ASI 1600, QHY163, ASI 071

Hallo Hans,

du hast da ein sehr interessantes Thema angeschnitten.
Mir geht das Thema auch die ganze Zeit durch den Kopf, da die gekühlten CMOS-Kameras doch um einiges günstiger als gekühlte CCD-Kameras sind.

Die Fragen die sich mir hier noch stellen, sind die unterschiedlichen Aufnahmetechniken?

Machen die alle direkt FITS-Dateien oder gibt es da ein RAW-Format?
CCDs machen glaub nur Einzelbilder, wie ist dass bei den CMOS-Kameras?

Mittlerweile sind die Bildergebnisse die mit z.B. ASI 1600 mcc oder mmc so vervorragend, dass ich denke man kann viel Geld sparen und braucht z.B. eine Moravian G3-16200 nicht mehr.

Ich bin auch mal auf die Experten-Antworten gespannt.

Viele Grüße
Markus

Hallo Hans,
mir ist noch eine weitere Frage zu den Kameras eingefallen.
Was ist sinnvoller/besser ein "Rolling Shutter" oder ein elektronische Regelung?

Viele Grüße
Markus

Hallo Hans,

willkommen hier auf Astrotreff. <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Welche ISO-Werte haben die CMOS gegenüber der CCD-Kameras, sind die Werte identisch mit einer CCD? Hat die CCD z.B. ISO 800 und die ASI&Co. ISO 1600/3200 und was hat das mit dem Gain aufsich<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">ISO-Einstellungen gibt es bei Fotografie mit DSLRs oder Kompaktkameras.

Die für Astrozwecke gängigen CCD/CMOS Kameras haben keine "ISO-Einstellung". Bei der DSLR ersetzt die ISO-Wahl die frühere EMpfindlichkeit der analogen Filme. Heißt nichts anderes, wählst du statt ISO 400 die Einstellung ISO 800 reduziert das die Belichtungszeit, die vom Chip ausgelesene Information wird entsprechend der ISO-Wahl vesrärkt.

Bei den Astrokameras gibt es hier in den Aufnahmeprogrammen die Einstellung für "Gain"- damit verstärkst du auch das ausgelesene Signal, vom Prinzip also vergleichbar der ISO-Wahl. Nur eben nicht in festen vorgegebenen Schritten.

Während man bei den DSLR die ISO-Vorgaben zwischen allen Herstellern und Kameratypen direkt vergleichen kann, ist das bei den CCD/CMOS-Kameras nicht so direkt vergleichbar. Gain 50 bei Kamera x ist nicht gleich Gain 50 bei Kamera y und die verschiedenen Programme führen hier wohl auch noch zu etwas unterschiedlichen Ergebnissen.

Hallo Marcus, <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">CCDs machen glaub nur Einzelbilder, wie ist dass bei den CMOS-Kameras?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Nö, das hängt nicht von der Art des Chips ab. Allerdings kann die Auslegungen der Kameratechnik und der Firmware z.B. lange Belichtungszeiten verhindern. Dann kann man aber noch immer kurzbelichtete Einzelbilder erstellen oder eben die Bildinformation als AVI auslesen. Aber auch ein AVI besteht im Prinzip ja nur aus einer Reihe von einzelnen Frames- also Einzelbildern. <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Was ist sinnvoller/besser ein "Rolling Shutter" oder ein elektronische Regelung?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Rolling shutter kann auch ein elektronischer Verschluss sein- ist nichts anderes als das zeilen- oder spaltenweise Auslesen des Chips, hat also nichts mit einem mechanischen Shutter zu tun. Ein mechanischer Schutter in Form eines Schlitzverschlusses führt zu ähnlichen Effekten wie der rolling Shutter.

Bei CMOS hilft die Ausleseart global Shutter. Damit tritt das bei rolling Shutter mögliche Problem nicht auf. CCD Chips haben eine andere Bauweise, daher gibt es bei diesen das Problem "rolling Shutter" in der Art nicht.

Gruß
Stefan

Hallo Stefan,

danke für deine Antworten!
Jetzt hab ich gerade noch mal bei TS nachgeschaut, dass die ZWO ASI071MC eine Rolling Shutter hat, der deiner Aussage nach problematisch sein soll.
Welche Probleme sind dass?
Die ASI071MC hatte ich für meinen 10"RC f=2000mm in der engeren Wahl und möchte mir natürlich keine Kamera in dieser Preisklasse kaufen, wo die technische Umsetzung direkt Probleme aufweist.

Viele Grüße
Markus

Hallo Hans,

tja, weshalb baut ASI Kameras mit Rolling Shutter? Das hängt in erster Linie von dem benutzten CMOS-Chip ab. Und vom Aufwand, den der Kamerahersteller damit treiben will. Schau dir mal dieses Datenblatt hier an (klick mich). Ab Seite 30 ist da der Ablauf einer Aufnahme erklärt. Der Chip kann als Rolling Shutter und auch als Global Shutter genutzt werden. Nur bei Global wäre ein mechanischer Shutter zusätzlich nötig.

Den baut ASI in diese günstigen Kameras eben nicht ein, also bleibt nur Rolling Shutter. Und Chips mit Global Shutter sind wohl etwas teurer, die gibt es nämlich auch- sieh hier die Übersicht von ICS-Kameras

Hi Markus,

Nachteil bei Rolling Shutter- ist z.B. hier erklärt

Das mag jetz bei einem statischen Bild (Sterne länger belichtet mit sauberer Nachführung) keine Auswirkung haben. Aber wenn man Planeten- oder Mondaufnahmen macht und hat von Bild zu Bild kleine Verschiebungen durch Seeing oder auch während dem Auslesen eines Frames solche seeingbedingten Verschiebungen kann sich dies durchaus negativ auswirken.

Gruß
Stefan

Hallo Stefan,
danke für die zusätzlichen Infos, jetzt ist mir das Thema klarer.

Viele Grüße
Markus

Hallo Zusammen,

ich hätte da auch noch ein paar Anmerkungen...

Zunächst zum Unterschied CMOS/CCD:

Ein CCD-Chip hat nur einen Auslese-Verstärker und liest die Pixel damit Zeilen- und Spaltenweise aus. Das dauert vermutlich länger und hat auch andere Nachteile (Blooming etc.), hat aber auch einen großen Vorteil, der gerade bei der Astronomie zum Tragen kommt.
Der CMOS-Chip hat dagegen einen eigenen Auslese-Verstärker für jedes Pixel. Da jeder Verstärker ein klein wenig anders arbeitet, entsteht dadurch gerade in dunklen Bereichen das DSLR-typische Hintergrund-Farbrauschen. Dagegen sind CCD-Aufnahmen im Hintergrund wesentlich "flacher".
Man kann dem allerdings einfach durch dithern ein Schnippchen schlagen. Dadurch wird der CMOS-typische unebene Hintergrund einfach verwischt - genügend Aufnahmen vorausgesetzt.

Will man die neuen CMOS-Kameras mit den etablierten CCD-Kameras vergleichen, sollte man auch die Farbtiefe nicht außer Acht lassen.
Astronomische CCD-Kameras haben im Allgemeinen eine Auslese-Elektronik mit 16Bit/Pixel - die CMOS-Kameras haben meistens nur 14 oder sogar nur 12 Bit/Pixel.
16/14/12 - das hört sich jetzt nicht nach einen riesigen Unterschied an. Das sind aber nunmal 2er-Potenzen und anders ausgedrückt sind das 65536, 16384, oder nur 4096 Helligkeitsabstufungen pro Pixel. Der Dynamik-Unterschied zwischen einer 16Bit-CCD und einer ASI1600 mit 12 Bit beträgt also locker Faktor 16!
In Grenzen läßt sich auch das kompensieren, indem man (sehr) viele Belichtungen macht, da sich die Dynamik im Summenbild bei vielen Aufnahmen wieder erhöht.

Wenn ich es richtig verstehe, besteht das Rolling-Shutter-Problem nur bei Video-Aufnahmen, wenn das gesamte Bildfeld schnell schwenkt. Das dürfte in der Astronomie kaum das Problem sein - nicht mal bei Planeten-Aufnahmen...

Auch wenn sich das jetzt so anhört, als wollte ich die Vorteile von CCD- gegenüber CMOS-Kameras darstellen, ist das keineswegs so;-)

Man sollte nur für jede Anwendung die die richtige Kamera verwenden, bzw. jede Kamera so verwenden, wie es ihrer Eignung entspricht.

CCD-Kameras sind vor allem geeignet, um Langzeit-Belichtungen schwacher Objekte zu machen. Einzelbelichtungen von 30min und mehr - dafür sind CMOS-Kameras weniger geeignet, weil die hellen Sterne im Bildfeld dabei sehr stark ausbrennen.

CMOS-Kameras sind besser geeignet, wenn man sehr viele und dafür kürzere Belichtungen macht. Das hat den Vorteil, dass man dadurch Nachführfehler und evtl. Seeing-Einflüsse vermeiden kann, was in der Summe zu schärferen und besser aufgelösten Aufnahmen führt. Dafür ist aber extrem wichtig, dass die Kamera über ein geringes Auslese-Rauschen verfügt - was bei Langzeitbelichtungen mit CCD-Kameras herzlich egal ist.

Anders gesagt: Ich würde jedem Anfänger eher eine CMOS-Kamera empfehlen. Weniger Stress mit Guiding (wenn überhaupt) und Nachführfehlern. Im Paparazzi-Modus die Standard-Kerzen (helle Objekte) ablichten und dabei eine Qualität herausholen, bei der mancher CCD-Fotograph nur staunen kann.
Irgendwann sind die Standard-Kerzen dann aber durch und man macht sich an schwächere Objekte. Dann wird es u.U. doch irgendwann Zeit für eine CCD-Kamera, mit der man sehr lange belichten kann, ohne dass die helleren Bereiche eines Objektes ausbrennen...

Hoffentlich gibt es dann überhaupt noch CCD-Kameras
[:D]

Gruß
Klaus

P.S. Das Auslese-Rauschen der 071 ist übrigens fast doppelt so hoch, wie das der 1600er...

Hallo Klaus,
du hast die Gedanken von Hans und mir exakt getroffen.
Wir staunen momentan über die Ergebnisse der ASI-Kameras in den Foren, was mit mehreren bis vielen kurzen Belichtungen (30sec) am Objekt so abzulichten ist, und haben den Eindruck dass die aktuell gekühlten CMOS-Kameras den CCDs den Rangablaufen, zu Mal gibt es hier einen Großen Preisunterschied.
Ich hab mich bei meiner Teleskop-Wahl von vorn herein auf einen 10" RC mit 2000mm Brennweite (f/8) bzw. mit Reduzer 1340mm (f/5.3) festgelegt, da ich mehr Interesse an den einzelnen Objekt als an großflächigen Sternfeldaufnahmen hab, was nach der Nyquist-Regel eigentlich größere Pixel erfordert.
Ich fang erst mit der Astrofotografie mit der Canon EOS 550d an und hab erste Erkenntnisse erlangt was alles mit meinem Teleskop erreichbar ist (z.B. M51 f/8 38min Gesamtbelichtungszeit bei ISO800).

Ich bin auch der Meinung dass man die Bit-Zahl nicht ausseracht lassen sollte und tendiere eher zu 16bit CCDs mit größeren Pixeln, wenn die Kosten nicht wären.

Bei der ASI1600 sind mir eigentlich die Pixel für meine Optik zu klein.

Viele Grüße
Markus

Gemessen an der Chipfläche ist doch die Moravian nicht teurer - sie kostet zwar mehr Geld, aber dafür ist die Chipfläche auch 2,5mal so groß. Das Ausleserauschen ist auch vergleichbar, wenn man es auf die Pixelgröße skaliert. Und wie Klaus schon richtig bemerkte: Irgendwann sind die (hellen) Standard-Objekte abgegrast und dann? Wünscht man sich doch eine möglichst lineare CCD (das ist nämlich das Hauptmanko der CMOS-Technik) komplett ohne 'Bildverarbeitungshardware', die für die Astrofotografie eh meist kontraproduktiv ist.

Was bedeutet überhaupt der ISO-Wert? Nichts als Einschränkung der Helligkeitsdynamik auf umso kleinere Werte, je höher die Verstärkung (~ISO-Wert) ist. Eine CCD könnte man theoretisch auch mit variablem Gain bauen, macht aber auch keinen Sinn.

Gruß

ullrich

Hallo Ullrich,
danke für Kommentar.
Man findet sich langsam in dem ganzen Dschungel der Kameras nicht mehr zurecht und vertraut auch nicht unbedingt auf eine fachgerechte neutrale Beratung im Geschäft.
Aus dem Grund möchte ich mir eine eigene fundierte Meinung bilden, damit man im Falle eines Kaufes das Geld richtig investiert.

Das ausschlaggebende an einer Kamera ist der Chip, wie sieht es da mit den jeweiligen Umsetzungen der Hersteller aus, hat die andere Elektronik auch noch Auswirkungen auf Ausleserauschen und Co oder ist es dann egal, um das Thema von Hans auf zugereifen ASI1600 Cool oder QHY163? QHY scheint noch RAM mit zu verbauen, wo man bei ASI nichts davon liest ...

Viele Grüße
Markus

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Warum bauen dann die Kamera Hersteller dann immer größere Chips mit kleineren Pixel?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Über die wirklichen Gründe lässt sich nur spekulieren. Es ist vermutlich die Summe aus verschiedenen Argumenten, die nicht alle rational sind. Ich möchte mal einige Argumente anführen:
1. Der (vermeintliche, weil suggestive) Wunsch nach mehr Pixel lässt sich nur verwirklichen, wenn man selbige kleiner macht und die Fläche größer.
2. Die Verfügbarkeit von CCD- bzw. CMOS-Sensoren für bezahlbare Preise.
3. schnellere Elektronik, die das Verarbeiten größerer Datenmengen ermöglicht (ob sinnvoll oder nicht, sei mal dahingestellt)
4. Anpassung an kleinere Amateurteleskope

Zur Erklärung:
Punkt 1 - ist quasi selbsterklärend
Punkt 2 - Es gibt sowohl Sensoren als auch Kameras mit größeren Pixeln. FLI oder Apogee bauen hervorragende Kameras, aber da nur geringe Stückzahlen produziert werden, sind die Preise entsprechend. Nicht nur die Kameras, auch die Sensoren sind teuer: So kostet der von mir als am sinnvollsten an mein Teleskop angepasste KAF 6303 alleine 3,5 k€ - also nur der Sensor...für den KAF 16200 wird der halbe Preis aufgerufen.
Punkt 3 - Vor nicht allzu langer Zeit war die Digitalisierungsrate nicht über 400kPixel/s (bei brauchbarem Read-Noise). 16 MPix dauern damit 40s - so lange kann und will niemand am Scope warten. Nun geht das schon in 10 bis... s, das ist vertretbar.
Punkt 4 - die professionellen CCDs werden ja meist an Teleskopen mit 10m und mehr Brennweite verwendet - da ist es logsicherweise Unsinn, Pixel zu verwenden, die &lt; 10µ sind - selbst mit adaptiver Optik kommt man da mit der Auflösung nicht hin. Hingegen haben Amateurteleskope meist Brennweiten um 1m (300mm - 3000mm), da sind Pixelgrößen von 6-10µ schon ziemlich universell einsetzbar. Ja, man muß schon die optimale Kamera für sein Setup auswählen.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"> QHY scheint noch RAM mit zu verbauen, wo man bei ASI nichts davon liest ...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Wenn man etwas nicht liest, heißt es meist, dass es nicht vorhanden ist

Bei QHY gefällt mir die recht offene Informationspolitik von Qiu Hongyun und dass er selbst im Forum auf Fragen antwortet.

Hi Markus,

Du hast ja oben geschrieben dass man keine Moravian 16200 braucht, und trotzdem hab ich mir eine zugelegt vor nem guten Monat.
Warum?

Kurze Geschichte dazu[:D]

Ich wollte umsteigen von DSLR auf ne gekühlte Mono, aber nicht in Sachen Chipgrösse kleiner werden.
Der KAF16200 besitzt ein gutes Chipfläche/Preisverhältniss.
Bei der Moravian16200 ist die Kamera und das grosse, schwere, externe Filterrad eine vollflächige Einheit, da kann nichts kippen oder sich verziehen und muss nichts gesteckt oder geschraubt werden.

Ich will einen 200/800 Newton benutzen, weil er keinen Farbfehler, und keinen relevanten Fokusdrift hat. Zudem ist die Kombination mit etwa 12,5kg noch sehr transportabel.

Ich will alles mit einem Setup "erschlagen", also viel Feld für grosse Objekte aber nicht auf Auflösung verzichten wenn man mal kleine Galaxien aufnimmt.
Wenn es aber mal Andromeda werden soll, komm ich aber nicht um ein Mosaik herum.

Schaut man sich die Fläche an und vergleicht hier was an Feld zu erwarten ist: http://astronomy.tools/calculators/field_of_view/

ICX694: 12,5x10mm - 4,54µm - D=16mm - 6MP - 125mm²

ASI1600: 17,6×13,3mm - 3,8µm - D=21,9mm - 16MP - 234mm²

KAF8300: 18,1×13,7mm - 5,4µm - D=22.7mm - 8,5MP - 248mm²

EOS 600D: 22,3x14,9 mm - 4,31µm - D=26,8mm - 17,9MP - 332mm²

KAF16200: 27×21,6mm - 6µm - D=34,6mm - 16MP - 583mm²

Ich würde schauen dass bei der Kombination von Kamera und Fernrohr ich etwa im Bereich von 0,8-1,5 Bogensekunden pro Pixel Auflösung landen würde.
Bist du weit drunter, also bei etwa 0,3"/Pixel, machst du es dir selbst schwer weil das Seeing es nicht hergibt und das SN Verhälntiss in den Rohbildern schlecht ist.
Bist du weil drüber, also bei etwa 4"/Pixel verschenkt man Auflösung. Hat aber in der Praxis mehr Feld rum weil man eben ein Fenrohr verwendet mit weniger Brennweite.

Ich hab die Ansicht falls die Pixelgrösse der ASI Kameras zu klein scheint, kann man ja ohne Probleme Binnen!?
Ich hab jetzt seit meiner sehr kurzen Einsatzzeit der Moravian 16200 die Erfahrung gemacht, dass durchs Binning sich das SN Verältniss deutlich verbessert.
Also hat man nen RC mit 2000mm Brennweite, und ne ASI mit 3,8µm Pixel, (was mit 0,39"/Pixel ja Oversampling sein wird) warum nicht Luminanz und RGB generell im Binning 2x2 oder 3x3 Aufnehmen? Dann ist man wieder im "Gesunden" Bereich.
Gibt es da irgendwelche Nachteile oder Tücken?

Soweit ich informiert bin, spielt das Ausleserauschen bei Langzeitbelichtung wenn man gut durchbelichtet keine/kaum eine Rolle.
Erst wenn es um Schmalband geht, wo man kaum Signal hat oder sehr sehr kurz belichtet, spielt es eine Rolle. So weit mein Kentnissstand.

Bedenke auch, dass man den Chip auch ausleuchten können muss.
Je grösser der Sensor desto mehr wird die Ausleuchtung/Vignettierung ein Thema.
Je schneller das Öffnungsverhältniss der Optik, desto kniffliger ist es den Sensor auszuleuchten und in den Ecken eine gute Abbildung hinzukriegen.

Die Randabbildung hat mich ein paar Wochen in Atem gehalten, jetzt schaut es aber ziemlich gut aus, so lasse ich das:
http://www.fotos-hochladen.net…hnson300secbhe7n5dk49.jpg

Was das Thema Ausleuchtung beim RC mit/ohne Reducer angeht, da hab ich überhaupt keine Erfahrung/Ahnung.

mfg.
Thomas

Hallo Thomas,
Danke für deine ausführliche Info.
Mir geht auch gerade ein Wechsel von DSLR auf eine gekühlte Kamera durch den Kopf.
Klar an Binning hab ich auch schon gedachte, aber um am Beispiel der ASI1600 zu bleiben, möchte ich keine Kamera die ich immer nur im Binning 2x2 benutzen kann, dann brauch ich mir auch keine Kamera zu kaufen mit 16MP, sondern gleich ein mit weniger MP und größeren Pixeln.

Die Ausleuchtung mein GSO 10" RCs ist glaub ganz gut, zu mal er auch schon einen 3" OAZ hat. Bei F/5.3 und 1340mm Brennweite glaub ich mit der 550d eine geringe Vignetierung zu sehen, ich hab aber noch keine Möglichkeit Flats zu machen und bin gespannt wenn ich die ersten Flats habe ob man wirklich eine Vignetierung sieht.

Viele Grüße
Markus

Hallo Markus,

ich habe nur den 8" RC und der leuchtet ohne Reducer sogar KB-Format gut aus. Der 10" RC sollte - weil gleiche Geometrie symmetrisch vergrößert - ein entsprechend 1,25x größeres Bildfeld ausleuchten. Wenn ich das dann wieder mal 0,725 nehme, komme ich auf 0,9.
Das Kleinbildformat x 0,9 ist aber immer noch deutlich größer als APS-C...

Mit der Ausleuchtung solltest Du also überhaupt kein Problem haben. Die Pixelgröße der ASI1600 passt allerdings definitv nicht dazu und was Binning bei CMOS-Kameras bedeutet, weiß ich zwar nicht - unterm Strich hört es sich aber wie herausgeworfenes Geld an;.)

Also kauf die ASI1600 bloß nicht für den RC! Gegenüber der 550D hättest Du mit einer 6D einen sehr deutlichen Gewinn. Größere Pixel, höhere FWC, höhere QE, geringeres Ausleserauschen. Meine Empfehlung für den 10" RC - wenn auch ungekühlt und in Farbe...

Du wirst aber doch bestimmt nicht mit einer Optik auskommen? Also ich benutze Brennweiten zwischen 16 und 1600mm. Da passt eine Kamera mit kleinen Pixeln immer irgendwo.

Gruß
Klaus

Hallo Klaus,

danke für die weitere Info!
Ich muss mir mal überlegen, wie ich mich in die Astrofotografie weiter vertiefen.

Viele Grüße
Markus