Hat jemand die Nyquist Limits bei RGB / SW Cams?

Hallo Gert,

Egal ob Kamera, Tonsignal oder beliebiges elektrisches Signal, das Kriterium ist immer dasselbe: Die Abtastrate muss mindestens Faktor 2 über der maximalen Signalfrequenz sein, um nichtlineare Verzerrungen zu vermeiden. Anders herum ausgedrückt benötigen wir mindestens zwei Abtastungen pro Signalperiode.

Wie ermitteln wir die höchste Signalfrequenz?
Ganz einfach aus dem Beugungsmuster des fokussierten Teleskops.
Wir bestimmen einfach den Abstand zwischen dem Zentrum des Beugungsscheibchens und dem Maximum des ersten Beugungsrings. Den Wert kann man auch rechnerisch aus der Teleskopöffnung ermitteln.
Das Nyquist-Kriterium haben wir dann eingehalten, wenn auf diesem
Intervall zwei Pixelintervalle liegen.

Bei Digitalkameras ist die Sache aber leider noch etwas komplizierter.
Nehmen wir mal einen Bildsensor mit 4µm Pixelintervall und normaler quadratischer Anordnung. In 0° und 90° Richtung haben wir dann die 4µm, aber in 45° sind die Pixelabstände um Faktor 1,4 größer, also ca. 5,6µm!

Bei RGB-Kameras wird die Sache noch komplexer. Meist haben sie 50% grünempfindliche und je 25% rot- und blauempfindliche Pixel.
Die grünempfindlichen Pixel sind normalerweise in aufeinander folgenden Zeilen um eine Pixelposition verschoben.
Für grünes Licht haben wir nun unter 45° weiterhin 5,6µm Pixelabstand, aber in 0° und 90° sind es nun 8µm! Beim roten und blauen Licht haben wir unter 0° und 90° ebenfalls 8µm, unter 45° aber nun 11,2µm!

Um das Nyquist-Kriterium sicher einzuhalten, darf der Abstand Mitte Beugungsscheibchen zu Maximum 1. Beugungsring beim Beispiel-Bildsensor in RGB-Ausführung also nicht kleiner sein als 22,4µm oder etwa 5,5x Pixelgröße.
Für die S/W-Version gilt ein Wert von 11,2µm oder knapp 3x Pixelgröße.

Gruß,
Martin

Hi Gert, <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Um das Nyquist-Kriterium sicher einzuhalten, darf der Abstand Mitte Beugungsscheibchen zu Maximum 1. Beugungsring beim Beispiel-Bildsensor in RGB-Ausführung also nicht kleiner sein als 22,4µm oder etwa 5,5x Pixelgröße.
Für die S/W-Version gilt ein Wert von 11,2µm oder knapp 3x Pixelgröße.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Ergänzend dazu- nimm die Pixelgröße deiner Kamera und multipliziere diese mit dem Öffnungsverhältnis.

Beispiel Teleskop mit f/6, Pixelgröße 5µm- kommt für eine SW-Kamera also F/15 heraus, für Farbe f/27,5. Auf das Öffnungsverhältnis müsstest du per Barlow also anpassen. Auf diese Art rechnen jedenfalls die Planetenfilmer, Deepsky muss man aber ein wenig anders betrachten, da will man ja kein so langsames Öffnungsverhältnis haben.

Wobei für SW häufig der Wert 3,6 genannt wird.

Gruß
Stefan

Hallo Martin,

wenn ich aber die Ausführungen zum Bayer-Drizzle Algorithmus, den Autostakkert verwendet, richtig verstanden habe, dann sollte der Faktor 5,5x zumindest für die Planetenfotografie hinfällig sein, oder nicht?

Da müsste man doch auch mit dem SW Faktor rechnen können.

Grüße
Volker

Hallo Volker,

Bei dieser Technik bin ich nur Theoretiker. Ich kann mir schon vorstellen, dass man durch spezielle Stacking-Algorithmen das Limit etwas verschieben kann. Aber bei gleicher Framezahl zum Stacken wird wohl das Bild der Farbversion eines Chips nie ganz die gleiche Schärfe bei gleichem Kontrast und gleich niedrigem Rauschen erreichen wie das Bild der SW-Version.

Gruß,
Martin

Hallo zusammen,

das Thema ist ja nicht unkomplex und wird immer wieder diskutiert.

Für die schnelle Beurteilung ohne große "Rumrechnerei" finde ich den CCD Suitability Calculator praktisch, auch weil man dort als zusätzliche Parameter noch Seeing, Binning etc. einstellen kann:

http://astronomy.tools/calculators/ccd_suitability

... dazu kommt, dass das jeweilige Rechenergebnis nicht als Dogma betrachtet wird, sondern interpretierende Hinweise gegeben werden.

Hallo Volker,

wie Martin sagt, wird Bayer-Drizzling in der Praxis mit SW-Chips nicht ganz mithalten, wenn man auch das Rauschen mitbetrachtet. Was allein die Auflösung angeht aber sehr wohl, vorausgesetzt du hast genügend Aufnahmen, so dass jede Sensorfarbe auch mal am richtigen Platz war.
Wenn man mit einem SW-Sensor auf die Luminanzaufnahmen verzichtet und Farbfilter verwendet, die denen eines Farbsensors nicht überlegen sind (und Grün doppelt solange belichtet wie Rot und Blau) werden die beiden Ergebnisse vergleichbar sein.

Hallo Erwin und Martin,

in der Gesamtbetrachtung habt Ihr natürlich recht.

Allerdings mache ich mir da bei aktuellen Sequenzen &gt; 10.000 Bilder keine größeren Gedanken mehr bzgl. des Rauschens.

Grüße
Volker

Hallo Volker,

bei solchen Bildermengen lohnt sich Bayer-Drizzle auf jeden Fall. Wenn's in der Auflösung nix bringt, kann man hinterher immer noch die (Farb-) Interpolation nachholen, die beim Bayer-Drizzle weggelassen wird. (Mehr ist es ja nicht, auch wenn sich 'spezieller Algorithmus' immer so anhört, als ob was ganz besonderes dahintersteckt.)