Sterrenfotografie zonder ruis

Hebben jullie de foto’s van de sterrenhemel in de Auvergne gezien in mijn vorige blogbericht? Zulke foto’s maak ik met hoge ISO waarden, om zoveel mogelijk licht met de sensor te registreren. Met de techniek die ik in dit artikel uitleg kun je mooie sterrenfotografie zonder ruis krijgen.

Een nadeel van die hoge ISO waarden is de hoeveelheid ruis die ermee gemoeid is. Bij sommige camera’s is die ruis sterker aanwezig dan bij andere, maar indien er met contrasten gewerkt wordt, zoals ik dat doe bij het nabewerken van foto’s met de sterrenhemel of Melkweg, zal die ruis nog eens versterkt worden.

Die ruis is niet erg als de foto verkleind wordt voor internet gebruik. De ruis is dan nauwelijks zichtbaar. Echter, wil je een grote resolutie gebruiken, voor (bijvoorbeeld) grote afdrukken, dan kan de ruis erg storend zijn.

Ruis reduceren

Noise Ninja, Dfine, Neat Image, Noiseware… het is allemaal software die gespecialiseerd is in de ruis uit een foto te filteren. Ze worden gebruikt in plaats van of samen met de ruis reductie opties die we in een camera vinden, of in RAW editors zoals Lightroom.

Het nadeel aan al deze softwarematige bewerkingen is het onvermijdelijk verlies aan detail. Mits je dit op een goede manier uit voert, zal dit bij normale foto’s niet erg storend zijn, maar bij een sterrenhemel of Melkweg zal dit direct zichtbaar worden. Veel van de lichtzwakke sterren worden door de software aangezien als ruis en zullen dus verdwijnen wanneer je ruisreductie gaat uitvoeren. Dit is wat we juist niet willen. 

Gelukkig is er ook een methode om de ruis te reduceren zonder dat dit direct gepaard gaat met veel detailverlies. Dit is niet iets wat je achteraf in een fotobewerkingsprogramma doet, maar iets waar je al bij het fotograferen mee moet beginnen.

Iets meer over ruis

Ruis is willekeurig. Maak tien foto’s en de ruis zal er op elke foto anders uitzien. We gaan daarvan gebruik maken om de ruis uit een foto te halen zonder het verlies aan detail. De methode is niet eens moeilijk en het begint al op locatie bij het fotograferen.

In feite maken we gebruik van dezelfde techniek die ik eerder uitgelegd heb in mijn artikel over superresolutie. Hiervoor moet je meerdere identieke foto’s maken, die later samengevoegd worden. Het enige grote verschil met de serie foto’s voor de superresolutie is het ‘verplicht’ gebruik maken van een statief zodat ze perfect uitgelijnd zijn. Maar een statief gebruiken we toch al wanneer we met sluitertijden van 10 tot 30 seconden werken.

Start met veel foto’s

We starten dus op locatie. Voor de sterrenhemel en Melkweg gebruik ik een belichting die me in staat stelt om zoveel mogelijk licht te registreren. Voor deze foto heb ik gebruik gemaakt van een Canon EOS 5D mark III met een EF 24-70mm f/2,8L II objectief. Een Gitzo GT 3542LS statief met RRS BH-55 balhoofd heeft voor de nodige stabiliteit gezorgd.

Omdat de sterrenhemel niet stil staat heb ik een sluitertijd gebruikt van 15 seconden om die beweging ‘te bevriezen,’ hoewel ik vanwege de resolutie van de camera beter een iets kortere sluitertijd had kunnen nemen.

Om in die 15 seconden zoveel mogelijk licht te registreren is diafragma f/2,8 gebruikt en ISO6400. Het resultaat is de foto die hierboven te zien is: een onbewerkte foto uit het RAW bestand. 

Ik heb niet één, maar acht van deze foto’s gemaakt. Achter elkaar, met dezelfde instellingen, zonder de camera verplaatst of aangeraakt te hebben. Die foto’s ga ik bewerken in Lightroom zodat de Melkweg helderder en beter zichtbaar wordt. Daarna ga ik in Photoshop de ruis eruit filteren door die acht foto’s te stapelen.

Stapelen van foto’s

De weg naar het eindresultaat is er een met veel stapjes. Hoewel het in eerste instantie veel werk lijkt, valt dit wel mee. Laten we alles stap voor stap doornemen aan de hand van een aantal screenshots. Ik ga er vanuit dat er enige kennis is van Photoshop, wat het volgen van deze tutorial een stuk eenvoudiger maakt. De screenshots zijn ook in een groter formaat dan ik normaal gebruik, puur voor de duidelijkheid. Klik zoals altijd op de foto voor een groter formaat.

Bewerk één foto tot het gewenste resultaat. Aangezien er in dit geval een erg donkere hemel was, heb ik weinig last van een (ver)lichte horizon in de foto. Probeer zoveel mogelijk details zichtbaar te maken. De ruis die daarbij ontstaat is niet belangrijk. Sterker nog, zet de ruisreductie uit om zoveel mogelijk detail in de foto te behouden. Kopieer vervolgens de instellingen naar de overige zeven foto’s zodat alle beelden exact gelijk aan elkaar zijn. Als dat gedaan is moeten alle acht de foto’s geselecteerd worden. Open deze acht foto’s dan als lagen in Photoshop.

Lightroom en Photoshop werken perfect samen en met de optie “openen als lagen in Photoshop” wordt je al veel extra werk bespaard. Het resultaat is een document in Photoshop met daarin alle acht de foto’s netjes boven elkaar gestapeld.

Stacken van de voorgrond

Omdat een sterrenhemel niet stil aan de hemel staat, en met elke foto een stukje is opgeschoven, zijn we verplicht om de voorgrond en sterrenhemel apart te bewerken. Daarom kopiëren we alle lagen door ze alle acht te selecteren en in het menu, of onder de rechtermuisknop de optie “duplicate” te kiezen. Indien we geen sterrenhemel in beeld hebben, is deze stap dus niet nodig.

Hou de acht gekopieerde lagen geselecteerd. Maak van deze lagen een ‘smart object’ en noem dit smart object “voorgrond”, of een andere geschikte naam. Het converteren naar een smart object kan even duren, afhankelijk van de snelheid van de computer en de grootte van de bestanden. Indien dit gedaan is kunnen we de ruis uit de foto gaan filteren. Dit doen we door in het menu “lagen – smart objects” de optie “stack mode – median” te kiezen. De bewerking zal wederom enige tijd duren, wees dus geduldig. Het eindresultaat is een voorgrond waarin een groot deel van de ruis verdwenen is.

In deze voorbeeldfoto is de hoeveelheid ruis in de voorgrond in eerste instantie aanzienlijk. Dit komt omdat ik de “schaduwen” met Lightroom maximaal opgelicht heb en de ruisreductie volledig uitgezet is. Vergeet niet dat de foto met ISO6400 is gemaakt, en bovendien nog een halve stop overbelicht in de nabewerking. Ondanks dat is na het stacken van de foto’s nagenoeg alle willekeurige ruis uit de foto verdwenen.

Uitlijnen van de sterren

Maar de sterrenhemel is wel uitgesmeerd over de foto. Dit komt natuurlijk door de beweging die de sterren over de hemel maken. Om deze techniek ook op de sterrenhemel te kunnen uitvoeren zullen we de beweging van de sterren eerst moeten corrigeren. Daarvoor gaan we aan de slag met de resterende acht foto’s die nog als lagen in het document aanwezig zijn. Start hiervoor met het verplaatsen van het smart object met de naam “voorgrond” zodat alle andere lagen erboven liggen. Maak alle lagen behalve de eerste twee onzichtbaar (vergeet het smart object met de naam “voorgrond” voor het gemak even) en selecteer de bovenste zichtbare laag.

Nu komt het meeste werk. Elke laag moet exact uitgelijnd worden met de onderste laag. Het mooiste zou zijn wanneer Photoshop dit voor ons zou kunnen uitvoeren met de optie “Auto Align Layers”, waarmee ook panorama’s gemaakt kunnen worden, maar in de meeste gevallen zijn er onvoldoende referentiepunten waardoor die optie in Photoshop vaak helemaal de fout in gaat.

Handmatig uitlijnen als automatisch niet lukt

Dus dit betekent dat we het met de hand moeten doen. De volgende stappen moeten voor elke zeven foto’s, die als een laag op de onderste liggen, uitgevoerd worden. Vergeet niet dat de uitlijning van deze zeven lagen allemaal ten opzichte van de onderste moeten plaats vinden. De onderste laag is dus de referentie en we beginnen dus met de de tweede laag. Die laag zetten we op de blending mode “Difference“.

Dit betekent dat iets wat exact met de onderliggende laag uitgelijnd is, onzichtbaar wordt. Met een paar opvolgende stappen kunnen we snel en nauwkeurig de sterren exact uitlijnen. Onder de volgende vier foto’s staat de stapjes die het uitlijnen relatief eenvoudig maken.

Als de laag zo goed mogelijk uitgelijnd is, als er dus geen enkele ster meer in de afbeelding te zien is, kan de “Free Transform” geaccepteerd worden. Zet de laag vervolgens weer op Blending optie “Normal“. Deze laag is nu uitgelijnd en klaar. Zet deze laag vervolgens op onzichtbaar en maak dan de laag die daarboven zit zichtbaar. Herhaal vervolgens de hele werkwijze vanaf stap 10.

Wanneer alle zeven de lagen uitgelijnd zijn met de eerste, onderste laag, is het meeste werk gereed. Controleer de uitlijning nog even door de lagen een voor een zichtbaar te maken (ze moeten allemaal op de blending optie “Normal” staan, natuurlijk. Als het goed is blijft de sterrenhemel exact op dezelfde plek in de foto, maar zal de voorgrond verschuiven.

Stacken en samenvoegen voor sterrenfotografie zonder ruis

Is alles naar wens, dan kunnen alle lagen weer zichtbaar gemaakt worden. Selecteer ze alle acht en maak er een smart object van, precies zoals we dat eerder ook met de foto’s van de voorgrond gedaan hebben. Zorg ervoor dat het smart object dat we “voorgrond” genoemd hebben niet mee geselecteerd wordt.

Nu hebben we bewegingsonscherpte van de sterrenhemel in de foto van de voorgrond, en een bewegingsonscherpte van de voorgrond bij de foto van de sterrenhemel. Deze twee moeten we samenvoegen tot de uiteindelijke foto.

Dit kan in Photoshop natuurlijk heel eenvoudig met een masker. Met een rechte horizon is dit erg makkelijk, maar hoe meer objecten voor de sterren staan, zoals de bomen in mijn voorbeeld, hoe moeilijker het wordt. Gebruik een penseel met verschillende diktes om een mooi masker te tekenen zodat zowel sterrenhemel als voorgrond duidelijk en scherp in beeld zijn.

Maar voor je daarmee begint is het verstandig om eerste van beide smart objects een normale laag te maken. Kies daarom bij beide lagen voor de optie “Rasterize Smart Object“.

Sterrenfotografie zonder ruis: the final touch

Als dit naar wens is, is de foto zo goed als gereed voor de final touch. Deze kan zowel in Photoshop of in Lightroom uitgevoerd worden. Voor in Photoshop kun je met layers verder het contrast en kleur corrigeren. Om dit in Lightroom uit te voeren kan de foto in Photoshop gesloten worden. De bewerkte versie verschijnt dan vanzelf in Lightroom als een 16bit TIFF bestand. Laatste kleine correcties kunnen daar perfect in uitgevoerd worden.

Heb je de tutorial gevolgd met een van je eigen foto’s? Vergelijk het eindresultaat dan eens met een van de originele bestanden en verbaas je over de de afname van ruis en de toename aan detail in de foto. De techniek is in feite vergelijkbaar met wat een softwarepakket als Deep Sky Stacker voor echte astronomische sterrenfoto’s doet. Het is echter niet zo dat deze techniek direct meer details zichtbaar maakt. Maar doordat de ruis sterk verminderd wordt kun je in de nabewerking meer detail uit een foto tevoorschijn halen.

Tot slot

Hoe de techniek of details ook zijn, deze methode zorgt in ieder geval voor een mooie ruisreductie die niet alleen voor sterrenhemel gebruikt kan worden, maar natuurlijk ook voor andere foto’s die met hoge ISO waarden zijn gemaakt en waar de ruis prominent aanwezig is. De techniek echter niet bij onderwerpen die zich verplaatst of bewogen hebben tussen de verschillende foto’s. Met een sterrenhemel is de beweging gelukkig nog te corrigeren, zei het met de nodige fotobewerkingen.

De eerste keer dat je deze techniek toepast op een foto met een sterrenhemel zal het relatief veel tijd kosten. Maar oefening baart kunst en na een paar keer krijg je er meer handigheid in. Succes.