Viele Kunden, die auf gekühlte CMOS-Kameras umgestiegen sind, sind mit den Ergebnissen ihrer Bilder unzufrieden. Im Vergleich zu ihren Freunden, die Kameras anderer Hersteller verwenden, erzielen sie deutlich schlechtere Bildergebnisse. Häufig hören wir Sätze wie “Meine Bilder zeigen viel zu viel Rauschen und kaum Signal vom Aufnahmeobjekt” oder “Meine alten DSLR-Bilder zeigen viel mehr Objekt, obwohl die neue Kamera gekühlt ist und viel empfindlicher sein soll”.
Aber was genau ist das Problem? Die CMOS-Technologie in gekühlten Kameras verhält sich anders als die CMOS-Technologie in DSLR-Kameras oder CCD-Kameras. Früher war alles anders: Bei CCD-Kameras mussten nur wenige Parameter eingestellt werden, um ein gutes Bildergebnis zu erzielen. Doch bei CMOS-Sensoren ist das anders. Hier kommt es vor allem auf den Gain und das Offset an.
Der Gain
Gain steht für Verstärkung und ist vergleichbar mit der ISO-Einstellung bei einer DSLR-Kamera. Jeder CMOS-Sensor hat einen Unity Gain-Wert, der als guter Ausgangswert für Ihre Aufnahmen dient. Dieser Wert variiert je nach Sensortyp und Kamera. Mit der Verbesserung der CMOS-Technologie übertreffen die neuesten 16-Bit-CMOS-Kameras selbst bei niedrigster Verstärkung die Anforderungen an die Unity-Gain-Einstellung.
Ein niedriger Gain bedeutet eine hohe Bilddynamik, längere Belichtungszeiten und größere Anforderungen an die Beobachtungsbedingungen. Bei einem zu niedrigen Gain sind Ihre Rohbilder sehr verrauscht, und das Signal des Aufnahmeobjekts hebt sich kaum vom Rauschen ab. Setzen Sie den Gain-Wert jedoch zu hoch an, reduziert sich die Bilddynamik, Sterne und helle Aufnahmeobjekte werden überbelichtet und der Zentralbereich des Nebels “brennt” aus. Es gibt also keine Grau- oder Farbschattierungen mehr.
Der Gain-Wert kann an Ihre individuellen Bedürfnisse und die Himmelsqualität angepasst werden. Je lichtstärker Ihr Teleskop ist, desto geringer kann der Gain-Wert sein. Bei höherem Gain können Sie kürzer belichten. Beachten Sie jedoch, dass Änderungen des Gain-Werts auch die anderen Ausgabeparameter beeinflussen.
Das Offset
Das Offset verschiebt das Histogramm nach der Analog-Digital-Wandlung auf der waagerechten Achse. Es entspricht der Gamma-Korrektur des Bildes. Das Offset sollte so eingestellt werden, dass am Ende ein Wert von mindestens 300 ADU (Analog Digital Unit) für den Hintergrund bleibt. Wird das Offset zu gering gewählt, können im Himmelshintergrund dunkle Flecken auftreten, die schwer zu korrigieren sind.
Um den korrekten Offset-Wert zu ermitteln, müssen zwei Bilder aufgenommen werden: ein Bias-Frame und ein Dunkelbild. Das Bias-Frame erfasst das elektronische Rauschen, das vom AD-Wandler erzeugt wird. Das Dunkelbild misst das Rauschen, das durch thermische Bewegungsenergie innerhalb des Sensors und der Kameraelektronik entsteht.
Nachdem Bias und Dunkelbild subtrahiert wurden, bleibt das reine Signal Ihres Beobachtungsobjekts übrig. Bias- und Dunkelstromrauschen sind eliminiert. Das Dunkelbild entfernt zudem alle Fehlpixel des Sensors. Wenn Hotpixel im Bild verbleiben, sollten neue Dunkelbilder aufgenommen werden.
Mit Gain und Offset können Sie Ihre Bildaufnahmen optimal anpassen. Experimentieren Sie mit den Einstellungen und finden Sie heraus, welcher Wert für Ihre Bedürfnisse und die Qualität Ihres Himmels am besten geeignet ist.
Die genauen Unity-Gain-Werte für verschiedene QHY-Kameramodelle finden Sie in der beigefügten Tabelle.
Machen Sie sich mit den Einstellungen des Gain und Offset in Ihrem Kameratreiber vertraut, um das Beste aus Ihrer gekühlten CMOS-Kamera herauszuholen.
Das waren unsere Tipps für die Verbesserung Ihrer Aufnahmen mit gekühlten CMOS-Kameras. Viel Spaß beim Experimentieren und noch besseren Bildergebnissen!
Hinweis: Dieser Artikel wurde von Christoph Kaltseis und Wolfgang Paech verfasst, erfahrene Astrofotografen und Experten auf dem Gebiet der CMOS-Technologie.
