"Laborvergleich" ASI 1600MM/MC gegen ICX694

[Stefan_Lilge]

Hallo Tommy,

ein Einzeldark minus Masterdark sieht gut aus, die warmen Pixel sind weg! Habe 20 Darks per average ohne rejection integriert, und dieses Masterdark von einem Einzeldark abgezogen.

danke für den Test. Ich hatte letzte Nacht auch Darks aufgenommen, aber ausversehen nur für einen Ausschnitt des Chips, so dass ich sie nicht mit alten Darks vergleichen kann (was mein Ziel war). Ich weiß aber von der Farbkamera, dass alte Darks auch einen guten Effekt haben (aber ich weiß nicht, ob aktuelle Darks vielleicht noch besser wären, auf Cloudynights wurde vermutet, dass das Bias nach jedem Einschaltvorgang etwas anders ist).

 

[Stefan_Lilge]

Hallo Tommy,

Das ist etwas unerwartet, daß die 12bit multipliziert werden und nicht einfach wie bei der DSLR in die unteren Bits des 16bit files reingeschrieben werden. Wie schätzt ihr den Einfluß auf die Kalibration ein? Wenn ich Masterdarks und Flats erstelle, wird das durchs Mitteln ja Zwischenwerte enthalten, wo im Einzelbild Null bzw der Offset steht (die Lücken im Histo).

(Light - Dark) / (Flat - Bias)

Welche Effekte sind daraus zu erwarten? ist eine präzise Kalibration so möglich? Oder doch alles erst mal durch 16 dividieren? Wäre in PI ja auch kein Problem.

Stefan, hattest du mal Tau auf dem Kamerafenster?...

in der Praxis funktioniert es zumindest mit der Kalibrierung. Alles durch 16 zu teilen könnte man mal spaßeshalber probieren, aber mir fällt auf Anhieb kein wirklich negativer Effekt ein, wenn von einem Light ein auf 16er Schritte "gerastertes" Dark abgezogen wird. Falls das irgendwie schädlich ist könnte ich mir vorstellen, dass sich das durch das Mitteln von vielen Lights wieder wegmittelt.

Ich denke überhaupt, dass man mit einer Kamera wie der ASI 1600 anders aufnimmt als mit einer "herkömmlichen" Kamera, man macht viel mehr kurze Aufnahmen. Vom Ausleserauschen her braucht man mit der ASI 1600 (bei hohem Gain) nur ein vierzigstel der Belichtungszeit eines typischen KAF8300, um hintergrundlimitiert zu sein. Ich muss es noch ausprobieren, glaube aber nicht, dass es irgendeinen Anwendungsfall gibt, wo man mit der ASI länger als fünf Minuten für ein Einzelbild belichten sollte.

Tau auf dem Kamerafenster habe ich bisher nicht bemerkt, das sollte sich ja irgendwie bemerkbar machen. Direkt darauf geachtet habe ich aber nicht. _Wenn_ Tau auf der Außenseite des Kamerafensters auftreten sollte, könnte es sinnvoll sein, die Kühlung auf Maximum zu fahren, weil sich dann das Gehäuse erwärmt und dieses wiederum das Fenster vor der Kamera.

 

[tommy_nawratil]

hallo Stefan,

die Astrel hat im Gesamtbild den overscan Bereich noch nicht gecroppt (ich hoffe das kommt in der nächsten Firmware), deshalb sinkt die Abweichung im Ausschnitt so stark. Das ist natürlich der relevante Wert. Die Astrel hat für einen 8300 Chip ein sehr geringes Ausleserauschen, durch die "multiple sample readout" Methode, meine liegt be 6e-.

Ich verstehe nicht, warum man das Rauschen bei der ASI durch 16 teilen soll, wenn man es doch im Bild so hat. Mit diesem Bild muß man ja arbeiten, nicht mit dem was der Chip vor dem Treiber ausgibt. Hätten sie die 12 Bit einfach in die unteren Bereiche geschrieben - wie bei der DSLR - wäre das anders. Vielleicht kannst du mir das verstehbar machen?

Flatdarks sind natürlich eine Komplikation, bist du sicher daß die Warmpixel bei 80% Sättigung noch irgendwie stören?

Hast du deine Testaufnahmen oben mal mit Darks kalibrieren? Das würde mich interessieren!

lg Tommy

 

[Stefan_Lilge]

Hallo Norbert,

...ich glaube, das ist kein Problem mit den aufgeblasenen Daten, solange Du beim Rechnen mit den Zwischenergebnissen auf 32bit Floating Point bleibst. ...

Zum Vermeiden der negativen Zahlen kann man ja am Schluss (bitte nicht vor der Division) wieder einen kleinen Offset aufs Ergebnis legen

das mit den 32 Bit würde mich mal interessieren. Der Treiber skaliert ja eh die 12 Bit auf 16 Bit hoch, so dass man denken könnte, dass damit schon die erhöhte Genauigkeit gegeben ist.

Zusatz: Ich habe gerade mal eine Serie von 1244 Bildern von M27 einmal addiert und einmal gemittelt (jeweils mit Sigma) und das Signal-Rauschverhältnis beider Bilder ist identisch. Man kann also einfach die ohnehin aufgeblasenen 16-Bit-Bilder mitteln und muss nicht den erhöhten Speicherbedarf durch 32 Bit in Kauf nehmen.

 

[Stefan_Lilge]

Hallo Tommy,

Ich verstehe nicht, warum man das Rauschen bei der ASI durch 16 teilen soll, ...

einfach, weil der Treiber es vorher mit 16 multipliziert hat. Um dann das reale Rauschen zu bekommen, muss man es wieder durch 16 teilen.
Nur zur Klarstellung: Wenn wir das Signal/Rauschverhältnis von kalibrierten Lights untersuchen würden, wäre es für S/N egal, ob das Bild vorher mit 16 multipliziert würde, weil das sowohl für das Signal als auch für das Rauschen gilt. Hier haben wir aber kein Signal, sondern nur ein Rauschen auf einem Podest (Offset, Bias) und betrachten nur dieses Rauschen, ohne es mit etwas zu vergleichen, das ebenfalls 16-fach aufgeblasen wurde.

Flatdarks sind natürlich eine Komplikation, bist du sicher daß die Warmpixel bei 80% Sättigung noch irgendwie stören?

Angesichts der Geschwindigkeit, mit der man mit der ASI kurze Belichtungen aufnehmen kann, finde ich Flatdarks nicht so schlimm. Du hast aber natürlich Recht, dass bei gut durchbelichteten Bildern (die Flats üblicherweise sind) ein wenig zusätzliches Rauschen im vielen Signal untergeht. Insofern reicht vermutlich auch ein Bias für die Flats.
Vielleicht bin ich da nur übervorsichtig, weil ich gemerkt habe, dass man für die Lights richtige Darks braucht, ein Bias reicht da nicht (aber natürlich hat ein normales Light auch viel weniger Signal als ein Flat).
Ich mache jedenfalls immer (zumindest immer, wenn ich Flats aufnehme, was ich zu testzwecken teilweise vernachlässigt habe) zu den Flats passende Flatdarks, einfach Deckel auf das Teleskop und mit den gleichen Einstellungen wie für die Flats noch mal 100 Darks durchlaufen lassen, geht bei der Kamera ja schön schnell.

 

[tommy_nawratil]

hallo Stefan,

wenn es nur um Sterne gehen würde, wäre es egal weil die Helligkeiten sehr stark sind. Will man aber zB galaktischen Cirrus vom Rauschen isolieren, dann ist man über jedes Stüfchen Unterschied froh. Das liegt oft so knapp beisammen, daß man den Unterschied im Rohbild gar nicht sieht, sondern erst im extrem auf den Hintergrund hin gestreckten 32bit Summenbild. Wenn auf 16bit gemittelt würde, wären so kleine Unterschiede nicht auszuarbeiten.

Beim Dunkelbild der ASI1600 mit Helligkeit 356 hat man ja schon etwa 7 bis 8 bit eingebüßt, von der vollen Helligkeit bei 16 bit. Dort sind die Differenzen nahe des Rauschens, also 64 ADU. 65 sind schon beinah 2% mehr. Ensprechend bei einer gerade noch hintergrundlimitierten Schmalband Aufnahme. Da will man wirklich mehr Samplemöglichkeit haben.
Und dann die Bearbeitung, die soll immer mit viel mehr Kommastellen erfolgen als das Signal aufweist. Im Audiobereich zB ist 56bit Verarbeitung normal.

lg Tommy

 

[tommy_nawratil]

hallo Stefan,

naja, wenn ich das Einzeldark wie oben mit dem Masterflat kalibriere, bleiben 39 ADU echtes 16bit Rauschen im Dark übrig, siehe oben. Das Masterflat ist ja 16 bit gemittelt und somit nicht mehr aufgeblasen. Was ist also real, das was im Bild ist, oder?

lg Tommy

 

[Stefan_Lilge]

Hallo Tommy,

hallo Stefan,

naja, wenn ich das Einzeldark wie oben mit dem Masterflat kalibriere, bleiben 39 ADU echtes 16bit Rauschen im Dark übrig, siehe oben. Das Masterflat ist ja 16 bit gemittelt und somit nicht mehr aufgeblasen. Was ist also real, das was im Bild ist, oder?

lg Tommy

in ADU mag das schon real sein, was sich im auf 16 Bit aufgeblasenen Bild befindet. ADU sind aber bedeutungslos, weil sie maßstabslos sind. Was uns interessiert ist das Rauschen in Elektronen und die Rauschelektronen werden vom Treiber 16-fach verstärkt/multipliziert.

 

[Stefan_Lilge]

Hallo Tommy,

...wenn es nur um Sterne gehen würde, wäre es egal weil die Helligkeiten sehr stark sind. Will man aber zB galaktischen Cirrus vom Rauschen isolieren, dann ist man über jedes Stüfchen Unterschied froh. Das liegt oft so knapp beisammen, daß man den Unterschied im Rohbild gar nicht sieht, sondern erst im extrem auf den Hintergrund hin gestreckten 32bit Summenbild. Wenn auf 16bit gemittelt würde, wären so kleine Unterschiede nicht auszuarbeiten.
...

solche Feinheiten bleiben mir wohl bei meinem Großstadthimmel verborgen, hier sind üblicherweise die Gradienten deutlich stärker als das Objekt selber. Insofern möchte ich Deiner Erfahrung mit 32 Bit-Stacking nicht widersprechen

 

[tommy_nawratil]

hallo Stefan,

das ist bei mir auch der Fall, ich fotografiere 5km jenseits der Stadtgrenze von Wien. Du hast ja oben sehr schön erklärt, daß das Rauschen auf einem Podest sitzt, und wie groß das Podest ist - das ist egal. Naja, wohl nicht ganz egal beim Cirrus, man tut sich unter dunklerem Himmel natürlich leichter, aber es geht dank fortschreitender EBV deutlich mehr als ich früher für möglich gehalten hätte.

lg Tommy

 

[Ehemaliges Mitglied 15917]

Hallo Zusammen,

Bevor wir uns zu sehr im Detail verlieren, möchte ich an der Stelle mal zusammenfassen, was wir eigentlich über die ASI1600 aus den Tests rauslesen können:

1. Die Kamera hat wie beworben ein sehr niedriges
Ausleserauschen.
2. Sie hat bei -20 grad einen sehr niedrigen Dunkelstrom. Den
genauen Wert konnte ich anhand der vorliegenden Daten nicht
exakt bestimmen, aber er ist deutlich unter 0.01 e-/pix/sec
3. Sie hat ein leichtes Glühen an den Rändern, ungefähr 3
Elektronen / 300 sec, also 0.01 e-/pix/sec über dem
normalen Dunkelstrom.
4. Sie hat sehr viele warme Pixel, bei Stefans Kamera sind es
etwa 5%. Das ist sehr viel, allerdings ist der mittlere
Dunkelstrom dieser Pixel bei 14 Elektronen / 300 sec, also
knapp 0.05 e-/pix/sec.
5. Die Kamera liefert 4095 Graustufen, die aber über den ASCOM
Treiber auf 16bit linear hochmultipliziert werden.
6. Das folgt jetzt mehr aus den technischen Daten: Bei unity
gain (also 1 e- = 1 ADU) sind natürlich nur 4095 Elektronen
als Maximalsignal nutzbar, der stufenlos einstellbare Gain
kann soweit reduziert werden, dass man auf ungefähr 5 e-/ADU
kommt, der Read Noise steigt ebenfalls auf etwa 5 e- rms.
(Hier verhält sich die Kamera ähnlich wie eine Canon DSLR
bei der ISO Einstellung, man muss sich leider entscheiden,
ob man eine gute Full Well Kapazität nutzt, oder niedriges
Ausleserauschen haben will)
7. Zumindest kurzzeitig ist die Stabilität der gekühlten Kamera
völlig ausreichend für eine gute Bildkalibration, ob man mit
einer Darkbibliothek auskommt, bleibt abzuwarten, ist aber
wahrscheinlich. Warme Pixel und Glühen sind gut abziehbar.
8. Wegen der warmen Pixel und dem glow ist eine ordentliche
Dark-Korrektur mit gemitteltem Masterdark bei klassischen
DSO Aufnahmen unerläßlich, mit Dithern allein oder den
üblichen Hotpixel-Filtern wird man wahrscheinlich nicht
auskommen.

Das einzige, was ich mir noch wünschen würde, wäre der gleiche Chip mit 16bit Wandler,um die Full Well auch bei hohem gain zu nutzen, aber der AD Wandler ist ja im Chip integriert, insofern wird da sich erst mal nichts ändern.
Ansonsten kann sie offenbar mit herkömmlichen Astro CCDs mithalten, die Dynamik kann wegen des niedrigeren Ausleserauschen durch entsprechendes Stacken ausgeglichen werden, zusätzlich bietet sie aufgrund der Auslegeschwindigkeit mehr Möglichkeiten beim Kurzbelichten, und sie kann auch als Planetencam eingesetzt werden. Kalibrierung und EBV erfordert im Einzelfall höhere Sorgfalt als bei CCDs.

Hab ich was vergessen ?

Viele Grüße
*entfernt*

 

[tommy_nawratil]

hallo Norbert,

das ist eine sehr gute Auflistung, danke!

Da draußen eher der Monsun herrscht, habe ich unter gleichen reproduzierbaren Bedingungen etwas Wandbehang fotografiert. 5x480sec durch 70/350 Apo und mit 12nm OIII Filter im nur durch eine abgedeckte Funzel beleuchteten Optikraum.

Die Bilder waren sehr schwach durchbelichtet, also nicht weit vom Rauschen, typisch für Schmalband Aufnahmen. Die ASI liefert gute Rohbilder wo hell/dunkel deutlich mehr Helligkeitsstufen umfasst als bei der Astrel - wahrscheinlich wegen der Treiber Multiplikation. Sie ist sehr empfindlich und die Bilder lassen sich einfacher strecken. Bei der Astrel hatte ich noch dazu einen Lichteinfall, vermutlich durch die doofe LAN Diode die sehr hell leuchtet wenn das Kabel steckt.

Je 5 Bilder kalibriert mit Darks und auf etwa gleiche Helligkeit gestreckt sehen so aus - links ASI1600 rechts Astrel8300:
Link zur Grafik: https://farm9.staticflickr.com/8627/28331557291_45b5cc7a9f_o_d.jpg

Durch den Lichteinfall verliert das Astrel Bild an Kontrast, ich habe zum Vergleichen 1:1 Ausschnitte aus dem Plakat mit Nebel aus der LMC rechts unten genommen wo es am besten ist:
Link zur Grafik: https://farm9.staticflickr.com/8846/27793417544_c1fd0318f9_o_d.jpg

Man sieht bei beiden Kameras das Rauschen (hier wurde nichts weiter bearbeitet), und die kleineren Pixel der ASI1600 ergeben natürlich den größeren Bildmaßstab. Die ca.75° geneigten Streifen im ASI1600 Bild kommen vom Druck des Plakates und haben nichts mit der Kamera zu tun.

Hier noch ein Blick auf je ein einzelnes Rohbild, mit STF vorschau in PI gestreckt. Das Signal ist bei der ASI1600 bereits deutlicher zu sehen, und interessanter Weise fallen die warmen Pixel gar nicht auf:
Link zur Grafik: https://farm9.staticflickr.com/8893/27795356483_c102e09c62_o_d.jpg

Die ASI1600 gefällt mir für Deepsky immer besser, sie ist empfindlich, rauscharm und einfach im Handling. Nun kommt hoffentlich bald gutes Wetter um sie am Himmel zu erproben, bin da ganz optimistisch. Brauch noch ein FiRa dazu. Auf der anderen Seite bekomme ich mit dem 8300 "Opa" Chip in Summe aber auch gute Resultate. Ich möchte ja gerne wissen, woran das liegt daß man mit den modernen Chips nicht sooo viel bessere Bilder sieht. Schaut man sich Tommy Hennes gerade geposteten M63 mit einer ollen Eos500d an, kommt man ins Grübeln.

lg Tommy

 

[Stefan_Lilge]

Hallo Norbert,

danke für die Analyse und Zusammenfassung.
Ich habe diese Nacht mal zwei Sätze Darks gemacht, dazwischen Kamera stromlos und USB getrennt. Da kann man dann mal sehen, ob die bei einem Neustart auf Cloudynights vermutete "Neukalibrierung" des Sensors zu Problemen mit einer Dark-Bibliothek führt. Auf den ersten Blick sieht es aber gut aus...

 

[Stefan_Lilge]

Hallo Tommy,

danke für die Vergleichsbilder.

... Ich möchte ja gerne wissen, woran das liegt daß man mit den modernen Chips nicht sooo viel bessere Bilder sieht. Schaut man sich Tommy Hennes gerade geposteten M63 mit einer ollen Eos500d an, kommt man ins Grübeln.

Den M63 würde ich mit gutem Himmel und großem Können des Bildautors erklären.
Ansonsten ist es ja so, dass bei einem halbwegs gut durchbelichteten (hintergrundlimitierten) Bild das Kamerarauschen im Photonenrauschen des Hintergrunds untergeht. Eine rauschärmere Kamera nützt da also nur wenig.
Wenn man allerdings dunklen Himmel hat und/oder kurz belichtet oder Schmalband mit relativ kurzen (z.B. 5 Minuten) Einzelbildern macht, würde ich schon erwarten, dass der rauschärmere Chip bessere Ergebnisse bringt.

 

[Stefan_Lilge]

Hallo,

noch als Ergänzung, weil es bei CMOS-Sensoren sein kann, dass diese sich bei jedem Einschaltvorgang neu "kalibrieren" und dann anderes Bias-Signal haben: Ich habe inzwischen Darks mit 300 Sekunden bei Unity Gain aus diversen Nächten. Wenn man die Darks aus verschiedenen Nächten voneinander abzieht, sieht das genauso aus (nämlich gut) wie wenn man Darks aus der gleichen Nacht voneinander subtrahiert. Auch die Standardabweichung des Ergebnisbildes ist nahezu gleich.

Man kann also Dark-Bibliotheken anlegen, das sollte man auch, um die zahlreichen warmen Pixel zu zähmen.

 

[Michael_Haardt]

Das kann ich bestätigen: Der AR0134 kalibriert sich z.B. mit ein paar Bildern, die man bei der Initialisierung machen muss (Details stehen im Datenblatt). Ohne die Kalibrierung hat man je nach Exemplar mehr oder weniger Spaltenrauschen. Ich meine die Kalibrierung würde mit verdeckten Pixeln gemacht. Auch da gibt es natürlich ein wenig Rauschen und ich nehme an, dass man mehrere Bilder braucht, um den Fehler zu verringern.

Michael