Anleitung zum Optimieren der ToUcam
Die im vorangegangenen Beitrag genannten Fakten zeigen, daß die ToUcam eine wirklich hervorragende Webcam ist, jedoch bezüglich Dynamikbereich und Detailauflösung einige Schwächen zeigt.
Glücklicherweise lassen sich ohne jede Hardware-Eingriffe schon mal einige dieser Schwächen per Software beseitigen. Dazu kommt das Programm WebCam Register Macro Tool, kurz WcRmac zum Einsatz, das den Inhalt des im vorhergehenden Beitrag beschriebenen EEPROM zur Steuerung des internen Signalprozessors optimiert.
- Kamera mit dem Recher verbinden, warten, bis der Treiber das auch erkennt (kleines Symbol rechts neben der Taskleiste)
- Wichtig! Aufnahmesoftware starten und Livebild laufen lassen.
- WcRmac starten, mit "DS Interface" im Menüpunkt WebCam die Kamera softwaremäßig verbinden.
- Kontrollkästchen "Ok - I take full responsibility..." im gelb hinterlegten Feld anhaken. Dies ist nur eine Bestätigung, daß man das Programm auf eigene Gefahr benutzt.
- Nur für das erste Mal: Den Reiter "Binaries" anklicken und die Schaltfläche "Get current and Save as..." anklicken. Damit werden die Originaldaten des EEPROMS gesichert.
- Auf den Reiter "Macros" wechseln.
- Für optimierten Farbmodus: "Set optimized Color Mode..." auswählen.
Für "Rohen" Farbmodus: "Set Color Raw Mode..." auswählen. - Schaltfläche "Run checked" anklicken.
- Unbedingt warten, bis die Success-Meldung im grünen Textfeld "Info" erscheint. Niemals vorher abbrechen!
- Fertig, Programm kann beendet werden. Im Livebild zeigen sich sofort die Auswirkungen.
In der folgenden Beschreibung werden ausschließlich Einzelbilder gezeigt, auf eine Rauschminderung durch Kombinieren vieler Einzelaufnahmen wurde bewußt verzichtet, um einen direkten Vergleich zu ermöglichen.
• 1. Stufe: Optimierter Farbmodus
ToUcam im Originalzustand Auf den ersten Blick ein gutes, kontrastreiches und scharfes Bild. Aber schaun wir mal genauer hin: Auf der dunkelgrauen Fläche unten zeigt sich ein deutliches Rauschen, seitlich schwingen die Konturen kräftig über, was man an den hellen Säumen gut erkennen kann. In den dunklen Bildbereichen sind keine Details mehr erkennbar - hier befindet sich das Histogramm bereits in der Sättigung. Der Farbeindruck ist zu satt und gegenüber dem Original stark verfälscht. | ||
ToUcam im "optimized color" Mode Hier wurde das Entrauschen und das Nachschärfen abgeschaltet. Ebenfalls entfernt wurde das Einengen des Kontrastbereichs. Auf den ersten Blick wirkt dieses Bild jetzt etwas unscharf und flau, jedoch sind nun in allen Helligkeitsbereichen Details zu erkennen. Auch das Rauschen ist fast verschwunden. Der Dynamikumfang der Kamera wurde hier nicht einmal voll ausgenutzt, was noch genügend Spielraum für Optimierungen am Histogramm übrig läßt. | ||
ToUcam im "optimized color" Mode, Bild geschärft Nun überlassen wir das Optimieren des Histogramms, das Entrauschen und das Nachschärfen nicht dem "Schnelldurchgang" im Signalprozessor der Kamera, sondern ausgereifter Bildbearbeitungssoftware wie FitsWork (Histogramm optimieren, Schärfen, Entrauschen). Ergebnis ist ein Bild, das dem Original farblich und vom Eindruck her schon recht nahe kommt. |
• 2. Stufe: "Roher" Farbmodus
ToUcam im Raw Mode Hier ist der interne Algorithmus der ToUcam zur Umwandlung in ein Farbbild abgeschaltet worden. Es fehlen also die Farbinformationen, und es macht sich wegen der unterschiedlichen Transmission der Mikrofilter ein merkwürdiges Raster bemerkbar. Ebenfalls abgeschaltet wurde der interne Rauschfilter und das Nachschärfen. Trotzdem ist hier fast kein Rauschen mehr zu sehen, und die Schärfe kann sich durchaus sehen lassen. Ein Schwarz-Weiß-Chip würde hier ein knackscharfes und detailreiches Bild liefern. Doch dazu weiter unten mehr. Ein entsprechender Farbdecoder kann die Farbinformationen wieder herstellen. | ||
ToUcam im Raw Mode, dekodiert und geschärft Die Farben müssen aus einem solchen, von der ToUcam völlig "naturbelassenen" Bildes wieder gewonnen werden. Zum Dekodieren der Farbinformationen wurde das Programm AviRaw verwendet. Diese Methode hat einige Vorteile:
Zum Vergleich dazu nochmal die ToUcam im Originalzustand... |
Bilder, die im Raw-Modus aufgenommen werden, zeigen tatsächlich ein nochmals gesteigertes Detailauflösungsvermögen, welches jedoch einen zusätzlichen Arbeitsschritt erfordert. Auch das Histogramm für die einzelnen Farbkanäle muß anschließend korrigiert werden. Da sich diese Korrektur aber nur auf das reine Stretchen beschränkt, gewinnt man eine ungewöhnlich hohe Farbtreue. Insgesamt bietet die ToUcam jetzt eine Bildqualität, die manch sündhaft teure Digikamera bei gleicher Auflösung ziemlich blaß aussehen läßt!!!
Bis hier hin sind die Optimierungen der ToUcam noch ohne jeden Eingriff in die Hardware möglich. Nun kann man Detailauflösungsvermögen und Empfindlichkeit der ToUcam noch erheblich steigern, in dem man den Farbchip einfach auslötet und ihn durch den pin- und funktionskompatiblen Schwarz-Weiß-Chip ICX098BL ersetzt. Dabei muß die Kamera mit WcRmac auf den B/W Raw Modus umgeschaltet werden. Durch den Wegfall der Mikrofilter auf dem Kamerachip wird die Kamera etwa 3× lichtempfindlicher und fast doppelt so detailreich, wodurch sie sich auch für DeepSky-Aufnahmen hellerer und wenig großflächiger Objekte eignet.
Bezugsquelle: Schwarz-Weiß-Chip ICX098BL [Framos]
Es sollte an dieser Stelle jedoch nicht verschwiegen werden, daß die gewaltige Steigerung der Bildqualität durch einen deutlich höheren Aufwand bei der Aufnahme von Farbaufnahmen erkauft werden muß, denn es müssen nun jeweils 3 (RGB) bzw. 4 (LRGB) Aufnahmeserien für jedes Objekt gemacht werden. In diesem Falle ist der Einsatz von RGB-Fitersätzen zwingend erforderlich, woraus sich allerdings wiederum interessante Optionen und Freiheiten ergeben.
Beispiel: Hα für Rot, [O-III] für Grün und Hβ für Blau.
Als "Sekundärkamera" zum Autoguider ist eine solche schnelle und doch sehr empfindliche Kamera ideal!
• Warnung: Der folgende Eingriff in die Hardware der ToUcam geschieht auf eigene Gefahr, der Verfasser dieser Anleitung kann keine Verantwortung für das Funktionieren der ToUcam nach dem Eingriff übernehmen! Sorgfältiges Arbeiten ist unbedingte Voraussetzung für das Gelingen des folgenden Umbaus! Ein eventuell noch bestehender Garantieschutz wird mit diesem Eingriff verwirkt.
3. Stufe, Umbau: Schwarz-Weiß-Modus
Nach wie vor kann die längste Belichtungszeit von 1/25s nicht überschritten werden. Das hat nicht nur Nachteile, denn es ist ja gerade die Stärke einer Webcam, die Auswirkungen des Seeings durch große Mengen kurzbelichteter Aufnahmen möglichst gering zu halten. Dadurch daß der S/W-Chip weit "lichtstärker" ist, als sein farbiges Pendant, entspricht diese Belichtungszeit ungefähr 1/8s. Nach vorläufigen Schätzungen hat dieser Umbau eine ungefähr 4-mal lichtstärkere Kamera hervorgebracht.
• Fazit:
1. Stufe:
Auch ohne Hardware-Eingriff läßt sich die ToUcam recht gut optimieren, wobei der "optimized color" Mode schon sehr gute Resultate hinsichtlich Signal-Rauschabstand und Lichtempfindlichkeit in den dunklen Bildbereichen liefert. Hat man ein hinreichend kleines Öffnungsverhältnis von etwa f/14 und abwärts, um ein Beugungsscheibchen auf 3×3 Pixel zu "verteilen" (Planetenaufnahmen), kann man sich jede weitere Optimierung sparen. Allerdings muß man hier nach wie vor sehr feinfühlig mit der Farbeinstellung umgehen! Auf der Seite Optik berechnen kann man das sehr schön im voraus kalkulieren.
2. Stufe:
Demgegenüber hat der "Raw-Color-Mode" den Hauptvorteil einer festen Farbeinstellung, der aber durch den zusätzlichen Aufwand des nachträglichen Dekodierens der Farbinformationen erkauft werden muß. Bei wenig bunten "Motiven" kann man dem nicht-dekodierten Rohbild durchaus eine weit bessere Auflösung für den L-Kanal entlocken. Empfehlenswert bei Öffnungsverhältnissen von f/10 und darüber (DeepSky-Aufnahmen)
3. Stufe:
Eine weitere Steigerung der Bildqualität und vor allem der Lichtempfindlichkeit bringt dann das Umrüsten der Kamera mit dem deutlich lichtempfindlicheren S/W-Chip, was aber einen Eingriff in die Hardware und noch mehr Aufwand beim Anfertigen von Farbbildern erfordert. Damit sollte DeepSky mit der ToUcam richtig interessant werden.
Starten wir nun die Aufzeichnung mit der frisch optimierten ToUcam...
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