Gekühlte vs ungekühlte CMOS bei Kurzzeitbelichtung

Hallo,

es spielt keine Rolle ob du nun 2000 x 1 Sekunden belichtest am Stück oder 40 x 50 Sekunden. Die Kamera erwärmt sich. Wenn du dazu noch Darkframes/Offset sauber abziehen möchtest, muss die Temperatur absolut gleich sein. Dazu verringert eine Kühlung den Dunkelstrom um ein vielfaches was in besseren Bildern resultiert.

Ich würde deshalb immer eine Kühlung wählen.

Viele Grüße,

Micha

Hallo Andy,
ich bin einer von den "kurzen" ;-).
Also, die Kühlung verringert das thermische Rauschen, nicht mehr, aber auch nicht weniger. Es gibt aber auch noch viele weitere Rauscharten, unter anderem auch ein "echtes" Rauschen vom Objekt oder Hintergrund selber.
Vor vielen Jahren habe ich ein 30 s Bild mit der DSLR verglichen bei Raumtemperatur und bei minus 20°C und ich konnte keinen Unterschied feststellen.
Bei kurzen Belichtungszeiten spielt das Ausleserauschen eine viel größere Rolle, das lag damals irgendwo bei 10 oder 12 Elektronen.
Heute sind die modernen CMOS um Klassen besser. Das Ausleserauschen liegt nur noch bei z.T. 1-2 Elektronen. In Anbetracht dieser Entwicklung könnte nun das thermische Rauschen wieder ins Gewicht fallen, auf einem sehr viel höheren Niveau also.
Auf der anderen Seite sind die Chips auch in den thermischen Eigenschaften verbessert worden.
´Gefühlt´ würde ich sagen, dass die Kühlung bei kurzen Zeiten ( z.B. 30 s ) keine signifikante Verbesserung bringt.
Solltest du nach Vergleichen im Netz suchen, da gibt es sehr zweifelhafte Aussagen. So was wie: alle 7°C halbiert sich das Rauschen. Oder es werden 2 Bilder gezeigt, das eine rauscht stark, das andere, gekühlte, rauscht nur sehr wenig. Das alles ist wenig aussagekräftig. Ein Dark von einem Dark abziehen wäre eine richtige Methode um das thermische Rauschen einigermaßen beurteilen zu können.
Viele Grüße,
ralf

da der dunkelstrom eine funktion ueber die zeit ist - kannste mit den aktuellen cmos cams bei lucky imaging und belichtungszeiten im 1-2 sekunden bereich auf die kuehlung verzichten - hier spielt das readnoise die groessere rolle .. ab einer gewissen belichtungszeit ueberholt das dunkelrauschen den readnoise wieder - darks sind zwingend erforderlich

Jonas

Moin!
Ich würde auch daran denken, das es eine große Rolle spielt, bei welcher Außentemperatur ich gerade unterwegs bin.
Im Winter bei Minusgraden habe ich ja eine natürliche Kühlung.
Im Sommer wird das thermische Rauschen der ungekühlten Kamera dann um einiges stärker ins Gewicht fallen.

Hallo,

habe ich nur den Eindruck oder wird hier teilweise wieder Dunkelstrom mit thermischem Rauschen gleichgesetzt. Der Dunkelstrom ist doch zeit-, temperatur- und sensorabhängig. Wenn ich über genügend Darks mittele um das Dunkelstromrauschen zu minimieren, dann kann ich das Dunkelstromsignal doch perfekt eliminieren. Bei langen Belichtungen und hoher Temperatur ist es halt größer aber trotzdem eliminierbar. Das thermische Rauschen selbst kann ich durch einen Dunkelbildabzug nicht unterdrücken. Da hilft doch nur Kühlen und entsprechend viele Bilder zum Mitteln machen. Man darf halt nicht den Teufel mit dem Belzebub austreiben und durch zuviele kurze Bilder das Ausleserauschen dominant werden lassen. Oder habe ich da was falsch verstanden?

Gruß

Heiko

Hallo,
praktisch ist es aber so, dass der Dunklstrom das sogenannte thermische Rauschen bewirkt. Vielleicht ein kleines Rechenbeispiel:
IMX183, Dunkelstrom bei 20°C etwa 0,06e-/s mit Pixelgröße 2,4um
IMX174, Dunkelstrom bei 20°C etwa 0,36e-/s mit Pixelgröße 5,8um (bei gleicher Pixeltechnologie, skaliert es ziemlich genau mit der Pixelfläche)
Dh. nach 30s haben sich im relativ kleinen IMX183-Pixel 1,8e- angesammelt, die Wurzel daraus ist das thermische Rauschen, also ~1,3e-, was in etwa der Größe des bestmöglichen Ausleserauschens von 1,6e-(rms) entspricht. Geometrisch addiert ergibt sich das Gesamtrauschen = Sqrt(Ausleserauschen^2 + Thermisches Rauschen^2) = 2,06e-. Also ab einigen 10er Sekunden wirds wohl relevant. Unter 10s benötigt man m.E. keine Kühlung. Bei kleinen Industriekameras (Basler, AlliedVision, usw.) werden die Sensoren im Betrieb aber durchaus wärmer, bspw. 40° und da kann man mit der Verdopplung des thermischen Rauschens alle 7°C rechnen, also bei 20°C mehr sinds dann 2^3, also der achtfache Dunkelstrom. Sollte aber immernoch kein Problem sein, die Sony-Sensoren sind hierbei einfach nur Spitze.
Die IMX174-Pixel sind im Vergeich etwa 6x so groß (Fläche), sodass hier entsprechend 6x so viele thermische Elektronen generiert werden. Hier könnte eine Kühlung bei längeren Belichtungen doch recht hilfreich sein.
Vg Tino
ps. Vielleicht noch eine kleine Bemerkung zum Dunkelstrom, dieser ist der Mittelwert und bezieht sich auf die Mehrzahl der Pixel. Es gibt aber auch einige Pixel, welche ein Vielfaches dieses Dunkelstroms aufweisen, sogenannte Hotpixel. Diese machen sich dann mit Kühlung natürlich weniger bemerkbar und sind auch mit entsprechender Bildbearbeitung zu beseitigen, die AstroProfis achten aber trotzdem drauf.

Hallo Andy,

bei kurzen Belichtungszeiten braucht man eigentlich keine Kühlung, dass ist oben ja ausch schon angeklungen, wobei ich 30 s. schon als nicht mehr "kurz" empfinde.... Ich würde dennoch immer auf eine gekühlte Kamera zurückgreifen, denn ohne Kühlung hast Du keine, für Darks so wichtige planbare Temperaturstabilität. Mit schlechten, nicht passenden Darks kann man sich seine Aufnahamen schon einmal ruinieren. Im Winter, wo das Temperatur-Gefälle geringer ist, ist es eher modrat und keine Kühlung verkraftbar, im Frühjahr oder Herbst fällt die Temperatur während einer Belichtungszeit gerne mal un 10° C oder mehr. Neben der Umgebungsteperatur erwärmt sich die Elektronik ebenso einmal auf.... nicht gut um gute Darks zu erzeugen,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Starlightfriend</i>
<br />Hallo Andy
Ich würde dennoch immer auf eine gekühlte Kamera zurückgreifen, denn ohne Kühlung hast Du keine, für Darks so wichtige planbare Temperaturstabilität. Mit schlechten, nicht passenden Darks kann man sich seine Aufnahmen schon einmal ruinieren.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Heisst das im Umkehrschluss, dass man mit einer ungekühlten DSLR, die ja keine planbare Temperaturstabilität und somit auch keine passenden Darks hat, eher auf Darks verzichten sollte?

Gruß Horst

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
Heisst das im Umkehrschluss, dass man mit einer ungekühlten DSLR, die ja keine planbare Temperaturstabilität und somit auch keine passenden Darks hat, eher auf Darks verzichten sollte?

Gruß Horst
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Hallo Horst,

dass würde ich so pauschal nicht sagen, auch fehlt mir bei den DSLR der Erfahrungshorizont. Ich hatte mal eine ASI224, eine FarbCMOS der ersten Generation, ungekühlt..., mit starkem Verstärkerglühen (amp-glow). Da hatte ich große Probleme passende Darks zu erzeugen... erzeugt man ein Dark vor der Beobachtungssession, verwendet es dann, wohl wissend, dass die Temperatur um 10 °C gesunken ist und das Dark "verrauschter" ist, projizierst Du es in die Lights hinein. Oder macht man ein Dark nach der Beobachtungssession, die Temperatur fällt, dann ist das Dark "weniger verrauscht", zieht es von den Lights ab, berücksichtigt nicht gänzlich die thermischen Effekte, die es ja abzuziehen gilt. Bei einem gekühlten System ist die Temperatur fix.

Hin- oder her, die Darks sollten so gut wie möglich passen, dass besagt nicht nur die Theorie sondern auch die Praxis. Es hängt aber von dem grundsätzlichen Rauschverhalten des Sensors/ der Elektronik ab, ob dieser starkt oder weniger stark rauscht, auch von dem Delta der Umgebungstemperatur, vielleicht auch vom persönlichem Empfinden, ob es für einen selbst tolerierbar ist oder nicht...

http://www.astrovis.at/cs26072018.php