DSLR Astrofotografie – die Kamera – Teil 1. Rauschverhalten

Liebe Sternfreunde,

das Thema Astrofotografie bezeichne ich persönlich als Königsklasse in der Amateurastronomieszene.

Stellt sie doch höchste Ansprüche am gesamten Equipment neben Standort und Wetterbedingungen.
In einzelnen Schritten würde ich hier gerne mit Euch das Thema aufbereiten.

Ziel sollte ein Fundus an Wissen und praktischen Erfahrungen sein, welches jedem das Tor
zu schönen Astrofotos öffnen sollte.

Aus der Themenbezeichnung geht eindeutig hervor, dass der Fokus auf DSLR liegt. Gegenüber
modernen Astro CCD Kameras haben wir eben mit unseren DSLR Kameras ein paar Nachteile…
U.a.: hohes thermisches Rauschen, Farbspektrum, Blooming etc.

Dies soll kein wissenschaftlicher Beitrag werden aber ganz ohne Physik geht es nicht.
Aus den physikalischen Gegebenheiten lassen sich gute Leitsätze ableiten, die einen späteren Erfolg fördern.

Rauschen:
Es gibt drei wesentliche Arten des Rauschens welche bekannt sind und zum Teil zu beachten.

1.) Das Ausleserauschen
2.) Das thermische Rauschen
3.) Das Quantisierungsrauschen

Das Ausleserauschen:
Ein Ausleserauschen entsteht bei jeder Aufnahme. Dies lässt sich in der Praxis kaum beeinflussen und ist kameraspezifisch.
Den Wert kann man beim Hersteller erfragen, er liegt zwischen 10e und 100e. Es entsteht durch das Verschieben von Ladungen
auf den Bildelementen und dem Ausleseverstärker. (Dieses Problem hat man heute schon gut in Griff und wir können es aufnahmetechnisch eher vernachlässigen)

Das thermische Rauschen
Es entsteht durch die thermische Bewegung der Atome im Bildsensor. Es setzt zusätzliche Elektronen
auf dem Bildelement frei die nicht durch Photonen des beobachteten Objektes entstehen.
Das thermische Rauschen steht in einem direkten Zusammenhang mit:

Belichtungsdauer + Sensortemperatur

Setzt man die entsprechende Formel nach (Johnson) ein, ergibt sich folgende Regel:

– das thermische Rauschen steigt linear mit der Belichtungsdauer
– das thermische Rauschen verdoppelt sich, wenn die Sensortemperatur um jeweils 7 Grad steigt

Quantisierungsrauschen
Dies entsteht immer bei der Umwandlung von analogen in digitale Signale. Man kann es auch als
Störsignale bezeichnen. Es gibt einen Zusammenhang zwischen Abtastrate und Auflösung. Auch dieses Problem hat man heute sehr gut in Griff. Praktisch könne wir es vernachlässigen.

Im nächsten Bericht möchte ich genauer auf das thermische Rauschen eingehen und entsprechende
Gegenmaßnahmen.

Über eine rege Diskussion, Verbesserung und Erkenntnisgewinn würde ich mich sehr freuen.
Beste Grüße
Thomas