Einfluss Öffnung/Öffnungsverhältnis/Brennweite bei Deep Sky

    Welchen Einfluss haben bei der Deep Sky Fotografie von lichtschwachen Objekten die Parameter Öffnung, Brennweite und Öffnungsverhältnis auf die erreichte Tiefe und Auflösung im Bild?


    Da die Ansichten Über die Beziehungen dieser fundamentalen Kenngrößen offensichtlich auseinander gehen, möchte ich hierzu eine Grundsatzdiskussion anregen. Um das Thema einzugrenzen, seien folgende Rahmenbedingungen gestellt:

    1. Betrachtet werden soll die Langzeitfotografie, die dem Langzeitseeing unterliegt.

    2. Die Optik ist scharf, ihre intrinsische Auflösung ist höher als das Seeing zulässt. Die Auflösung im Bild wird somit durch das Seeing bestimmt und nicht durch die Öffnung.

    3. Die Pixel der Kamera sind hinreichend klein, um die Auflösung im Bild nicht zu begrenzen (Oversampling).


    So, ihr seit daran. Ich werde im Anschluss meine Thesen zu dem Thema aufstellen

    Hallo Stathis,


    wenn Kamera- und Pixelgröße frei wählbar sind und Kameraparameter wie Ausleserauschen, Full-Well-Capacity etc. außer Betracht bleiben sollen, zählt einzig und allein das Lichtsammelvermögen, also die Öffnung. Brennweite und Öffnungsverhältnis spielen keine Rolle.


    Wenn man von einer festen Kamera ausgeht (oder von der Tageslichtfotografie kommt), diskutiert man gern über schnelle und langsame Optiken, Brennweite und Sehfeld am Himmel etc. Aber dass willst Du ja gerade nicht, wie ich Dich verstanden habe.

    Herzliche Grüße,


    Holger

    Aus meinem Verständnis und meinen bisherigen Erfahrungen in Sachen Deep Sky Fotografie mit Teleskopen kann ich folgende Aussagen aufstellen, einige davon sind unumstöslich, andere erscheinen mir diskussionswürdig. Ich versuche mal, möglichst klar zu formulieren:


    1. Das Langzeitseeing ist spätestens nach 4 Sekunden Einzelbelichtung erreicht. Das Beugungsscheiben einer noch so großen und scharfen Optik wird dieser kurzen Zeit zu einem "Seeingsscheibchen" von mehreren Bogensekunden Winkeldurchmesser verschmiert. Typische Werte, die ich bei Amateuraufnahmen sehe, bewegen sich im Bereich von über 2" FWHM (FWHM steht für "Full Width Half Maximum", also bei welchem Durchmesser die Sternhelligkeit auf die Hälfte des Spitzenwertes abgefallen ist). Selten sehe ich 1,5", das ist meist aus guten Bergstandorten und/oder Ausnahmenächten mit sehr präzisen Montierungen. Besser als 1" sehe ich nur mit adaptiver Optik oder mit Kurzzeitbelichtungen <0,5 Sekunden (Lucky Imaging). Meine eigenen Aufnahmen unter meinen Stadtbedingungen haben meist 3-4", deutlich unter die 3" bin ich nie gekommen (Sterngrößen- Analyse mit Siril oder ASTAP).


    2. Aus 1 folgt, dass Optiken ab einer Öffnung von sagen wir großzügig 100 mm seeingbegrenzt abbilden, solange sie keine dominanten Abbildungsfehler aufweisen und die Brennweite groß genug ist, um bei gegebener Pixelgröße der Kamera nicht in das Untersampling zu geraten.


    3. Solange wir seeingbegrenzt sind und die Kamerapixel hinreichend klein (Bedingungen 2+3 aus dem Eingangsposting) haben wir es ausschließlich mit strukturierten flächenhaften Objekten zu tun. Das gilt für Sterne sowie ausgedehnte H-II Regionen gleichermaßen. Sterne werden zu kleinen Flächen mit glockenförmigen Helligkeitsverlauf verschmiert. Ausgedehnte Objekte sind fast nie homogen hell, sondern haben feine Strukturen (z.B. feine Filamente am Cirrusnebel, feine Schalenstrukturen am Hantelnebel, mit Dunkelwolken und Knoten durchsetzte Spiralarme in Galaxien usw.). Die oft gemachte Unterscheidung zwischen Sternen und Nebel halte ich in diesem Zusammenhang für nicht zulässig.


    4. Bei gleicher Kamera, Belichtungszeit, Kameraeinstellungen und Himmelsqualität hängt die Flächenhelligkeit der Objekte und des Himmelshintergrunds auf dem Kamerasensor allein vom Öffnungsverhältnis ab. Ein 100 mm f/4 und ein 200 mm f/4 Teleskop erzeugen die gleiche Helligkeit pro mm^2 Pixelfläche. Bei einem f/4 Teleskop ist die Flächenhelligkeit 4 mal höher als bei f/8. Dabei muss das effektive Öffnungsverhältnis herangenommen werden, also bereinigt um die die Transmissions- Reflexions- und Abschattungsverluste. Das ist die allgemeine Regel für die Tageslichtfotografie bei hinreichend viel Licht.


    5. Bei gleicher Kamera, Belichtungszeit und Kameraeinstellungen hängt die insgesamt vom Objekt oder Objektdetail eingefangene Lichtmenge allein von der Öffnung ab. Ein Teleskop mit 200 mm Öffnung sammelt 4 mal so viel Licht wie eins mit 100 mm. Auch hier sei die durch alle Verluste bereinigte Nettoöffnung gemeint.


    6. Im Gegensatz zur Tageslichtfotografie mit Licht im Überfluss, hat bei der Deep Sky Fotografie von schwachen Objekten das Rauschen einen dominanten Einfluss. Rauschquellen sind das Rauschen des Himmelshintergrundes, Rauschen durch Streulicht auf dem Weg zum Chip, das thermische Rauschen der Kamera und das Ausleserauschen der Kamera (hab ich was vergessen?) Bei Aufnahmen unter hoher Lichtverschmutzung dominiert das Hintergrundrauschen bei weitem die Kameraeffekte. Das gilt erst recht für moderne gekühlte CMOS Kameras. Das Rauschen nimmt mit der Wurzel des Lichtsignals ab. Will man das Rauschen halbieren, muss man die Lichtmenge vervierfachen, z.B. durch die doppelte Öffnung (= 4-fache Lichtsammelfläche), oder 4-fache Belichtungszeit.


    7. Für die Tiefe einer Deep Sky Aufnahme ist das Signal zu Rauschverhältnis auschlaggebend, nicht die Flächenhelligkeit auf dem Sensor. Je stärker das Signal im Verhältnis zum Rauschen ist, um so stärker kann man bei der Bearbeitung strecken, um so schwächere Sterne werden sichtbar, um so mehr Nebeldetails schälen sich aus dem Hintergrund. Die doppelte Signalstärke verbessert das Signal zu Rauschverhältnis nur um das 1,4-fache. Mit einer f/4 Optik erreicht man zwar die 4- fache Flächenhelligkeit des Objektes auf dem Sensor wie bei f/8, aber auch der Himmelshintergrund wird im gleichen Maße heller, das Signal zu Rauschverhältnis erhöht sich nur um Faktor 2. Damit ist die Tageslichtregel laut 4 bei der Astrofotografie nicht 1:1 übertragbar.


    8. Für die Auflösung von hinreichend rauscharmen Details in einer Deep Sky Aufnahme ist die Brennweite entscheidend, allerdings nur soweit das Langzeit- Seeing eine Verlängerung der Brennweite gewinnbringend zulässt. Ist die Brennweite bereits so lang, dass man längst im Oversampling und/oder Seeinglimit ist, bewirkt eine weitere Verlängerung nur, dass das Licht auf eine größere Fläche verschmiert wird, verbessert jedoch nicht mehr die Auflösung. Ich behaupte, dass diese Grenze mit den heutigen kleinpixeligen Kameras bei ca. 1 m Brennweite erreicht ist.


    Aus all dem folgt für mich, dass unter den obigen Randbedingungen die Öffnung der entscheidende Parameter ist. Je mehr Öffnung, um so mehr Sterngrenzgröße, um so mehr Deep Sky Detail. Ich werde weiter unten praktischen Beispiele nennen.


    Zustimmung? Widerspruch? Ergänzungen? Einschränkungen? Was davon ist unklar formuliert?

    Ich freue mich auf eine angeregte aber bitte sachliche Diskussion.

    Hallo Stathis,

    volle Zustimmung und auch sehr klar formuliert. So sollte es in jedem Astrofotobuch stehen.


    Noch ein kleines Gedankenexperiment zum Verständnis:

    Ein einzelnes Photon weiß nicht, ob es durch ein f/2 System fällt oder durch ein f/10. Es wird weder heller noch dunkler. Wollen wir nun ein Bild herstellen im Sinne des Pointillismus, und haben wir z.B. 100 Lichtpunkte, so kann man das Objekt vlt. gerade so erkennen. Haben wir hingegen 200 Lichtpunkte zur Verfügung, so wird das Bild deutlich klarer. Das ist der Effekt der größeren Öffnung = Lichtsammelvermögen. Natürlich dürfen diese 200 Photonen nicht auf 10000 Pixeln verteilt sein, und auch nicht auf 10. Unsere Aufgabe ist es also, das Sampling möglichst sinnvoll zu gestalten.


    Viele Leute, die sich mit Astrofotografie beschäftigen, sind in der Tageslichtfotografie »sozialisiert« worden. Hier gelten aber andere Regeln und diese kann man nicht 1 zu 1 auf Astrofotografie übertragen. Beispielsweise macht ein Reducer das Bild heller. Verringert er die Brennweite z.B. um 50 %, so wird das Bild 4-mal so hell. Gerne wird jetzt angenommen, dass man mit 1/4 der Belichtungszeit zum selben Ergebnis kommt, so steht es leider auch oft bei den Händlern auf den Seiten, das stimmt aber nicht, denn die Helligkeit in unseren Bildern ist zweitrangig, uns interessieren ja die Details, die sich aus dem Hintergrund herauslösen sollen. Und das geht, selbst bei optimalem Sampling, eben nur mit der Wurzel der Helligkeit.

    VG ralf

    Hallo, Kollegen,


    der Kollege Tino hatte im Jahre 2017 mal eine Excel-Tabelle entwickelt, in der bezüglich der Ermittlung der fotografischen Tiefe von Astro-Aufnahmen die Zusammenhänge Teleskop, F-Zahl, Seeing-Wert, Pixel-Größe, Belichtungszeit, etc. berücksichtigt werden: die Beiträge auf den Seiten 2 und 3 meines damals erstellten Threads, großenteils mit den von mir benutzten Teleskopen:


    Thema
    Erreichbarkeit von großer fotograph. Tiefe
    Hallo, Kollegen,

    ich hatte aus Interesse einmal mittels SIMBAD und Aladin_Lite untersucht, welche fotograph. Tiefe ich mit meinem kleinen APO bei h&chi (NGC 884, 869) erreicht habe. Da war ich überrascht, dass ein Stern von 19,8mag in dem Aladin_lite Bild (Ref.-Stern Nr. 78 in der Bestimmungswolke) in meinem Bild noch eindeutig als grauer schwacher Stern auftaucht.

    Deshalb hätte ich gerne einmal erfahren, welche Faktoren das größte Gewicht haben, um eine hohe Tiefe zu erreichen.

    Bei meiner…
    hobbyknipser


    und in Beitrag #60 wird die Excel-Tabelle vom Kollegen Tino vorgestellt, anhand derer man sich ausrechnen lassen kann, mit welcher Teleskop-Kamera-Seeing-Kombination man welche fotografische Tiefe erreicht (gilt aber nur für Langzeitbelichtung?): Man kann in der Tabelle seine eigenen Werte eingeben und erhält eine theoretische Tiefe.


    SNR-Berechnung.xlsx


    Wer mehr über Einzelheiten zur Tabelle wissen will: Tino hat hierfür einen eigenen Thread erstellt! :


    Thema
    SNR-Berechnungstool
    Hallo Astrofotografiebegeisterte,
    unter folgendem Link habe ich eine umfängliche Excel-Tabelle zur Berechnung des Signal/Rauschverhältnisses und der Grenzgröße erstellt, welche recht viele Parameter, wie Kameraspezifikationen, Himmelseigenschaften, usw. möglichst realistisch zur Berechnung der meisten wichtigen Eigenschaften der Abbildung (Signal/Rauschverhältnis, Dynamikumfang) ermöglicht.

    https://drive.google.com/open?…KUoQvkS0spo_tDuXrUHA-0KFK

    Die Grundlage ist die "CCD-Equation", welche…
    tbstein


    Seht Euch rechts neben der Tabelle mal die vielen Aktualisierungen (weiteren Parameter) von ihm an. Insgesamt gibt es meiner Meinung nach so viele Parameter, dass es für einen Laien wie mich schier unmöglich ist, hier noch durchzublicken. :)


    viele Grüße

    Andreas

    Meine Beispiele:


    1. Aufnahmen mit einem TSRC 200/1600 mm Teleskop vom Planetary Abell 39 im Herkules und der superdünnen Galaxie UGC 11093 im Ophiuchus (Aufnahmedetails siehe dort). Dabei habe ich in etwa gleichlang belichtete Aufnahmesequenzen bei voller 1.600 mm Brennweite =f/8 sowie mit dem RC 0,67x Reducer bei 1.130 mm Brennweite =f/5,65 verglichen. Alles andere blieb gleich. Wenn ich die jeweiligen Stacks so gleich wie möglich bearbeite, erhalte ich:

    - Die Einzelframes und der Rohstack mit Reducer haben einen helleren Hintergrund, genau gemessen habe ich es jedoch nicht.

    - Gleiche Auflösung (gleiche FWHM der Sterne im ungestreckten Bild laut Siril und ASTAP). Die längere Brennweite brachte keine bessere Auflösung.

    - Nach dem Strecken auf etwa gleichem Hintergrundrauschen gleiche Sterngrenzgröße, gleiche Details im Nebel und der Galaxie. Das höhere Öffnungsverhältnis mit Reducer brachte selbst im flächigen A39 keine bessere Tiefe.


    2. Aufnahmen mit einem TMB 130/780 mm Apo + 0,74x Reducer, also bei f= 577 mm bzw. f/4,44, z.B. von Markarian's Chain und Kleinplaneten Ceres durch den Virgohaufen. Hier habe ich keine Back to Back Vergleiche mit und ohne Reducer angestellt, konnte jedoch im indirekten Vergleich trotzdem festhalten, dass die Sterne bei voller Brennweite etwas kleiner waren als mit Reducer. Die Auflösung war jedoch nicht so viel höher wie es der Brennweitenunterschied vermuten ließe. Die Sterngrenzgröße und die Galaxiedetails waren wesentlich geringer als mit dem RC 8" f/8 oder einem 8" f/6 Newton, obwohl der Apo von höchster Qualität war und mit f/4,44 betrieben wurde.


    So, jetzt seit ihr wieder dran

    Hallo Stathis,


    Zitat von Stathis

    Zustimmung? Widerspruch? Ergänzungen? Einschränkungen? Was davon ist unklar formuliert?

    sehr vielem kann ich voll und ganz zustimmen, insbesondere der ersten Hälfte deines Beitrags.

    In der 2.Hälfte sieht das aber dann anders aus.


    Zitat von Stathis

    Bei Aufnahmen unter hoher Lichtverschmutzung dominiert das Hintergrundrauschen bei weitem die Kameraeffekte. Das gilt erst recht für moderne gekühlte CMOS Kameras. Das Rauschen nimmt mit der Wurzel des Lichtsignals ab. Will man das Rauschen halbieren, muss man die Lichtmenge vervierfachen, z.B. durch die doppelte Öffnung (= 4-fache Lichtsammelfläche), oder 4-fache Belichtungszeit.

    Das Verhältnis Lichtverschmutzung zu Nutzsignal wird dadurch nicht verbessert.

    Durch eine größere Öffnung oder längere Belichtungszeit wird zwar mehr Licht gesammelt aber das gilt natürlich für das Streulicht am Himmel genauso.

    Am Verhältnis Lichtverschmutzung zu Nutzsignal ändert sich also nichts.


    Zitat von Stathis

    7. Für die Tiefe einer Deep Sky Aufnahme ist das Signal zu Rauschverhältnis auschlaggebend, nicht die Flächenhelligkeit.

    Das Rauschen des Sensors hat natürlich ein bestimmtes Level so das das die Stärke des Nutzsignals in Relation dazu zu setzen ist und die Stärke des auf eimnem Pixel ankommenden Nutzsignals ist natürlich von der Flächenhelligkeit und der Pixelgröße abhängig.

    Also jee größer die Flächenhelligkeit und /oder die Pixelgröße umso besser wird das Verhältnis von Sensorrauschen zu Nutzsignal sein.

    Die Flächenhelligkeit und die Pixelgröße sind hier also hier die entscheidenden Faktoren.


    Zitat von Stathis

    8. Für die Auflösung von hinreichend rauscharmen Details in einer Deep Sky Aufnahme ist die Brennweite entscheidend,


    In der digitalen Fotografie ist nicht die Brennweite, sondern der Abbildungsmaßstab/Pixel entscheidend.

    Neben der Brennweite spielt hier also auch die Pixelgröße eine Rolle.


    Zitat von Stathis

    Aus all dem folgt für mich, dass unter den obigen Randbedingungen die Öffnung der entscheidende Parameter ist. Je mehr Öffnung, um so mehr Sterngrenzgröße, um so mehr Deep Sky Detail.

    Deine Betrachtungsweise der Grundbedingungen ist aber nicht in alle Punkten korrekt und man muss zwischen der erreichten Auflösung und der Tiefe unterscheiden und darf das nicht zusammenwürfeln.

    Die Auflösung wird vom Abbildungsmaßstab/Pixel bestimmt solange dieser und nicht das Seeing oder die Beugung der limitierende Faktor sind.

    Die Tiefe wird von der Lichtmenge bestimmt die auf einen Pixel trifft.

    Diese Lichtmenge wird ausschließlich von der Größe des Pixels und von der Flächenhelligkeit und damit der Öffnungszahl bestimmt.

    Die Öffnung spielt hier keine Rolle, ist aber natürlich in der Öffnungszahl enthalten.


    Dein zusammenwürfeln von Auflösung und Tiefe ist daher irreführend.

    Es ist wichtig hier zu unterscheiden denn beides verhält sich gegensätzlich zueinander.

    Ich kann bei gegebener Öffnung über den Abbildungsmaßstab/Pixel also Auflösung gegen Tiefe tauschen oder umgeht.


    Natürlich kann ich bei gegebener Brennweite und Pixelgröße mit einer größeren Öffnung die Öffnungszahl verkleinern und so die Tiefe bei gleicher Auflösung verbessern.

    Das ändert aber nichts an der Tatsache das für die Tiefe ausschließlich die Öffnungszahl und die Pixelgröße relevant sind und nicht die Öffnung.


    Und natürlich ergibt sich mit größerer Öffnung bei konstanter Öffnungszahl und Pixelgröße dann eine längere Brennweite und damit ein besserer Abbildungsmaßstab/Pixel.

    Aber auch das ändert nichts an der Tatsache das für die Auflösung des Bildes ausschließlich die Brennweite und Pixelgröße welche den Abbildungsmaßstab/ Pixel definieren entscheidend ist und nicht die Öffnung.

    Natürlich immer unter der Voraussetzung das weder Seeing noch Beugung zum limitierenden Faktor werden.


    Grüße Gerd

    der "lazy geek" aus dem extrem lichtverschmutzten Tokio hatte mal einen Vergleich bezüglich fotografischer Details gemacht:

    ein 6" SC Teleskop mit Hyperstar (=300mm) gegen einen 6" f/3.45 Newton (= 517mm) und Astro-Kameras mit gleicher Pixelgröße; Alles nur mit uv_ir-Filter:

    Ergebnis: selbst in Tokio waren auf dem 517mm Bild mehr Details zu erkennen als bei 300mm. ^^ Vielleicht ist das Seeing in Tokio gar nicht so schlecht ... :/

    Das hiesse ja dann für uns hier: für ein Maximum an Details muss man mit mehr als 300 mm Brennweite arbeiten ...


    viele Grüße

    Andreas

    Selbstverständlich ist bei gleicher Pixelgröße die Detailauflösung mit 517mm Brennweite größer als mit 300mm Brennweite

    Entscheidend ist aber trotzdem der Abbildungsmaßstab/Pixel und nicht die Brennweite.

    Hättest du bei 300mm Brennweite mit Pixeln die 300/517 = 0,58 der Größe der Pixel bei 517mm Brennweite gearbeitet dann wäre in beiden Fällen die Detailauflösung des Bildes die gleiche gewesen.

    Es ist also falsch allein anhand der Brennweite auf die Auflösung zu schließen.



    Grüße Gerd

    Es wäre erst einmal klären wofür hier überhaupt was zählen soll.

    Da gibt es ja verschiedene Punkte die zu nennen wären

    Ich verweise da mal auf meine Antwort an Stathis.


    Hallo in die Runde,


    danke nochmal Andreas, dass du meine Berechnungstabelle rausgekramt hast. Ich hatte damals recht viel recherchiert und versucht die Zusammenhänge irgendwie vernünftig zu erfassen und darzustellen. Es gibt aber doch recht viele Stellschrauben.

    Gerd. Ich sehe bei Stathis keine Diskrepanzen bei der Beschreibung und auch Ralf hat es so ziemlich gut und verständlich in den anderen Treads ausgedrückt.

    Ich vermute ganz stark, dass du noch nicht ausreichend Kenntnisse über die speziellen Eigenschaften des Lichts hast. Das Licht ist ja wie bekannt gequantelt und besteht aus Photonen. Zumindest darauf können wir uns doch einigen? Was meinst du wird passieren, wenn ich zwei Pixel nebeneinander mit der gleichen Beleuchtungsstärke (also Licht pro Fläche) beleuchte, so dass auf beiden per Definition jeweils 1000Photonen ankommen? Angenommen es sind ideale Pixel ohne Ausleserauschen und mit einer Quanteneffizienz von 1.

    Messen die beiden Pixel den selben Helligkeitswert? Ich gebe dir einen Tip, wenn du nach ShotNoise suchst wirst du fündig und es hat mit der Quadratwurzel zu tun. Das eigentliche Nutzsignal hat nämlich eine unangenehme Eigenschaft, und zwar dass es aus physikalischen Gründen sein eigenes Rauschen mitbringt. Egal was man macht, außer die Photonen sind quantenmechanisch verschränkt, dann passieren ganz verrückte Dinge.

    Um zu Spoilern: Ob ich beispielweise zwei Pixel in der Helligkeit überhaupt unterscheiden kann, beispielweise aufgrund einer Nebelstruktur, müssen diese sich zumindest so stark unterscheiden, wie das Signal zu Rauschverhältnis bei 1.

    Dein Herumreiten auf der dimensionslosen F-Zahl bezieht sich nur auf die geometrische optische Beleuchtungsstärke, was auch für die Tageslichtfotografie ok ist.

    Aber in der Astrophotografie eben nicht. Da kommt es nur gnadenlos auf die Anzahl der ankommenden Photonen an, welche das Signal zu Rauschverhältnis dominieren.

    Die Apertur spielt die Geige, punkt. Die Brennweite und und somit die F-Zahl definiert nur auf welcher Fläche die Photonen konzentriert werden. Unsere pixelierten Detektoren zählen aber nur die Photonen. Da kann ich bei gleicher Apertur und halber Brennweite halbsogroße Pixel nehmen. Dann kommt so ziemlich exakt das gleiche heraus. Einen Vorteil hat die kürzere Brennweite aber schon. Ich kann kleinere Dektoren für die gleichen Bildwinkel verwenden, oder mit der selben Detektorgröße ein größeres Feld abbilden.

    Aber die Märchengeschichte, dass ein 160mm Tak mit F/3.3 die gleiche Bildqualität in Form des gleichen Signal zu Rauschverhältnisses generiert wie ein 320er Newton mit der doppelten F/Zahl, ist einfach nicht wahr. Der Newton fängt 4x so viele Photonen ein.

    Aber ich möchte keinen davon abhalten sich einen oder mehrere 160/3.3er Taks zu kaufen. Die Enttäuschung ist vorprogrammiert.

    Vg Tino

    Um den Thead hier mal zu kapern und auf den Ursprünglichen Thread zurück zu führen.


    Kann jemand den Hype und die Beliebtheit der Epsilon Astrographen verstehen? Verglichen mit einem fsq 106 erreicht man <25% mehr SNR bei gleicher Belichtungszeit, verliert dafür aber bei der nutzbaren Sensorfläche, dem Komfort eines Apo, kauft sich Spikes ein (wert mag), schlechtere Balance auf der Montierung etc.


    Aufmerksam darauf gemacht hat mich ein Thread auf Astrobin wo in einer Umfrage die Mehrheit lieber einen Epsilon als einen fsq nehmen würde.

    Jetzt könnte man natürlich sagen, dass der fsq deutlich teurer ist, jetzt gibt es aber halt auch z.B. den Esprit 100.

    Degradieren Spiegelflächen eigentlich schneller als die Beschichtungen von Linsen?


    Gruß

    Andreas

    Hallo Andreas (andi1991a),


    ich denke eine richtige Antwort gibts hierbei nicht. Der FSQ und der Epsilon nehmen sich eigentlich kaum etwas bezüglich Grenzgröße und SNR und bei realen Aufnahmen wird diese wohl kaum auffallen. Ich lande mit meiner Berechnung auch bei weniger als den angebenen 25% Unterschied in der SNR, da die Obstruktion beim Epsilon doch recht hoch sein wird und der Apo bezüglich realer Transmission bestimmt gleichzieht. Ist halt wie beim Autovergleich, ob Mercedes, Audi, BMW. Geschmackssache und unterschiedliche Bedienkonzepte halt. Dann kommen halt Gewicht und Preis ins Spiel und der Gewinner ist gekürt. So richtig viel reininterpretieren und falsch machen kann man wahrscheinlich nicht.


    Vg Tino

    Hallo Tino,


    Zitat von tbstein

    Zumindest darauf können wir uns doch einigen? Was meinst du wird passieren, wenn ich zwei Pixel nebeneinander mit der gleichen Beleuchtungsstärke (also Licht pro Fläche) beleuchte, so dass auf beiden per Definition jeweils 1000Photonen ankommen? Angenommen es sind ideale Pixel ohne Ausleserauschen und mit einer Quanteneffizienz von 1.


    Selbstverständlich besteht das Licht aus Photonen aber auch bei für den Amateur zugänglichen Objekten und im Amateur Bereich üblicher Öffnung und damit Fläche dürfte von dem betreffenden Objekt wesentlich mehr als 1000 Photonen / s ankommen.

    Gedankenexperimente mit wenigen Photonen halte ich daher hier nicht für zielführend.

    Ich sehe zwischen der Terrestrischen Fotografie die selbstverständlich nicht nur bei Tag und guten Lichtverhältnissen, sondern auch nachts bei sehr schlechten Lichtverhältnissen stattfinden kann und der Astrofotografie im Amateurbereich keinen fundamentalen Unterschied und damit auch keine Notwendigkeit von der geometrischen Optik zur Quantenphysik wechseln zu müssen.


    Zitat von tbstein

    Dein Herumreiten auf der dimensionslosen F-Zahl bezieht sich nur auf die geometrische optische Beleuchtungsstärke, was auch für die Tageslichtfotografie ok ist.

    Aber in der Astrophotografie eben nicht. Da kommt es nur gnadenlos auf die Anzahl der ankommenden Photonen an, welche das Signal zu Rauschverhältnis dominieren.

    In der Amateur Astrofotografie dürfte genau wie bei der terrestrischen Fotografie egal ob bei Tag oder Nacht das Verhältnis Sensorrauschen / Nutzsignal der entscheidende Faktor sein.

    Und dieses Verhältnis wird nun mal von der Öffnungszahl und damit der Flächenhelligkeit und der Pixelgröße bestimmt.

    Faktoren die im Bereich der Quantenphysik anzusiedeln sind wie das von dir beschriebene Nutzsignal eigene Rauschen sollten in Relation zum Sensorrauschen auch im Bereich der Amateur Astrofotografie von untergeordneter Bedeutung, wenn nicht sogar völlig vernachlässigbar sein.


    Zitat von tbstein

    Da kann ich bei gleicher Apertur und halber Brennweite halbsogroße Pixel nehmen. Dann kommt so ziemlich exakt das gleiche heraus.

    Ja ganz genau, weil neben der Öffnungszahl auch die Pixelgroße für die auf einem Pixel ankommende Lichtmenge entscheidend ist.

    Und für die Auflösung ist es der Abbildungsmaßstab /Pixel.

    Mit dem halbihren der Pixelgröße bei halbihren der Brennweite bei konstant bleibender Öffnung kommt man also wieder ganz genau zum gleichen Ergebnis.

    Sowohl bezüglich Tiefe als auch bezüglich Auflösung


    Zitat von tbstein

    Aber die Märchengeschichte, dass ein 160mm Tak mit F/3.3 die gleiche Bildqualität in Form des gleichen Signal zu Rauschverhältnisses generiert wie ein 320er Newton mit der doppelten F/Zahl, ist einfach nicht wahr. Der Newton fängt 4x so viele Photonen ein

    Kommt drauf an was du unter „Bildqualität“ verstehst.

    Ich würde da auch die Auflösung mit reinrechnen und natürlich ergibt sich mit größerer Öffnung bei gleicher Pixelgröße und Öffnungszahl dann ein besserer Abbildungsmaßstab/Pixel.


    Rein vom Verhältnis Nutzsignal/ Sensorrauschen wäre aber die F3,3 Optik besser aber sie würde natürlich schlechter Auflösen.

    Was glaubst du warum man schnelle Öffnungszahlen anstrebt?

    Hättest du recht und die Öffnung wäre der entscheidende Faktor dann müsste die Öffnungszahl ja irrelevant sein.


    Grüße Gerd

    Hallo Gerd,


    mhmm, ist ja interessant. Hier versuchen die meisten Astrophotographen schwache Objekte im Bereich des Rauschens der Sensorpixel zu detektieren. Da wird versucht in minutenlangen Einzelbelichtungen Belichtungen <5 Elektronen (rms) Rauschuntergrund zu detektieren. Was bei einer Quanteneffizienz von etwas weniger als 1 etwa 5^2 Photonen also 25 Photonen Signal entspricht.

    Und bei 20mag Grenzgröße kommen bei 100mm Apertur 1,8 Photonen/s also in 60s etwa 100 Photonen an. Vllt überdenkst du gleich nochmal deinen ersten Kommentar.

    Ich denke wenn wir hier schon aneinander vorbeireden, dann machen deine Berechnungsbeispiele zur geometrischen Optik mal gar keinen Sinn.

    Vllt solltest du mal diesen Artikel lesen: https://www.ucolick.org/~bolte/AY257/s_n.pdf

    Falls du mir nicht glauben möchtest.


    Vg Tino

    Hallo, Stathis,


    zu Deinem Beitrag #6: Punkt 2:

    Du hattest mal geschrieben, dass das Bild der Kollegin Bianka (5" f/5 Newton = 650 mm) schärfer und tiefer sei als Deine erzeugten Bilder mit mehr Öffnung und Brennweite:

    siehe Beitrag #16:


    Thema
    Erste Deep-Sky Bilder M57, M53, M56 M92, NGC 6826
    Hallo,

    vor ein paar Wochen habe ich damit begonnen neben der visuellen Beobachtungen auch Aufnahmen von Deep Sky Objekten zu machen. Davon möchte ich hier ein paar zeigen.
    Für die Aufnahmen wird ein 130/650er Newton auf einer EQ-6R eingesetzt. Das Teleskop hat eine gut sichtbare Coma und keinen Korrektor. Dafür ist es mit dem fest verbauten Haupt- und Fangspiegel sehr justagestabil.
    Als Kamera setzte ich eine ZWO ASI 183MC ein.
    Der Arbeitsablauf ist recht simpel. Das Teleskop steht im Garten auf…
    janka


    ... liegt das daran, dass Bianca den weit transparenteren Himmel hatte, sie kürzer einzelbelichtet hat, oder eine Kamera mit viel kleineren Pixeln verwendet hat? Widerspricht diese Aussage nun Deinen o. g. Aussagen?


    Dazu noch etwas Kurioses, das Ralf, 03sec, mal geschrieben hat:

    Er hat als Einziger bei einem M64 Projekt die Bildbearbeitung übernommen und die Ergebnisse aller eingesetzten Teleskope bearbeitet. Dazu meinte er , dass der Rohsummenstack vom Kollegen Peter, Pete_XL (mit der kleinsten Teleskop-Öffnung von 130mm (APO 130mm f/7) der eingesetzten Teleskope (und da war auch ein C11 dabei) das schärfste Ergebnis gebracht habe. Das hat mich doch überrascht und paßt nicht zu Deiner Aussage, dass Dein 130 mm APO bezügl. Auflösung nicht mit den Spiegeln mithalten kann. Vielleicht hätte eine Aufnahme ohne Reducer dies geändert. Oder Du hast doch einen weit transparenteren Himmel als Du denkst. :)


    Edit: Vielleicht ist der Transparenz-/Seeing-Einfluss doch viel größer als wir Alle denken und überragt auch viele Überlegungen über eine sinnvolle Brennweite und Öffnung.

    Ich denke da auch an Anmerkungen vom Kollegen Ralf, 03sec, der mal bemerkt hatte, dass Brennweiten von 400 mm oder mehr in unseren Breiten keinen Sinn machen, bei Pixelgrößen von 4 µm oder weniger, siehe hier seine Beiträge # 22 und vor allem 24: Es soll ja hier um lange Einzelbelichtungen gehen. Diese Äußerungen habe mich etwas verwirrt.


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    Kugelsternhaufen mit Barlow fotografieren sinnvoll?
    Möchte mit meinem 100/550 Refraktor den M3 aufnehmen. Jetzt habe ich hier noch eine ca. 2x Barlow herumliegen und frage mich ob es Sinn machen würde diese zu benutzen.

    Das Problem ist, die Vergrösserung der Barlow wird mit ca. 1,5x bis 2,5x angegeben und das hängt eben davon ab wie weit ich sie in den Teleskopauszug schiebe. Da wird die nur geklemmt.
    Ich kenne die genaue Vergrösserung also nicht was schlecht ist für das Platesolving. Ich sehe da nur die Möglichkeit, den M3 visuell zu finden,…
    Sebastian x


    Im Gegensatz hierzu gab es im forum CN einen Kollegen, der bei hoher Brennweite, großer Öffnung sowie einer Kamera mit großen Pixeln (+Binning) und 10 min Einzelbelichtungen eine sehr große Tiefe und Detaildarstellung erreichte. Hier der link dazu. Es ist mir ein Rätsel, wie dies möglich ist. Das Seeing in Montana muss phantastisch gewesen sein, 8) sonst erreicht man doch nicht bei 3650 mm Brennweite eine Tiefe von mag23 bzw. 24 in 2-3 h oder auch nur in 100 min, oder?


    Mag 25, what does it take? - Experienced Deep Sky Imaging - Cloudy Nights
    Mag 25, what does it take? - posted in Experienced Deep Sky Imaging: Musing about Planet 9 and the speculation that its about 24th magnitude if at the fare…
    www.cloudynights.com


    viele Grüße

    Andreas

    Zitat von tbstein

    mhmm, ist ja interessant. Hier versuchen die meisten Astrophotographen schwache Objekte im Bereich des Rauschens der Sensorpixel zu detektieren. Da wird versucht in minutenlangen Einzelbelichtungen Belichtungen <5 Elektronen (rms) Rauschuntergrund zu detektieren. Was bei einer Quanteneffizienz von etwas weniger als 1 etwa 5^2 Photonen also 25 Photonen Signal entspricht.

    Und bei 20mag Grenzgröße kommen bei 100mm Apertur 1,8 Photonen/s also in 60s etwa 100 Photonen an. Vllt überdenkst du gleich nochmal deinen ersten Kommentar.


    Mag sein das ich die Anzahl der Photonen überschätz hatte und ich bei meinem 1. Kommentar daher daneben liege das ändert nichts an den anderen Aussagen.

    Fakt ist das bei gegebenner Pixelgröße eine langsame Optik auch in der Astrofotografie länger benötigt um die gleiche Tiefe zu erreichen wie eine schnelle Optik gleicher Öffnung.

    Und das widerspricht nun mal der These das die Öffnung der entscheidende Faktor wäre.

    Denn bei gleicher Öffnung dürfe es nach dieser These hier ja keinen Unterschied geben.


    Wozu also bei gegebener Pixelgröße ein RASA mit F2 wo man doch nach der Öffnungsthese mit einem SCT mit F10 und gleicher Öffnung in der gleichen Zeit die gleiche Tiefe erreichen müsste.

    Beide Teleskope sammeln ja schließlich genau gleich viele Photonen.

    Ich denke dieses einfache Beispiel sollte dir zeigen das die Öffnungsthese nicht mit der Praxis vereinbar ist und es eben doch auf die Öffnungszahl ankommt

    Und damit wird auch bewiesen das auch bei der Astrofotografie die geometrische Optik ganz genauso wie in der Terrestrischen Fotografie ihre Gültigkeit hat.


    Grüße Gerd

    Zitat von hobbyknipser

    Dazu meinte er , dass der Rohsummenstack vom Kollegen Peter, Pete_XL (mit der kleinsten Teleskop-Öffnung von 130mm (APO 130mm f/7) der eingesetzten Teleskope (und da war auch ein C11 dabei) das schärfste Ergebnis gebracht habe.

    Hallo Andreas,

    nicht ganz.: "... eines der schärfsten Bilder..." , das mit dem C11 (und sehr kurzen Einzelbelichtungen) war schärfer.

    Das hat aber sehr wenig mit der Öffnung zu tun, sondern mit dem Seeing.


    Wenn es hier um praktische Astrofotografie geht, dann ist das Seeing eben auch ein sehr wesentlicher Faktor. Und der schlägt gelegentlich auch die anderen Parameter wie Öffnung, Brennweite und Sensorpixelgröße. Unter sehr guten Bedingungen wird das Bild um bis zu 2 mag tiefer. Der Grund ist der, dass sich das Licht eines Details eben nicht auf z.B. 8 x 8 Pixel verteilt, sondern auf z.B. 4 x 4 Pixel. Damit wird das Bild nicht nur doppelt so scharf, sondern auch der Kontrast zum Hintergrund wird deutlich erhöht und damit haben wir ein besseres SNR.


    VG ralf

    Hallo, Ralf,


    Du bringst hier aber wieder die Kurzzeitbelichtungsmethode ins Spiel. Laut Stathis soll es hier aber nur um lange Einzelbelichtungen gehen, siehe Beitrag #1.

    Wäre dann Dein C11 immer noch im Vorteil gewesen, wenn Du 30-60 sec belichtest hättest? :)


    viele Grüße und viel cs für Dich

    Andreas

    Hallo Stathis


    Nimm doch einfach was dir Figure XP vorgibt Energy Encirled Ratio,

    Bzw. setze das gedanklich um, was vorne reingeht muss auf einen Punkt,

    In einen dickeren Eimer geht eben mehr rein, den Punkt kannst du in Pixelgröße ausfweichen.

    Nun machst du noch leere Schnapsgläser auf ein Tablet und stellst es in den Regen, so ist Photonenrauschen, paar Gläser haben zwei Tropfen erwischt, paar sind gar nicht getroffen, gleicht sich aus mit der Zeit, eigentlich auch egal ob Zeit am Stück oder aus mehreren Intevallen, musst nur bedenken beim in den Messbecher umfüllen bleibt auch mal 1 Tropfen im Glas zurück und mal 2....Ausleserauschen


    Epsilon gegen Apo ist jetzt ganz doof diskutierbar, weil die schnellere Öffnung doch kleinere Pixel bedient....wenn die Leistung des Korrektors nicht dazwischen Grätscht. Theorie und Praxis?


    Das wäre auch sonst zu einfach mit mickrigen Pixeln und einem 50mm F/1.2 Objektiv tolle Bilder zu machen


    Gruß Frank

    Es wird bei teleskopen oft von lichteimern gesprochen aber wirklich stimmen tuts ja nicht.

    Anders als beim regen der in einen eimer tropft, hat ein teleskop ja je nach brennweite die eigenschaft die photonen (regentropfen) eines größeren radius um den eimer einzusaugen.

    ... eben nicht. Der Durchmesser des Eimers bestimmt, wie viel Wasser aufgegangen wird, das ist die Teleskopöffnung. Da wird nicht mehr eingesaugt.

    VG ralf


    Ergänzung:


    ... eigentlich ein schönes Bild. Wenn der Eimer unten konisch zuläuft, dann kann man sagen, dass man 10 cm Wasser aufgefangen hat. Ist das nicht der Fall, dann sind es leider nur 5 cm. Und trotzdem ist gleich viel Wasser in den Eimer geregnet.

    ich hab ehrlich gesagt keine ahnung.


    Ich komme halt aus der tageslichtfotografie.

    Hier gilt halt, dass das schnellere öffnungsverhältnis auch mehr photonen auf den sensor bringt.

    Ein 400 2.8 z.b. hat zwar um die 140mm öffnung, muss sich aber bei der lichtsammelleistung trotzdem einem deutlich kleineren 20 1.4 geschlagen geben.


    Nachdem ich hier alles gelesen hab, ist mein eindruck viel mehr, dass eine größere öffnung nicht generell mehr licht bzw photonen liefert sondern lediglich mehr photonen pro arcsecond.

    Diese Anschauung würde außerdem die beiden Positionen hier ganz gut zusammen bringen ;)



    Gruß

    Andi

    Deswegen saugender Lüfter :D

    ich frage mich schon weshalb eine Gravitationslinse auf masselose Teilchen wirkt,

    Aber das wohl sehr Off Topic

    Der konische Eimer? Beschreibt einen Reducer? Macht bei zu kleinen Pixeln Sinn wenn Binning nicht sinnvoll ist.


    Gruß Frank

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