Astrofotografie

Aufzeichnung mit der ToUcam



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Aufzeichnung mit der ToUcam

Nach erfolgreicher Optimierung bietet die ToUcam eine Empfindlichkeit, die sie sogar für Deep Sky interessant macht.


Nach erfolgreicher Optimierung bietet die ToUcam eine erstaunliche Empfindlichkeit. Nun kommt es darauf an, bei der Aufzeichnung der zahlreichen Einzelbilder keine Fehler zu machen.

Welche Projektion?
Das kleine Plastik-Objektiv der ToUcam ist allenfalls für "irdische" Motive noch ganz brauchbar, wenn es nicht so sehr auf Details ankommt. Die Astrofotografie stellt jedoch weit höhere Anforderungen an die verwendete Optik, so daß die afokale Okularprojektion die denkbar schlechteste Möglichkeit darstellt. Ob man jetzt zur klassischen Okularprojektion oder zur fokalen Projektion greift, hängt von den Umständen ab. Bei ausreichender Brennweite des Teleskops, die ja auch mittels Barlow-Linse ggf. noch vergrößert werden kann, sollte für Planetenaufnahmen stets die fokale Projektion bevorzugt werden. Ein Grund für die klassische Okularprojektion könnte beispielsweise ein lichtstarkes und damit kurzbrennweitiges Newton-Teleskop mit f/5 und darüber sein. Bei DeepSky-Aufnahmen kommt man in der Regel mit kurzen Brennweiten aus, so daß es für die klassische Okularprojektion eigentlich keinen Grund geben sollte.
Aufnahmesoftware - "Capture" / Live Histogramm / Kamerasteuerung
Mit der mitgelieferten Aufnahmesoftware, neudeutsch auch "Capture-Program" genannt, lassen sich die von der ToUcam gelieferten Bilder als "Stream" in einem AVI-File abspeichern. Leider verfügt Philips' VRecord nur über rudimentäre Funktionen, wobei die wichtigsten Dinge, etwa eine Speicherung der Kameraeinstellungen (Belichtung, Farbe, Gamma, Bildrate etc.) oder das so wichtige Live-Histogramm zur Belichtungskontrolle, fehlen. Hier sollte eine Aufzeichnungssoftware eingesetzt werden, die besser zum Problem paßt. Eine gute Wahl ist das von Martin Burri und Carsten Arnholm programmierte wxAstroCapture (Freeware) oder die kommerzielle, leider recht teure Aufzeichnungssoftware IC Capture. Zur Kamerasteuerung eignet sich das Programm WcCtrl besonders gut.
Bildrate / Codec
Die ToUcam nutzt USB 1.1 zur übertragung der Bilddaten zum Rechner. Da dieses Protokoll eine übertragungsgeschwindigkeit von nur 12 MBit/s zuläßt, müssen die Bilddaten selbst bei nur 5 Bildern / s kameraintern verlustbehaftet (!) komprimiert werden. Je mehr Bilder / s übertragen werden sollen, desto stärker muß auf Kosten der Bildqualität komprimiert werden. Regel Nr. 1 lautet also:
Nur den Modus "5 Bilder / s" verwenden!
Dann wird das Ganze in ein AVI verpackt, wobei hier eine weitere Komprimierung üblich ist. Hier sollte man nicht darauf vertrauen, daß diese Kompression verlustfrei ist, sondern statt dessen besser einen geeigneten, verlustfreien Codec (Coder / Decoder) wie HuffyUV verwenden. Nebenbei schafft es HuffyUV, den Datenstrom und damit die gewöhnlich stattlichen Größen dieser AVI-Dateien etwa um den Faktor 3 zu reduzieren, was gerade Besitzern kleinerer Festplatten sehr entgegenkommt.
Bildformate
Für die Astrofotografie sind im wesentlichen nur 2 Bildformate interessant: 640×480 und 352×288. Während ersteres die höchstmögliche, nicht-interpolierte Auflösung der ToUcam darstellt, werden beim zweiten Bildformat nur die inneren Zellen des CCD-Chips zur Bildgebung herangezogen. Am Dateilauflösungsvermögen ändert sich gegenüber "640×480" also nichts. Besonders für die Planetenfotografie ist das kleinere Bildformat 352×288 sehr interessant, denn damit kann die Größe der AVI-Dateien erfreulich klein gehalten werden. Auch das spätere Aufaddieren der Einzelaufnahmen läuft damit bedeutend schneller.

Warnung! Während Windows XP korrekt arbeitende Kameratreiber bereits mitbringt, muß bei Windows 9.x, ME und 2000 der Original-Treiber von Philips installiert werden. Dieser hat einen Fehler, der dazu führt, daß beim Bildformat 352×288 erst ein 320×240-Bild erzeugt wird, das dann auf 352×288 "aufgeblasen" wird, was mit einer erheblichen Qualitätseinbuße einhergeht!!!

Erkauft wird die Verwendung des Bildformats 352×288 mit einem noch kleineren Bildfeld, was eine gute Nachführung des Teleskops erfordert.
Aufnahmeserie starten - wieviele Einzelaufnahmen?
Nach peinlich genauer Fokussierung, korrekter Belichtung und Farbeinstellung kann die Aufnahmeserie gestartet werden. Doch wieviele Einzelaufnahmen - "Frames" braucht man? Nun, das hängt ganz vom Gestirn, vom momentanen Seeing und von der Umgebungstemperatur ab. Ein Extrem wäre die helle Venus mit Belichtungszeiten um 1/1000 s, gutem Seeing in knackiger Kälte. Da wären kaum mehr als 100 Einzelaufnahmen nötig. Anderes Extrem - ein planetarischer Nebel um die 10 mag bei schlechtem Seeing in einer lauen Nacht. Da braucht es schon so um die 1.500 - 2.000 Einzelaufnahmen, denn der Nebel wird auf dem Livebild nur andeutungsweise im Rauschen sichtbar sein. Nicht vergessen, die Aufzeichnung nach Abdecken der Teleskopöffnung weiterlaufen zu lassen, um ca. 400 Dunkelbilder für den Dunkelbildabzug zu gewinnen.
Einzelbilder aufaddieren - "Stacken"
Schon bei der Aufzeichnung sollte daran gedacht werden, wieviele Einzelbilder aufaddiert - "gestackt" werden müssen. Die helle Venus im vorhergehenden Absatz wird unter den genannten Bedingungen praktisch rauschfrei und ziemlich scharf als Livebild auf dem Bildschirm zu sehen sein. Eine übliche Verwendungsrate von ca. 10% unterstellt, würde bereits bei 10 Bildadditionen ein hervorragendes Summenbild abgeben. Der planetarische Nebel ist derart stark verrauscht, daß man so um die 300 - 400 Bilder addieren muß, um diesen Nebel in voller Pracht darzustellen. Da es bei solchen Himmelsobjekten nicht auf jede zehntel Bogensekunde ankommt, sondern vielmehr auf eine bestmögliche Rauschunterdrückung, kann man bei der Verwendungsrate etwas großzügiger sein - so um 20% sollte immer gehen. Welche enormen Möglichkeiten viele gute Einzelaufnahmen bereithalten, wird auf der Seite Rauschreduktion ausführlich diskutiert.
Kamerasteuerung mit WcCtrl
Zusammenfassend sollen hier noch einmal die wichtigsten Grundeinstellungen der Kamerasteuerung mit dem Programm WcCtrl gezeigt werden:

Kamerasteuerung
715×166, 2.917 Bytes
(zum Vergrößern bitte anklicken)
Mit diesen Grundeinstellungen sollten die meisten Astroaufnahmen schon recht gut gelingen. Lediglich die Einstellungen für Belichtungszeit (Shut.) und, falls nicht vermeidbar, Verstärkung müssen an die Gegebenheiten angepaßt werden. Bei zu starkem Kontrast (Mond, Doppelsterne, DeepSky) sollte der Gammawert auf Maximum gestellt werden. Bei lichtschwachen Objekten (DeepSky) muß der "Gain" soweit erhöht werden bis die hellsten Bildteile noch nicht sättigen.

Kamerasteuerung
715×166, 2.848 Bytes
(zum Vergrößern bitte anklicken)
Hier braucht normalerweise nichts weiter eingestellt werden. Lediglich kontrollieren, ob die Einstellungen so wie auf diesem Bild gezeigt, stimmen.
 

Fazit:

Die Gewinnung möglichst vieler guter Einzelaufnahmen ist unabdingbare Voraussetzung für qualitativ hochwertige Astroaufnahmen. Kein noch so gutes Bildverarbeitungsprogramm kann dies ersetzen! Bei der Aufzeichnung sind insbesondere folgende Punkte von großer Wichtigkeit:
  • Projektion auswählen. Die mit Abstand besten Resultate erzielt man mit der ToUcam, wenn die fokale Projektion gewählt wird.
  • Wahl einer geeigneten Aufnahmesoftware mit Live-Histogramm zur Kontrolle der Belichtung
  • Die Kamerasteuerung sollte durch geeignete Software unterstützt werden. Stichwort WcCtrl
  • Nur 5 Bilder pro Sekunde aufnehmen. Alles andere führt zu Qualitätseinbußen
  • Bildformate 640×480 oder 352×288 (nur Windows XP) wählen
  • Im voraus planen, wieviele Einzelbilder zum Aufaddieren benötigt werden (objektabhängig). Länge der Aufnahmeserie entsprechend wählen
  • Peinlich genau fokussieren! Belichtung und Farbeinstellung so präzise wie eben möglich einstellen. Sättigung unbedingt vermeiden!
  • Am Ende der Aufzeichnung die Teleskopöffnung abdecken und die Aufzeichnung noch für ca. 400 Bilder weiterlaufen lassen um Dunkelbilder für den Dunkelbildabzug zu gewinnen.
 
 
 
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