Erfahrungsbericht: Kamera- und Bildauflösung in der Videoastronomie

Zitat von Jan_Fremerey

Möglicherweise ist einer von Euch sogar zu dem Schluss gekommen...

...das du so langsam nervst.

Ihr seid amüsant ...

Zum Inhalt: Wo eine sinnvolle Untergrenze ist, bei der Reduzierung der Brennweite, hängt nicht nur von solchen Parametern ab.

Viele CMOS Chips sind back-illuminated und ich habe leider (bei mir 178MM und MC) feststellen müssen, dass es dort gerade im IR recht viel Streuung zwischen den Sensoren gibt. Bei größerer Brennweite verringern sich die Probleme. Dann wird beim Stacken die Software an ihre Grenzen gebracht und vielleicht sogar überfordert. Wer kann das beurteilen? Welch Einstellungen sind in diesem Grenzbereich die besten? Dann kommt die Frage der Gesamtbelichtungszeit hinzu. Wenn ich Kontrast verliere, was bei mir definitiv der Fall ist, muss ich länger belichten, um zum gleichen SNR zu kommen. Ein echter Test wäre sehr aufwändig und da das Seeing immer wechselhaft ist, muss man hier sogar statistisch mitteln.

Übrigens ist es ein weit verbreiteter Irrtum, dass Farbkameras weniger gut auflösen. Zumindest, wenn man mit AS3 stackt gilt das nicht. Emil verwendet keinen Debayer-Algorithmus und trennt Luminanz von der Farbe.

Gruß

ralf

Hallo Jan,

dein Experiment ist schlicht irreführend und bringt keinerlei Aussage zur Situation in der Praxis.

Ich habe das Spaßeshalber mal mit den Bildern vom Siebenstern mit denen ich ja schon beweisen hatte das man bis F = 3,6x Pixelgröße etwa einen linearen Anstiegt der Auflösung mit dem Sampling erreicht.

Links ist das Bild mit F8 das ich um Faktor 1,75 und damit die Größe bei F14 nachvergrößert habe.

Rechts ist das Bild mit F14 das ich auf Faktor 0,57 verkleinert und anschließend wieder um Faktor 1,75 vergrößert habe.

Die Pixelgröße beträgt 3,9ym, die Öffnung in beiden Fällen 3mm.

Es ist zweifelsfrei zu erkennen das die Auflösung des mit F8 und damit F= 2,05 x Pixelgröße gewonnenen Bildes deutlich schlechter ist als die Auflösung des mit F14 und damit F= 3,59 x Pixelgröße gewonnenen Bildes.

Du kannst mit deinem Experiment also nicht beweisen das die Auflösung bei einer nativ mit F= 2,1x Pixel gewonnenen Aufnahme mir Aufnahmen bei größerem Faktor vergleichbar wäre.

Ich habe dir ja gerade anhand deines eigenen Experimentes das Gegenteil beweisen.

Grüße Gerd

Zitat von Jan_Fremerey

Zitat von stefan-h

Zu deinem "(Zwischen-)Verkleinern und Vergrößern" - jedes Verkleinern eines Bildes führt zwangsläufig zu Verlust an Bildinhalten, was das bringen soll, erschließt sich auch nur dir.

Auch wenn du "schreist" hilft das nicht als Argument. Fakt ist-

- Verkleinern führt zwangsläufig zu Verlust an Bildinformation

- Nachvergrößern führt keinesfalls zu einem Gewinn an Bildinformation

Zitat von Jan_Fremerey

Möglicherweise ist einer von Euch sogar zu dem Schluss gekommen...

...das dein Verhalten das Thema so langsam Richtung seltsames und kurioses führt

03sec Die Sensor-MTF ist abhängig von der Wellenlänge. In der Tat ist eine deutlich sinkende MTF im NIR-Bereich durchaus üblich. Weiterhin geben die Hersteller normalerweise den chief ray angle (CRA) an, für den die Mikrolinsen der Pixel gebaut sind. Es gibt einige Sensoren, die hier durchaus anspruchsvoll sind und ein eher spitzes Strahlenbündel sehen wollen. Bei schnelleren Öffnungsverhältnissen bekommt man teilweise einen Effekt wie Vignettierung und zudem sinkt die Sensor-MTF, weil Licht in Nachbarpixel gebrochen wird. Sensor und Optik müssen halbwegs zueinander passen, aber da die Hersteller immer sparsamer mit öffentlichen Datenblättern werden, wird das im Amateurbereich oft ignoriert.

Die Bildentstehung ist kein einfaches Thema, weil viele Dinge zusammenspielen. Wenn man sich auf Praxisvergleiche beschränkt und nicht alle Parameter kennt, kann man leicht falsche Schlüsse ziehen.

Michael

Hallo Jan,

Zitat von Jan_Fremerey

Eine auf der Basis theoretischer Überlegungen empfohlene Brennweitenankopplung der Kamera mit f/D > 5p/µm steht da einer durch praktische Bildergebnisse belegten Empfehlung mit f/D > 2p/µm gegenüber.

das stimmt nicht.

Aus der Theorie ergibt sich Faktor 3,6 und nicht 5 wie du behauptest

Hier habe ich das vorgerechnet.

Zitat von Gerd-2

SL = 1/(F x Lambda)

Bei F10 also 1/(10x0,00055mm) = 181,8 l/mm.

Eine Linie ist also 1/181,8 = 0,0055mm = 5,5ym breit.

Um das aufzulösen ist eine Abtastrate von 2 nötig also 5,5ym/2 = 2,75ym Pixel.

Die Beziehung von Öffnungszahl und Pixelgröße ist also 10/2,75 = 3,63 oder rund 3,6.

Damit ist das Zustandekommen dieses Faktors auch gleich noch erklärt.

Alles anzeigen

Der Faktor 5 ist hingegen ein Erfahrungswert bei Farbsensoren die wegen der Bayer Matrix einen etwas größeren Faktor benötigen.

Da du ja mit SW Sensor arbeitest trifft für dich Faktor 3,6 zu.

Deine Ergebnisse machen daher auch keine Aussage zu Farbsensoren.

Zitat von Jan_Fremerey

Eine möglichst kurze Brennweitenankopplung ist von prinzipieller Bedeutung für die Videoastronomie, die ja das Ziel hat, fotografische Bildunschärfen aufgrund der atmosphärischen Luftunruhe, also des atmosphärischen Seeings, durch kurze Belichtungszeiten möglichst weitgehend einzuschränken. Nun ist ja aus der Alltagsfotografie bekannt, dass man für eine bestimmte Bildausleuchtung bei Blende 5 rund 6x länger belichten muss als bei Blende 2. Lange Belichtungszeiten sollte man also im Hinblick auf die Vorteile der Videoastronomie nach Möglichkeit vermeiden.

Es gilt hier keinesfalls jee kürzer desto besser wie du es darstellst.

Ich habe den Eindruck das dir die Natur des Seesings nicht klar ist.

Du erweckst den Eindruck das man Seeing mit sehr kurzen Belichtungszeiten eliminieren könnte.

Ähnlich wie man Bewegungsunschärfe vermeiden kann wenn man nur kurz genug belichtet.

Seeing ist aber nicht mit Bewegungsunschärfe zu vergleichen!!!

Seeing kennzeichnet eine permanent gestörte Wellenfront.

Die Intensität der Störung ändert sich zwar auch permanent und es gibt immer wieder mal auch gute Momente aber eine Störung der Wellenfront besteht praktisch immer.

Natürlich kann man sich die guten Momente raus picken und es ist daher von Vorteil nicht unnötig lange zu belichten aber das sinnvolle hat doch Grenzen.

So extrem kurz sin die guten Momente nun auch nicht.

Meine Persönliche Erfahrung ist das man möglichst unter 1/20s bleiben soll aber spätestens bei 1/60s bringen noch kürzere Zeiten keinen Gewinn und sind daher sinnlos.

Mit modernen Sensoren erreicht man am Planbeten normalerweise locker 1/20 bis 1/60s wenn man mit F = 3,6 x Pixel arbeitet.

Natürlich kommt das auch auf den Planeten und dessen Flächenhelligkeit an.

Saturn ist schon etwas dunkler und erfordert etwas längere Belichtungszeiten als zb. Jupiter.

Grüße Gerd

Zitat von Jan_Fremerey

Hallo Stefan:

(1) Voll einverstanden ! Habe ja selbst ausdücklich darauf hingewiesen, siehe Bildunterschrift, dass beim Verkleinern des Originalbilds auf 40% 84% der Pixel verloren gehen. Die verworfenen Pixel tragen aber aufgrund des Beugungslimits der Optik auch keine auswertbaren Bildinformation, und genau das offenbart sich ja beim Zwischenverkleinerungstest.

(2) Ebenfalls voll einverstanden ! Beim Nachvergrößern wurden ja auch keine zusätzlichen Bildinformationen gewonnen, sondern nur solche, die in dem verkleinerten Bild bereits voll enthalten sind und nur wegen des geringen Abbildungsmaßstabs der kleinen Ausgabe am Bildschirm nicht sichtbar werden.

CS Jan

Alles anzeigen

Hallo Jan,

was du völlig außer auch lässt ist der Kontrast.

Dieser ist eben auch vom Sampling abhängig.

Wenn du ein Bild verkleinerst hießt das nicht das der gute Kontrast in dem Maße verlorengeht wie du es verkleinert hast.

Durch rückvergrößern erhältst du daher einen besseren Kontrast als wenn du ein Bild mit geringerem Sampling Faktor das von Haus aus für Details bestimmter Größe einen schlechteren Kontrast bietet.

Auf die gleiche Größe aufbläst.

Grüße Gerd

Zitat von Jan_Fremerey

Hallo Gerd,

das trifft in besonderem Maße vor allem auf Deine eigenen Experimente zu, die Du ja mit einer handelsüblichen SLR-Kamera und Zoom-Objektiv (!) gemacht hast, das im Gegensatz zu den hier diskutierten Optiken gewiss bei keiner Blende beuggungsbegrenzt abbildet.

CS Jan

Hallo Jan,

Die Anforderungen an eine Optik sind abhängig von der Öffnungszahl und der Öffnung.

Leider scheinen letzteres viele zu vergessen.

Sehr schön zb. am Newton mit Sphäre zu sehen.

Ein 114F8 ist locker Beugungsbegrenzt auch mit Sphäre.

Ein 150 F8 ist da hart an der Grenze und ein 200F8 wäre mit Sphäre nicht mehr zu gebrauchen.

Man erkennt hier also sehr schön das nicht nur die Öffnungszahl sondern auch die Öffnung von entscheidender Bedeutung ist.

Wer Ahnung von Optik hat der weiß daher das es bei kleiner Öffnung kein Problem ist eine Beugungsbegrenzte Abbildung zu erreichen.

Ich habe bei meinem Experiment mit 3mm gearbeitet.

Die 3mm F8 könnte man mit 30 F80 vergleichen.

Wer ernsthaft glaubt das es ein Problem sei bei 30 F80 oder eben 3 F8 eine Beugungsbegrenzte Abbildung zu erreichen der hat offensichtlich keine Ahnung von Optik.

Es kann als absolut sicher angesehen werde das mein Zoomobjektiv auf 3mm abgeblendet bei F6 und höher wie im Experiment eine Beugungsbegrenzte Abbildung zeigt und daher die Qualität der Optik keinerlei Einfluss auf das Ergebnis des Experiments hat.

Grüße Gerd

Zitat von Jan_Fremerey

Hallo Gerd,

sollen wir jetzt hier über Deine alten Simulationsexperimente mit Fotooptik und Siemenssternen sprechen? Erscheint Dir ein Blick auf meinen oben präsentierten Zwischenverkleinerungstest mit einer aktuellen Astroaufnahme nicht naheliegender?

LG Jan

Nun die Gesetzte der Physik sind weder vom Alter des Experiments noch von der Öffnung abhängig.

Ein Experiment mit 3mm Öffnung ist daher genauso aussagefähig wie deine Aufnahmen mit 250mm Öffnung.

Auch die Relativierung "Fotooptik" zählt nicht da ich schon erklärt hatte das die Optik in meinem Experiment mit Sicherheit Beugungsbegrenzt war.

Der Siemensstern hatte 20cm Durchmesser und war 10m von der Kamera entfernt.

Das ergibt einen Feldwinkel von rund 0,6° ( 1,2° im Durchmesser).

Zur Verdeutlichung noch mal ein simpler FH 3mm F8 bei einem Feldwinkel von 0,6°

Polystrehl 0,994 bis zum Feldrand für 486,546,656nm bei Gewichtung 1.

Wenn also ein simpler 3mm F8 FH für das in meinem Experiment verwendete Feld Polystrehl 0,994 aufweist also inklusive Farbfehler ist davon auszugehen das mein Objektiv nicht schlechter ist.

Ich halte mein Experiment sogar für aussagefähiger da durch die kleine Öffnung und damit geringe Beugungsbegrenzte Auflösung ein Seeingeinfluss ausgeschlossen werden kann.

Dein Zwischenverkleinerungstest ist kein Praxistest und wie ich dir schon erklärt hatte aufgrund des besseren Kontrastes des Ausgangsmaterials unbrauchbar.

Mache mal echte Aufnahmen mit F = 2,1 x Pixel und du wirst sehen das hier das Ergebnis ein Anderes ist.

Zitat von Jan_Fremerey

(5) Ich habe an anderer Stelle anhand von Marsaufnahmen nachgewiesen, dass man mit 5 ms erkennbar schärfer abbilden kann als mit 15 ms.

Ich weiß nicht wo du das nachgewiesen haben willst aber wenn deine Herangehensweise so optimal wäre wie du uns weißmachen willst warum sind denn deine Ergebnisse dann wesentlich schlechter als Andere mit F= 5 x Pixel.

Kann doch gar nicht sein wo du doch auch das Seeing dank deiner extrem kurzen Belichtungszeiten angeblich so gut im Griff hast.

Wo sind denn deine Ergebnisse die hier mithalten können?

Thema

Jupiter 03./04.08.2022 mit 10 Zoll (Update animiertes GIF)

Hallo zusammen,

in zwei Nächte mit ausgezeichnetem Seeing habe ich das Folgende zustande gebracht:

astrotreff.de/index.php?attachment/30800/


astrotreff.de/index.php?attachment/30801/

astrotreff.de/index.php?attachment/30802/



astrotreff.de/index.php?attachment/30803/



Die Doppelbilder laden ein, durch Schielen einen 3D-Effekt zu erzeugen - wenn man es kann.

Viele Grüße

Oskar

oskar

4. August 2022

Grüße Gerd

Jan, ich muss ehrlich sagen, du verrennst dich hier (mal wieder).

Ja, es kann durchaus sein, dass man etwas kürzere Brennweiten benutzen kann, ohne etwas zu verlieren, schließlich haben wir kein einziges Einzelbild in maximaler Auflösung. Was bei gestackten Bildern passiert, das können wir auch nicht zu 100 % wissen. Aber deine Argumentationsweise ist - auch wissenschaftlich - nicht korrekt. Ich höre hier aufmerksam zu und bekomme interessante Infos von Leuten, die deutlich mehr Ahnung haben als ich. Von dir bekomme ich keine Infos, sondern nur sehr vage Behauptungen.

Also, sei mir nicht böse, aber ich werde ab jetzt hier nur noch lesen. Gleichwohl interessiert mich das Thema und ich werde versuchen mal selber so etwas wie ein Experiment zu starten.

Viele Grüße

ralf

Hallo Jan,

Zitat von Jan_Fremerey

(1) Wie war denn der Kontrast bzw. die MTF Deines damaligen Zoomobjektivs an der Beugungsgrenze?

ich denke ich habe mit Spots und Polystrehl eindrucksvoll bewiesen das selbst ein simpler 2 Linser mit 3mm Öffnung für das im Experiment verwendeten Feld im Rahmen seiner Beugungsbegrenzten Möglichkeiten praktisch perfekt abbildet.

Wem das wundert der muss sich im Klaren sein das die Winkelauflösung bei 3mm Öffnung lediglich 38“ beträgt ( Grenzfrequenz) nach Rayleigh wären es sogar nur 46“.

Und das Beugungsscheibchen ist 92“ groß!!!

Es ist daher aus optischer Sicht keine Kunst die Aberrationen klein genug zu halten.

Es ist lächerlich wenn du nach derart eindrucksvollem Bewies immer noch daran zweifelst das mein auf lediglich 3mm Öffnung abgeblendetes Objektiv bei F8 nicht beugungsbegrenzt wäre.

Zitat von Jan_Fremerey

(2) Du findest den Bildvergleich hier unter #17, siehe auch hier unter #38.

Ich denke Tommy hat dazu schon alles gesagt.

Zitat

Wenn man das eine Bild etwas weiter schärft kommts ziemlich auf das andere raus, meinst nicht? Die Schärfe ausgenommen, sehe ich da keine Unterschiede.

Es gibt also gar keinen Unterschied, das Bild mit 25ms ist lediglich etwas unschärfer, warum auch immer und es lässt sich problemlos nachschärfen.

Deine Gegenargumentation.

Zitat

das ist gewiss zutreffend. Wenn wir aber vergleichen, dann sollten wir dieselbe Vorbehandlung zugrundelegen. Gutes Ausgangsmaterial kommt meistens auch zu einem besseren Endergebnis. Mit 5 ms Belichtungszeit können wir innerhalb einer vorgegebenen Zeit ein Vielfaches an Bildern auf die Platte schreiben als mit 25 ms. Damit würde das Rauschen eingedämmt, und wir hätten ein Bild, welches ebenfalls noch mehr Schärfung verträgt.

Ist in Bezug zum Rauschen Quatsch.

Es stimmt zwar dass man mit kurzen Belichtungszeiten mehr Bilder in der gleichen Zeit zum Stapeln erhält und so das Rauschen im Summenbild stärker gemindert wird.

Was du aber außer Acht lässt ist das das Rauschen des Einzelbildes dafür bei kurzen Belichtungszeiten stärker ist.

Unterm Strich kommt daher das Gleiche raus als wenn du länger belichtest und so Einzelbilder mit weniger Rauschen erhältst.

Dann hast du zwar weniger Bilder zum Stapeln aber da hier schon die Einzelbilder weniger Rauchen haben ist das Rauschen im Summenbild nicht schlechter als bei kurzen Belichtungszeiten mit mehr Bildern.

Zitat

Der Versuch zeigt mir, dass die kürzere Belichtung durchaus Potential zur Erzeugung schärferer Bilder bietet. Der Versuch ist aber m.E. erst dann konsequent zu Ende geführt, wenn man ihn mit einer schnelleren Kamera wiederholt, und dann die Ergebnisse vergleicht.

Wie gerade erklärt ist das Falsch.

Tommy hat es dir auch praktisch beweisen.

Zitat

Fazit: Die Belichtungszeit scheint überraschend wenig Einfluss zu haben!

Die Aussage von Tommy bezieht sich wohlgemerkt auf Belichtungszeiten von 30 versus 7 ms.

Bei noch längeren Belichtungszeiten würde es schon einen Unterschied geben.

Wie ich schon schrieb.

Zitat von Gerd-2

Meine Persönliche Erfahrung ist das man möglichst unter 1/20s bleiben soll aber spätestens bei 1/60s bringen noch kürzere Zeiten keinen Gewinn und sind daher sinnlos.

Das deckt sich also auch mit dem was Tommy zeigt.

Zitat von Jan_Fremerey

(3) Offenbar hast Du nicht bemerkt, dass die von Dir zitierten, ganz aktuellen Vergleichsbilder mit Mitteln erzielt wurden, die mir bei meinen damaligen Jupiterbildern nicht zur Verfügung standen.

So So und welche Mittel sollen das denn sein?

Ich sehe sogar das Gegenteil.

Oskar hat die guten Jupiterbilder sogar mit einem Farbsensor erreicht.

Du hast einen SW Sensor und mit RGB Filter gearbeitet. Erfahrungsgemäß sind so gewonnene Ergebnisse besser als Ergebnisse mit Farbsensor.

Nicht ohne Grund tut man sich ja den erheblichen Mehraufwand mit RGB Filtern und SW Sensor an.

Von den verwendeten Mitteln her müsste deine Ergebnisse also besser sein.

Grüße Gerd

Dieses Herumgewichse (mir egal, ob ich für den Ausdruck ne Strafe bekomme) der ganzen Individuen hier ist einfach nur unerträglich.

Ihr könnt einem wirklich gehörig den Spaß an dem Hobby verderben!

Besonders der sehr geschätzte Gerd Düring, der in allen Foren immer besonders nachdrücklich sein manifestiertes Wissen um Optik und Teleskope zur Schau stellen muss.

Wäre ich hier Moderator, würde ich eure permanenten Anfeindungen, wer nun „Recht hat“, sowieso direkt im Keim ersticken.

Kommt alle mal runter, wir alle haben hier keinerlei wissenschaftlichen Anspruch, wir wollen alle ein tolles Hobby ausüben und das in unserer Freizeit (!), wo Streit und Missgunst sowieso nicht an der Tagesordnung stehen sollten.

Wenn einige spezielle Menschen meinen, sie müssten sich mittels Text im Internet gegenseitig zeigen, wer mehr drauf hat, die können das gerne per PN erledigen und NICHT im öffentlichen Raum, wo Unverständnis mit zunehmendem Wachstum des Besserwissertums der Fremdscham weicht.

Dankeschön! Und sorry für die ehrlichen Worte.