Interpretation der relativen Quanteneffizienz

  • Liebes Forum,


    mich beschäftigt seit längerem die Frage, wie man die Quanteneffizient von Farb- und Monochromsensoren vergleichen kann.
    Als Beispiel die ASI178MC und die ASI178MM.


    ASI178MC: https://astronomy-imaging-came…s/usb-3-0/asi178mc-color/


    ASI178MM: https://astronomy-imaging-came…ts/usb-3-0/asi178mm-mono/


    ZWO bzw. Sony gibt für diese Sensoren nur relative Quanteneffizienz an, was mich ja nicht weiter stört. Das heißt beispielsweise im Falle der ASI178MM ja nur, dass diese bei 530nm ihre Maximalempfindlichkeit hat und bei 600nm nur mehr 90% dieser Maximalempfindlichkeit aufweist.


    Wie kann ich jetzt aber die ASI178MM mit der ASI178MC vergleichen? Ist meine folgende Annahme richtig?
    Ich gehe von einer Bayer-Matrix mit 2 grünen und je einem roten und grünen Pixel aus und betrachte diese 4 Pixel als 1 Pixel. Dieses eine Pixel hätte dann z.B. bei 400nm eine relative Quanteneffizienz von 2x8%+10%+46% (die 2 grünen Teilpixel + das rote Teilpixel + das blaue Teilpixel). Das ergibt dann 74%, allerdings verteilt auf 4 Pixel, also 18,5% pro Pixel. Das wäre dann eine Quanteneffizienz von 0,185. Verglichen mit der ASI178MM bei 400nm also fast um den Faktor 4 weniger.
    Oder steckt da jetzt ein Denkfehler drinnen?


    Ich würde mich freuen, wenn da jemand Licht ins Dunkel bringen könnte! [:)]


    cs und vielen Dank
    Markus

  • Hallo Markus,


    gute Frage(n), die Du stellst. Ich würde es nicht so akademisch sehen, denn die Kurven lassen keinen wirklichen Vergleich zu. Mit Deinen 74 % liegst Du vielleicht gar nicht so schlecht, über den Daumen gepeilt lässt sich vielleicht sagen, dass die "Gesamt-Empfindlichkeit" um ca. 30% geringer ist bei den Farb-Kameras.


    Aber, die Quanteneffizienz ist nicht das einzige Kriterium... hier spielt auch die Fullwell Kapazität eine Rolle, d.h. das sog-. Fassungsvermögen pro Pixel, bis es gesättigt ist.


    Das Kamerawahl (Sensorwahl) ist geprägt durch die Anwendung, d.h. was will ich aufnehmen, mit welchem Aufnahmeverfahren und der eingesetzte Brennweite, aber das weißt Du vermutlich.


    P.S. ich stand kürzlich vielleicht wie Du vor der Frage und habe mich bewusst für eine Farb-Kamera entschieden und werden dann einfach 30 % mehr Belichtungszeit investieren ;)

  • Hallo Markus,
    die meist von Sony angegebene relative Quanteneffizienz oder Emfindlichkeit ist natürlich zeimlich nichtssagend, man kann dann höchstens abschätzen, wo das Emfindlichkeitsoptimum liegt. Die absolute Quanteneffizienz ist aber leider nicht so einfach mess- und überprüfbar, zumindest für uns Laien. Vieles kann man aber im Internet recherchieren. Bezüglich Farb- und Monochromsensor ist es aber so, dass die Quanteneffizienz des fast baugleichen Farbsensors im Vergleich zum Monochromen ziemlich schlecht ist. Das kann man sich recht gut veranschaulichen, wie oben schon geschrieben, wenn man sich die Bayer-Matrix anschaut. Es gibt ja 2 grüne Subpixel, einen Roten und einen Blauen. Diese haben Absorptionsfarbfilter aufgedampft, welche selbst im Optimum in ihrer Farbe nicht viel mehr als 80-90% durchlassen, die nicht passende Farbe wird dann natürlich komplett absorbiert. Wenn man dann die vier Subpixel mittelt, bleiben von der Quanteneffizienz des monochromen Pendants nur noch etwa 20% übrig, absolut sinds dann wohl so 15% bei modernen Sensoren. Dies ist aber nur bei einer reinen Luminanzaufnahme der Fall. Wenn mit dem monochromen Chip und Farbinterferenzfiltern aufgenommen wird, ist man nur noch durch die effizienteren und steilkantigeren Filter (Interferenzfilter) im Vorteil, ich denke mal so etwa Faktor 1,5.
    Gruß Tino

  • Hallo Markus,
    ich bin Besitzer beider Kameras und habe einen ganz guten Vergleich machen können. Ich bin nicht so der Rechner, dafür aber der "Angucker". Bei der MM bin ich nach 2 s knapp Hintergrundlimitiert, erkannt daran, dass ganz leichte Zirren, bei ansonsten sehr gutem Himmel, durchs Feld flogen, und ich gemerkt habe, dass das Bild im Hintergrund heller wurde. Mit der Farbkamera wollte ich nun die selbe Tiefe erreichen. Das war recht einfach zu beurteilen, denn ich hatte eine markante Sterngruppe, die es abzubilden galt. Ohne Dark, im Livebild, brauchte ich etwa 8 s dazu. Allerdings ist das Farbbild subjektiv verrauschter und man sollte es, bzw.beide, eigentlich erst nach Darkabzug beurteilen. Vielleicht wären es dann 6 s. Die Bildbeispiele müsste ich noch heraussuchen wenn es interessiert.
    Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich ja noch, wenn versch. Kameras mit versch. großen Pixeln verglichen werden.
    Du rechnest: 2x8(grün) + 10(rot) + 46(blau).Die Zahlen kenne ich nicht, aber ich habe Zweifel, dass die QE so stark voneinander abweichen. Ein ungebayertes RAW zeigt zwar ein Schachbrettmuster, aber nicht in diesen Dimensionen.
    GRuß,
    ralf

  • Hallo,


    vielen Dank für eure Beiträge.


    Ich fasse mal zusammen: Die Quanteneffizienz eines Farbsensors ist im Vergleich zum Monochromsensor recht bescheiden. Ein Fassen in Zahlen ist aber schwierig, wobei ich nach euren Beiträgen denke, dass ich mit meiner Abschätzung vielleicht gar nicht so falsch liege.
    Die Schwierigkeit, verschiedene Sensoren zu vergleichen, bleibt aber natürlich.


    In meinem konkreten Beispiel geht es aber wirklich nur um den Vergleich der ASI178MC mit der ASI178MM, also im Prinzip der gleiche Sensor. Deshalb ist auch dein Beitrag (Ralf) für mich sehr bedeutend.


    Der Hintergrund meiner Frage ist der folgende: Für eine Arbeit an der Uni missbrauche ich derzeit meine TS 65Q und die vorhandene ASI178MC zur Aufnahme von Spektren mit dem Star Analyser 200, mit bis jetzt sehr guten Ergebnissen. Allerdings habe ich auf meinen Spektren festgestellt, dass diese unterhalb von 400nm und oberhalb von 700nm recht stark verrauscht sind. Von einem Wechsel auf die ASI178MM erhoffe ich mir da bessere Spektren bis runter auf 350nm (weiter drunter ist es eh nicht mehr wirklich interessant für mich, da dann auch das Protect Window der ASI sperrt) und rauf bis etwa 900nm.


    (==>)Ralf: Die von mir genannten Zahlen beziehen sich auf 400nm und sind von der ZWO-Homepage. Dass bei 400nm das rote und die grünen Pixel nicht viel aufnehmen, erscheint mir nicht so unplausibel.


    cs
    Markus

  • Hallo Markus,
    hier nun meine Pi mal Daumen Visualisierung.
    beide Bilder sind direkt hintereinander aufgenommen. Das Seeing war schlecht, bei beiden.
    Jeweils 1000 mal 2 s, gestackt, Darkabzug und linear gestreckt bis der Hintergrund zu sehen war.Jeweils ein Ausschnitt zu 100% dargestellt. Die Farbe wurde im 2x2 Binnimg aufgenommen und dann aber wieder x2 vergrößert.
    Man muss bedenken, dass ich bei der MM schon am Hintergrundlimit herankomme, bei der MC nicht. Deshalb ist ein Stack von 1000x natürlich effizienter. Auf der anderen Seite entspricht das Bild aber auch meinem visuellen Eindruck (also Livebild) bei 2 s Belichtungszeit.
    ich hoffe der Vergleich hilft dir.
    Viele GRüße,
    ralf



  • Hallo Ralf,


    vielen Dank für deinen Vergleich, der meiner Meinung nach recht eindrucksvoll die Empfindlichkeit der ASI178MM zeigt.
    Auch hat eine Anfrage direkt bei ZWO ergeben, dass die ASI178MM im Schnitt dreimal so lichtempfindlich ist, wie die ASI178MC, was auch dein Vergleich gut zeigt! [:)]


    cs
    Markus

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