Jupiter: Schneller geht es nicht!

Hallo!

Nach langer Abstinenz möchte ich mich wieder gelegentlich mit Astronomie beschäftigen. Großes Anliegen war immer bei der Fotografie von Mond/Planeten mit möglichst einfachen Wegen zu ordentlichen Ergebnissen zu kommen (Link ganz unten).

Kürzlich bekam ich eine hübsche kleine CMOS-Farbkamera DFK 72AUC02 von The Imaging Source (TIS) in die Hand. Leider mit Rolling Shutter, das Bild wird zeilenweise zeitversetzt ausgelesen, was zu Verzerrungen bei schnellen Bewegungen führt. Aber: Mit nur 2,2µ Pixelgröße ist sie ideal an die üblichen SC mit f10 angepasst. Man bekommt also die theoretisch höchste Auflösung bei f10 ohne Nutzung zusätzlicher Elemente (Barlow etc.). RGB und LRGB-Profis werden zwar die Nase rümpfen, aber für weniger professionelle Anwender ist eine solche Kamera der einfachste Weg zu schönen Resultaten an Planeten:

Volle Auflösung

Wochenlang schlechte Bedingungen, nur gelegentlich eine kurze nutzbare Periode vor Sonnenuntergang bei blauem Himmel. Das Einzelbild oben, und das Bild eines defokussierten Sterns dokumentieren das nicht optimale Seeing.

Und nun der Hammer: Die Bildbearbeitung erfolgte auf einfachste Weise mit dem guten alten Giotto, letzten Feinschliff gab es mit Photoshop, Dauer lediglich 20 Minuten. Schneller kommt man kaum zu einem doch ganz "netten Bildchen". Voraussetzung ist eine gute, perfekt justierte Optik, ruhige Luft und ein wenig Übung mit der PC-Software für die Aufnahme (IC-Capture von TIS) sowie Giotto.

Gruß, Peter

P.S.: Falls noch nicht geschehen, schaut den Link unten an!

Hallo Dirk!

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Mit eine ADC bekommt man da sogar noch einen Tacken mehr schärfe rein.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Ich habe leider mit einem ADC keine Erfahrung. Bisher habe ich immer mit Giotto die Farbkanäle verschoben. Ab welcher Horizonthöhe (grobe Schätzung reicht) würde denn ein ADC besser arbeiten? Wäre wichtig zu wissen, denn in den kommenden Jahren sieht das mit Planeten ja zunehmend miserabel aus.

Gruß, Peter

Hallo Jan!

Danke für die interessante Antwort. Ich habe dazu noch Einiges zu sagen, und arbeite an einem ausführlichen Beitrag. Bis demnächst!

Gruß, Peter

Hallo Jan!

Jetzt der avisierte Beitrag. Wie ich Deiner Antwort entnehme versuchst Du -genau wie ich- mit möglichst einfachen Mitteln schöne Bilder zu machen. Mit der 618er Kamera war der Aufwand ja wohl auch bei Dir deutlich größer als mit der DFK 72AUC02

Ich habe bisher wegen der geringeren Schärfe und Empfindlichkeit der Farbkameras (Bayer-Maske) das schärfere und kürzer belichtete Bild der monochromen DMK 21AF618 mit der Farbinfo der unschärferen und unempfindlicheren DBK 21AF618 mit IR-Sperrfilter kombiniert. Zur Reduktion der Luftunruhe hatte die DMK ein IR-Passfilter vorgeschaltet. Das Ergebnis (IrRGB) sah bei meiner letzten, lange zurückliegenden Aktivität im optimalen Fall so aus:

Natürlich geht das relativ schnell, erfordert aber zwei am PC angeschlossene Kameras. Daher habe ich es im Zuge der besser werdenden CMOS Kameras mal mit dem zuvor geposteten reinen Farbbild der DFK 72 versucht, mit gutem Erfolg. Für noch bessere Ergebnisse müsste ich aber deutlich mehr Frames im Video haben, damit ich bei der Addition nicht jeden Schrott verwerten muss. Ich komme mit meiner Optik nicht unter 1/50s Belichtung und habe daher maximal 50 fps. Ein Video mit 15000 Frames zur Selektion wäre also 300s lang.

<font color="red">Formel für maximal mögliche Videodauer:</font id="red"> Bei Jupiter Opposition gilt etwa: Entfernung R = 630.000.000km; Rotationsperiode T = 10h; Planetenradius r = 70.000km. Für die maximale Videodauer t in Sekunden im sichtbaren Licht (550nm) beim C11 (Öffnung D = 28cm) gilt die <font color="red"> Formel t = 0,0315TR/Dr </font id="red">. Einsetzen der Werte ergibt t = 101s, die für optimale Auflösung bei 28cm Öffnung des C11 nicht überschritten werden dürfen. Für 15.000 Frames müsste ich also drei Videos von maximal 100s machen, und die einzelnen Bilder nach "derotieren" addieren. Nach langer Pause bin ich natürlich nicht mehr auf dem neuesten Stand. Daher meine Frage: Lohnt sich die Einarbeitung in WinJUPOS? Wie gut funktioniert das? Wo gibt es direkte Vergleiche mit/ohne WinJUPOS- Derotation?

Gruß, Peter

P.S.: Info zur Herleitung obiger Formel im unten verlinkten Tutorial!

Hallo Jan!

Vielen Dank für Deine Antwort!

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Die DFK72 hat halt bereits einen etwas veralteten Sensor drin, der uns aber gezeigt hat welches die richtige Richtung ist.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Abgesehen vom rolling shutter, was ist am Sensor veraltet? Ich schätze die 2,2µ Pixel, da ich dann keine Barlow brauche. Welcher Sensor ist bei so kleinen Pixel besser?
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"> Schau Dir mal die ASI224 als Beispiel an:<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Ja, eine schöne Kamera, aber angeblich für Windows 7 nicht nutzbar. Oder kann man die mit einer USB 3.0 Karte auch an Windows 7 verwenden? Die perfekten Bilder von Torsten schätze ich schon seit vielen Jahren, interessant, dass er nun auch mit Farbkamera arbeitet, das propagiere ich schon seit einer Ewigkeit.

Eventuell finde ich 3 brauchbare Jupitervideos mit geringem Zeitabstand, um Winjupos mal zu testen. Ist alles ein Problem der verfügbaren Zeit, aber wenn die Einarbeitung in das Programm einfach ist, probiere ich es bei Gelegenheit. Nach 6 Jahren Pause hat sich doch einiges verändert....

Gruß, Peter

Vielen Dank für die Antworten! Leider leidet mein von Alois Ortner geprüftes und als sehr gut befundenes C11 EHD an einer massiven Dekollimation bei Lageänderung. Ursache ist eine lockere Korrektorlinse im Blendrohr. Das kann nicht bei Baader repariert werden, das Teleskop muss in die USA, ob da nach Monaten Wartezeit eine nahezu ideale Optik auch so zurückkommt ist völlig offen. Ich habe also erst einmal Ende der Saison, oder muss eine alte Optik hervorkramen.

(==&gt;) Torsten:

Mein Problem ist, dass ich am C11 EHD neben dem eingebauten Korrektor keine zusätzliche Linse haben möchte. Ich suche also Kameras mit 2,2 bis 2,6µ Pixel. Bei Planeten geht das wohl auch mit rolling Shutter, also wären bei TIS die 33UX 178 Kameras mit 2,4µ Pixel ideal, die haben aber einen für Planeten unnötig großen (und daher teuren) Sensor. Ich hoffe auf Versionen mit weniger Pixel, oder gibt es da schon eine aktuelle andere 2-3µ Lösung?

Für Mond geht es ja wohl nur mit Global Shutter, ich kann eine DMK 33UX 252 mit 3,1MP und 120fps bekommen, die hat 3,45µ Pixel, damit sind dann wenigsten mittlere Auflösungen ohne Barlow möglich. Das ist wohl eine sehr gute Kamera.

(==&gt;) Volker:

Ich habe inzwischen eine USB 3.0 Karte eingebaut, die funktioniert im Gegensatz zu den schon vorhandenen USB 3.0 Anschlüssen mit einer kleinen USB 3.0 Kamera von TIS einwandfrei. Ich warte nun noch auf ein Repeater-Kabel, da mein Teleskop 6m vom PC entfernt steht. Ich werde berichten, wenn das problemlos läuft....

(==&gt;) Jan:
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Man muss bei der DFK72 auf gute Histogrammausnutzung achten, damit keine Zwiebelringe entstehen. Hab mal bei der gleichen Belichtungszeit zuerst bei 50 fps und dann bei 60fps aufgenommen; die Filme mit 60fps konnte ich alle loeschen ... ansonsten hab ich nichts an der DFK72 auszusetzen<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Ich kämpfe auch mit den berühmten Ringen. Das mit dem Histogramm werde ich mal genauer beachten. Kann das wirklich Ursache der Zwiebelringe sein? Was ich nicht verstehe ist die Sache mit den 50/60 fps. Bei gleicher Belichtungszeit kann doch die Framrate eigentlich das Video nicht verderben? Oder hattest Du längere Belichtung als 1/50 Sekunde eingestellt?

Gruß, Peter

Hallo Torsten!
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
Zumindest ist mir bisher noch kein Beispiel bekannt, wo ein rolling shutter bei astronomischen Aufnahmen irgendwelche Artefakte erzeugt hat. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Bei ruhiger Luft und/oder bei reiner statistischer Luftunruhe ist das wohl richtig. Ich arbeite aber mit einer alten Montierung, die im Wind seitlich schwingt. Bei Aufnahme von Videos muss ich zudem mit der Handbox ständig das Bild mit teilweise ruckartigen seitlichen Bewegungen zentriert halten. Dabei wird das ganze Bild extrem seitlich geschert (wie eine senkrechte Stange bei schnellem Kameraschwenk total schief wird).

Diese Komponente ist mit Avistack wohl kaum ohne rigide Auswahl der nutzbaren Frames zu eliminieren, schon gar nicht, wenn man gute Auflösung anstrebt, und zudem einen großen Sensor verwendet. Ich möchte nach mühsamem Aufbau des Teleskops sicher gehen, und würde (zumindest mit der alten Montierung) es lieber nicht mit rolling Shutter versuchen. Ich suche für den folgenden Beitrag mal ein Bild raus, das man vermutlich nicht mit rolling Shutter hätte machen können, obwohl es nur mittlere Auflösung zeigt.

Gruß, Peter

Hallo Oskar!

Vielen Dank für die verlinkten Bilder!

Ja, das sind schöne Bilder. Bei ruhiger Luft, relativ kleinem Sensor und einer guten Montierung ist das schon möglich mit rolling Shutter.

Ich habe aber eine schlechte wackelnde Montierung, und muss ständig mit der Handbox korrigieren (s. den Post zuvor), und habe damit trotzdem mit Global Shutter ordentliche Bilder machen können. Das hier verlinkte Bild mittlerer Auflösung hätte ich mit rolling Shutter an meinen Teleskop nicht aufnehmen können.

Gruß, Peter

Hallo Oskar!

Ich versuche mal zu präzisieren was ich meine:

<font color="limegreen">Rolling Shutter:</font id="limegreen"> Eine senkrecht Stange wird bei feststehender Kamera als senkrechte Linie abgebildet. Bei einer konstant nach rechts bewegten Kamera wird die Stange als eine schräg von links oben nach rechts unten verlaufende gerade Linie abgebildet. Das untere Ende der Linie liegt um so weiter nach rechts verschoben je größer die Bildhöhe (in Zeilen) ist, je schneller die Bewegung ist, und je größer der Zeitversatz zwischen zwei Zeilen ist. Im Video ergibt sich von Frame zu Frame eine konstant schräg verlaufende Linie, die sich von rechts nach links bewegt.

Lässt man ein solches Video durch eine Stacking Software laufen, so ergibt sich das Bild einer schief sehenden Stange, weil die Schrägstellung auf allen Frames identisch vorliegt, kann die Stacking Software ja nicht "wissen", dass das Original eine senkrechte Stange ist. Diesen "Rolling Shutter Effekt" kann eine übliche Stacking Software also nicht voll ausgleichen, das geht selbst mit entsprechender Spezialsoftware nur unvollständig. Aus diesem Grund arbeiten inzwischen alle hochwertigen Industrie-Kameras für bewegte Bilder mit Global Shutter, vermutlich wird der Rolling Shutter in diesem Bereich sukzessive ganz vom Markt verschwinden.

<font color="limegreen">Fazit:</font id="limegreen"> Für Bilder mit geringer Zeilenzahl (Planeten) bei gutem Seeing und einer gut nachführenden Montierung ist der Rolling Shutter gut geeignet. Für großflächige Mondbilder bei häufigen starken manuell durchgeführten Korrekturbewegungen wegen schlechter Montierung und/oder Bewegung durch starken Wind ist der Global Shutter besser geeignet. Du musst dennoch keine Sorge haben, bei deinen Parametern und deinem Equipment scheint der Rolling Shutter ja recht gut zu funktionieren, unter meinen Bedingungen leider nicht.

Gruß, Peter

Hallo!

Zunächst einmal ganz herzlichen Dank für die Diskussionsbeiträge. Damit das nicht zu unübersichtlich wird, versuche ich mal eine pauschale Antwort an alle Beteiligten, auch wenn das nicht immer ganz vollständig ist. Zunächst ein Zitat von Torsten:
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"> 1. Sind das eher theoretische Überlegungen oder hast Du reale Vergleichsaufnahmen, die unter gleichen Bedingungen mit jeweils Rolling/Global Shutter entstanden sind und die Artefakte bei Rolling Shutter zeigen? Ich frage, weil mich das wirklich interessiert, denn ein solcher Nachweis hätte natürlich auch Konsequenzen für die diversen Astrokamera-Hersteller.

2. Wie bereits angemerkt habe ich in den letzten Jahren schon mit diversen Rolling Shutter Kameras Sonne, Mond und Planeten aufgenommen (ASI120, ASI224, ASI1600, Skyris236, QHY290, Altair-178) und noch kein einziges Mal irgendwelche Artefakte bemerkt, die auf einen Rolling Shutter hindeuten könnten. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Zu 1: Ich versuche gerade die ersten Aufnahmen mit Rolling Shutter, und habe damit den oben gezeigten Jupiter aufgenommen, bei dem der Shuttertyp wegen der winzigen Bildfläche allerdings keine große Rolle spielt. Beim Mond sind mir bisher mit Rolling Shutter noch keine großflächigen und verwertbaren Videos gelungen. Terrestrische Versuche mit Belichtungen von 0,2-0,01s und 120-5fps zeigen einen nur von der Framerate abhängigen Rolling Shutter Effekt.

Zu 2: Prima, dass Bilder vom Mond mit Rolling Shutter vorliegen. Es wäre ungemein interessant, wenn jemand ein Bild einer 10-12" Optik (möglichst einem SC) verlinken würde. Damit wäre ein Vergleich mit einem <font color="red"> Global Shutter Bild bei 4m Brennweite</font id="red"> aufgenommen mit meiner miesen Montierung möglich, und das Problem mit eventuellen Konsequenzen für diverse Astrokameras würde sich gegebenenfalls sehr schnell relativieren.

Bedenkenswert:

Bewegung macht jedes Bild unscharf, dem kann man mit kurzer Belichtung entgegenwirken. Lokale Verzerrungen lassen sich mit einem guten Stacking und genügend vielen Frames zur Auswahl beseitigen. Beim Rolling Shutter kommt aber noch der Rolling Shutter Effekt zusätzlich(!) ins Bild, und der lässt sich nicht(!) durch kurze Belichtung beseitigen, weil er von der Framrate abhängt. Je mehr fps, desto weniger RS-Effekt. Der <font color="red"> Global Shutter Effekt (Wikipedia) </font id="red"> (siehe auch den Link von Eric) verzerrt z.B. eine runde Abbildung zu einem seitlich gescherten "Ei", und eine solche sich systematisch über das ganze Bild erstreckende Verzerrung kann ein übliches Stack-Verfahren nicht beseitigen.

Eine gute Montierung, die keine häufigen manuellen Korrekturen erfordert, wird -wie Oskar gezeigt hat- bei genügender Framerate keinen nennenswerten RS-Effekt erzeugen. Ich fürchte jedoch, das schon eine RS-Effekt bedingte Verzerrung des totalen Bildfelds von nur wenigen Pixel, die stecknadelfeinen Krater meiner oben verlinkten Mondaufnahme verschwinden lassen würde. Sehr beruhigend wäre daher ein schönes Vergleichsbild einer RS-Kamera, das vergleichbar feine Details zeigt. Zudem wäre das für die Auswahl der idealen Mondkamera mit 2,4µ Pixel (bei f/10 keine Barlow mehr erforderlich) sehr hilfreich. Im Moment tendiere ich noch zu einer Kamera mit Global Schutter, aber leider zu großen 3,45µ Pixel.

Fazit: Eine RS-Kamera zeigt die selben Probleme wie eine Kamera mit Global Shutter, aber mit Sicherheit zusätzlich(!) noch den RS-Effekt. Wie stark dieser Effekt unter bestimmten Bedingungen die Bildqualität beeinträchtigt wäre noch genauer zu untersuchen. Sicher hat Jörg recht, wenn er mir eine neue Montierung empfiehlt, aber bisher (siehe Bild oben) hat die alte Gurke ja gut funktioniert, zumindest mit Global Shutter. <font color="red">Dafür noch ein Beispiel</font id="red"> auf dem sogar das berühmte kleine Vulkangebiet Ina zu sehen ist.

Gruß, Peter