf meinem Bildsensor, wenn ich oben auf den Knopf drücke“  Das ist die eigentliche Krux an der Geschichte mit dem Smartphone. Ein Smartphone, mit einem Bildsensor von 4,5 x 3,4mm und 20 Megapixeln, hat also 20 Mio Pixel auf dieser kleinen Fläche. Zusätzlich kommen noch die Bayermatrix, Maskierte Pixel und Ausleseverstärker…

Wir alle wissen natürlich noch aus dem Physikunterricht – „Energie erzeugt wärme“. Umso enger unser Chip mit Pixeln verbaut wurde, desto anfälliger ist das System auch durch Störungen aufgrund von Wärme. Einzelne Pixel geben den Geist dann auf, oder senden falsche Signale. Diese Pixel nennt man dann Hot-, oder Deadpixel. Also heiße-, oder tote Pixel.

Die Hersteller von Smartphones haben es geschafft, durch trickreiche Algorithmen, die Rohbilder (Auch RAWs genannt) in schöne JPEG`s zu verwandeln. Oftmals ist ein echter Manueller Modus, oder das Speichern der völlig unbearbeiteten RAW Dateien gar nicht möglich. Belichtungszeiten länger als ein paar Sekunden lassen selbst Bilder eines Huawei P30 Pro mit Leica Kamera alt aussehen. (Dieses Modell nenne ich aus eigener Erfahrung) Die RAW Daten sind dabei so schlimm, dass eine Arbeit mit Ihnen kaum Möglich ist. Es ist dabei kaum zu unterscheiden, ob dies noch ein Stern, ein Hot-, oder Deadpixel ist.

Anders sieht dies bei meiner Sony A7, oder meiner Sony A7 III aus. Selbst bei Belichtungszeiten von weit mehr als 30 Sekunden und einer hohen Iso Einstellung (Einstellbare Lichtempfindlichkeit des Bildsensors. Hohe Iso führt zu hohem „Rauschen des Bildes“) schadet dem Endergebnis kaum. Durch nachträgliche Bearbeitung fällt es also gar nicht mehr auf. 

Aber es muss keine teure Vollformat Kamera sein, um beeindruckende Ergebnisse zu erzielen. Einsteigerfreundliche Spiegelreflexkameras beginnen bereits um die 250 € Inklusiv Objektiv. Gebraucht sind Kameras, die mal um die 500 € gekostet haben oftmals wesentlich Billiger. Hierbei sollte man in Erfahrung bringen, wie viele Auslösungen die Kamera hat und in welchem Gesamtzustand sie sich befindet.

3. Stativ

Zum Stativ gibt es wenig zu erzählen und doch so viel Auswahlmöglichkeiten. Bei dem Kauf eines geeigneten Stativ gibt es lediglich ein paar Punkte zu beachten:

1. Das Stativ sollte leicht, aber stabil sein. Es empfiehlt sich ein dreibeiniges Klappstativ zu nutzen.
2. Der Kopf, an dem die Kamera befestigt wird, sollte nach links und rechts schwenkbar sein. Er sollte zusätzlich nach oben und unten neigbar sein.
3. Wenn das Stativ sehr leicht ist, empfiehlt es sich es manuell zu beschweren. Ich hänge dann meistens ein Gewicht, wie beispielsweise eine kleine Tasche, oder Beutel, mittig unter das Staiv.

Weitere Anforderung für das Stativ gibt es nicht. Ein solches Stativ kostet in etwa 30€ – 50€ in der Anschaffung.

3. Objektiv mit möglichst kleiner Brennweite

Die Brennweite ist ein entscheidender Faktor für unser Motiv. Startrails wirken am spannendsten, wenn wir neben den Sternen auch etwas von unserer Umgebung mitnehmen können. Hierbei können wir auch tolle Effekte erzielen und kreativ werden.

Durch die lange Belichtungszeit, sowie das Stacking (auf diese Punkte gehe ich später noch genauer ein) wird die Landschaft und Objekte zwischen der Kamera und dem Himmel erkennbar dargestellt. Mit ein paar wenigen Tricks kann man auch besonders spanende Objekte hervorheben. Beispielsweise kann man eine Taschenlampe nutzen um einen Baum anzuleuchten, oder sich selber für 1-2 Bilder der Serie ins Bild stellen, eine Taschenlampe in den Himmel halten, oder mit Licht malen. Die Ergebnisse sehen dann so aus:

Das Bild wurde mit einer Vollformatkamera, sowie einem 30mm Objektiv gemacht. Leider hatte ich bei dieser Bilderserie selber sehr wenig Zeit für die Vorbereitung, da wir Gäste hatten. Ich konnte es mir dennoch nicht nehmen lassen die Kamera rauszustellen.

Zurück zum eigentlichen Thema, dem Objektiv. Oftmals wird in der Astrofotografie mit großen Brennweiten Fotografiert. Das ist zwar schön um Planeten, Nebel, oder sogar Galaxien zu belichten, erfordert aber auch ein weitaus höheres Maß an Technik, Planung und „Know-How“.

Für Startrails eignen sich kleine Brennweiten am besten.  Alles zwischen 24mm und 50mm, bis maximal 70mm eignet sich hierfür hervorragend.  Daher ist eine Neuanschaffung in diesem Bereich für unsere ersten „Geh-, bzw. Trailversuche“ nicht weiter wichtig.

4. Programmierbarer Fernauslöser

Der Programmierbare Fernauslöser hingegen ist von entscheidender Bedeutung. Astrofotografie ist sehr anfällig für Verwackler. Bei einer Belichtungszeit von bspw. 30 Sekunden, fällt es sofort auf, wenn die Kamera zwischendurch angefasst wird. Stellen wir unsere Kamera im Manuellen Modus also auf eine Belichtungszeit von 30 Sekunden und drücken nach jeder Belichtungszeit den Auslöseknopf, dann werden wir dies später in der Bearbeitung sehen. Es empfiehlt sich daher zu einer Fernbedienung zu greifen. Hierbei sind folgende Dinge zu beachten:

1. Unterschiedliche Hersteller verwenden unterschiedliche Anschlüsse. Informieren Sie sich genau ob der Anschluss der Fernbedienung passend für ihre Kamera ist.
2. Es muss nicht immer eine Funkfernbedienung sein. Oftmals gibt es günstigere, kabelgebundene Fernauslöser.
3. Der Fernauslöser sollte programmierbar sein. Man sollte also Belichtungsdauer, Intervalldauer und Auslöseanzahl frei einstellen können

Die Anschaffung einer solchen Fernbedienung kostet in der Regel zwischen 20€ und 50€. Gerne berate ich euch auch bei allen Anschaffungen. Schreibt mich dazu nur an 😉 

5. Kostenloses Programm für die Nachbearbeitung.

Für die Nachbearbeitung und Stacken der Bilder gibt es zwei Wege.

Der erste weg, den ich bevorzuge, ist zweiteilig. Ich mache meine Bilder grundsätzlich als RAW Format. Das hat den eindeutigen Vorteil, dass die Bilder unkomprimiert gespeichert werden. Es gehen also keine Informationen beim speichern verloren. Zusätzlich kann ich das RAW nachträglich und ohne Verluste von Informationen in einem Programm mit RAW Konverter verarbeiten. Ich persönlich verwende hierfür das Programm Adobe Lightroom, dass Konverter von allen Herstellern hat. Es muss aber nicht immer ein teures Programm sein.Sie können Hier klicken um einen Vergleich von kostenpflichtigen und kostenlosen RAW Konvertern zu sehen. (Achtung! Dies ist eine Seitenweiterleitung. Ich hafte nicht für den Inhalt externer Seiten)

Das zweite Programm ist auch gleich der zweite Weg. Wenn ich die Daten von RAW nach JPEG gespeichert habe, oder direkt JPEG`s erstellt habe, nutzte ich das kostenlose Programm Startrails. Das Programm von Achim Schaller ist kostenlos, und bietet eine sehr leichte Möglichkeit Startrails zu erstellen, oder einen Timelaps Film aus den Einzelaufnahmen zu machen. Zu erreichen ist die Seite unter https://www.startrails.de/  .

Zu der Verwendung des Programms Startrails komme ich im Punkt 12. Grundlagen – Stacken und bearbeiten des Bildes. im späteren Verlauf.

Mehr braucht es auch nicht, um mit den eigenen Startrails zu starten.

6. Grundlagen – Startrails

6.1 Was sind eigentlich Startrails

Was sind eigentlich Startrails und wie können wir sie überhaupt fotografieren?

Um diese Frage zu beantworten müssen wir den Platz unseres Heimatplaneten, der Erde einmal anschauen. Anfang des 16. Jahrhunderts entdecke Nikolaus Kopernikus, dass sich nicht alles um die Erde dreht, sondern die Erde sich um die Sonne. Zusammen mit den anderen Planeten unserer Sonnensystems wandert die Erde um die Sonne. Sie benötigt dafür ein Kalenderjahr.

Zusätzlich dreht sich die Erde um ihre eigene Achse, die durch den Nord und Südpol geht. Unser Norpol zeigt hierbei ziemlich genau auf den sogenannten Nordstern. Der Nordstern, auch Polaris genannt ist seit Jahrhunderten ein zuverlässlicher Wegweiser nach Norden und wurde in der Vergangenheit für die Navigation in der Seefahrt genutzt.

Die Erde dreht sich innerhalb von 24 Stunden 360° um sich selbst. Dies bezeichnen wir als einen Tag. Wenn wir also den Stern anpeilen, der immer auf der gleichen Stelle steht, also Polaris im Norden, dann sieht es so aus, als würden sich alle anderen Sterne um diesen Punkt drehen. Natürlich drehen wir uns in Wirklichkeit. Wenn wir jetzt also die Sterne 24 Stunden Fotografieren würden, mit Polaris in der Mitte, dann würden alle anderen Sterne einen kompletten Kreis um den Nordstern beschreiben. Weil das zum einen viel zu aufwändig wäre, und man Tagsüber keine Sterne sieht, ist das natürlich nicht ohne weiteres möglich. 

Aber durch einen einfachen Dreisatz (Ja, Mathe ist wirklich hilfreich) können wir die Strichspuren errechnen. Entweder um zu planen, oder um herauszufinden wie lange ein Startrailfoto gemacht wurde.  Denn 24 Std = 360°  Also eine Errotation. Wenn wir dies nun auf eine Stunde runterrechnen, dann haben wir eine Strichspur, die 15° hat. Rechnen wir das runter auf eine Minute, dann hat die Strichspur nur noch 0,25°.

Quelle Wikipedia

6.2 Schritte für die erfolgreiche Aufnahme

Um die für das Startails Bild erforderlichen Bilder zu schießen, können wir uns folgender Schritte bedienen:

1. Stativ und Kamera aufbauen, den Fernauslöser anschließen
2.  Kamera nach Norden ausrichten und so weit nach oben neigen, dass wir Polaris mit auf dem Bild haben
3. Einen Isowert zwischen 800 – 3600 wählen. Hierbei gilt, je höher der Isowert, desto höher auch das Isorauschen. Ihr müsst euch da mit eurer Kamera rantasten.
4. Die Sterne möglichst scharf stellen im Autofokusmodus der Kamera 
5. Die Belichtungszeit auf entweder 30 Sekunden, oder auf „BULB“ stellen. Mit der „BULB“ Funktion können wir die Belichtungszeit erheblich verlängern. Die Einstellung erfolgt dann über den Fernauslöser.
6. Nachdem wir die Belichtungszeit gewählt haben, müssen wir nun die Serienlänge festlegen. D.h. wie viele Bilder geschossen werden. Hierzu noch einmal: Die Erde dreht sich in 24 Std um 360°, also in einer Stunde um 15° wollen wir also ein Bild mit einer Strichspur von 15° haben, müssen wir eine gesamte Belichtungszeit von 60 Minuten à 30 Sekunden Bildern erreichen. Also 60 Minuten*60 Sekunden =3600 Sekunden / 30 Sekunden Belichtungszeit = 120 Bilder à 30 Sekunden.
7. Am Ende der Bilderserie verdecken wir die Kameralinse mit der Schutzkappe und machen eine weitere Serie mit der gleichen Belichtungszeit. Diese Bilder brauchen wir später, um Pixelfehler durch das Programm rausrechnen zu lassen und die Qualität des Bildes deutlich zu erhöhen. Diese Bilderart nennt sich Darks, da dort kein Licht fotografiert wird. Alles was wir dort sehen können, sind die Pixelfehler unserer Kamera.

Während der Wartezeit empfiehlt es sich nicht die Kamera zu bewegen, oder auch nur anzustupsen. Man sieht es später sofort, wenn es auch nur minimal verschoben wird. Es empfiehlt sich jedoch sehr, mit einem schönem Heißgetränk, einer Decke und wenn man hat einem Fernglas den Himmel zu betrachten. Lichtquellen sollten vollständig verdunkelt werden in der Zeit. Mit etwas Übung kann man jedoch eine Lichtquelle einsetzten, um zum Beispiel einen Baum, Strauch, eine Hütte, oder auch eine Person kurz anzuleuchten. Solche Experimente sollten aber immer am Ende der Serie gemacht werden. Ansonsten läuft man Gefahr, dass man Daten aus der Mitte der Serie verliert, was unschöne Lücken in den Trails hinterlässt.  

7. Die Nachbearbeitung

7.1 Die Vorbereitung der Rohdaten

Nach einer wunderschönen und sternenklaren Nacht wollen wir natürlich schnellst möglichst unser fertiges Startrail Bild sehen. Um dorthin zu kommen, sollten wir im ersten Schritt die Bilder in Lights und Darks sortieren.

Als Lights werden die Bilder mit tatsächlichen Bildinformationen bezeichnet, die mit Licht aufgenommen wurden. Als Darks bezeichnen wir die Bilder, welche wir mit einer Schutzkappe aufgenommen haben. Diese geben uns Informationen über Pixelfehler unserer Kamera.

Nachdem wir diese auseinander Sortiert haben (ich verwende hierbei immer zwei unterschiedliche Ordner, die ich Lights & Darks benenne) können wir uns die Lights genauer anschauen.

Diese sollten wenn möglich aus dem RAW Format in ein jpeg Format geändert werden. Hierzu dienen die in Punkt 5 genannten RAW Konverter. Wer Programme wie Adobe Photoshop/ Lightroom, oder Gimp nutzt, kann dort auch vorher noch etwas an Belichtung, Kontrast usw. verändern. Erst danach sollte das Bild Konvertiert werden. Nun gibt es zwei Methoden – 1. Wir bearbeiten jedes Bild einzeln. Bei 120 Bildern kann dies eine Weile dauern, es kann aber auch bessere Ergebnisse liefern. 2. Wir bearbeiten ein Bild, und lassen die restlichen 119 mithilfe einer Stapelbearbeitung bearbeiten.

Beide Methoden eigenen sich gut für diese Aufgabe.

Am Ende haben wir 120 bearbeitete und in jpeg konvertierte Bilder. Nun sollten wir noch die „Darks“ in jpeg konvertieren. Dabei dürfen wir hier jedoch keine Bearbeitung vornehmen. Nun haben wir den ersten von zwei Schritten erledigt.

7.2 Das Zusammensetzten der Star Trail Bildes

Dies ist wohl der einfachste aller Schritte. Wir laden unter Punkt 1. die Lights ins Programm und unter Punkt 2. die Darks. Nun können wir oben auf Erstellen klicken. Hier können wir zwischen Strichspuren und Video wählen. Strichspuren ist das Mittel der Wahl bei Startrails, während Video uns ein schönes Timelaps Video aus den Einzel Bildern erstellt.

Das Programm ist hier selbsterklärend und läd zum Experimentieren ein.

Viel Spaß und Erfolg!

Wenn ihr Probleme habt, könnt ihr mich gerne Via Instagram, dem Facebookchat auf der Homepage, oder Kontaktformular anschreiben