CCD vs CMOS Video zum Dauerbrennerthema

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Hallo
Bei der ASI spart man nicht an der Belichtungszeit trotz Gain Einstellungen.
Was mir auffällt ist, das eher die Gesamt Belichtungszeit bei manchen ASI Modellen höher ist als bei einer CCD.
Man braucht anscheinend viele Einzelbelichtungen um gewisse Probleme zu beseitigen. Aber Jens RGB Bilder mit der 1600er sind richtig gut.
Gruß Dieter
 
grüss dich Frank,

Hier hast du Rohbilder, auch ein B(ias) ist dabei:

Hi Tommy,
habe mir das jetzt angeschaut. Das schaut ganz anders aus als bei mir. Unebenheiten erkenne ich nur im Dark und auch eher vertikal als Horizontal. Das sieht bei unserer Kamera anders aus.
Fairerweise muss man dazu sagen dass der Chip bei uns viel größer ist und ein Farbchip.

CS Frank
 
Ich gebe Tommy Recht, es gibt in beiden Technologien sehr verschiedene Kameras. Man macht es sich einfacher, wenn man konkrete Modelle in Zahlen vergleicht, mit Allgemeinplätzen kommt man nicht weit. Mit Beispielbildern auch nicht.

Viele Hersteller sind eben darum natürlich wenig interessiert an Zahlen. Ich habe leider viel zu wenig Zeit dafür, aber ich habe immerhin schon brauchbare Abläufe und die nötige Theorie, um Folgendes zu analysieren: Linearität, readout noise/conversion gain/dynamic range/full well capacity, Dunkelstrom, sensor analog gain und ray acceptance angle. Dazu habe ich mir eine Ulbrichtkugel gebaut, weil man ohne zu viele Fehlermöglichkeiten hat.

Es ist absolut möglich, mit einfachen Mitteln zu Hause alles über eine Kamera zu erfahren, was man wissen will.

Michael
 
hallo Frank,

die Muster im Bias sollten sich ja wegkalibrieren lassen. Wenn das nicht der Fall ist, schreib mal dem ZWO support. Wenn sie nicht fehlerhaft ist, lernt der Hersteller dazu, und die sind sehr responsiv nach meiner Erfahrung. Die ASI1600 gibts nun in der 4. Hardware Generation, da wurde viel verändert. Du vergleichst ausserdem eine Color mit mono Kameras, die haben per se ja nur ca. 1/3 Empfindlichkeit (bei gleichem Sensor).

Es ist die Pauschalität CMOS seien für die weniger anspruchsvollen, wo ich Einspruch erhebe. Die Bildbearbeitung mit meinen CMOS Kameras macht mir 10x mehr Spass, ich muss kaum entrauschen und habe mit wirklich moderaten Belichtungszeiten gute Tiefe auf den Rohbildern. So gehts mir halt. Guckste im verlinkten Folder.

Ein bestimmt extrem anspruchsvoller Astrofotograf mit sehr guten technischen Kenntnissen ist Pavel Pech - der sonst mit Moravian fotografiert - und hier ist sein Bericht über die 094 mit der er arbeitet:

Kalibrationsprobleme wären für ihn sicher ein no go, so wie ich ihn kenne.
Bevor er eine Schraube kauft, fragt er zuerst den Eigentümer des Bergwerks wo das Metallerz gewonnen wird, ob die Eigenschaften auch wirklich passen und er sich persönlich verbürgt ;)

Die Bilder von der ASI1600 die ich dir verlinkt habe sind von meiner Generation 1 Kamera. Inzwischen habe ich auch eine Generation 4 Kamera, und die Unterschiede sind: Sie ist noch etwas rauschärmer, und die Kühlung ist weniger stark. Wenn die Gen1 60% Kühlleistung zeigt, dann die Gen4 90% für -20°C. Es ist besser und schlechter geworden.

lg Tommy
 
Zuletzt bearbeitet:
Hi Tommy,

die Kamera habe ich nicht gekauft, ich nutze sie nur. Ich hatte Pavel schon angeschrieben weil er sie so lobte und ausserdem denke ich, hatte sein Bericht dazu geführt dass die Kamera angeschafft wurde. Allerdings kenne ich auch sonst niemanden der sie nutzt. Naja, da ist jetzt Arbeit zu tun. Wegkalibrieren liess sich leider nichts, das war auch meine Hoffnung.

Du hast Recht, das pauschalisieren ist falsch. Das war aber auch nicht die Intention des Videos. Der von dir aufgegriffene Satz ist einer von vielen, ich hoffe dass das Video insgesamt lehrreich ist. Ich habe zumindest viele Dinge erfahren, die ich noch garnicht wusste. Es wird weiter Videos geben, das nächste ist schon in Planung.

CS Frank
 
Hallo Frank,

erstmal vielen Dank für das interessante Video, ich habe gleich deinen Kanal abonniert ?

Da Kameras mein Lieblingsthema in der Astronomie sind, gebe ich natürlich auch sonst noch meinen Senf dazu. Vorausschicken möchte ich, dass ich 1996 meine erste gekühlte Schwarzweiß-CCD gekauft habe (OES LCCCD14SC) und dann ab 2000 zum Starlight Xpress-Fanboy geworden bin, weil mir deren Kameras mit Sony-Chips so gut gefielen. 2010 wollte ich dann einen größeren Chip und habe mir einen Atik 383L+ gekauft. Die habe ich dann 2013 wieder verkauft, weil es inzwischen mit dem ICX694 einen halbwegs brauchbar großen Sony-Chip gab. Als ich dann eine Farbkamera für meinen Celestron RASA brauchte, habe ich mir 2016 erst eine ASI 174 und kurz darauf eine ASI 1600 MC cool gekauft. Von der Farb-ASI 1600 war ich so begeistert (nachdem mich vorher DSLRs nie begeistern konnten), dass ich mir gleich auch noch die Schwarzweiß-Variante gekauft habe. Seitdem benutze ich die ASIs und die Trius SX694 abwechselnd bzw. teilweise auch gleichzeitig.

Wie Tommy schon schrieb sind zumindest die ASI1600 (und vermutlich auch die gleichen Chips in Kameras anderer Hersteller) gut kalibrierbar und geben dann ein sauberes Signal. Wenn ich bei einer ASI1600 eine Serie von Darks mache und von einem einzelnen Dark ein Master-Dark abziehe, bleibt perfektes gleichmäßiges Rauschen übrig. Nachteil gegenüber der Trius SX694 ist, dass ich genau passende Darks brauche, während es bei der SX694 reicht, wenn ich einfach nur ein Master-Bias abziehe. Ich muss mit der ASI also für bei jeder Änderung der Einstellungen (Belichtungszeit, Gain) neue Darks machen, was sehr lästig sein kann. Insofern ist die Handhabung bei der CCD-Kamera einfacher. Wer keine Bildkalibration machen will, kommt mit einer CMOS-Kamera nicht weit. Mit sorgfältiger Kalibration kann ich die CMOS-Bilder aber genauso strecken wie die mit CCD. Nur selten kommt es vor, dass ich mit CMOS einen fleckigen Hintergrund bekomme. Woran das liegt weiß ich nicht, da es sehr selten ist, ist es aber auch nicht so tragisch.

Da ich gerne mit „langsamem“ Teleskop bei langer Brennweite (2 Meter bei f/8) Planetarische Nebel fotografiere, finde ich das geringe Ausleserauschen der ASI1600 sehr attraktiv, weil ich da nie längere als 5 Minuten Einzelbelichtungen machen muss. Mit der Atik 383L+ waren mit dieser Ausrüstung 1x20 Minuten deutlich besser als 2x10 Minuten. Vermutlich wären noch längere Einzelbelichtungen als 20 Minuten noch besser gewesen. Da kann bei 5-Minuten-Belichtungen mit der ASI1600 deutlich weniger schiefgehen. Die dank des geringen Ausleserauschens möglichen kurzen Einzelbelichtungen helfen mir auch bei meinem Celestron RASA, mit dem ich „dank“ Spiegelshifting maximal 2 Minuten am Stück belichten kann, sonst gibt es Verschiebungen zwischen Sucherguider und Hauptkamera. Das gilt natürlich auch allgemein, Kameras wie die ASI1600 ermöglichen auch bei Spiegelteleskopen mit Spiegelshifting den Einsatz von Leitrohren. Wer große Datenmengen nicht scheut, kann auch ganz auf einen Autoguider verzichten und zumindest bei etwas aufgehelltem Himmel mit Einzelbelichtungen von 10-30 Sekunden arbeiten. Das sollten die meisten Montierungen noch schaffen. Da die ASI Kameras ca. 13 Bilder pro Sekunde runterladen können, gibt es bei dieser Methode auch keine störenden Pausen zwischen den vielen kurzen Einzelbelichtungen. Zumindest auf der Aufnahmeseite (wie oben geschrieben nicht bei der Bildbearbeitung) kann eine CMOS-Kamera einem das Leben also erheblich erleichtern.

Wenn Ausrüstung und Umstände beliebig lange Einzelbelichtungen zulassen, haben die CMOS-Kameras aus meiner Sicht keinen Vorteil mehr. Wenn man hintergrundlimitiert ist spielt ja das Ausleserauschen keine Rolle mehr. Bei meinem Berliner Großstadthimmel bin ich zumindest bei Breitband auch mit CCD-Kamera praktisch immer hintergrundlimitiert, CMOS bringt mir hier nur bei Schmalband Vorteile durch die kürzeren Einzelbelichtungen. Bei Breitband bekomme ich mit meiner Trius SX694 geringfügig tiefere Bilder als mit der ASI1600, vermutlich wegen der größeren Quanteneffizienz des ICX694. Der Unterschied ist aber nicht groß.

Was ich bei deinem Video nicht nachvollziehen kann ist, dass die tendenziell kleinen Pixel bei CMOS-Chips negativ bewertet werden. Ich empfinde die vielen kleinen Pixel der ASI1600 als großen Vorteil, weil sie dadurch auch bei kurzen Brennweiten eine ordentliche Auflösung bringt. Und da man mit der ASI 1600 immer hintergrundlimitiert sein kann (zur Not halt Gain hochdrehen) ist Software-Binning gleichwertig mit Hardware-Binning oder größeren Pixeln. Wenn mir das Bild wegen der kleinen Pixel zu sehr rauscht, verkleinere ich es also einfach in Software und habe das gleiche Ergebnis als ob ich von vornherein mit größeren Pixeln fotografiert hätte. Im Gegensatz zu großen Pixeln habe ich aber die Flexibilität, dass ich selber den Kompromiss zwischen Abbildungsmaßstab und Rauschen bestimmen kann, weil ich frei entscheiden kann, wie stark ich das Bild verkleinere. Insofern kann ich die ASI 1600 auch problemlos bei 2 Metern Brennweite benutzen, auch wenn ich da natürlich üblicherweise keine scharfen Bilder erhalte.

Gut nachvollziehen kann ich kann deine Bemerkung über irreführende Beschreibungen von Händlern, die teilweise suggerieren, dass man mit CMOS nur ein Bruchteil der Belichtungszeit von CCD braucht. Diese Aussage gilt nur für die Einzelbelichtungen, die Gesamtbelichtungszeit ist natürlich bei CMOS nicht geringer als bei CCD.

Meine wichtigste Erkenntnis aus den letzten Jahren mit Kodak und Sony CCD-Chips und Sony und Panasonic CMOS-Chips ist, dass die Kamera nur eine untergeordnete Rolle bei der Bildqualität spielt, solange sie eine gewisse Mindestqualität hat. Ob ich mit einer Atik 383, einer Trius SX694 oder einer ASI1600 fotografiere hat deutlich weniger Einfluss auf das Gesamtergebnis als die Lichtstärke des Teleskops. Wenn ich die Öffnung verdoppele und bei gleichbleibender Brennweite damit das Öffnungsverhältnis z.B. von f/8 auf f/4 verbessere, sind gegen diesen Unterschied alle Unterschiede zwischen den genannten Kameras vernachlässigbar.

Es ist also derzeit niemand gezwungen, auf CMOS umzusteigen, es sei denn er muss/möchte kurze Einzelbelichtungen machen. Andererseits sehe ich auch keinen Verlust an Bildqualität mit CMOS, wenn es sich um einen ordentlichen Chip (z.B. ASI1600) handelt und man die Bilder sauber kalibriert. Für Einsteiger ist aber CCD zu bevorzugen, weil man da nicht so sorgfältig mit den Darks umgehen muss und nicht so viele potenziell verwirrende Einstellungen im Treiber machen kann/muss.

Wenn ich nur eine Kamera behalten würde, wäre das übrigens die Trius SX 694, wie eingangs erwähnt bin ich halt Starlight Xpress-Fanboy.
 
Moin
ich bin hauptsächlich Mobil unterwegs. Mein System ist voll auf wenig Verbrauch ausgelegt.
Deshalb habe ich mir eine Atik 460EXM zugelegt ( wenig Ampere Verbrauch). Beim Sony Chip langen mir locker minus 4 Grad Chip-Temperatur.
Was ich auch Wert lege ist ein absolut von Halos befreites Bild. Wenn man dann noch so ein System wie das RASA hat, ist das ein großes Problem (riesen Halos um helle Sterne). Ich musste in den Jahren kein ein zigstes mal die Trockenpatronen wechseln. Auch brauch man keine zusätzliche Heizung für die Frontscheibe die noch mehr Strom kostet. Atik hat das super hinbekommen. Mich wundert es das ASI das bei Atik noch nicht abgeschaut hat. Die benutzen da ein dickes Quarzglas das die Temperatur fast nicht weiterleitet. Deshalb würde ich lieber die Horizon wählen wenn es eine CMOS werden sollte.
Tommy macht ja mit der ASI Super Bilder.
Ich bin aber auch Atik Fan und habe mir vor kurzen noch eine Atik 490 EXM zugelegt weil ich die Eigenschaften von den Chip liebe.
Aber mit beiden Technologien kann man erstklassige Bilder machen. Und das ist letztendlich das was in der Astrofotografie zählt.

Gruß Dieter
 
Hallo Stefan,

DAS ist jetzt mal ein fundierter Vergleich von Kameras mit CCD- und CMOS-Sensor! (y)

Du hast aus mehrjähriger praktischer Erfahrung mit Kameras beider Systeme wichtige Aspekte der unterschiedlichen Eigenschaften verständlich dargestellt. Ich finde es erfrischend, dass Du ohne Vorurteile an die Sache herangegangen bist. Durch intensive Beschäftigung mit der Materie hast Du herausgefunden, dass die Arbeitsweise bei der Bildgewinnung und bei der Kalibrierung der Daten für CCD- und CMOS-Kameras etwas unterschiedlich sein muss, damit optimale Ergebnisse erzielt werden. Diese Erkenntnis sollte man berücksichtigen, wenn man Kameras mit CCD- und CMOS-Sensor vergleicht.

Herzlichen Dank für diesen ausführlichen und sehr interessanten Bericht.

Bernd
 
Hallo Stefan,

schön dass dir das Video gefällt, ich habe mich schon gewundert wer sich bei den ABOS hinter dem Avatar verbirgt:)
Danke für deinen ausführlichen Bericht, in der Tat sehr interessant. Im großen und ganzen widersprechen sich deine Ausführungen auch garnicht mit dem was Steve sagt.
Ich finde beide Ansichten sehr interessant, die eines langjährigen Anwenders, der mit vielen verschiedenen Kameras gearbeitet hat, aber auch die eines längjährigen Kameraherstellers, mit großem Wissen über die Technologie, der Historie und einem Einblick in den Markt :cool:

CS Frank
 
Hallo Frank,

ich habe das Video ebenfalls gesehen. Meine CMOS-Erfahrung begrenzt sich bislang auf den 071-Chip. Der zeigt - bei richtiger Handhabung - keines der von dir genannten Probleme, die ihr wohl beim 094 habt. Das Bias zeigt geringe Struktur, damit kalibriert ist das Light jedoch extrem glatt. Der Hintergrund zeigt nach sorgfältiger Flatfieldkorrektur keine erkennbare Pattern. Die Aussage, alle CMOS hätten Linien im Hintergrund, kann ich so nicht bestätigen. Habe das auch bei einer 294er nicht gesehen. Einzig bei der Empfindlichkeit habe ich den Eindruck, dass die Kamera, sagen wir, im Mittelfeld liegt, etwa gleich empfindlich wie der KAF8300. Die Kühlung reicht bei den aktuellen Temperaturen bis ca. -15C.

Ich vermute daher, dass möglicherweise die CMOS-Chips unterschiedliche Charakteristika aufweisen. Hast du auch mal mit anderen Kameras oder mit einem anderen Einzelstück gearbeitet?

CS
Stefan
 
Hallo Stefan,

der andere Stefan hat meinen Eindruck nochmal bestätigt. Beim nächsten Ganymed Posting können wir vielleicht mal was zeigen dazu. Ich sitze gerade an der Bildbearbeitung. Die Bilder werden gut, aber wir empfinden beide das gleiche in Bezug auf den Hintergrund und CCD vs CMOS.
Ich sah mich darum ziemlich bestätigt durch Steves Aussagen, denn sie decken sich zu 100% mit unseren Beobachtungen. Ich denke der Fehler liegt vielleicht darin das grundsätzlich auf alle Chips/Kameras zu übertragen. Die Beispielbilder von Tommy zeigen ja ein anderes Bild.
Die ASI094 ist aus meiner Sicht zumindest nicht die beste Kamera für Ganymed.

War aber nicht die Intention des Videos hier einen Feldzug zu starten aus eigenen, nicht so prickelnden Erfahrungen. Die Diskussion hier im Board ist leider etwas in die Richtung abgedriftet. Aber mir war klar, dass das ein heißes Thema ist, das sage ich ja auch im Video:)



CS Frank
 
Am WE stiess ich auf Bildsensoren von Fairchild Imaging und die zeigen, was abseits der Pfade von preisgünstigen Sensoren für Industriekameras heute mit CMOS geht:


Ich vermute, dass die Preisklasse deutlich oberhalb von Sony liegt, aber 1e- readout noise oder auch drunter ist beeindruckend, und dazu große Pixel. Irgendwo las ich, dass man Pixel doppelt auslesen kann, um mehr dynamic Range zu bekommen, aber hier finde ich das nicht. Die Angabe 2x11 Bit bezieht sich aber wohl darauf. Man darf auf neue Kameras gespannt sein.

Michael
 
Hallo Michael,

die sCMOS Chips sind selbstverständlich auch sehr interessant, ähnlich wie die EMCCDs. FLI hat mit der Kepler ja bereits eine Kamera mit sCMOS Technologie herausgebracht. Über den Aspekt des Preises müssen wir dann aber nicht weiter sprechen:) Wobei sCMOS vermutlich noch deutlich günstiger als (derzeit) EMCCD ist. Ich finde ja spannend was Steve erwähnte im Bezug auf EMCCD und dass sie (ATIK) sich da nochmal was anschauen wollen in nächster Zeit.
Spannend bleibt es allemal.

CS Frank
 
Hallo,

ich möchte hier nicht für eine Chip-Technologie Partei ergreifen (ich verwende CMOS und CCD), aber im Zusammenhang CCD vs. CMOS in der Astrofotografie möchte ich auf die Homepage von Christian Buil, der ja bekannt in der Astrofografie- bzw Spektroskopieszene ist, verweisen: Astrosurf

Er hat hier (soweit ich das beurteilen kann) sehr schöne Messungen durchgeführt zum Thema ASI183 vs. ATIK460:


Auch der Artikel ATIK HORIZON vs. ASI1600MM (beides CMOS mit gleichem Chip) ist informativ zu lesen, da hier auch einige Vergleiche mit der ATIK460 CCD gemacht werden:


vor allem die "True Dynamic" ist interessant, da hier die 460er mit 16 bit nicht besser ist als die ASI 1600.
 
Bezüglich sCMOS werde ich hoffentlich in naher Zukunft ein paar Erfahrungen sammeln, zum Vergleich stehen
bei mir daheim FLI ML16200 und FLI Kepler 4040. Bedingt durch Sommerpause und fehlende Teile/Adapter konnte
ich beide noch nicht gegeneinander vergleichen. Die 16Bit merge Technik von Kepler ist aber sehr viel versprechend.
 
Hier nun ein erster Test der FLI Kepler mit Gsense4040-Chip
ohne Kalibrierung jeweils 7 Einzelbilder HA und O3 à 60sek
 

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Die horizontale Linie scheint eine Auslesekante zu sein, während die vertikalen Linien wohl typisches Banding ist (Manche Reihen werden weniger verstärkt ausgelesen als andere).
Beides sollte nach Kalibrierung und Dithern keine Rolle mehr spielen.
 
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