Archiv für den Monat: März 2016

DSLR und CCD Kameras im Vergleich

Hersteller Name Typ Farbe Sensor SensorX Y Pixel QE Bits ReadNoise Kühlung FullWell Max Bel. Preis
Canon 1DX CMOS Ja 36 24 6,9 49 14 1,2 0 90092 4000
Canon 1200D CMOS Ja 22,3 14,9 4,3 37 14 2,1 0 23104 300
Canon 100D CMOS Ja 22,3 14,9 4,3 43 14 2,9 0 19568 400
Canon 550D CMOS Ja 22,3 14,9 4,2 41 14 2,1 0 22736 350
Canon 700D CMOS Ja 22,3 14,9 4,3 38 14 2,5 0 20118 450
Canon 750D CMOS Ja 22,3 14,9 3,7 49 14 1,9 0 24035 550
Canon 760D CMOS Ja 22,3 14,9 3,7 50 14 1,6 0 22065 650
Canon 5DS CMOS Ja 36 24 4,4 50 14 2,5 0 32498 2500
Canon 5D Mark 3 CMOS Ja 36 24 6,1 51 14 2,4 0 70635 2000
Canon 650D CMOS Ja 22,3 14,9 4,2 40 14 1,6 0 21354 430
Canon 6D CMOS Ja 36 24 6,5 47 14 1,6 0 75265 1000
Canon 7D Mark 2 CMOS Ja 22,3 14,9 4,1 59 14 2 0 29544 1200
Canon 70D CMOS Ja 22,3 14,9 4,1 50 14 2,3 0 26723 700
ZWOptical ASI120MM CMOS Nein MT9M034 4,8 3,6 3,75 75 12 NA 0 KA 1000 240
Astrolumina ALCCD QHY 5L II CMOS Nein MT9M001 4,83 3,63 3,75 74 12 0 99 290
Astrolumina ALCCD-QHY6 CCD Nein ICX259AL 6 4,96 6,5 65 16 7,8 Ja 10000 400
Inova PLC-M CMOS Nein MT09M001 6,4 4,8 5,2 10 0
Inova Nebula-NBC-M CMOS Nein MT09M001 6,4 4,8 5,2 10 -30
Astrolumina ALCCD QHY 5 II CMOS Nein MT9M001 6,7 5,3 5,2 56 8 0 99 250
ATIK 420 CCD Beides ICX274 7,13 5,17 4,4 NA 16 4 -30 NA 1000
ZWOptical ASI178MM CMOS Beides IMX178 7,4 5 2,4 NA 14 1,3 -40 15000 900
The Imaging S. DMK 51AU02.AS CCD Nein ICX274 7,1 5,3 4,4 NA 8 NA 0 NA 3600 950
Starlight Expr. Trius-SX674 CCD Nein ICX674AGL 8,81 6,63 4,54 77 16 7 -30 20000 2200
ATIK Infitiny CCD Beides ICX825 9 6,7 6,45 NA 16 6 0 NA 120 1100
ZWOptical ASI174MM CMOS Beids IMX174LLJ 10,67 8 5,86 78 12 3,5 0 32400 800
ZWOptical ASI174MM Cooled CMOS Beids IMX174LLJ 10,67 8 5,86 78 12 3,5 -40 32400 1150
The Imaging S. 23UX174 CMOS Nein IMX174 10,7 8 5,86 NA 12 NA 0 NA 30
Astrolumina ALCCD-QHY21 CCD Beides ExView II 10,7 9,2 4,54 79 16 5 -45 20000 2400
Starlight Expr. Trius-SX694 CCD Nein ICX694 12,49 9,99 4,54 77 16 7 -30 20000 2700
ATIK 460EX CCD Beides ICX694 12,5 10 4,54 NA 16 5 -25 NA 2400
ATIK One9.0 CCD Nein ICX814 12,5 10 3,69 NA 16 5 -38 NA 3000
Astrolumina ALCCD-QHY22 CCD Beides ExView II 14,6 12,8 4,54 79 16 5 -45 20000 2700
Astrolumina ALCCD-QHY23 CCD Beides ExView II 14,6 12,8 3,69 79 16 5 -45 20000 3000
Starlight Expr. Trius-SX16 CCD Nein KAI4022M 15,15 15,15 7,4 55 16 10 -30 40000 3300
Astrolumina ALCCD-QHY9c CCD Ja KAF-8300 17,96 13,5 5,4 56 16 8 -50 25500 1800
Astrolumina ALCCD-QHY9 CCD Nein KAF-8300 17,96 13,5 5,4 56 16 8 -50 25500 2000
SBIG STF-8300 CCD Beides KAF-8300 18 13,5 5,4 54 16 9,3 -36 25500 3600 2200
Astrolumina ALCCD-QHY8L CCD Ja ICX413AQ 25,1 17,6 7,8 60 16 6 -35 1400
Astrolumina ALCCD-QHY10 CCD Ja ICX493AQA 25,1 17,6 6 60 16 8 -43 45000 1800
Astrolumina ALCCD-QHY8pro CCD Ja ICX453AQ 25,1 17,6 7,8 60 16 6 -45 10000 2200
Astrolumina ALCCD-QHY12 CCD Ja Super HAD  25,1 17,6 5,12 60 16 8 -45 32000 2900
SBIG STXL-6303E CCD Nein KAF-6303 27,5 18,4 9 68 16 11 -60 100000 7000
Astrolumina ALCCD-QHY11 CCD Nein KAI 11002 36 24 9 46 16 12 -40 60000 4500
Starlight Expr. Trius-SX36 CCD Nein KAI11002M 36 24 7,4 52 16 12 -30 30000 5900
SBIG STXL-11002 CCD Nein KAI11002M 36 24,7 9 50 16 11 -60 60000 8500

Tool zum Berechnen des Signal zu Rausch Verhältnis

Hier könnt ihr euch eine Abschätzung der optimalen Parameter für eine Aufnahmesituation am Himmel berechnen.
An der Stelle möchte ich mich bei Norbert aus dem astrotreff Forum bedanken (Spitzname nobbi), er hat mir insbesondere bei der Theorie wirklich sehr weiter geholfen.

Auf der X-Achse der Diagramme finde ihr immer die Einzelbelichtungszeit für das Stacken, die Gesamtbelichtungszeit bleibt natürlich erhalten. Also z.B. bei einer Gesamtbelichtungszeit von 10min, bedeuten 60sec auf der X-Achse: 10x60sec.

Signal zu Rausch Verhältnis berechnen:
Durchmesser Teleskopöffnung in mm
Durchmesser Teleskopobstruktion (Fangspiegel) in mm
Effektive Brennweite in mm
Scheinbare Helligkeit des Objekts [mag]
Winkelausdehnung des Objekts [Bogenminuten] /
Gesamtbelichtungszeit [Minuten]
Sensortemperatur [°C]
Fotografischer Filter
Lichtverschmutzung
Kamera





 

 
Folgende Dinge werden nicht beachtet oder sollte man wissen:

  • Bei höheren ISO Zahlen sinkt der Dynamikumfang der Kamera erheblich. Also sollte man bei ähnlichem S/N Verhältnis eher zu niedrigeren ISO Zahlen tendieren. Die maximale Sättigung ist allerdings berücksichtigt und wird mit Full angezeigt.
  • „Verstärkerleuchten“ bei hohen ISO Zahlen ist hier auch unberücksichtigt.
  • CLS Filter ist nur eine Abschätzung, genauso wie der Himmelshintergrund. Ich muss hier abschätzen, wie viele Photonen im Schnitt durch den Hintergrund auf den Sensor fallen, bzw. wie viele Hintergrund Photonen der CLS abblockt. Man kann sich vorstellen, dass das nicht so einfach ist ^^
  • Dark- und Bias Frames werden nicht berücksichtigt
  • Hat ein Sensor sehr kleine Pixel, so ist das hier eher unvorteilhaft. Man muss allerdings bedenken, dass man bei sehr hohen Auflösungen die Bilder später meist runter skaliert. Dabei erhöht sich das S/N nochmals. Das wird hier nicht berücksichtigt.
  • Bei den Werten für den Himmelshintergrund bin ich leider noch relativ unsicher, falls ihr da Erfahrungswerte habt: Immer her damit 🙂
  • Viele der Parameter ändern sich natürlich über eine nächtliche Foto Session, das kann und soll hier auch gar nicht berücksichtigt werden.
  • Das Tool gibt sicher nicht 100%ig die Realität wieder, wie schon gesagt werden viele Dinge nicht berücksichtigt. Aber es kann euch Parameter wie ISO Zahl und Belichtungszeit für die nächste Foto Session schon deutlich eingrenzen. Auch ob eine Kühlung nötig ist oder nicht, denn in vielen Fällen bringt eine Kühlung weniger als man denkt.

Hier einige Erklärungen und Beispiele für Anfänger, hier gibt es auch einige Beispiele was diverse Hardware Upgrades eigentlich bringen:
Signal zu Rausch Verhältnis einige Beispiele und welche Upgrades treiben mein S/N in die Höhe

Die Theorie hinter dem Tool könnt ihr in folgender PDF nachlesen:
Rauschen

Falls eure Kamera nicht dabei sein sollte, dann schreibt mich einfach an. Wenn ihr mir folgende Bilder zuschickt, dann füge ich die Kamera mit ein:
4-6 Darkframes ( jeweils 2 bei einer Temperatur, also z.B. 2 Darks bei 10°C + 2 Darks bei 20°C )
2 Biasframes
2 Flats
Die Bilder müssen alle bei einer ISO Zahl eurer Wahl gemacht sein. Nehmt am besten eine „mittlere“ ISO Zahl die bei eurer Kamera gut funktioniert, z.B. 800 war bei meiner EOS 1200D immer eine gute Wahl. Schickt mir die Bilder dann an:
a.schmitz@gns-net.de

Signal zu Rauschverhältnis einige Beispiele und welche Upgrades treiben mein S/N in die Höhe

In diesem Beitrag möchte ich einen kleinen Einblick in die Ergebnisse des Signal zu Rauschverhältnis Tools geben. Hauptsächlich geht es mir hierbei um die Interpretation der Ergebnisse mit einigen Beispielen.

Nehmen wir mal folgendes Beispiel an:
Teleskop: 8″ f/4 Newton
Beobachtungsobjekt: Messier 33 (Dreiecksnebel)

Beispiel 1 (normale Aufnahme)

Parameter Wert
Kamera Canon EOS 1200D
Teleskop Durchmesser: 203mm
Teleskop Obstruktion: 70mm
Teleskop Brennweite 800mm
Scheinbare Helligkeit des Objekts: 5.7 mag
Größe des Objekts (M33) 70'x40'
Gesamtbelichtung: 240min
Lichtverschmutzung:  Kleinstadt
Sensortemperatur: 20°C
Signal zu Rausch Verhältnis Beispiel 1
Signal zu Rausch Verhältnis Beispiel 1

Ok fangen wir zuerst mal mit den Achsen an. Auf der X-Achse seht ihr die Belichtungszeit für eine einzelne Aufnahme. Die Gesamtbelichtungszeit bleibt aber erhalten !!! Also wenn auf der X-Achse 60sec steht, dann bedeutet das bei einer Gesamtbelichtungszeit von 240min (die wir oben ja eingegeben haben): 240x60sec
Also ein gestacktes Bild !!!!

Alles klar, die Y-Achse ist hier einfach nur das Signal zu Rauschverhältnis selbst. Das hat keine Einheit, aber es soll möglichst hoch werden. Grundsätzlich kann man sagen:
Je höher, desto besser wird unser Bild.

Als erstes sieht man auf dem Bild die verschiedenen ISO Zahlen jeweils als eine farbige Kurve angezeigt. Danach fällt auf, dass überall „Full“ steht. Diese Full bedeutet, dass die ersten Pixel des Sensors bereits gesättigt sind (Full-Well Kapazität des Pixels ist erreicht). In unserem Fall könnte bspw. der Kern der Galaxie also bereits komplett gesättigt sein. Das möchten wir vermeiden und halten uns deswegen an diese Full-Well Grenze. In diesem Fall wäre eine ISO Zahl von 800 bei einer Belichtung von 150sec eine gute Wahl, hier ist das S/N am höchsten und auch noch etwas von der Full Well Grenze entfernt. Alternativ wäre eine ISO von 400 bei 240sec Einzelbelichtung auch eine gute Wahl.

ISO 1600 + 60sec Belichtung wäre auch eine Möglichkeit, was für kurze Belichtungszeiten spricht ist Folgendes:

  • Die Nachführung muss bei 240sec schon gut funktionieren. Bei 60sec benötigt ihr unter Umständen nicht mal eine Nachführung.
  • Fliegt euch bei einem 240sec Bild mal eine Wolke davor, oder der Nachbar schaltet grade seine Flutlichter an oder ein Windstoß kommt und verwackelt das Bild, oder die Nachbarskatze pinkelt euch auf das Teleskop oder was weiß ich nicht was:
    Ein 240sec Bild ist dann im Eimer. Bei 60sec. wären dann halt nur 60sec weg.
  • Die Stacking Algorithmen im Deep Sky Stacker oder in PixInsight funktionieren bei vielen Bilder erheblich besser. Das alles sind statistische Tools, welche Ausreißer im Bild aussortieren sollen. Je mehr Bilder, desto besser klappt das !!!!! Also es dürfen schon 50 Bilder sein, besser mehr.
  • Nutzt ihr eine Nachführung und dazu Dithering (also nach jedem geschossenen Bild wird um 1-2 Pixel verschoben), dann funktioniert das bei vielen Bildern einfach phänomenal. Dithering soll es den Stacking Algorithmen einfacher machen. Ist z.B. ein Pixel komplett gesättigt (Hot Pixel z.B.) und das Bild verschiebt sich danach um einen Pixel, dann ist der Hot-Pixel später beim Stacken an einer anderen Stelle und kann sofort aussortiert werden. Auch hier gilt: Je mehr Bilder, desto besser klappt das.

Ich hoffe, das waren genug Gründe ^^

Beispiel 3 (H-Alpha Filter + Kühlung und ein extrem dunkles Objekt)

Parameter Wert
Kamera Canon EOS 1200D
Filter H-Alpha 12nm
Scheinbare Helligkeit des Objekts:  12 mag
Gesamtbelichtung: 240min
Lichtverschmutzung:  Kleinstadt
Sensortemperatur: 0C
Signal zu Rauschverhältnis Beispiel 2 - H-Alpha sehr dunkles Objekt
Signal zu Rauschverhältnis Beispiel 2 – H-Alpha sehr dunkles Objekt

Ok, ein merkwürdiges Beispiel, das könnte z.B. im Weltraum auftreten: Kalt und dunkel ^^
Nein im Ernst: Benutzen wir einen H-Alpha Filter und eine Kühlung für unsere Kamera (wie z.B. mit der Kühlbox die ich gebaut habe, siehe hier), dann haben wir tatsächlich ähnliche Verhältnisse. Der H-Alpha Filter sorgt wirklich für wahre Wunder was die Lichtverschmutzung angeht. Natürlich wird das eigentliche Lichtsignal geringer, wir sperren ja einiges an Licht aus. Aber was bedeutet nun diese Grafik?
So lange belichten wie du kannst, wie man sieht ist das Maximum selbst bei 900 sec. noch nicht erreicht. Also holt alles aus der Nachführung raus was geht und betet, dass euch nix die Belichtungen versaut.

Ein S/N unter 1.0, was soll denn das sein ?????

Tja im Prinzip heißt das: Die Aufnahme macht keinen Sinn für euch.
Meine persönlich Erfahrung ist aber: Probiert es einfach aus.
Das hier ist nur eine relativ einfache Simulation, sehr viele Dinge werden hier nicht berücksichtigt. Mir sind auch schon Aufnahmen bei 12 mag Objekten gelungen. Allerdings habe ich da schon 10h Belichtung, den H-Alpha Filter und Kühlung (im Winter) benötigt.

 

Ich habe zuviel Geld und möchte mir irgendwas Neues kaufen, was ist denn jetzt am sinnvollsten?

Ok, probieren wir doch mal mit unserem Setup von Beispiel 1 ein paar Sachen aus. Dann liegt das maximale Signal zu Rauschverhältnis bei:
S/N = 6.205

Eine neue Nikon D5100
  • Kostenpunkt: ~250€  gebraucht
  • Quanteneffizienz von 50% !!!!! Wow, die Canon hatte nur 37%
  • S/N = 8.24
  • Fazit: Grunsätzlich super lohnenswert, aber falls man schon eine Canon hat und auch einiges an Zubehör dafür, dann sollte man sich das überlegen. Die meiste Software und auch Zubehör ist leider sehr auf Canon abgestimmt. Dennoch: Es ist eine gute und günstige Kamera.
Ein größeres Teleskop von 8″ auf 10″

Getrost nach dem Motto: Höher schneller weiter. Ein größeres Teleskop muss her. Aber was bringt das eigentlich?
Das Teleskop wirkt wie ein Photonensammler: Je größer die Öffnung, desto mehr Photonen presst dir das Teleskop auf den Sensor. Ok lassen wir mal das Tool zeigen was es bringt und nehmen mal das nächst größere.

  • Kostenpunkt: 600€ -1500€ je nach Ausstattung
  • 254mm Öffnung / 1000mm Brennweite
  • S/N =?
  • Fazit: Blöd, da wir hier ständig an unsere Full-Well Grenze stoßen. Aber man gewinnt mehr Auflösung und auch dunklere Objekte können so eingefangen werden, das ist auf jeden Fall so. Also ein größeres Teleskop ist schon eine nette Sache, nicht nur wegen des S/N
Ein CLS Filter

Tja was hört man da nicht alles für Mythen: Von zerstört dir alle Farben bis zu absoluten Wundern über bringt überhaupt nichts. Grundsätzlich frisst der CLS erstmal Signal, aber sperrt dafür auch eine Menge an Hintergrundrauschen aus und das ist ja wie wir wissen dominant. Lasst es uns ausprobieren:

  • Kostenpunkt: 150€
  • S/N = 8.418
  • Fazit: Aber Hallo, ein wahres Wunderwerk der Technik und das für den moderaten Preis. Glaubst du nicht? Na dann schau mal hier: Link
    Das Ding lohnt sich, aber die Farben werden tatsächlich verändert. Wenn ihr PixInsight verwendet: Einfach ColorCalibration/Background Neutralization und gut.
Ich gebs mir richtig: Eine Canon 1DX

Junge junge, das Teil kostet nur 4700€, da sollte man echt zuschlagen. Am besten direkt 2 kaufen.

  • Kostenpunkt: 4700€
  • S/N = 18
  • Fazit: Unglaublich, was ist denn hier passiert? Ganz einfach: Die Kamera hat sehr große Pixel und das bedeutet pro Pixel deutlich mehr Photonen. Zudem hat die Kiste auch noch einen hohen Wirksungsgrad. Also eine tolle Sache.
Eine Kühlbox für 80€

Nehmen wir mal eine einfach Kühlbox, wie ich sie hier gebaut habe, siehe hier

  • Kostenpunkt: 80€
  • S/N = 6.215
  • Fazit: Och man, das bringt ja gar nix. Aber: So einfach ist das leider nicht, bei Verwendung eines H-Alpha Filters bringt das enorm viel. Ansonsten würde das thermische Rauschen mir die langen Belichtungszeiten kaputt machen.
    Schaut euch dazu die nächsten beiden Beispiele an:
Ein H-Alpha Filter ohne Kühlung bei 20°C

Hmm na gut, so bei 900sec scheint es langsam nix mehr zu bringen. Das thermische Rauschen ist hier dominant !!!!

Signal zu Rauschverhältnis - H-Alpha ohne Kühlung
Signal zu Rauschverhältnis – H-Alpha ohne Kühlung

 

Ein H-Alpha Filter mit Kamera Kühlung bei 0°C

Die Kühlbox gibt alles was sie kann und kühlt um 20°C auf 0°C. Junge junge was ist denn hier los? Jetzt kann der H-Alpha mal so richtig Gas geben und man kann schön lange belichten. Das S/N steigt in diesem Fall um fast das Doppelte an !!!!! Also H-Alpha und ein dunkles Objekt nicht ohne Kühlung verwenden !!!!! Das thermische Rauschen macht in diesem Fall wirklich einiges aus.

Signal zu Rauschverhältnis - H-Alpha mit Kühlung
Signal zu Rauschverhältnis – H-Alpha mit Kühlung