NexImage Burst Color (Aptina Chip)

Alle folgenden Bilder wurden vor oder zeitgleich zum Sonnenuntergang mit der abgebildeten Ausrüstung aufgenommen. Aufnahmeort war die Gästefarm Onjala in Namibia, nahe Windhoek.

• 14" EdgeHD Tubus (OTA) mit 3" Schiene (76mm) (#822220X , € 10695)
• Baader IR Passfilter

Bilder + Text © 2015 by Dipl.-Ing. Wolfgang Paech

UPDATE: Neue Mondbilder mit SkyRis 445M mit dem Baader IR-Passfilter!

Stadius, der "versinkende Krater" zwischen Kopernikus und Erathostenes.

Der Krater Alphonus mit pyroclastischem ("feurspeiendem") lunarem Vulkanismus. Die Krater in den dunkelen Gebieten haben Durchmesser um die 1.5km, die schmalsten, sichtbaren Rillensegmente liegen bei ungefähr 750 Meter.

Neben der Beruhigung von Seeingeffekten erlaubt der Einsatz des Baader IR Passfilters auch die Aufnahmen selten fotografierter Mondformationen der schmalen Mondsichel, weil der Mond bei diesem Mondalter bereits dicht über dem Horizont steht. Das IR Passfilter dunkelt den Himmel weit genug ab - auch wenn die Sonne noch über dem Horizont steht - so dass die Bilder sehr kontrastreich werden.

Lunare vulkanische Dome und Domeplateaus südwestlich des Kraters Tobias Mayer und Mosaik (4 Bilder) des Mare Crisium, Mare Undarum und Mare Spumans

Die Aufnahme solcher Mondbilder (Originalauflösung um die 1.000 Meter) erfordert eine absolut saubere (Streulicht)- und perfekt justierte SC Optik. Besonders das Bild der lunaren Dome zeigt deutlich, dass das Baader IR Passfilter keinerlei Streulicht erzeugt, denn die Höhen dieser Dome und Plateaus überschreiten selten die 150 Meter. Die Durchmesser der Hortensius und des Milichius Domes liegen im Durchschnitt bei 10 Kilometer, die der Gipfelcalderas zwischen 1- und 2 Kilometer.

Bildaufnahme und Bildverarbeitung: Die hier gezeigten Bilder basieren auf Avifiles von jeweils 1.200 Einzelbildern, von denen jeweils 150 zum Rohsummenbild aufaddiert wurden. Die Belichtungszeiten der Einzelbilder lag zwischen 1/60 und 1/120 Sekunde. Die Avifile Verarbeitung erfolgte mit AviStack, die der Endbilder mit Photoshop CS 2.

Boussingault, Helmholz und Neumayer

Petavius

Nordteil Mare Crisium und Cleomedes

Die drei oben gezeigten Aufnahmen enstanden am 17. September 2015 bei einen Mondalter von 4.5 Tagen (17%) gegen 16:30 UT. Von links nach rechts: selten fotografierte Mondkrater am südöstlichen Monrand bei Sonnenaufgang, der "floor fractured" Krater (rechts am Bildrand der große Krater Humboldt) und der Nordteil des Mare Crisiums mit dem Krater Cleomedes (gerade eben noch sichtbar auf dem Kratergrund die Rima Cleomedes - ein schwieriges Objekt auch wegen der extremen Randlage der Rille zum Mondrand).

Abulfeda und Catena Abulfeda

Aristoteles und Eudoxus

Maurolycos und Stöffler

Die drei oben gezeigten Aufnahmen enstanden am 20. September 2015 bei einen Mondalter von 7.5 Tagen (44%) gegen 16:30 UT. Von links nach rechts: Der Krater Abulfeda mit der nach links oben ausgerichteten Kraterkette (links im Bild die gro0en Krater Cyrillus und Catharina). Aristoteles und Eudoxus (links im Bild der Krater Bürg mit Rillen und einem Berghang). Marolycos und Stöffler im südlichen Hochland des Mondes.

Rima Hippalus

Bullialdus, Kies und Wolf

Schiller

Die drei oben gezeigten Aufnahmen enstanden am 24. September 2015 bei einen Mondalter von 11.5 Tagen (85%) gegen 16:30 UT. Von links nach rechts: die großen Krater Campanus, Mercator und Vitello, bogenförmig und parallel laufen die drei Rillen der Rimae Hippalus. Bullialdus, Kies und Wolf (rechts oben im Bild Mercator und Campanus). Der außergewöhnlich geformte Krater Schiller bei Sonnenaufgang.

Wer tiefer in die Materie einsteigen möchte und seine Videoaufnahmen mit Skyris oder NexImage Kameras planen möchte, dem empfehlen wir die Lektüre des 2-seitigen PDF Nützliche Formeln als Planungsgrundlage für Videoaufnahmen. Hier finden Sie einige Formeln zur Berechnung verschiedener Gegebenheiten, dies richtet sich eher an fortgeschrittene Nutzer.

Unter Binning versteht man das Zusammenfassen von Pixeln bei der Videoaufnahme. Bsp.: Eine Kamera, deren Pixelmaße 5,6μm betragen bei 640 x 480Pixel Auflösung, liefert im sogenannten "2x2-Binning" eine effektive Pixelgröße von 11,2μm bei 320 x 240 px Auflösung. Das Signal-Rauschverhältnis wird um den Faktor vier besser, und das Bild ist deutich heller. Bei langen Teleskopbrennweiten kann das Binning von Vorteil sein.

Bei einer monchromen Kamera kann man eine ggf. vorhandene Infrarotempfindlichkeit zum Vorteil ausnutzen. Je länger die Wellenlänge des Lichts, desto weniger Seeing-Schwankungen zeigt das Planetenbild. Planeten wirken im IR also schärfer.

Refraktoren (Linsenteleskope) sind nur in einem bestimmten Bereich des sichtbaren Lichts korrigiert und liefern auch nur in diesem Bereich ein scharfes Bild. Da alle Celestron Kameras und Videomodule auch ausserhalb dieses Bereichs (nahes Infrarot und Infrarot) empfindlich sind, müssen diese Bereiche mit einem IR-Sperrfilter geblockt werden, um ein scharfes Bild aufzunehmen. Bei Spiegelteleskopen (z.B. Newton, SC, RC) ist kein IR-Sperrfilter notwendig.

Aus einem Mailwechsel mit einem Kunden betr der bei Kälte zusammenbrechenden Bildrate:

• ich hatte inzwischen Gelegenheit ihre Videokamera nochmals bei Minusgraden zu testen. Ich beschreibe nochmals meine Beobachtung: die Kamera zeigt unter normaler Raumtemperatur ein regelrechtes Verhalten. Muss sie dagegen bei niedrigen Außentemperaturen (Temperaturen knapp über den Gefrierpunkt oder niedriger) arbeiten, bricht die Bildrate dramatisch ein (ca. 3 Bilder/s oder schlechter). Ich betone, dass die sonstigen Rahmenbedingen identisch sind: gleiches Notebook, gleiches Kabel, gleiche Schnittstelle, kein dazwischen geschaltetes Hub oder Verteiler, gleiche Software. Der von Ihnen in einer zurückliegenden Mail hervorgehobene Einfluss niedriger Temperaturen spielt an dieser Stelle meines Erachtens keine Rolle. Mir ist dieses Verhalten rätselhaft. Daher möchte ich Ihnen nochmals die Frage stellen, ob Ihnen dieses Verhalten der Kamera bekannt ist? Gibt es inzwischen vielleicht ähnliche Rückmeldungen anderer Kunden? Haben Sie oder Ihre Kollegen möglicherweise einen Tip oder Lösungsvorschlag parat? Da die Garantie auf die Kamera bald ausläuft bitte ich SIe um einen Hinweis, wie weiter zu verfahren ist.
• Danke für Ihre Hinweise. An das Kabel als Ursache habe ich selbstverständlich auch schon gedacht. Ein anderes Kabel hat das Phänomen nicht beseitig. Ich habe schon alle möglichen Kombinationen durchprobiert. Das einzige, was ich noch nicht probiert habe (weil ich es nicht besitze) ist ein USB 3.0 Hub mit eigener Stromversorung. Ich brauche bei mir keinen Provokationstest mit Kühlung im Kühlschrank vorzunehmen, da die Kamera schlicht und einfach im Alltag bei nächtlichen Temperaturen um den Gefrierpunkt versagt. Ich bin mittlerweile davon überzeugt, dass die Kameraelektronik ein Problem hat.
• ich habe mir Ihre Anregungen betr möglicher Fehlerursachen durch mein Notebook zu Herzen genommen. Nacheinander habe ich die Skyris Kamera, das USB-Kabel und das Notebook in unseren Gefrierschrank getan. Das Ergebnis hat mich überrascht:
  • gekühlte Kamera - regelrechte Bildrate
  • gekühltes Kabel - regelrechte Bildrate
  • gekühltes Notebook - reduzierte Bildrate

Ich denke angesichts dieses Ergebnisses macht eine Einsendung der Kamera keinen Sinn. Ich danke Ihnen für Ihre Anregungen und Ihre Geduld!

Anmerkung:

Ein besonders wichtiger Aspekt bei Problemen mit elektronischem Astroequipment (Kameras, Montierungen usw.) ist die oft nicht genügend bedachte elektronische Umgebung. Erschreckend oft liegt nämlich die Ursache solcher Störungen in dieser Umgebung und nicht im Astrogequipment selbst.

Probleme mit Spannungsstörungen bei Videokameras und Montierungen aufgrund der Anschaffung von billigen Netzteilen sind mittlerweile einigermassen bekannt und werden auch oft bedacht (siehe hier - Link zur Netzteilproblematik in den Schutztips). Seltener denkt momentan noch ein Nutzer an Inkompatibilitäten von Notebooks, Tablets und SmartPhones die einersets zur Kamerasteuerung und als Bildspeicher dienen, die aber auch immer öfter anstelle einer konventionellen Handsteuerung eingesetzt werden sollen. Bei früheren, relativ langsamen und dadurch robusten Schnittstellen traten hier fast nie Probleme auf. Aber durch wesentlich empfindlichere Verbindungen wie USB3.0 aber auch WiFi entstehen deutlich mehr Störeffekte, deren Ursache fälschlicherweise zunächst im entsprechenden Astroequipment vermutet werden.

So zeigt sich z.B., dass die Ursache für die bei USB3.0 Astro-Videokameras dramatisch einbrechende Datenrate bei Kälte allein beim ansteuernden Notebook liegt, wo schlicht die an den Verbraucher abgegebene Stromstärke stark absinkt, sodass die Kamera nicht mehr ausreichend mit Strom versorgt wird. Aber auch die extrem hohe Datenrate der USB 3.0 Technik führt oft schon im Rechner oder Tablet zu Übersprechern und Kommunikationsverlust. Oft muss man denjenigen USB-Port verwenden der möglichst nah auf dem Motherboard angebracht ist. Tendenziell denkt man bei solchen Dingen zuerst an das Astrogerät, was eine langwierige Fehlersuche bis hin zu mehrfachen, vergeblichen Reparaturversuchen im Elektroniklabor auslöst. Das Fatale daran sind die entstehende Unzufriedenheit beim Kunden (Vertrauensverlust in das Gerät, lange Wartezeiten) und die hohen Kosten auf der Serviceseite. Dies gilt es im beiderseitigen Interesse so weit wie irgend möglich zu vermeiden. D.h. bei jeder Störung müssen auf alle Fälle alle zusammenhängenden Komponenten einzeln auf etwaige Probleme untersucht werden. Im einfachsten Fall ist das ein Austausch aller beteiligten Komponenten, insbesondere auf Seiten der externen elektronischen Geräte.

Der in der Kamera eingebaute Analog-Digital-Wandler digitalisiert das Kamerasignal mit einer Auflösung von 1024 Graustufen (10 Bit) oder 4096 Graustufen (12 Bit) pro Kanal. Je mehr Graustufen, desto genauer werden Helligkeitsvariationen (Verläufe) im Mond- oder Planetenvideo dargestellt.

Wird zum Beispiel ein Planet sehr viel kleiner abgebildet, als Bildfläche zu Verfügung steht, kann über die Software ein Bildausschnitt (Teilframe oder ROI = Region of Interest) ausgewählt werden. Da dadurch weniger Pixel ausgelesen werden müssen, kann sich die Framerate (Bilder pro Sekunde) erhöhen. Bei einigen Kameras wird die maximale Framerate nur bei Verwendung von Teilframes erreicht.

Ein großer Sensor vereinfacht das Auffinden und Zentrieren eines Planeten bei langer Brennweite. Nachteil der Größe kann eine verringerte Bildrate sein, wenn man das volle Format auslesen möchte. Deshalb lohnt es sich, eine USB 3.0-Kamera zu wählen, die ihrerseits an einem USB 3.0-Port angeschlossen werden sollte, um die maximale Bildrate zu erreichen. Bei manchen Kameras kann man vor der Videoaufnahme einen kleineren Ausschnitt (ROI/Teilframe) auswählen, sinnvoll bspw. bei Planeten die selten den ganzen Sensor ausfüllen.

Die Bildrate gibt an, wieviele Bilder pro Sekunde (Frames per Second, fps) auf den Computer übertragen werden können. Hohe Frameraten können nur erreicht werden, wenn die Belichtungszeit des Einzelbilds gering ist (das Motiv entsprechend sehr hell ist) und die Datenübertragung und Speichermedien diese Geschwindigkeiten auch verarbeiten können.

Das trifft in der Regel nur für Sonne (MIT Objektivsonnenfilter), Mond und helle Planeten mit größeren Teleskopen zu. Ein kurzbrennweitiges Teleskop, dessen Brennweite mit einer Barlowlinse erheblich verlängert wird, zeigt meist auch ein relativ dunkles Planetenbild, welches längere Belichtungszeiten als 1/120s erfordert. Deshalb ist die Bildrate alleine nicht das ausschlaggegebende Kriterium.

Um das Beispiel bildlich ausführen zu können, vergleichen wir mal zwei Sensoren, die eine identische Auflösung von 10 x 10 Pixeln haben. Im ersten Fall (Bild siehe links) haben die Pixel z.B. eine Größe von 5μm². Wenn die Auflösung von 10 x 10 Pixeln gleich bleibt, jedoch die Pixelgröße nur 2,5μm² ist, wird im finalen Bild das Motiv doppelt so groß abgebildet (siehe rechts). Da die Ausgabeformate immer gleich sind (z.B. 72dpi für Monitore oder 300 dpi für den Offsetdruck), bewirken kleine Pixel also faktisch eine Art Brennweitenverlängerung (Motiv-Vergrößerung).

Im Umkehrschluss bedeutet es, dass man, um den gleichen Abbildungsmaßstab zu erhalten, die Brennweite bei kleineren Pixeln reduzieren muss. In den folgenden Beispielen wird das Motiv immer gleich groß abgebildet:

7,4 μm² mit 800mm Brennweite
6,5 μm² mit 700mm Brennweite
5,4 μm² mit 580mm Brennweite
3,7 μm² mit 400mm Brennweite

Da man mit zunehmender Öffnung eines Teleskops jedoch mehr Details erhält, sind zu kleine Pixel ab bestimmten Brennweiten ungeeignet, da dann das Seeing (Bewegung der Atmosphäre) das Motiv zu sehr beeinträchtigt und unscharf macht. Will man die ganze Sonne oder den ganzen Mond abbilden, so benötige man relativ kurze Brennweiten. Da sind kleine Pixel weniger geeignet, da sie ja die Brennweite wieder vergrößern.

Eine Farb- (Color = C) Kamera erlaubt es Ihnen unschlagbar schnell sehr schöne Ergebnisse zu erzielen. Deshalb empfehlen wir diese Modelle hauptsächlich für Einsteiger.

Schwarz/weiß- (Monochrom = M) Kameras empfehlen wir für fortgeschrittene Anwender. Sie sind empflicher, da diese Modelle durch Verwendung von ausschließlich Graustufen alles einfallende Licht sammeln und somit mehr Bildinformation und Details erfassen. Damit erlauben Sie auch die Verwendung von UV- und IR-Filtern für Atmosphärendetails oder weitere Luftunruhe(Seeing)-Reduzierung.

Für ein Farbbild mit Monochrom-Kameras müssen vier Aufnahmen (Luminanz/Rot/Grün/Blau) durch entsprechende Filter (in einem Filterrad) aufgenommen werden. Einige Profis nutzen die Vorteile beider Modelle: Aus den Bildern der Colorkamera werden die Farben gewonnen, aus der Monochromkamera das detailreicher aufgelöste Luminanzbild.