Die Ideale Pixelgröße für euer Teleskop

[@alfredurleb9890]

Vielen Dank, jetzt bin ich wieder um einiges schlauer.

[@astrophotocologne]

Hallo Alfred, so soll es sein:-)

[@pantau8402]

zunächst mal: Vielen Dank für die außerordentlich kompetente Darstellung dieser doch nicht wirklich so einfachen Sachverhalte. Toller Kanal. Ich werde mir im Laufe der Zeit sicher alle Videos mal ansehen. Zum Oversampling und der Nyquist-Frequenz noch mal: Eigentlich ist die Nyquist-Frequenz diejenige Frequenz, die man benötigt, um ein ideal sinusförmiges, eindimensionales Signal abzutasten um es anhand der Messwerte wieder verlustlos (!) rekonstruieren zu können. Wenn das Signal periodisch, aber nicht ideal sinusförmig ist, muss man es durch eine Fourier-Reihe zerlegen und sich die höchste vorkommende Frequenz heraus suchen. Nun stellen sich aber bei Fotos die Probleme (1) wir haben kein eindimensionales, sondern ein zweidimensionales Signal, das (2) nicht sinusförmig ist und nicht mal wirklich periodisch, das wir (3) auch nicht verlustlos wiederherstellen wollen, sondern dass so gut sein muss, damit wir subjektiv damit zufrieden sind. Insofern habe ich mit der Nyquist-Frequenz in der Fotografie immer etwas Bauchgrummeln. Was ich aber - trotz der guten Erklärung - nicht ganz verstanden habe: Undersampling fürhrt zu einem sehr guten SNR, aber wenigen Details. Oversampling zu einem niedrigen SNR und durch dass Seeing begrenzt bis zu einem gewissen Grad zu mehr Details. Mit einem durch Undersampling abgetastetes Bild kann ich anschließend fast nichts mehr machen als es so zu nutzen, wie es ist. Bei einem Oversampling-Bild habe ich die Chance, selektive Filter (Rauschfilter und andere) und kreative Filter-Pattern anzuwenden, kann Kanten und unscharfe Masken anwenden ... und wenn gar nichts mehr geht durch Software-Binning wieder ein undersample-tes Bild erstellen, dass bzgl. Auflösung und SNR nicht schlechter sein sollte als ein Undersampling-Bild aus der Kamera. Insofern habe ich mit Oversampling doch eigentlich viel mehr Möglichkeiten ... oder übersehen ich das was?

[@astrophotocologne]

Hallo. zunächst mal ein Dankeschön fürs Lob und für deinen ausführlichen Hinweis. Ich selber habe kein Studium in den Naturwissenschaften belegt, insofern weißt du da bestimmt mehr als ich was Nyquist angeht. Aber ich habe ja angedeutet, dass Nyquist von vielen nicht als Hieb und Stichfest angesehen wird bei 2D Bildern, wohlgemerkt aber als gute Annäherung für unsere Zwecke angesehen wird. Es ist die Mischung aus kein Gewinn mehr an Details (ein unscharfes Bild bleibt unscharf auch durch Oversampling) und dem Nicht dazu gewinnen an SNR was das Oversampling schlecht dastehen lässt. Alles was du beschreibst kannst du ja ebenso bei gut gesampelten Aufnahmen anwenden. Also musst du diese Punkte auf das Wellsampling beziehen, und nicht nur gegenseitig in Beziehung setzen. Undersampelte Bilder kannst du übrigens durch Drizzeln noch etwas verbessern. Letztendlich ist es eine Frage welche Pixelgröße für dein Teleskop am sinnvollsten ist (da geht es ja mitunter auch um Geld, ausserdem haben große Chips oft große Pixel und vice versa). Wenn du eine Kamera an mehreren Optiken verwenden willst, ist deine Überlegung natürlich nachvollziehbar.

[@Privatjoker0815]

Meiner Erfahrung nach ist es am besten man benutzt eine Ausrüstung die weder undersampled noch oversampled, sondern gut gesampled ist. In meinem Fall ergibt das 206*6/920 = 1,34"/Pixel. Wenn das Seeing sehr gut ist, passt das perfekt an meinem Standort. Ist das Seeing nicht so gut, kennt man das an der Aufnahme, die Sterne werden nämlich ziemlich "fett". Knipst man jetzt auf ein kleines Objekt das man nacher noch gut schärfen will und hat auch noch gutes Seeing, kann man ohne Probleme diese gut gesampelten Aufnahmen noch 2x drizzeln. Man braucht also sich keine Ausrüstung zusammenstellen die permanent im Oversamlping läuft nur damit man kleine Objekte bei sehr gutem Seeing noch ordentlich schärfen kann bei der Bearbeitung. Drizzelt man undersampelte Aufnahmen gibt es bei mir Artefakte an den Sternrändern. Drizzelt man gut gesampelte Aufnahmen ist das meiner Meinung nach gleichwertig wie wenn man bei der Aufnahme oversampled. -Mit dem Vorteil dass das S/N Verhätniss besser sein wird. Also ich seh keinen Sinn darin bei der Aufnahme zu oversampeln.

[@SFCounterfeiter]

Hallo Pan, du hast das genau richtig geschrieben. Allerdings ist es eine frage des Geldes und damit eine Preis/Leistungs-Geschichte. Außerdem habe ich angenommen (Achtung es folgt Halbwissen) die Quanteneffizentens eines Pixels ist entscheidend. Da die CMOS Pixel sich eher wie ein Eimer Wasser verhalten, die erst sammeln müssen, bevor es überhaupt zu einem Ausschlag, außer Noise kommt. Damit wäre eigentlich ein weiterer rein technischer Parameter für die 1Pixel-1Arcsec Approx. gegeben.

[@ytano5782]

Ich bins wieder und immer noch auf der Suche nach der richtigen Astrokamera 😉 Mit dem Rechner komme ich auf etwa 2my Pixelgröße. Das ist doch schonmal ein guter Anhaltspunkt. Meine Sony hat 6my 🙈 Ich habe zwar nicht viel Ahnung bin Astrofotografie, bin jedoch Kybernetiker/Signaltheoretiker. Das Nyquistkriterium ist keine ideale Frequenz, sondern die Grenzfrequenz. Wenn ich eine Sinuskurve abtaste (einzelne Punkte auf der Sinuskurve), dann benötige ich eine minimale Anzahl an Punkten um die Frequenz der Kurve zu erkennen: 2. Man muss also um ein 1000 Hz Signal zu erfassen mit 2000 Hz abtasten. Das ist jedoch alles andere als eine gute Signalreproduktion. In der Technik ist die Faustregel Faktor 10 (in dem Fall 10kHz). Aber aus den gleichen Gründen wie du sie am Astrofotobeispiel beschreibst, sind zu hohe Abtastungen irgendwann nachteilig, da man sich nur Messrauschen oder digitales Rauschen einfängt. Man verwendet dann Hochpassfilter, die bei zu niedrig gewählter Grenzfrequenz das Ursprungssignal verfälschen. Letzteres ist vergleichbar mit der Rauschreduktion in Photoshop und Co. Der Sweetspot ist wieder stark Abhängig von der Anwendung. Der Praktiker weiß es daher in Regel besser als der Theoretiker.

[@astrophotocologne]

Da werfe ich das Handtuch, da weißt du weit mehr als ich:-) Ich habe das Video selber lange nicht mehr angeschaut und ich denke es ist wert mal überarbeitet zu werden. Was aber aus der Praxis ein guter Anhaltspunkt ist, ist die Pixelskala. Und wenn die grob halb so groß ist wie das Seeing, dann solltest du gut fahren damit. In Deutschland rechnet man gerne mit 2"FWHM Seeing, aber das ist sehr konservativ. Man darf ruhig mit 1.8 oder gar 1.6 rechnen unter guten Bedingungen. Also 0.8 oder 0.9 Bogensekunden pro Pixel würde ich als Sweetspot in Punkto Auflösung bezeichnen. Jetzt fotografiere ich sehr gerne mit geringen Brennweiten und bin daher oft undersampled. Da kommt es jetzt drauf an was du machen willst. Die Sony ist ne tolle Widefield Kamera denke ich :-) Oft hat man auch einfach nicht die Auswahl.

[@ytano5782]

@@astrophotocologne Ah okay, bin jetzt von 2-4 ausgegangen. Ich fotografiere gerne im Westhavelland, das ist eine knappe Stunde Fahrt von Berlin entfernt. Ich mag auch eher die 250-400mm. Die großen Klopper sind mir zu unhandlich 😊 Dein Video hat mir auch ohne Update schon sehr weitergeholfen. Dankeschön.

[@dieterludwig8388]

Hallo Frank,mal wieder ein schwieriges Thema wirklich toll erklärt!Das Problem ist halt nur, dass immer mehr Kamera- bzw. Chiphersteller zu immer kleineren Pixeln neigen. Kameras mit größeren Pixeln werden immer seltener, da ja auch die meisten Kunden möglichst viel Auflösung haben wollen.CSDieter

[@astrophotocologne]

Hallo Dieter, laut ATIK machen die Kamerahersteller das, was die Kunden fordern. Wenn die Kunden CMOS Kameras haben wollen und immer kleinere Pixel, werden die auch eher auf den Markt gebracht. Vielleicht kommt der ein oder andere durch meine Videos zum nachdenken. So, dass nicht alle Schäfchen immer dem Rudel hinterherlaufen, sondern lernen selbstständig das beste für die eigenen Bedürfnisse herauszufinden:-)

[@Stevelux28]

Deine Video ist wie immer Super. Jedoch deine Formel zur Pixelberechnung bzw. zur Brennweiten berechnung ist richtig ,jedoch etwas schwerfällig. Hier eine vereinfachte Formel die gut Funktioniert. Pixelgröße der Kamera p [µm] = f [mm] / 137 bzw. Brennweite des Teleskops f [mm] = 137 * p [µm]

[@astrophotocologne]

Hallo Steve, danke dir. In deiner vereinfachten Formel fehlt ja die Pixelskala. Ich nehme an, die Formel ist so vereinfacht, dass diese als immer fest angenommen wird?

[@Stevelux28]

@@astrophotocologne ja ,genau. Es ist halt nur eine Annäherung. Und leichter zu merken. Habe ja geschrieben das deine Formel absolut korrekt ist.

[@jorgspelda9729]

Hallo Frank, bei der Mikroskopfotografie erhält man tatsächlich mehr Details wenn man erst oversampelt und dann die Bilder verkleinert. Auch bei der Trennung enger Doppelsterne habe ich den Eindruck, dass das bei Oversampling besser geht, vorausgesetzt die Komponenten sind hell genug, Auch bei der Photometrie führt Oversampling zu höherer Messgenauigkeit. Manche Bearbeiter defokussieren sogar bewusst und einen gleichartigen Effekt zu erhalten.

[@astrophotocologne]

Over oder undersampling sind nicht per se schlecht. Das Beispiel der Photometrie zeigt das zum Beispiel. Auch kann man mit oversampleten Bilder z bsp besser Schärfungsalrorithmen einsetzen. Andererseits "bringt" einem Oversampling nicht so viel. Und auf der anderen Seite ist Undersampling manchmal nicht zu vermeiden und auch nicht immer das schlechteste. Dann z bsp, wenn man schwache Objekte fotografieren möchte in großen Feldern. Ich z bsp ärgere mich gerade über die zu kleinen Pixel meiner Kamera. Größere Pixel würden mich zwar ins Undersampling bringen, aber sie würden mehr Licht sammeln.

[@matthiasmuller6141]

Sehr gutes Video. Kann ich beide Phänomene nicht einfach mit Binning bzw. dithern und drizzeln umgehen? 🤔

[@astrophotocologne]

Hi, danke dir. Bei Undersampling ist drizzeln sehr nützlich, was in der Tat voraussetzt, dass die Aufnahmen zahlreich sind und gedithert. Oversampling kann man mit binning beikommen, wobei ein leichtes Oversampling nicht sooo schlimm ist und z.B. gut auf Deconvolution reagiert. Ich würde dennoch bei der Planung darauf achten nicht unnötig ins Oversampling zu gehen, zumal größere Pixel den Vorteil haben empfindlicher zu sein, und eine höhere FullWellKapazität haben. Ein Festival der Fachbegriffe :-)

[@tommes9537]

Hi, sehr interessant! Ich bin jetzt in der Astrofotografie an dem Punkt an dem ich mich mit Sampling beschäftige. Soweit habe ich das Thema verstanden. Du sagst, du hast schonmal Nächte mit einem Seeing von 1,5. Wie kann man das denn bestimmen oder erkennst Du das über zB meteoblue?

[@astrophotocologne]

@@tommes9537 Hallo Tommes, um ehrlich zu sein kann ich das nicht mit Sicherheit sagen. Irgendwie wird immer rum erzählt, dass man in Deutschland 2"FWHM im Schnitt hat. Man sieht meistens beim fokussieren ob das Seeing gut oder schlecht ist, und ich hatte schon Nächte wo es sehr gut war. Der Rest war geschätzt. Für eine echte Seeing Messung benötigt man spezielle Hard und Software.

[@klausdonath7321]

Danke Für Deine Videos, weiter so :)

[@astrophotocologne]

mach ich:-) danke dir

[@AG-kd3sw]

Hallo Frank, danke für das Video. Ich mir wieder mal geholfen und gefallen! ((o: Aber eine Frage habe ich da mal wieder. (o; Ich mache Fotos mit einer Canon eos 1200D. Also einer Farbkamera. Dort werden je 4 Pixel durch die Bayer-Maske (2xGrün, 1xRot und 1x Blau) zu einem Pixel zusammengefasst oder auch nicht. Das genau ist meine Frage. Werden die Pixel zusammengefasst und muss ich dann mit der doppelten Pixelgröße (2x4,3 Mikrometer) rechnen oder nur mit 4,3 Mikrometer. Ich hoffe, du kannst mir die Frage beantworten. CS Andreas

[@astrophotocologne]

Hi, du nimmst die echten Pixel, denn die sind entscheidend. Was dann im RAW Converter passiert ist ne andere Sache.

[@AG-kd3sw]

@@astrophotocologne Danke für die schnelle Antwort! ((o:

[@astrophotocologne]

Leider hat es die erste Formel irgendwie nicht ins Video geschafft. Sie lautet: Größe des Beugungsscheibchen = 2.440 * Wellenlänge * f/a