Fenn-Bogen "reloaded"

[Sirko Molau]

Hallo Leute,

ich habe mir das tolle Bild mit dem Eisnebelhalos von Christian Fenn (http://www.molau.de/temp/fenn.jpg) einmal vorgenommen und versucht, die Halostrukturen mit Hilfe eines Zirkularfilters zu verstärken.

Die Verarbeitung war nicht so ganz einfach, weil ich noch diverse Sonderregeln in den Filter einbauen musste, um Artefakte durch Vordergrundobjekte und das übliche Überschwingen bei Hochpassfiltern (bekannt zum Beispiel als dunkler Saum um helle Objekte bei nachgeschärften Sternfeldphotographien oder Planetenaufnahmen) zu vermeiden.

Prinzipiell bestand der Verarbeitung aus drei Schritten:
* Erzeugung eines S/W-Bildes -> http://www.molau.de/temp/fennbw.jpg
* Anwendung des Zirkularfilters -> http://www.molau.de/temp/fennresbw.jpg
* Hinterlegen der Originalfarbe -> http://www.molau.de/temp/fennres.jpg

Das Zirkularfilter ist dazu geeignet, radiale Strukturen, die heller sind als ihre Umgebung, zu verstärken. Dabei werden einerseits dicht beieinanderliegende Pixel gemittelt, um das Rauschen ein wenig zu unterdrücken, und weiter entfernt liegende Pixel subtrahiert, um den Verstärkungseffekt zu erzielen. Dabei werden nur solche Nachbarpixel betrachtet, die auf einem Kreisbogen liegen, also denselben Abstand vom Mittelpunkt des Halos haben.

Am deutlichsten kommen die Halostrukturen im S/W-Bild heraus - dafür ist das Farbbild schöner anzusehen. Ich denke, dass neben dem bekannten Fennbogen mit einem Winkel von 31 Grad von der Horizontalen auch der zweite Bogen mit einem Winkel von 19 Grad (der sich im Originalbild nur mit viel Phantasie erahnen lässt) ganz gut herauskommt.

Ich habe Christan gebeten, nach einer Theorie für den zweiten Bogen zu suchen, nachdem er den ersten ja schon erklären konnte. Vielleicht hat ja hier jemand eine gute Idee?

Schöne Grüße,
Sirko

[Christian Merz]

Respekt, was man mit der richtigen Nachbearbeitung noch aus den Bildern an Strukturen herausholen kann.
Ich bin damals bei der Suche nach der Fenn-Bogen Erklärung den Weg gegangen das Szenario mit einem kleinen und dafür speziell geschriebenem Raytracing-Programm zu simulieren. Sozusagen ein Mini-Halosim für divergierendem Licht.
Ich gehe dabei nur von Säulenkristallen aus, deren Orientierung ich vorgeben kann. Außerdem wird nur die Reflektion an der Oberseite der Eiskristalle berechnet und keine Brechung des Lichtstrahls in den Kristall berücksichtigt. Trotzdem hat das Ergebnis eine gewisse Ähnlichkeit mit dem aufgenommenem Bild. Und wenn man schon Berechnungen im 3D-Raum anstellt, kann man sich auch die Seitenansicht des Halos anzeigen, und zwar der Elemente die zu dem Halo aus Sicht des Betrachters beitragen. Eine richtige Seitenansicht gibt es ja nicht.
Ich denke das der exakte Wert der 31 Grad Geraden 30Grad beträgt und die beobachteten 19Grad dann wahrscheinlich 18 Grad sind. Das würde besser zu der Spiegelung an der 60Grad Ebene der Kristalle passen. Ich werde mal schauen ob man das dem Simulationsprogramm irgendwie entlocken kann oder ob doch noch die Überarbeitung mit gebrochenen Lichtstrahlen ansteht.

Schöne Grüße
Christian

[Sirko Molau]

Hallo Christian,

wenn ich das richtig sehe, scheinen die 30 Grad ein Minimalwinkel zu sein, d.h. es wird kein Licht in einen Bereich innerhalb von 30 Grad gebrochen, aber durchaus welches (wenn auch mit abnehmender Intensität) ausserhalb. Das würde erklären, warum mein gemessener Winkel (der natürlich auch nur eine sehr begrenzte Genauigkeit hat) tendenziell etwa größer als 30 Grad ist.

Schöne Grüße,
Sirko

[Christian Merz]

Hallo,

Das konnte ich auch beobachten, das sich über 30Grad noch einiges an Licht sammelt, unterhalb aber keine Reflektionen auftauchen. Ich habe einmal den Blickwinkel auf 180 Grad erhöht und schaue mir nun das komplette Szenario an das vor mir liegt. Das geht in der Theorie auch ganz gut, da der virtuelle Raum schön gleichmäßig mit Eiskristallen gefüllt ist. Die Lichtquelle habe ich etwas vergrößert und die Berechnung von Ebene 2/5 abgeschaltet, damit ist auch die blendende Lichtsäule verschwunden und die anderen Strukturen kommen besser zum Vorschein. Die Schleifen die nun ober- und unterhalb der Lampe sichtbar werden entstehen komplett hinter der idealen Punktlichtquelle. Hält das Ergebnis einer kritischen Plausibilitätsprüfung im Forum stand?

Gruß
Christian