Wer Astrofotografie betreibt und umfangreiches Equipment im Einsatz hat, wird sicherlich auch mehrere Netzteile und Datenkabel nutzen. Bei mobilen Stationen gestaltet sich das noch aufwendiger, da die Netzteile und Kabel ständig mitgeschleppt werden müssen. Abhilfe könnte die Ultimate Powerbox von Pegasus Astro schaffen, die in der Version 2 zahlreiche Verbesserungen bietet. Aber brauchen Astrofotografen ein Gerät, das ursprünglich zur Stromverteilung konzipiert wurde? Definitiv ja, denn die Pegasus Astro Ultimate Powerbox v2 (kurz UPBv2) erleichtert nicht nur den Umgang mit Strom- und Datenkabeln, sondern bietet zusätzlich viele hilfreiche Features. Genutzt können diese Funktionen über die Stand-Alone-Software, die der Hersteller kostenlos mitliefert.

Zu beachten ist, dass die Ultimate Powerbox kein Akkupack darstellt. Das Gerät wird an einem Netzteil angeschlossen. Der Strom dieses Netzteils wird dann an die Verbraucher, die an den Ausgangsanschlüssen angeschlossen werden, verteilt!

Passend zur UPBv2 bietet Pegasus Astro einen FocusCube 2 Universal und einen passenden Hand Controller (z.B. für Planetenfotografie) oder ein Motor Focus Kit v2 (Universal) und einen EZY Focus Hand Controller (z.B. für DeepSky Astrofotografie).

Verpackung und Lieferumfang

Die Pegasus Astro Ultimate Powerbox v2 wird zusammen mit einem Temperatur-/Feuchtigkeitsmesser, vier Power DC Kabel (1m, 2.1 zu 2.1mm männlich) sowie einem USB 3 Datenkabel (1,8 m, Typ B) geliefert. Die passende Software dazu gibt es auf der Pegasus Astro Webseite. Für Filterräder und Kamera wird zusätzlich ein USB 2.0 Kabel Typ A/B 1m sowie ein USB 3.0 Kabel Typ A/B 1m benötigt. Bei der Stromversorgung sollte man zu einem Markennetzteil mit 12V/10A greifen und den XT60 Stecker aus dem Modellbau selbst löten.

Beim Schrittmotor werden sechs Motorkupplungen mit einem Bohrungsdurchmesser von 3 mm bis 8 mm sowie eine L-Halterung für verschiedene Okularauszüge mitgeliefert. Auch bei den Handcontrollern werden alle benötigten Kabel mitgeliefert.

Verarbeitung

Die UPBv2 sieht nicht nur toll aus, sondern bietet auch eine erstklassige Verarbeitung. Mit den Maßen 135mm x 107mm x 30mm und einem Gewicht von nur 400g kann die Ultimate Powerbox V2 an jeder beliebigen Stelle am Teleskop angebracht werden. Insbesondere bei großen Teleskopen mit einer Öffnung von mehr als 10″ eignet sich dafür eine Halteschiene zwischen den Rohrschellen am besten. Von dort aus können alle Geräte über die 1m langen DC Power Kabel erreicht werden. Der Schrittmotor sowie die Handcontroller sind ebenfalls sehr gut und robust verarbeitet.

Anschlüsse und Strombelastung

Auf der Vorderseite gibt es einen soliden 12V DC Eingang (XT60 Stecker). Hier kann ein handelsübliches 10A Netzteil verwendet werden, dass dann auf einen XT60 Anschluss umgebaut wird. Wer sich das aber nicht zutraut, kann bei Pegasus Astro ein fertiges Netzteil erwerben. Doch warum nutzt der Hersteller den aus der RC-Car Szene bekannten XT60 Anschluss? Die Antwort ist recht einfach, denn die typischen Eurostecker 2.5/2.1mm können maximal nur rund 5A ab. Die aus dem Modellbau bekannten XT60 Stecker sind in der Lage, besonders hohe Ströme zu übertragen. Die Kontakte sind üblicherweise vergoldet, während das Gehäuse aus Nylon besteht. Diese Steckverbindungen lassen sich bis etwa 60A belasten. Immerhin ist der Controller der Ultimate Powerbox so ausgelegt, dass dieser bis zu 20A Gesamtleistung unterstützt. Der Spannungsbereich beträgt 12-13.8V DC. Das Netzteil selbst sollte mindestens 6A liefern, um möglichst viele Geräte mit Strom zu versorgen. Das Gerät ist übrigens so ausgelegt, dass kein Schaden durch vertauschen der Polarität entsteht.

Die vier 12V Ausgänge (DC Stecker 5.5 x 2.1mm; 12V-13.8V) befindet sich ebenfalls auf der Vorderseite und werden von Smart MOSFETs angesteuert. Jeder Anschluss liefert bis zu 6A und kann über die Software ein- und ausgeschaltet werden. Daneben gibt es drei PWM-Ausgangskanäle für Tauheizung, Flatpanel oder Lüfter. Diese liefern ebenfalls pro Kanal bis zu 6A und können sogar so eingestellt werden, dass die Steuerung automatisch geschieht. Der Controller überprüft die Umgebung über den Temperatur- und Feuchtigkeitssensor und kann entsprechend den Strom für die Tauheizung anpassen. Sollten die Anschlüsse dafür nicht reichen, können mittels Y-Kupplung auch mehrere Verbraucher über einen Port angesteuert werden. 

Ein weiterer Anschluss ist der RJ45 für Motoren. Es werden fast alle gängigen Schrittmotoren für die Astrofotografie unterstützt, die über keinen eigenen integrierten Controller verfügen. Der in der Ultimate Powerbox v2 integrierte Schrittmotor Controller kann sowohl unipolar als auch bipolar Schrittmotoren antreiben und das bis zu einem Stromverbrauch von 2.4A. Zu empfehlen ist das Pegasus Motor Focus Kit, aber auch Motoren von Starlight, Moonlite und Lakeside funktionieren damit ausgezeichnet. Eine Backlash Kompensation ist in der Firmware bereits integriert und kann je nach Anwendung angepasst werden. Ein ASCOM 6 Treiber ist vorhanden.

Auch die Rückseite der Pegasus Astro Ultimate Powerbox hält einige Anschlüsse bereit. Links befindet sich der PC Anschluss via USB Kabel, um das Gerät an einem Rechner anzuschließen und mittels Software anzusteuern. Zu beachten ist, dass die Zuordnung der einzelnen USB Ports aufgrund des Hubs eine andere ist, als wenn die einzelnen Astrogeräte direkt am Rechner angeschlossen werden. Dazu aber später mehr.

Es gibt einen USB 3.1 Hub Controller auf Industriestandard, der bei Temperaturen zwischen -40°C und +80°C arbeitet. Neben 4x USB 3.1 Super Speed Ports (z.B. für Astrokameras) gibt es 2x USB 2 High Speed Ports, die sich z.B. für Filterräder wunderbar eignen. Jeder USB Port unterstützt bis zu 2,5A und ist gegen Überspannung geschützt. Das tolle daran ist, dass beim Absturz einer Kamera oder eines Filterrads das Kabel nicht mehr abgezogen und wieder eingesteckt werden muss. Stattdessen können die USB Ports direkt über die Herstellersoftware angesteuert bzw. ein- und ausgeschaltet werden.

Das besondere an der UPBv2 ist, dass jeder 12V-Anschluss über einen eigenen Strommesser verfügt. Damit kann der Stromverbrauch jedes einzelnen Ports in der Software angezeigt werden. Zudem sind alle Anschlüsse gegen Verpolung oder Überspannung geschützt. Sogar ein Watchdog ist integriert, um die Ultimate Powerbox v2 bei einem Hardwareausfall neu zu starten. Der Hersteller bietet außerdem die Möglichkeit, das Gerät auf einfache Weise über die Software mit neuster Firmware zu aktualisieren. Mehr Anwenderfreundlichkeit geht nicht.

Neben den vier DC Ausgängen auf der Vorderseite gibt es zwei weitere Ausgänge auf der Rückseite, wobei einer davon zwischen 3-12V bei maximal 3A einstellbar ist, während der andere stets 12V DC bei maximal 8A liefert und sich somit für einen Minirechner oder ähnliches eignet. Der mit EXT gekennzeichnete Port ist ein RJ12-Erweiterungsanschluss für zukünftige Geräte von Pegasus Astro. Angeschlossene Geräte können von der UPB-Software aus gesteuert werden.

Sowohl die Powerbox als auch die zusätzlichen Geräte sind hochwertig verarbeitet. Jeder Anschluss rastet sicher und passgenau ein und es wackelt nichts.

Installation und Funktionsweise

Die UPBv2 kann beispielsweise auf der Oberseite eines Teleskops installiert werden. Wir haben uns dazu mit einem 3D-Drucker passende Halter gedruckt. Die einzelnen Kabel und Anschlüsse sollte man beschriftet, da die Zuordnung der einzelnen USB Ports unter Windows geschieht. Vertauscht man beispielsweise den USB Port von Kamera und Montierung, muss in ASCOM der korrekte neue USB Port jedes Mal neu eingestellt werden.

Die Powerbox wurde an einem Carbon Newton 10″ für DeepSky-Astrofotografie installiert. Für eine präzise Fokussierung wurde am Baader Diamond Steeltrack Okularauszug der Motor Focus Kit v2 (Universal) montiert. Diese hochauflösende Getriebeeinheit hat eine Schrittweite von 0,06 Grad und kann problemlos mehr als 6 kg heben. Da in der UPBv2 bereits eine Schrittmotorsteuerung integriert ist, entfällt der Kauf einer zusätzlichen Einheit.

Bei der Installation mussten wir die L-Halterung etwas aufbiegen, um einen möglichst festen Halt zu gewährleisten. Alternativ kann man sich auch einen passenden Halter mit dem 3D-Drucker anfertigen.

Um den Fokus leichter einstellen zu können, gibt es als externe Lösung den EZY Focus Hand Controller. Dieser ermöglicht einen präzisen und vibrationsarmen Fokussiergang. Es lässt sich unkompliziert und intuitiv bedienen. Dazu wird der digitale Drehgeber mit Druckknopf verwendet. Mit einem Dreh am Potentiometer wird der Fokus eingestellt und mit einem kurzen Druck darauf lässt sich zwischen Fein- und Grobfokus wechseln. Dabei synchronisiert sich das Gerät mit der Software, so dass damit parallel gearbeitet werden kann. Mit den zwei zusätzlichen Tasten „<< und >>“ kann der Fokus auf eine vorher im Menü vorkonfigurierte Schrittzahl eingestellt werden. Im EZY Focus Hand Controller ist ein hochpräziser Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor integriert. Dadurch entfällt der serienmäßige UPBv2-Sensor. An der Oberseite des Controllers ist eine rote LED verbaut, die auch als Taschenlampe genutzt werden kann.

Software

Das absolute Alleinstellungsmerkmal der Ultimate Powerbox v2 ist die mitgelieferte Software. Diese basiert auf der Unity-Platform, ein absolutes MUSS ist. Unity erlaubt es verschiedenen Geräten miteinander zu kommunizieren wie z.B. die Ultimate Powerbox v2, einen Motorfokus oder ein Filterrad. Damit können die Geräte per ASCOM in andere Programme wie N.I.N.A. eingebunden werden. Schauen wir uns zunächst einmal die Herstellersoftware genauer an. Das Dashboard ist eine Art Übersicht, die unter anderem Umweltdaten und Verbrauchswerte bereitstellt.

Über den Hub Tab lassen sich alle Anschlüssen einzelnen auflisten und ansteuern. Bei Bedarf können die Anschlüsse sogar deaktiviert werden. Sehr schön ist auch die Anzeige des Stromverbrauchs umgesetzt worden. Im Dew Hub lassen sich z.B. durch das Verschieben des Reglers 3-Pin-Lüfter wunderbar ansteuern, indem die Geschwindigkeit über die Spannung geregelt wird. Ganz unten ist außerdem die bereits erwähnte Auto Dew Funktion, die abhängig von der Umgebungstemperatur die automatische Regelung der Taukappen erlaubt.   

Auf der rechten Seite befinden sich zwei Graphen, die die aktuellen und vergangenen Werte für Umgebungsdaten und Stromverbrauch anzeigen. Dort gibt es einen Gerätetab, unter dem das Startverhalten anhand von Paramatern definiert werden kann. Der Fokus Tab bietet Zugriff auf den Motorfokus. Hier lassen sich Position, Bewegung und Grenzwerte einstellen und ablesen. Auch eine Backlash Korrektur ist vorhanden. Wer seine Sternenwarte bzw. Routineabläufe automatisieren möchte, kann dies unter dem Tab „Scheduler“ tun. Dort können verschiedene Aufgaben ohne Programmierkenntnisse angelegt werden. Damit lassen sich beispielsweise bestimmte Anschlüsse zu bestimmten Uhrzeiten aktivieren/deaktivieren und sogar komplett vom Strom trennen. 

Eine weitere nützliche Funktion ist der Auto Dew Heater. Damit können z.B. Heizbänder bei Tau automatische zu- oder abgeschaltet werden, indem die Software anhand von Sensordaten Temperatur und Feuchtigkeit ermittelt und einen geeignet Wert für den Dew Point berechnet.

Die bedienerfreundliche Software ist dank der Aufteilung sehr übersichtlich und lässt absolut keine Wünsche offen. 

Fazit

Pegasus Astro liefert mit der Ultimate Powerbox v2 sowie mit dem Motor Focus Kit v2 (Universal) und dem EZY Focus Hand Controller ausgezeichnete Produkte, die sich vor allem an Astrofotografen richtet. Die UPBv2 ist erstklassig verarbeitet und verrichtete in unserem Test unter verschiedenen Umwelteinflüssen gute Arbeit. Die Box bietet verschiedenen Anschlussmöglichkeiten, um sein Astroequipment anzusteuern und erleichtert damit viele Arbeitsabläufe. Zudem gibt es nur noch ein Kabel, das zum Teleskop führt. Alle anderen Geräte sind direkt mit der Ultimate Powerbox v2 verbunden.

Sehr angenehm ist auch, dass die Produkte von Pegasus Astro alle untereinander kompatibel sind und in immer mehr Astrotools eingebunden werden. Hervorzuheben ist auch der ausgezeichnete Support des Herstellers. Die Pegasus Astro Ultimate Powerbox v2 ist mir rund 550 EUR nicht das günstigste Tool, aber funktioniert Out-of-the-box und ist absolut zu empfehlen. In Kombination mit einem Motor Focus Kit v2 (Universal) und dem EZY Focus Hand Controller die perfekte Ausrüstung, um Planeten- oder DeepSky-Fotografie zu erleichtern.

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Jupiter dreht sich von allen in unserem Sonnensystem befindlichen Planeten am schnellsten um seine Achse. Das macht die Bildbearbeitung inbesondere bei größeren Öffnungen schwierig. Für möglichst rauscharmes Schärfen werden viele Einzelbilder benötigt, die mittels Videos gewonnen werden. Die Videos sollten für scharfe Summendbilder aufgrund der Planetenrotation 30 Sekunden nicht überschreiten. Dank der Software WINJUPOS können mehrere Summenbilder, zwischen denen Jupiter rotiert, miteinander kombiniert werden. Das Bildmaterial wird dabei ausgemessen und derotiert. Allerdings sind dieser Technik Grenzen von rund 15 bis 20 Minuten gesetzt. Da ich bei dieser Jupiteraufnahme über wenig gutes Material verfügt habe, wurde der Gasriese kurzerhand derotiert und zwar 50 Minuten lang. Das kann recht knifflig werden, bringt aber deutlich mehr Details. Aufgenommen wurden die Einzelbilder mit meinem 12″-Selbstbau-Newton-Teleskop, das für alle Wetterlagen gerüstet ist.

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Seit unserem Artikel zum Thema „Grundlagen der Planetenfotografie“ haben wir uns weiterentwickelt und sowohl an unserer Aufnahmetechnik als auch an der Bildbearbeitung gearbeitet. Obwohl wir unseren Artikel zu den Grundlagen der Planetenfotografie regelmäßig aktualisieren, haben wir uns dazu entschlossen als Erweiterung dazu auf die Aufnahme einzelner Planeten einzugehen. Zu beachten ist, dass es sich hierbei um ein von mir ausgearbeitetes Workflow handelt, das aber nicht unbedingt für alle Aufnahmen funktioniert. Viele Einstellungsmöglichkeiten beim Stacken oder beim Schärfen hängen von Objektivgröße, Brennweite, Kamera und weiteres optische Equipment sowie von der Qualität der Einzelbilder und der verwendeten Bearbeitungssoftwarte ab. Jeder muss seinen eigenen Weg finden und eventuell anhand der Bildqualität von diesem Workflow abweichen. In den einzelnen Bearbeitungsschritten werden bewusst verschiedene Aufnahmen gezeigt, da nicht jeder in den Genuss von gutem Seeing kommt, aber dennoch einen guten Vergleich bei der Bearbeitung benötigt.

Dieses Tutorial zeigt anhand von Jupiter beispielhaft, wie die Bildbearbeitung bei einem Bild vom Gasriesen aussehen kann. Wir werden diesen und alle anderen Artikel immer wieder aktualisieren bzw. überarbeiten.

Aufnahmeequipment

• Newton 12″ Selbstbau Teleskop
• EQ8-R Montierung
• ZWO ASI 178MC Farbkamera
• TeleVue Barlow 2,5fach
• Pierro ADC
• SharpCap Aufnahmesoftware

Insgesamt wurden knapp 30 Videos mit einer Länge von je 25 Sekunden verarbeitet. Da AS3! auch die Derotation beherrscht, können Aufnahmen mit einer Teleskopöffnung von 30cm bei Jupiter bis zu 60 Sekunden betragen. Mit größerer Öffnung verringert sich die Aufnahmezeit. 

Verwendet wurde ein Newton Teleskop 12″ mit einer ZWO ASI 178MC, Pierro ADC MK3 und einer Telezentrik mit 2,5fach Vergrößerung. Im Anschluss zeigen wir kurz und knapp einen parallelen Workflow mit der Monokamera und Filterset.

SharpCap

SharpCap verwenden wir für die Aufnahme von Videos im Format *.ser. Hier sollte man bei einer Öffnung von 300mm bzw. 12″ und einer Brennweite von rund 4000mm eine Belichtungszeit von 15ms verwenden. Wie immer ist dieser Wert davon abhängig, welche Teleskopöffnung und Barlow verwendet werden. Wenn Einzelvideos besonders guten Seeingbedingungen ausgesetzt sind, sollte man diese nach der Aufnahme auf alle Fälle markieren, um sie im weiteren Bearbeitungsverlauf als Referenz zu nutzen.

Die Bearbeitung von Aufnahmen mit einer Monokamera werden im letzten Kapitel weiter unten behandelt. 

Bei einem 12″ Newton Teleskop und 3750mm Brennweite ergibt sich je nach Entfernung von Jupiter zur Erde bei Videos ein ROI von 640×480 Pixel. Aufgrund der Rotation von Jupiter sollte die die Länge eines Videos 30 Sekunden nicht überschreiten. 

PIPP

In unserem Artikel Planeten fotografieren – Tutorial für Einsteiger und Fortgeschrittene haben wir der Vollständigkeit halber die Software PIPP vorgestellt, die grundsätzlich sehr hilfreich sein kann und die Videogröße stark verringert, allerdings auch Artefakte erzeugt, die uns und auch anderen Hobby Astronomen bisher kaum aufgefallen sind. Diese zeigen sich unter anderem im Blaukanal bei starker Schärfung. Die Linien entstehen unabhängig von den Einstellungen oder dem Format. Oftmals fallen diese aber nicht auf, da die meisten Astronomen zusätzlich zur Schärfung die einzelnen Schärfungsebenen glätten. Ähnliche Artefakte erzeugt vereinzelt auch Autostakker!3 bei Aktivierung der Drizzle-Funktion. 

PIPP bietet den Vorteil, dass einzelne Frames aus Videos mittig zentriert werden und die Videogröße verringert wird. Dadurch sind sie schneller und einfacher zu bearbeiten. Im Grunde können die Videos im *.ser-Format aber auch direkt ohne die Verwendung von PIPP in AutoStakkert!3 geladen und direkt gestackt werden. AS!3 zentriert die Summenbilder nach dem Stacken nämlich auch. Allerdings wird hier eine andere Technik verwendet.

AutoStakkert!3

Die Jupiteraufnahmen, die bei ruhigen atmosphärischen Turbulenzen aufgenommen wurden, werden in AutoStakker!3 gestackt. Da wir in diesem Workflow von einem relativ gutem bis sehr gutem Seeing ausgehen, stacken wir rund 40% der Einzelframes. In unserem Fall zeigt der Quality Graph an, dass rund 50% der Frames eine Qualität von 50% und mehr aufweisen. Daher könnte man theoretisch auch 50% der Frames mit einer Qualität von 50% und mehr stacken. Da wir die Bilder aber auch noch derotieren werden, bleiben wir bei 40%, um nicht zu viele wertvolle feine Details zu verlieren. 

Nach dem Analysieren in AS!3 beträgt die Qualität von rund 59% der Einzelframes mehr als 50%. Wir stacken allerdings nur 40% davon. Nun könnte man annehmen, dass beim Stacken von nur 20%wesentlich mehr feine Details sichtbar wären. In unserem Fall möchten wir nämlich bis zu 30 Summenbilder derotieren und zusammenführen. Es würde beim Schärfen hinsichtlich des Rauschens kaum einen Unterschied machen, ob wir 20% oder 40% der Einzelframes stacken. Allerdings ist der Kurvenabfall zwischen 20% und 40% dermaßen gering, dass das keinen Unterschied hinsichtlich der Qualität des Summenbilds machen würde. Und mit mehr Frames können feinere Details besser ausarbeiten werden, ohne große Beachtung des Rauschens. 

Als Stacking-Optionen kann Double Stack Referenz prinzipiell deaktiviert bleiben. Minimum Bright sollte auf 35 bis 45 gesetzt werden. „Close to Edge“ kann aktiviert werden. Letztere haben Einfluss auf das automatische Setzen der APs. Da unsere Aufnahmen nur 640×480 Pixel groß, setzen wir das Drizzle auf 1,5fach. Das erleichtert das Aussortieren von schlechten Summenbildern und gleichzeitig auch die Bildausmessung bei der Derotation in WINJUPOS.

⚠ Üblicherweise beträgt die Aufnahmelänge eines Videos bei Jupiter 30 Sekunden, um den Einfluss der Planetenrotation so gering wie möglich zu halten. Grundsätzlich kann die Videolänge bei einer Teleskopsöffnung von 30cm bis zu 60 Sekunden bei Jupiter betragen. AutoStakkert!3 kann kurze Rotationszeiten nämlich gut ausgleichen. Der Vorteil von längeren Videos ist, dass die Summenbilder nach der ersten Schärfung weniger rauschen und somit besser vom WINJUPOS Algorithmus verarbeitet werden können.  

Parallel dazu werden auch geschärfte Summenbilder mit der Endung *conv.tif gespeichert. Dadurch können wir über die Explorer Suche die geschärften Aufnahmen herausfiltern und vorselektieren. Anschließend werden auch die Originalaufnahmen ohne Schärfung selektiert. In WINJUPOS kann man bestimmte Aufnahmen dann zusätzlich unterschiedlich gewichten. 

Unter „Stack(name) Options“ unbedingt das „free field“ von „_“ auf „-“ umändern, da ansonsten der WINJUPOs kompatible Dateiname nicht korrekt erkannt wird und die Sekundenangabe in WINJUPOS mit einem Unterstrich nicht eingelesen werden kann.

Stacken von Jupitermonden

Die Jupitermonde Ganymed, Callisto, Io und Europa müssen besonders gründlich gestackt werden und verzeihen keine Fehler. Erfahrungsgemäß sollte man eine AP Größe von rund 40 bis 60 wählen. Die Monde dürfen ebenfalls mit einem AP markiert werden. Allerdings hängt die Qualität davon AP, welche Größe gewählt wird. Bei extrem guten Seeing gibt es auch auf den Monden feine Details. Daher geht man oft davon aus, dass 2-3 kleine APs dafür ausreichen. Tatsächlich erreichen wir aber oftmals bessere Ergebnisse, wenn wir eine möglichst großen AP auf den Mond setzen.

Übrigens kann auch WINJUPOS bei der Derotation sehr gut stacken. Dennoch sollte man sich bei der Derotation nur auf WINJUPOS konzentrieren und später ein oder mehrere Monde von einem guten Summenbild mit möglichst vielen Frames ausschneiden und in das derotierte Bild kopieren. Ich verwende dazu das derotierte Bild und lege mir davor oder dahinter eine Ebene mit einem guten geschärften Summenbild und drehe dann das Summenbild entsprechend der Ausrichtung des derotierten Bilds. Man kann die Eben immer wieder ein- und ausblenden, um zu überprüfen, ob die Bilder auch exakt übereinander liegen. Nun kann man je nach Ablauf z.B. den Radierer verwenden oder den Mond einfach nur ausschneiden und in das derotierte Bild kopieren. Alternativ kann man auch wenige gute Summenbilder in WINJUPOS ausmessen und entsprechend derotieren. Dann erhält man ebenfalls ein gutes Mondbild. Oder man stackt mit AS!3 rund 2-3 Videos mit 40-60% und erhält ebenfalls ein gutes Mondbild, das später dem derotierten Bild hinzugefügt werden kann.

Sortieren der Summenbilder

Bevor es an die Derotation in WINJUPOS geht, sollten die Summenbilder einzeln auf ihre Qualität hin überprüft werden. Dazu kann man beispielsweise in Affinity Photo oder GIMP mithilfe eines Filters mehrere Summenbilder gleichzeitig laden und den Befehl  Schärfen ausführen. Anschließend kann man sich die geschärften Summenbilder anschauen und aussortieren. Alternativ können während dem Stackingvorgang in AS!3 auch vorgeschärfte Bilder ausgegeben werden. Mithilfe der Suchfunktion des Windows Dateiexplorers lassen sich diese entsprechend der Dateiendung mit „*conv“ im Suchfenster aussortieren. Nun kann man eines der vorgeschärften Bilder mit der Windows-Fotoanzeige öffnen und sich mit den Pfeiltasten nach vorne und zurück bewegen. Sehr schlechte Summenbilder können mit der „ENTF“-Taste gelöscht werden. Auch Registax bietet unter Tools/Macro/Batch window die Möglichkeit, mehrere Dateien gleichzeitig zu schärfen und das nicht nur in vereinfachter Form, sondern mit dem vollen Umfang des Wavlet Filters.

Nun geht man in den ursprünglichen Ordner und löscht alle Summenbilder, die keine dazugehörige „*conv“ haben.

WINJUPOS bietet die Möglichkeit, Summenbilder zu gewichten. Daher sollten nur sehr schlechte Aufnahmen, wie oben beschrieben, vollständig gelöscht werden.

WINJUPOS (Farbkamera)

Das Derotieren von Jupiteraufnahmen gestaltet sich aufgrund der Größe von Jupiter und der zahlreichen Details sehr einfach. Die automatische Bildausmessung funktioniert allerdings nicht immer mit vorgeschärften Summenbildern, da je nach Anzahl der gestackten Frames das Rauschen einem ein Strich durch die Rechnung macht. Man kann zwar die vorgeschärften Summenbilder laden und die automatische Ausrichtung starten, sollte allerdings auch ein ungeschärftes Bild zur Überprüfung laden. WINJUPOS arbeitet grundsätzlich sehr präzise. Dennoch gibt es ein Zeitmysterium, über das manche Astronomen stolpern. Wer Jupiter mit seinen Monden aufnimmt, wird möglicherweise feststellen, dass trotz korrekter Koordinaten und Zeitangabe die tatsächliche Mondposition von der in WINJUPOS dargestellten Sollposition abweicht. Das hat einen einfachen Grund, denn die Jupitermonde rotieren teilweise unterschiedlich schnell und können deshalb auch mal um 20 Minuten von der in WINJUPOS dargestellten Position abweichen.

⚠ WINJUPOS arbeitet mit leicht vorgeschärften Summenbildern, die wenig bis kein Rauschen aufweisen, am zuverlässigsten. Dazu kann die Batchverarbeitung in Registax verwendet werden. Bei hochqualitativen Aufnahmen reicht es, den Schieber für die Ebene 2 in Registax im ersten drittel zu bewegen, um eine gewisse Schärfe zu erreichen. Danach können diese Bilder in WINJUPOS verarbeitet werden. Alternativ können auch die von Autostakkert vorgeschärften Bilder verwendet werden. Dazu die EInstellungen in AutoStakkert so wählen, dass kein großes Rauschen vorhanden gegeben ist.

Zunächst einmal laden wir ein gutes vorgeschärftes Bild in WINJUPOS und starten mit der Taste F11 die automatische Ermittlung. Wenn Jupiter auf dem Kopf steht, funktioniert die automatische Ausrichtung nicht. Dann sollte man mit den Tasten P und N zunächst einmal den Umriss grob auf dem Kopf drehen, so dass Norden nach unten zeigt. Es können auch weitere Bilder geladen werden, um zu überprüfen ob, die Ausrichtung auch korrekt funktioniert hat. Minimale Abweichungen sind oftmals der Qualität der Bilder geschuldet.

Die RV-Korrektur kann dabei helfen, die automatische Ermittlung anhand des Jupiterrands zu optimieren. Oft sind das aber nur wenige Pixel, die die Umrandung nachkorrigiert werden muss. Anschließend kann unter „Bild und Umrandung“ die Umrandung mit Bild zentrieren und die Umrandung so drehen, dass der Äquator waagerecht steht.

Kommen wir nun zu einer Funktion, die einem die Arbeit in WINJUPOS sehr erleichtert. Unter „Div“ können nämlich mehrere Summenbilder gleichzeitig geladen und ausgemessen werden. Voraussetzung ist aber, dass der Planet auf einer parallaktischen Montierung aufgenommen wurde. Wer seine Planeten mit einem Dobson und GoTo, also Alt.-Az. Montierung, aufnimmt, hat zusätzlich eine Bildfeldrotation und muss demnach jedes Bild einzeln laden und auch einzeln ausmessen. Dobsonbesitzer mit EQ-Plattform darunter sind davon befreit. Auch darf zuvor kein Kamerawechsel und auch keine Rotation der Kamera durchgeführt worden sein, da ansonsten die Rotation von Jupiter nicht mehr identisch zu der ausgemessenen ist.

⚠ In der neusten Version WINJUPOS 12.3.10 hat sich höchstwahrscheinlich durch die Implementierung einer neuen Algorithmusfunktion ein Fehler eingeschlichen. Bei der Verarbeitung eines Stapels verschiebt sich bei einigen *.ims-Dateien die Umrandung, wodurch die korrekte Ausrichtung des Planeten nicht mehr gegeben ist. Wer diese WINJUPOs Version verwendet, sollte die Bilder erst einmal einzeln laden und speichern. 

Die Batchverarbeitung ist einfach. Dazu wählen wir unter dem Tab „Div.“ den Punkt „Erzeuge Einstellungsdatei für Bildstapel“ aus und selektieren alle Summenbilder, die wir ausmessen möchten. In unserem Fall haben wir die zuvor vorgeschärften Bilder mit der Dateinamenendung „*conv“ nicht entfernt. Dann werden die Summenbilder geöffnet und die „*.ims“ Dateien erstellt. Wichtig zu wissen ist, dass das geöffnete Bild in der Batchverarbeitung nicht berücksichtig ist. Dieses sollte vor oder nach der Batchverarbeitung einzeln als *.ims gespeichert werden. Winjupos zeigt üblicherweise an, dass z.B. 4 von 5 Bilder als *.ims gespeichert wurden. Das ist grundsätzlich ein Zeichen dafür, dass das geöffnete Bild nicht berücksichtigt wurde.

Unter „Werkzeuge“ kann die Derotation der RGB Bilder gestartet werden. Dazu werden alle „*.ims“-Dateien geladen und der RV-Wert auf z.B. 0,80 für alle gesetzt. Nun kann man sich alle vorgeschärften Aufnahmen nochmal anschauen und entsprechend die Gewichtung einstellen. Als Bezugszeit nimmt man am besten eines der Summenbilder, dessen Zeit zur automatisch ermittelten Zeit passt. Einzelbilder sollte gespeichert werden. Ist bei Bildern mit der Monokamera relevant. Norden kann nach oben zeigen. Optimierte Bildausmessung (Verschiebung+Drehung+Größe) aktivieren. Maskierungsradius 5-15 mm, abhängig von der Mondposition. Ist das Bild berechnet, kann es mit der Schärfung weitergehen.

Es können theoretisch unendlich viele Summenbilder derotiert und gestackt werden. Ab einer bestimmten Anzahl macht es aber keinen Unterschied, da nicht unendlich viel geschärft werden kann. Von der Erfahrung her lässt sich sagen, dass bei gutem Seeing rund 5-6 Minuten ausreichen, um daraus ein vernünftiges Gesamtsummenbild mit WINJUPOS zu derotieren. Dabei sollte jedes Summenbild aus rund 40% der besten Bilder mit einer Qualität von mehr als 50% bestehen.

💡 Grundsätzlich sollten Summenbilder vor der Derotation in WINJUPOS mit Registax oder einem anderen Tool leicht geschärft werden (Schärfen ohne Entrauschen), um Randartefakte infolge der Derotation oder Verschiebungen der einzelnen Bilder zu vermeiden. WINJUPOS derotiert vorgeschärfte Bilder nämlich deutlich präziser. Das Vorschärfen kann in Registax über die Batchfunktion erfolgen oder für jedes Einzelframe individuell. Die Unterschiede sind dabei deutlich. Sind die Summenbilder zu verrauscht, sinkt damit auch die Positioniergenauigkeit. Das Modul Bildausmessung in WINJUPOS erwartet möglichst rauschfeie und scharfe Bilder. 

Untenstehendes Bild zeigt beispielhaft, dass mehr Summenbilder zu hässlichen Artefakten am Rand führen und es beim Schärfen hinsichtlich Rauschen keinen Unterschied gibt. Kleine Randartefakte rechts lassen sich mit dem Zauberstift in GIMP/Affinity Photo einfach herausschneiden. Bei zu vielen Summenbildern entstehen aber auch links davon Randartefakte, wodurch der Planet beschnitten werden muss und somit nicht mehr schön groß, rund und weich erscheint. Im Bild rechts sind zwar auch leichte Randartefakte zu sehen, die lassen sich aber mit einem Tool einfach entfernen.

Nach der Derotation in WINJUPOS sieht unser Ordner üblicherweise wie folgt aus:

WINJUPOS (Monokamera)

Die Derotation von Aufnahmen, die mit einer Monokamera und RGB-Filtersatz erstellt worden sind, gestaltet sich ähnlich wie die von Farbaufnahmen. Es wird ein Summenbild vom Rotkanal geladen, unter „Just.“ der Kanal „Rot“ gewählt und anschließend unter „Div“ Einstellungsdateien erzeugt, wobei nur die Summenbilder vom Rotkanal geladen werden. Für die anderen beiden Kanäle wird dieser Schritt genauso ausgeführt. Danach wird „Derotation von Bildern“ ausgewählt, alle „.ims-Dateien ausgewählt und derotiert. Die Option „Speichern von Einzelbildern“ muss dabei gesetzt sein, denn nach der Derotation müssen wir für jeden Kanal die derotierten Einzelbilder in AS!3 ziehen und zu 100% stacken.

Affinity Photo/GIMP (Monokamera)

Bei Aufnahmen mit einer Monokamera muss man nach der Derotation mit WINJUPOS alle Aufnahmen eines Kanals nochmals in AS!3 laden, analysieren und 100% stacken. Als AP kann ein großer rund um den Planeten gelegt werden (Funktioniert bei Saturn und Venus) oder man nutzt das automatische Setzen von relativ großen APs (Funktioniert bei Jupiter gut). Bevor die Summenbilder der Kanäle z.B. in Fitswork als RGB zusammengesetzt werden, sollte man unbedingt alle drei Summenbilder der Kanäle in Affinity Photo oder GIMP laden und den Grünkanal als Referenz nutzen, um die Kanäle Rot und Blau korrekt zu positionieren, denn oftmals sind die anderen beiden Kanäle bezogen auf Grün verschoben und müssen minimal nachkorrigiert werden. Beim Speichern im TIFF Format ist darauf zu achten, dass Farbbilder als TIFF RGB (16 Bit) gespeichert werden und einzelne Kanäle wie Rot, Grün oder Blau als TIFF Graustufenbild (16 Bit). 8 Bit sind grundsätzlich auch ausreichend, wenn die Aufnahmen in 8 Bit vorliegen. 

Fitswork

Die derotierte RGB-Aufnahme sollte zunächst in Fitswork geladen und in RGB aufgeteilt werden, um die Kanäle einzeln zu schärfen. Alternativ kann das Summenbild auch direkt in Registax geladen und geschärft werden. Nur werden dann alle Kanäle gleichermaßen geschärft. Erweitert man das Bild nach RGB, so kann man die Kanäle Rot und Grün auf den höheren Ebenen und den Blaukanal auf den tieferen Ebenen schärfen. Allerdings könnte man nach der Schärfung in Registax das Summenbild in Fitswork laden, nach RGB erweitern und den Blaukanal nachträglich auf einer tieferen Ebene nachschärfen. Beide Varianten bringen identische Ergebnisse. 

In unserem Beispiel zerlegen wir das Farbbild in 3 s/w Bilder speichern die Bilder, um sie danach mit Registax einzeln zu schärfen. Eine Vergrößerung ist zu diesem Zeitpunkt nicht sinnvoll, da sich ansonsten die Ebenen verschieben und man wesentlich tiefer schärfen muss, um weiterhin feine Strukturen herauszuarbeiten.

Registax (Mono- und Farbkamera)

Wie weiter oben bereits erwähnt, kann in Registax entweder das WINJUPOS derotierte Summenbild oder aber die einzelnen Farbkanäle geladen werden. Wird das Summen-Farbbild geladen, sollte in den Ebenen 1 und 2 geschärft werden. Später kann das RGB in Fitswork geladen, in s/w Bilder zerlegt und den Blaukanal auf Ebene 3 nachschärft werden. Zu beachten ist, dass das Schärfen auf verschiedenen Ebenen abhängig von der Bildgröße ist. Bei größeren Aufnahmen fängt man üblicherweise bei Ebene 2 an, da Ebene 1 nur extrem feine Details abdeckt und zu mehr Rauschen als Schärfe führen kann. Das hier gezeigte Jupiterbild hat eine Auflösung von 700×700 Pixel. Übrigens verstärkt der Wavletfilter im „Default„-Modus Randartefakte, da zwar sehr fein geschärft werden kann, dies aber auch Artefakte schärft.

Wer über schlechtes Material oder wenige Frames verfügt und nur sehr wenig schärfen kann, sollte den „Gaussian„-Modus wählen und Denoise=0,2 | Sharpen=0,13 setzen. Ab hier kann dann stufenweise erhöht werden. Manchmal ist es besser, Ebene 1 höher zu setzen und manchmal ist es von Vorteil, Ebene 2 höher zu setzen. Wir haben beides ausprobiert und festgestellt, dass am Ende identische Ergebnisse resultierten, da die Grenze der Schärfe das Bild selbst vorgibt.

Bei Aufnahmen mit Monokamera und RGB Filtersatz macht es Sinn, jeden Kanal einzeln und individuell zu schärfen. Wurden die Aufnahmen mit einer Farbkamera gemacht, sollte man auch hier das Farbbild in 3 s/w zerlegen und die einzelnen Kanäle nachschärfen. Nur so lassen sich feine Details herausarbeiten.

Alle Einstellungen bleiben zunächst auf „Standard“. RGB Balance kann bei einem Farbbild aktiviert werden, bei einzelnen Monoaufnahme nicht. Bei derotierten Bildern ist das Rauschen meist gering, so dass wir den Wavelet „Default“ Filter wählen und bei einer Bildgröße von rund 700×700 Pixel nur die Ebene 2 zum Schärfen nutzen. Ebene 1 kann minimal zum nachschärfen genutzt werden. Bei gutem Seeing ruhig stärker schärfen, bis Rauschen sichtbar wird und dann einen kleinen Schritt entschärfen. Wenn wir später nämlich ein RGB bauen und eventuell nachschärfen, wird der Blaukanal etwas benachteiligt. Da der Default Filter keinen Entrauscher enthält, sollte dieser Filter wirklich nur minimal angesetzt werden, da ansonsten durch das Stacken oder der Derotation merkwürdige Linien und andere Artefakte mit verstärkt werden.

Kommen wir zurück zu den drei s/w Bildern. Der grüne Kanal kann mit Ebene 2 stärker geschärft werden. Dieser ist meistens am besten dafür geeignet. Der Blaukanal wird bei Ebene 2 etwas weniger geschärft, dafür aber auch bei Ebene 3, da dieser meistens mehr rauscht und schwächer ist. Der Rotkanal wird etwas weniger als der grüne Kanal geschärft. Alle Aufnahmen werden einzeln gespeichert.

Manchmal kann es sich lohnen, den Use Linked Wavelets zu verwenden, um feine Details besser herauszuarbeiten. Dieser sollte aber vorsichtig eingestellt werden. Ansonsten funktioniert auch der ohne die verlinkten Wavelets, ist aber insgesamt etwas grober.

Fitswork (Mono- und Farbkamera)

Die einzelnen geschärften Farbkanäle werden in Fitswork geladen und als RGB zusammengesetzt (untere Reihe). Wurde lediglich das Farbbild (Summenbild) in Registax oder einer anderen Software geschärft, wird das Farbbild in 3 s/w Bilder aufgeteilt, die Umgebung als Weißwert gesetzt (Rechte Maustaste auf eine helle weiße Stelle von Jupiter) und dann der Blaukanal mit dem Wavelet Filter nachgeschärft. Dazu am besten tiefere Ebenen für grobe Details nachschärfen. Anschließend werden R, G und der nachgeschärfte Blaukanal wieder zu einem RGB Bild zusammengesetzt (obere Reihe). 

Folgendes Bild zeigt ein weiteres Jupiterbild, dass wir nach der Bearbeitung zur beispielhaften Darstellung zerlegt haben.

Die Funktion Umgebung als Weißwert entspricht der Farbbalance Option in Registax, bei der die Farben im Histogramm möglichst übereinander gelegt werden. In unserem Beispiel arbeiten wir mit dem unteren Farbbild weiter. Da ausreichend Details vorhanden sind, könnte man das Bild erneut um den Faktor 1,5fach vergrößern (entspricht dem Drizzle). Allerdings verhält sich das Bild dann anders beim Schärfen der einzelne Ebenen. Daher arbeiten wir im nächsten Schritt die Artefakte am Rand heraus. Übrigens sollte man bereits an dieser Stelle die Schärfung soweit wie möglich beendet haben. Möchte man im späteren Verlauf Farbkanäle ausrichten oder bestimmte Kanäle nachschärfen, erhält man unter Umständen wieder einen Rand, den man entfernen muss. 

Bevor die Artefakte am Planetenrand entfernt werden, führen wir noch eine Kanalausrichtung durch. Dazu wird ein gelber Kasten um den Planeten gezogen und unter Bearbeiten die Funktion Farblayer zurechtrücken ausgewählt.

Sollte dieser Schritt zu einem späteren Zeitpunkt ausgeführt werden, erhält man unter Umständen einen Farbsaum, der wieder mühsam entfernt werden darf. Übrigens gibt es bei Aufnahmen mit einer Monokamera stets eine Verschiebung zwischen Rot, Grün und Blau und zwar um 1-2 Pixel in horizontaler und in vertikaler Richtung. Entweder setzt man die monochromen Bilder zu einem RGB zusammen und rückt das Farblayer zurecht oder aber man lädt alle drei s/w Bilder in einem Grafikprogramm und nimmt den Grünkanal als Referenz. Rot und Blau müssen dann nacheinander als Ebene darüber gelegt und so verschoben werden, dass diese exakt über dem Grünkanal-Bild liegen. Anschließend speichern und zu einem RGB zusammensetzen.

Affinity Photo / GIMP (Farbe/Mono)

Bei einer Derotation von mehreren Minuten und der Schärfung in Registax/Fitswork resultieren automatisch auch Randartefakt. Dazu haben wir uns zunächst einem Summenbild bedient, dass am 21.08.2023 bei sehr schlechtem Seeing aufgenommen wurde. Dennoch lässt sich aus dem Bild mit wenigen Handgriffen einiges an Details herausholen. Befinden sich zusätzlich Monde im Bild, entsteht ein weiterer Rand. In diesem Fall übermalen wir zunächst einmal grob die Randartefakte des Mondes mit dem schwarzen Pinsel. Dann wird das Auswahlwerkzeug mit einer Toleranz von rund 7-10% genutzt, um eine Auswahl rund um Jupiter zu setzen. Parallel dazu kann auch gerne die Belichtungszeit etwas erhöht werden, um Farbsäume und Hintergrundartefakte besser hervorzuheben und so auch gezielter vom Hintergrund zu trennen. Die Rand- bzw. Kantenglättung auf rund 5 Pixel setzen und mit einem Pinsel den Hintergrund bearbeiten. Bei Affinity Photo ist darauf zu achten, dass die Randbreite niedriger gesetzt wird, da sonst bei mehreren Durchgängen auch ein Teil vom Planetenrand wegradiert bzw. übermalt wird.

Das Bild wird dann noch in Fitswork zerlegt, einzelne Kanäle leicht an die anderen angepasst, in Affinity Photo Leuchtkraft und Sättigung erhöht, den Mondschatten mit dem Restaurationswerkzeug vorsichtig drumherum bearbeiten und fertig.

Beim Speichern im TIFF Format ist darauf zu achten, dass die Farbbilder als TIFF RGB (16 Bit) gespeichert werden und einzelne Kanäle wie Rot, Grün oder Blau als TIFF Graustufenbild (16 Bit). 8 Bit sind grundsätzlich ausreichend, wenn die Aufnahmen in 8 Bit vorliegen.

Fitswork

Nachdem die Jupiteraufnahmen hinsichtlich der Artefakte bearbeitet worden sind, können diese in Fitswork einem Feintuning unterzogen werden. Dazu wird zunächst das Summenbild nochmals vergrößert und zwar erneut auf 1,5x mit Bicubic oder Lanczos.

Anschließend kann das Summenbild mit dem Waveletfilter ganz leicht nachgeschärft werden. Je nach Details und Schärfegrad macht es manchmal aber auch Sinn, dieses Rezisen zu einem späteren Zeitpunkt durchzuführen. Das nachgeschärfte Summenbild wird nun mit dem Gauss-Filter entschärft, bis keine Körnung mehr infolge des Rauschens zu sehen ist. Das mit Gauss geglättete Bild kann dann z.B. mit einer AI-Software nachgeschärft werden und als Ebene mit rund 60% über das nachgeschärfte Bild gelegt werden.

AI Software

Mithilfe einer AI Software lassen sich manche Aufnahmen durchaus gut glätten. Allerdings sind solche Filter mit Bedacht zu verwenden, da z.B. beim Mond unschöne Artefakte erzeugt werden, während z.B. bei Jupiteraufnahmen die Ränder verschwommen wirken und Details je nach Entrauschgrad zu stark nachgezeichnet werden. Insbesondere diejenigen, die ihre Bilder z.B. bei ALPO für wissenschaftliche Zwecke hochladen, sollten auf eine AI verzichten. Daher verwenden wir diese AI nur der Vollständigkeit halber und zwar mit einem Summenbild, dass wir vorher mit dem Gaussfilter sauber geglättet haben. So verhindern wir, dass Details unrealistisch wirken oder Artefakte hinzugefügt werden. Dieses Bild legen wir danach als Ebene über das ursprüngliche Bild und zwar mit einer Transparenz von 50-60%. Der Vorteil ist, dass das ursprüngliche Bild etwas rauschen darf und sogar überschärft werden kann. Das gleicht sich nach der Ebenenüberlagerung aus.

Bevor mit einer Software wie Topaz AI nachgeschärft wird, sollte das Originalbild 1x mit Gaussfilter geglättet werden und parallel dazu ein weiteres so stark geschärft werden, bis es geradeso nicht überschärft wirkt. Dabei nicht glätten, nur Schärfen! Wenn wir später das andere geglättete Bild darüber legen, wird das Bild auch weniger rauscht. Ich lade das Bild manchmal auch nochmal in Registax und nutze den Wavelet-Filter (Gaussian), und ziehe Ebene 1 und etwas an Ebene 2 bei Werten rund um 0,085 und Denoise 1,75-2,0. Etwas Rauschen ist in Ordnung, um feine Details zu entlocken. Später verschwindet das Rauschen durch Überlagerung mit anderen Ebenen.

Am besten dazu Ebene 2 verwenden, abhängig von der Vergrößerung. Anschließend mit dem Gaus Glätten Filter das Rauschen entfernen, wobei ein sehr kleiner Radius und viel Verstärkung verwendet wird. Dann in Topaz Denoise laden, aber lediglich den Soften Normal verwenden und ganz leicht nachschärfen. Ansonsten entstehen Artefakte. Alternativ kann auch die unscharf Maskieren Maske verwendet werden.

Das Bild dann wieder in Fitswork laden, wieder nachschärfen und dann in Affinity Photo oder GIMP mit dem ursprünglichen Bild ohne Topaz Schärfung laden und dieses Bild dann zu 50% über das ursprüngliche Bild setzen.

Affinity Photo

Bei der Derotation vom Jupiter entstehen je nach Länge unter anderem Randartefakte und Farbsäume, die durch unterschiedliche Schärfung der Kanäle verstärkt werden. Im untenstehenden Fall wurde der Blaukanal in den unteren Ebenen etwas stärker nachgeschärft. Dadurch kommt ein leichter Farbsaum rechts und links davon zustande. Die Farbsäume lassen sich mit einem Grafikprogramm wie GIMP oder Affinity Photo sehr leicht mithilfe des Auswahlwerkzeugs und dem HSL korrigieren. Dazu kann gerne der Rand geglättet werden.

Ergebnis

Diesen Workflow habe ich auf verschiedene Aufnahmen angewendet. Auf die Verwendung der Sharpen AI haben wir allerdings verzichtet. Und hier das Ergebnis

Bonus Monokamera

Oft ist es hilfreich eine kleine Übersicht darüber zu haben, welcher Schritt als nächstes folgt. Hier eine Zusammenfassung der Bearbeitungsschritte für Aufnahmen mit einer Monokamera:

• Alle Aufnahmen eines Kanals gleichzeitig stacken (z.B: 5x Rotkanal, 6x Grün und 8x Blau). AP48 und Min Bright 30-45 wählen.
• Wenn Monde dabei sind ➔ Größe der APs anpassen
• Wenn mit SharpCap aufgenommen wurde und WINJUPOS-kompatible Namen verwendet wurden, endet der Dateiname mit z.B. 01:33_3), AS!3 generiert danach _XYZ. Der Unterstrich muss durch einen Bindestrich ersetzt werden. Am besten direkt in AS!3 während dem Stacken.
• Alle AS!3 vorgeschärften Bilder durchgehen und eventuell mit mehr Frames nachstacken, wenn die Qualität sehr gut ist. Bei schlechten Aufnahmen ruhig nur 20% statt 40% stacken.
• Ein gutes AS!3 Bilder (vorgeschärft) für die Derotation verwendet. Dazu zunächst ein Bild laden, abmessen und danach unter Div. mehrere Bilder gleichzeitig laden. Am besten zunächst Rot, Grün und dann Blau und in WINJUPOS den passenden Farbkanal auswählen.
• Generiertes Bild von WINJUPOS kann als Luminanz verwendet werden, muss es aber nicht.
• Einzeln derotierte TIF-Bilder in AS!3 laden, wobei jeder Kanal getrennt behandelt wird, dann alle Summenbilder von jedem Kanal zu 100% stacken. Erneutes Drizzle nicht erforderlich. Messpunkte grob automatisch setzen oder einen Kasten um den Plasneten ziehen. Auch Das nachträgliche Verschieben der Planeten ist in einem Grafikprogramm möglich. Dadurch werden alle Summenbilder deckungsgleich gebracht.
• Gestackte R, G und B in Fitswork laden, RGB bilden und dann in Registax schärfen. Oder besser R in Registax mit Ebene 2 schärfen, G mit Ebene 2 bis fast Maximum und Ebene 1 leicht schärfen, da Grün stark ist und Blau Ebene 2 und 3 bis etwa 90%. Danach erst die RGBs in Fitswork laden und zu einem RGB zusammensetzen. Wavelets default verwenden.
• RGB in Fitswork laden und zu 1,5 fach vergrößern oder besser erstmal nur speichern und später vergrößern.
• Luminanz und RGB in GIMP oder Affinity Photo verfeinern, Randartefakt entfernen, bei RGB Farbsaum und Rand entfernen. Dazu mit Zauberstift hintergrund markieren (Toleranz von rund 8%), Randfschärfe leicht anheben. 1-2 Mal über den Hintergrund mit dem Pinsel schwarz fahren, dann nochmals Hintergrund markieren, Randbreite auf 0% setzen und restlichen Rand genauso entfernen. Rand kann man manchmal leicht entrauschen, da dieser durch den Wavelet default oftmals Artefakte hat.
• RGB Bild und eventuell Luminanz in Fitswork laden und mit Wavelet nachschärfen.
• RGB kann etwas grober geschärft werden, da Luminanz die feinen Details zeigt (Ebene 1 etwas runterregeln falls Rauschen vorhanden ist, da RGB nur als Farbanteil dient. Ebene 2 und vor allem 3 hochregeln. Falls kein Luminanz verwendet wird, nur fein nachschärfen.
• Optional: L-RGB bilden, nochmals 150% Drizzeln (rund 1100Pixel), dann unter Fitswork leicht nachschärfen
• Mit Gauss Bild entschärfen, dann in Sharpen AI oder mit unscharf maskieren bearbeiten
• Sharpen AI Bild mit 50-60% Transparenz über Originalsummenbild als Ebene legen. Dann zusammenführen und einzelne wichtige Bereiche hervorheben bzw. nachschärfen.
• Farbsaum rechts und links entfernen
• Bei Monden auch mit Restaurationsbild, etc..
• Feintuning und nochmals nachschärfen.

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Wer sich für ein Newton Teleskop interessiert oder bereits ein Gerät besitzt, wird früher oder später über das Thema „Newton Teleskop Justage“ stolpern. Dabei tun sich vor allem Anfänger sehr schwer. Glücklicherweise überprüfen die meisten Händler die angebotenen Teleskope vor der Auslieferung, aber auch während dem Transport kann eine Kollimation (Justage) zunichtegemacht werden. Zwar gibt es reichlich Tutorials zu dem Thema, aber kaum eines davon deckt die vollständige Justage eines Newton Teleskops ab. Viele davon beschränken sich entweder auf die Justage für visuelle Beobachtungen oder sind lückenhaft. Deshalb haben wir zu dem Thema eine eigene Anleitung verfasst, die nach und nach erweitert und überarbeitet wird. Darin beschreiben wir detailliert mehrere Vorgehensweisen für die Kollimation eines Newton Teleskops. Zu den beliebtesten Kollimationshilfen zählen das Concenter und der Justierlaser. Das Concenter ist zwar genauer, aber nicht immer zu 100% exakt. Der Justierlaser arbeitet dagegen wesentlich genauer, kann aber beim Klemmen verkippen und eine Dejustage vortäuschen.

Mit dem OCAL Pro gestaltet sich die Justage eines Newton Teleskops wesentlich einfacher. Wer z.B. Deep Sky Fotografie betreibt, kann es sogar mit einem Komakorrektor verwenden, um eine möglichst genaue Kollimation zu erreichen. Wer allerdings weiteres Zubehör wie einen ADC oder eine Barlowlinse einsetzt, sollte nicht den Fehler machen und die Kollimation damit durchführen. Eine Newton Justage sollte stets ohne ADC, Barlow oder Filterrad durchgeführt werden. Lediglich der Komakorrektor ist zulässig. Der Grund dafür ist recht simpel. Das Einstellen des ADCs führt zu einem Wandern des Objekts aus der Bildfeldmitte. Durch das Schwenken des Teleskops wird das Objekt wieder in die Bildfeldmitte zurückgeholt. Dieser Vorgang beeinträchtigt aber nicht den Justierzustand des Teleskops. Die Justage mit dem ADC wäre zwar machbar, in dem die Prismen in Nullstellung gebracht werden, aber aufgrund möglicher Ungenauigkeiten ist das nicht sinnvoll.

Nun gibt es aber noch einen weiteren Faktor, der die Justage beeinflussen könnte: Das Verkippen. Schweres Zubehör wie eine Barlowlinse, ein ADC oder ein Filterrad können zu einer minimalen Verkippung führen. Darüber hinaus sind die Toleranzen der einzelnen Verbindungsstücke wie Steckhülsen oft grenzwertig. Wäre es da nicht sinnvoll, samt Zubehör zu kollimieren? Jaein! Bei der Justage geht es in erster Linie darum, die beiden optischen Elemente Hauptspiegel und Fangspiegel aufeinander auszurichten. Dabei muss der FS die Achse des OAZ genau in das Zentrum des HS umlenken. Oder einfacher gesagt: Die optische Achse des HS muss genau mit der Achse des OAZ zusammenfallen.

Für Deep Sky Fotografie macht es daher Sinn, bei der Justage mit dem OCAL oder einem Justierlaser das Gewicht des Zubehörs zu simulieren und am OAZ einzuhängen. Denn nur so wird eine vollständige Ausleuchtung des Kamerasensors gewährleistet. Bei der Planetenfotografie ist das etwas anders. Hier reicht es aus, das Newton Teleskop nur mit dem OCAL oder einem Justierlaser zu justieren. Denn bei einer möglichen Verkippung wären die Planeten im Verhältnis zum Kamerasensor dermaßen klein, dass das absolut nicht auffallen würde. Nach der Grobjustage kann selbstverständlich auch noch die Feinjustage am Stern erfolgen. Hier kann das vollständige Zubehör am OAZ angeschlossen werden.

Unboxing

Das OCAL Pro sieht auf den ersten Blick wie eine handelsübliche Astrokamera aus. Die Kollimationshilfe kann aber wesentlich mehr. Aber schauen wir uns zunächst einmal an, was im Lieferumfang enthalten ist. Bei der OCAL Pro Version wird neben der Kollimationshilfe zusätzlich ein Adapter M42 auf M48, ein Adapter M42 auf 1,25“ Steckhülse, ein USB-Kabel sowie ein OTG Adapter für Android mitgeliefert. Die Kamera selbst verfügt über ein M42 Innengewinde mit verschraubbarem Schutzdeckel. Auf der Rückseite befindet sich neben der USB-Schnittstelle auch eine Seriennummer. Anhand dieser Seriennummer kann der entsprechende Center-Kalibrierungscode in die Software eingefügt werden. Damit wird gewährleistet, dass die Kreise für die Justierung auch schön mittig erscheinen. Seitlich befindet sich noch ein Siegel von Noctutec, damit sich der Hersteller von nicht genehmigten Importeuren schützt.  

Inbetriebnahme

Um sein Newton Teleskop mit dem OCAL Pro zu justieren, geht man wie folgt vor. Zunächst einmal installieren wir die Herstellersoftware. Unter Umständen funktioniert das Ganze nur, wenn die Installation und/oder Ausführung als Administrator ausgeführt wird. Anschließend wird die Liste der Codes auf der OCAL-Webseite aufgerufen und anhand der aufgedruckten Seriennummer auf der Rückseite der Kamera der entsprechende Center-Kalibrierungscode herausgesucht. Dieser Code muss kopiert und in die focus.txt im Order C:\Users\admin\Desktop\OCAL Electronic Collimator for PC1.3\OCAL Electronic Collimator for PC (abhängig von der installierten Softwareversion) eingetragen werden. Danach kann die Kamera via USB angeschlossen und mittels Software gestartet werden.

Der OCAL Pro Kollimator kann entweder direkt am Okularauszug mittels 1,25“ Steckhülse oder über den mitgelieferten M48 Adapter z.B. mit einem Komakorrektor genutzt werden. Bei Korrektoren ist zu berücksichtigen, dass einige von ihnen zu einer gewissen Unschärfe der Abbildung führen können. Eventuell muss der Arbeitsabstand auf dem Korrektor angepasst werden. Wer sich hierbei nicht sicher ist, sollte ohne Korrektor justieren.

Bei der Newton Kollimation sollte das Teleskop in eine 45-50° Position geschwenkt werden. Das hat zunächst nichts mit der Verkippung des Okularauszugs durch schweres Equipment, sondern vielmehr mit den beweglichen Teilen wie dem Hauptspiegel zutun, da dieser in der Spiegelzelle lediglich gegen das Herausfallen gesichert ist. Ein weiterer kritischer Faktor ist die Wandstärke des Tubus. Die günstigen Standard-Tuben haben Wandstärken von 1,5-2mm. Hochwertige Carbontuben sind mit Wandstärken von 3-4mm und mehr wesentlich formstabiler. 

Meine Teleskope sind für den visuellen- und fotografischen Einsatz nach Osten oder Süden ausgerichtet. Daher bringe ich die Geräte bei der Kollimation in eine Position zwischen Osten und Süden und justiere nachts am Stern nach. Der Einfachheit halber kann das Teleskop aber auch horizontal oder vertikal aufgestellt werden, um sich zunächst mit dem OCAL System vertraut zu machen.

Kollimation mit dem OCAL / OCAL Pro

In der OCAL Software gibt es verschiedene Einstellmöglichkeiten. Ziel ist es, HS, FS und OAZ so zueinander auszurichten, dass die Objektivlinse des OCAL zentrisch zu allen Spiegeln im System ist. Der entscheidene Parameter dafür ist der „Center Offset“. Die Feineinstellung der Mittelpunktposition ist wichtig, denn durch Herstellungstoleranzen von Adaptern kann das Fadenkreuz des OCAL Tools nicht perfekt in der geometrischen Mitte des Bildes stehen. Das Einstellen erfolgt durch Orientierung an einem Fixpunkt im Teleskop.

Hinweis: Es gibt bereits einige Tutorials zum OCAL/OCAL Pro mit unterschiedlichen Vorgehensweisen. Während die einen das Fadenkreuz an der OAZ Öffnung (Fangspiegelseitig) ausrichten, orientieren sich die anderen zunächst am Hauptspiegelrand. Ersteres führt unter Umständen zu einer falschen Kollimation, da je nach Fertigungstoleranzen nicht alle OAZ-Rohre sauber gefertigt sind.

Wie untenstehendes Bild zeigt, ist der HS im aktuellen Justierzustand nicht mittig. Dafür gibt es üblicherweise zwei Gründe: Entweder weil die HS Schrauben zu fest angezogen sind und der Spiegel nicht sauber ausgerichtet ist oder aber weil der Fangspiegel etwas verdreht montiert ist. In unserem Fall liegt es an einem verdrehten Fangspiegel, den wir im Handumdrehen durch die Mittelschraube korrigieren.

Wir gehen bei unserer Justage wie folgt vor:

• HS-Schrauben komplett anziehen, um die Druckfedern voll zu spannen und ausreichend Spielraum für die Justage zu gewährleisten
• Zentrierung mithilfe der Außenkante eines Komakorrektors durchgeführen (Alternativ eignet sich auch der Rand des HS sehr gut als Bezugspunkt für die Zentrierung). Für eine Grobjustage ist notfalls auch das OAZ Rohr zulässig.
• grüner Kreis unter dem Button „Circle 1 Settings“ auf den Rand des HS, auf den Rand des Komakorrektors oder auf die OAZ-Rohr-Austrittskante legen. Gegebenenfalls ein Häkchen auf „Center Offset“ setzen und den Offset mit den Schiebereglern in vertikaler und horizontaler Richtung einzustellen. 
  Hinweis: Wenn die drei Stellschrauben des HS voll gespannt sind, kann es unter Umständen passieren, dass der HS bzw. dessen Rand nicht komplett zu sehen ist. Daher wäre es unter Umständen sinnvoller, sich zunächst am Auszugsrohr oder einem Komakorrektor zu orientieren.
• Nun können weitere Kreise hinzugeschaltet werden
• FS so drehen, dass dieser einigermaßen rund erscheint (Fokus auf den Fangspiegel)
• Mit den drei FS-Schrauben den FS so einstellen, dass der HS wieder schön mittig im grünen Kreis erscheint (dazu wieder auf den HS fokussieren)
• einen dritten Kreis hinzuschalten und den Kamerasensor und die HS Mittenmarkierung zur Deckung bringen.
• Schritte mehrmals wiederholen.
• Wenn alles schön mittig erscheint, der Fangspiegel selbst aber nicht mittig auf dem Kreis liegt, dann sollte der FS leicht gedreht werden, damit der Fangspiegel anschließend mittels der drei Einstellschrauben in entgegengesetzter Richtung gekippt werden kann. Meistens liegt es nämlich daran, dass der FS in eine Richtung mehr gekippt ist und durch die Drehung und Kippung exakter ausgerichtet werden kann.
• Mit jedem Durchgang verbessert sich die Justage.

Um zu prüfen, ob der Offset auch tatsächlich stimmt, könnte man nun dahergehen und das OCAL Pro um 360° rotieren. Der grüne Kreis müsste auch weiterhin auf dem Rand des HS liegen. Ist das nicht der Fall, stimmen möglicherweise die Offsetwerte nicht. Diese Gegenprobe kann in manchen Fällen die Justage auch zunichtmachen. Insbesondere bei verschraubten Systemen macht das deshalb auch wenig Sinn. In unserem Fall verändert sich der Center Offset von 1/2 auf 2/-2. Warum ist das plötzlich? Ist die Orientierung an der Kante des Komakorrektors eventuell doch falsch? Das könnte durch eine ungenaue Fertigung möglich sein. Andererseits könnte durch die 360° Drehung auch die Toleranz der Steckhülse Einfluss darauf haben.

Wer sich also am HS oder dem OAZ-Rohr orientiert, sollte stehts den OCAL mit dem Sensor so positionieren, wie auch die Kamera später angeschlossen wird. Wer allerdings seine Kamera nachts auch mal rotieren möchte, sollte die Methode wählen, bei der die Kamera nach der Kollimation um 360° rotiert wird und anschließend das Center Offset so anpassen, dass die Kollimation stets bestehen bleibt!

Grundsätzlich erhalten wir mit beiden Methoden trotz abweichender Center Offset Parameter am Ende eine extrem genaue Justage. Der Justierlaser bestätigt nach jeder Kollimation mit dem OCAL Pro eine exakte Justage. 

Der Beitrag Newton Teleskop – Einfache Justage mit dem OCAL Pro erschien zuerst auf PCPointer.de.

Neben Planeten gehören vor allem hochauflösende Mondbilder zur Planetenfotografie. Dabei werden Videos im SER-Format angefertigt, die mit Tools wie PIPP in ein gängiges Format wie AVI konvertiert werden. Die Einzelframes werden anschließend mit einem geeigneten Tool wie AutoStakkert!3 analysiert und die qualitativ besten Aufnahmen übereinander (engl.: stack) gelegt. Das durch das Stacken erzeugte Summenbild wird üblicherweise mit einem Wavelet-Filter bearbeitet und anschließend die Farben angepasst. Dazu eignet sich vor allem das kostenlose Tool RegiStax. Gearbeitet wird im TIF-Format. Als technisches Equipment bieten sich Planetenkameras an, die für die Astrofotografie ausgelegt sind.

Planetenfotografie

Das Seeing wird zunehmend unruhiger und hat dadurch einen immer größeren Einfluss auf die Bildqualität. Deshalb werden Planeten auch nicht fotografiert, sondern aufgenommen. Die Länge eines Videos ist unter anderem von der Planeteneigenrotation abhängig und beträgt im Durchschnitt 60 Sekunden. Das gilt vor allem für Jupiter und Mars. Daraus werden dann die besten Aufnahmen gefiltert, übereinandergestapelt und Summenbilder der einzelnen Videos derotiert und erneut gestackt.

Mit verschiedene Tools wie PIPP, AutoStakkert!3, RegiStax und Bildbearbeitungsprogrammen wie GIMP, Photoshop oder Affinity werden Aufnahmen gestackt und Details durch Schärfen mittels Wavelet-Filter oder Deconvolution herausgearbeitet. Es gibt noch weitere Tools wie Topaz Gigapixel AI oder Topaz Sharpen AI, die Bilder mittels künstlicher Intelligenz bearbeiten. Hier ist jedoch vorsicht geboten, denn bei Planetenbildern kann dies zu Artefakten führen, die so aussehen, als würden sie Teil des Planeten sein, es aber nicht sind.

Für die Planetenfotografie eignen sich vor allem Astrokameras mit kleinen Pixeln (z.B. 2,4µm oder 3,76µm). Für den Betrieb ist ein Rechner mit USB-Anschluss erforderlich. Je nach Sensor- und Teleskopgröße werden Planeten unterschiedlich groß dargestellt. Mithilfe von Barlowlinsen kann der Maßstab angepasst werden, was jedoch ein noch feinfühligeres Fokussieren und längere Belichtungszeiten erfordert. Denn durch den Einsatz von Barlowlinsen wird die effektive Brennweite vergrößert, gleichzeitig aber das Bildfeld verkleinert. Dadurch wird auch das Zentrieren der Planeten in die Bildfeldmitte erschwert. Eine motorisierte Fokussierung ist daher von Vorteil, um ein verwackeltes Bild während dem Scharfstellen zu vermeiden.

Farb- und Monokameras

Jede Kamera besitzt einen Schwarz-Weiß-Sensor, der Helligkeitsinformationen aufnimmt. Für die Farbbilder sind hauchdünne Filter vor dem Chip verantwortlich. Vor jedem einzelnen Pixel sitzen Farbfilter, wobei auf rot und blau zwei grüne folgen. Diese vier Pixel ergeben ein farbiges Pixel. Man nennt dieses Filtersystem vor dem Chip auch Bayer-Matrix. Die Umrechnung zu einem Farbbild übernimmt die Kamera, zumindest für Formate wie JPEG. Im RAW-Format können Bilder später auch an einem Computer in Farbbilder umgerechnet werden. Das nennt sich „debayern„. Der Vorteil ist, dass sich aus einem Bild ein Farbbild ergibt.

Auch unter den Astrokameras gibt es Geräte mit einer Bayermatrix. Man nennt diese Farbkameras auch one-shot color-Kameras. Ein großer Vorteil ist, dass die Aufnahmen jederzeit abgebrochen werden können und sich am Ende trotzdem ein farbiges Endergebnis ergibt. Farbkameras haben aber einen großen Nachteil und zwar einen Auflösungsverlust, da nur mehrere Pixel zusammen ein farbiges Bild ergeben.

Monochrome Kameras besitzen einen Schwarz-Weiß-Chip, jedoch ohne Farbfilter. Dennoch lassen sich damit farbige Bilder aufnehmen. Dafür gibt es L-RGB-Filtersätze, mit denen nacheinander für jeden Farbkanal ein Bild erstellt werden kann. Die drei eingefärbten Bilder werden mittels Software an einem Rechner übereinandergelegt und ergeben ein Farbbild. Bei der Verwendung von Farbfiltern wird das Spektrum des Lichts von etwa 750nm (rot) bis etwa 400nm (violett) abgedeckt. Außerhalb dieses Wellenlängenbereichs wird alles abgeblockt.

Für ein Farbbild sind drei Bilder erforderlich. Deshalb eignen sich monochrome Kameras eher für Fortgeschrittene und Profis, da die Aufnahmen mit mehr Aufwand verbunden sind. Bei Planetenaufnahmen kommt hinzu, dass die Planeteneigenrotation Probleme beim Stacken bereitet. Hier gibt es Tools wie WinJUPOS, mit denen Planetenbilder derotiert werden können. Mehr als 15 Minuten sollten die Videos jedoch nicht voneinander entfernt liegen, da ansonsten unschöne Artefakte beim Derotieren entstehen.

Der große Vorteil von monochromen Kameras ist, dass alle Pixel genutzt werden und somit die maximale Auflösung erreicht wird. Mond und Planeten werden kontrast- und detailreicher. Für die Helligkeit und Schärfe ist übrigens der Luminanzkanal verantwortlich, bei einigen Planeten wie den Jupiter aber kontraproduktiv. UV/IR-Sperrfilter lassen das gesamte sichtbare Spektrum des Lichts passieren. Diese sind in einigen Astrokameras wie der ZWO ASI 178 MC werksseitig verbaut, haben dort aber eine andere Funktion. Bei einer Farbkamera kommen die Farben mit einem UV/IR-Sperrfilter im empfindlichen Bereich des Sensors besser rüber. Ansonsten haben diese Filter keine besondere Bedeutung. Die Bilder einer Farbkamera haben 3 Kanäle, die alle einen Luminanzanteil und einen Farbanteil enthalten. Die beiden Anteile ergeben das RGB-Bild. Wenn das RGB der Farbkamera in ein monochromes Bild (Graustufenbild) umgewandelt wird, dann ergibt das ein L-Bild, da die Farbe ohne Luminanz entfernt wird.

Auch mit einer Monokamera können Farben aufgenommen werden, indem 3 Filter (R,G und B) verwendet werden. Der Vorteil einer Monokamera ist, dass der Farbbereich frei gewählt werden kann und so z.B. Seeingeinflüsse reduziert werden können. Es können Rotfilter oder IR-Passfilter verwendet werden, die dann als Luminanz definiert werden. Die Farbinformationen bekommt man entweder vom RGB der Farbkamera oder vom zusammengesetzten RGB der Monokamera. Ein L-Filter bei einer Monokamera macht bei der Planetenfotografie keinen Sinn, da dieser das ganze Spektrum abdeckt und das Bild unscharf werden lässt. Der Einsatz dieses Filters ist eher bei Deep Sky Aufnahmen sinnvoll. Wenn das Bild einer Farbkamera mit dem Luminanzkanal einer Monokamera (z.B. Rot oder IR-Passfilter) kombiniert werden soll, dann muss der Luminazanteil des Farbbildes zunächst entfernt werden. In GIMP oder Photoshop wird dafür die Farbe der Ebene gewählt und dann einfach über die Luminanz gelegt. Manche Bilder müssen zunächst in Fitswork als Luminanz festgelegt werden. In anderen Bildbearbeitungstools bietet die Ebenenoption eine Art „Luminanz“ an. Wenn ein RGB aus einzelnen Bilder einer Monochromkamera kombiniert wurde, dann gibt es hier natürlich keinen Luminanznanteil, der entfernt werden muss, bevor die gewünschte Luminanz darübergelegt wird.

Trotz der vielen Vorteile einer monochromen Kamera, können mit Farbkameras teilweise wesentlich bessere Ergebnisse erzielt werden. Zum einen spart man sich das drei- bis vierfache der Zeit und die wahrscheinlichkeit gutes Seeing zu erwischen, ist wesentlich höher als bei monochromen Kameras, wo zusätzlich auch noch derotiert werden muss. Auch steigt der Aufwand bei der Bildbearbeitung.

Der Einsatz eines IR-Sperrfilters ist immer dann sinnvoll, wenn Linsen wie z.B. Barlowlinsen zwischen der Optik (Teleskop) und der Kamera (Sensor) verwendet werden. Linsen sind für den sichtbaren Teil des Lichts korrigiert. CCD- und CMOS-Chips sind jedoch auch bei unsichtbaren Licht sehr empfindlich und bilden dieses nichtfokussierte Licht ebenfalls ab. Um scharfe Bilder von Planeten im Spektralbereich zu erhalten, werden deshalb IR-Sperrfilter verwendet.

Der Luminanzkanal wird üblicherweise mit einer Belichtung durch einen UV-/IR-Sperrfilter belegt. Es können aber auch andere Filter genutzt werden, um zusätzlich zum Farbbild (RGB) noch eine Belichtung für den Luminanzkanal zu erstellen. Dabei können verschiedene Spektralbreiten abgedeckt werden. Der Astronomik ProPlanet 642 BP IR Passfilter lässt z.B. nur infrarotes Licht mit einer bestimmten Wellenlänge durch. In diesem Bereich sind Seeingeffekte deutlich geringer als im Bereich des sichtbaren Spektrums. Für Mond- und Planetenaufnahmen sind diese Filter nicht mehr wegzudenken.

Brennweite und Abbildungsmaßstab

Bei Astrokameras für die Planetenfotografie sollte man sich nicht von den technischen Spezifikationen zu einem Kauf verleiten lassen. Der limitierenden Faktor sind das Seeing und das Teleskop, das gut justiert sein sollte. Bei der Wahl einer geeigneten Astrokamera stolpert man über den Begriff Sampling, was die Pixelanzahl des zu abbildenden Bilds im Sensor beschreibt. Wird ein Objekt durch wenige Pixel abgetastet, erscheint es pixelig und wird als Undersampling bezeichnet. Wird ein Objekt von zu vielen Pixeln abgetastet, erscheint es verschwommen und ausgedehnt. Dies wird auch als Oversampling bezeichnet.

Ein Stern sollte deshalb von einem 3×3 Pixelfeld abgetastet werden. Gleichzeitig muss aber auch das Seeing berücksichtigt werden. In Deutschland liegt das Seeing bei etwa 3 Bogensekunden und begrenzt damit auch das Auflösungsvermögen. Der Abbildungsmaßstab legt dabei fest, wie viel ein Pixel an Bogensekunden am Sternenhimmel erfasst. Der Wert 206 entspricht dabei einem gerundeten Wert einer Winkelfunktion:

Abbildungsmaßstab [Bogensekunden/Pixel] = 206 * p [µm] / f [mm]

Es gibt aber auch einen einfacheren Rechenweg. Folgende Formel kann für eine grobe Rechnung herangezogen werden:

Optimales Öffnungsverhältnis = Pixelgröße in Mikrometern x 5

Diese Faustformel basiert auf das Niquist-Kriterium. Dieses besagt, dass pro auflösbare Struktureinheit 2 Pixel vorhanden sein sollten. Als Beispiel betrachten wir einen Newton 12″ mit f/4,9 (1500/305) sowie einen Newton 8″ mit f/5 (1000/200). Eine Astrokamera wie die ZWO ASI 178 MC hat eine Pixelgröße von 2.4µm.

Es ergibt sich damit folgende Gleichung:

12 = 2,4 x 5

Das optimale Öffnungsverhältnis wäre demnach 1/12 und ist mit einer 2,5-fach-Barlow zu erreichen. Mit einer 2,5-fach Barlowlinse verlängert sich die Brennweite eines 8″ Newtons von 1000mm auf 2500mm. Mit 2500/200 ergibt sich ein Öffnungsverhältnis von f/12,5. Eine Vergrößerung macht aber nicht immer Sinn. Wenn die Brennweite schrittweise mit diversen Barlows erhöht wird, nimmt die Größe des Bildes zusammen mit der Anzahl an Details nur bis zu einem bestimmten Punkt zu. Die Qualität der Details wird nämlich durch Faktoren wie Kollimation, atmosphärische Turbulenzen, Fokussierung und thermisches Gleichgewicht begrenzt. 

Für viele Astronomen ist der Faktor 5 aber zu hoch und überfordert die Barlowlinse nur unnötig. Optimal wäre deshalb folgende Gleichung mit einem Faktor von 3,6, die auf dem Nyquist-Shannon-Abtasttheorem beruht:

Optimales Öffnungsverhältnis = Pixelgröße in Mikrometern x 3,6

Mit Fakro 3,6 wird in etwa 85-95% des maximal möglichen Auflösungsvermögen erreicht. Ab da gibt es mit größeren Faktoren nur noch ein minimaler Auflösungsgewinn, der keine wirkliche Verbesserung bringt. Stattdessen führt eine längere Brennweite dazu, dass sich auch die Belichtungszeit verlängert und somit somit weniger Frames zustande kommen. 

Bei 2.4µm großen Pixeln wäre demnach f/8,7 optimal. Bei einem Newton mit f/5 ergibt sich damit ein Barlowfaktor von 1,7. Mit einer 2-fach Barlowlinse fährt man an dieser Stelle sehr gut. Das deckt sich auch mit unseren praktischen Erfahrungen. Für schnelle Newtons ab f/4 sollte eine komakorrigierende Barlowlinse von APM verwendet werden.

Der Beitrag Planetenfotografie – Ratgeber für Einsteiger und Fortgeschrittene erschien zuerst auf PCPointer.de.

Astrokameras erobern den Nachthimmel

Wer sich für die Astrofotografie interessiert, hat bei Kameras die Qual der Wahl. DSLR-Kameras mit CCD Sensor sind zwar immer noch beliebt, werden aber immer mehr von den preisgünstigeren Astrokameras mit CMOS Sensoren abgelöst. DSLRs und Astrokameras haben beide Vor- und Nachteile. Bei einer DSLRs können sich kurze Belichtungszeiten auf den Verschluss auswirken. Andererseits sind Spiegelreflex- und Systemkameras in vielen Haushalten bereits vorhanden und können auch tagsüber eingesetzt werden. Für gängige Modelle gibt es darüber hinaus Treiber zur Ansteuerung der Kameras mit entsprechender Astrosoftware. Die Standard-Kameras sind jedoch mit einem Filter ausgestattet, der tiefrote H-alphas herausfiltert. Aber genau dieser Spektralbereich kommt bei vielen Deep Sky Objekten vor. Deshalb bieten die meisten Händler Astrooptimierte Kameras an, bei denen der Filter entfernt wird. Diese sind dann aber für den tagesgebrauch nicht mehr nutzbar. Ein weiteres Problem ist, dass der Sensor bei langen Belichtungszeiten Wärme erzeugt und das Bildrauschen dadurch zunimmt. Ein weiterer Nachteil von einigen DSLRs ist das optische Design, das Einfluss auf die Vignettierung haben kann. Die Folge sind dunkle schwarze Ecken im Bild, die vor allem bei Vollformatkameras aufgrund des großen Bildsensors vorzufinden sind.

Es gibt Astrokameras, die speziell für die Astrofotografie entwickelt wurden. Wer sich eine Astrokamera mit großem Sensor und Kühlung zulegen möchte, muss aber tief in die Tasche greifen. Qualitativ hochwertige und leistungsstarke Astrokameras fangen bei etwa 2000 EUR an, bringen Hobbyastronomen aber einen unheimlichen Mehrwert.

Im Bereich der hochauflösenden Farbkameras greifen ambitionierte Astronomen gerne zu Modellen wie der ZWO ASI 1600MC. Mit der QHY 268C schickt der chinesische Hersteller QHY einen Konkurrenten ins Rennen, der für den gleichen Preis deutlich mehr Features bietet. Wir haben uns die QHY 268C näher angeschaut und zeigen, was die Astrokamera so besonders macht.

Astrokamera QHY 268C

Die QHY 268 gibt es als Farb- und Monochrom-Version und kann über den Händler Astrolumina bezogen werden. Die Kommunikation und Abwicklung mit dem Händler sind ausgezeichnet, weshalb wir uns an dieser Stelle nochmals bedanken möchten. In der hochauflösenden, gekühlten APS-C-Kamera ist ein Sony IMX571 Back Illuminted Sensor mit 26 Megapixeln (6280 x 4210 Pixel inkl. Overscan und optisch schwarzen Pixeln) verbaut. Dabei handelt es sich um die erste Generation eines CMOS-Sensors mit 16 Bit. Der Sensor zeichnet sich aber auch durch ein extrem niedriges Dunkelstrom- und Ausleserauschen sowie durch eine hohe Full-Well-Kapazität aus.

Der Kamerchip wird mit einem Deckglas geschützt, dss mit einer hochwertigen mehrschichtigen Antireflexbeschichtung versehen ist und den vollen Durchlass im UV und IR Bereich zulässt. Dadurch können auch Objekte, die lediglich im IR-Bereich strahlen, fotografiert werden.

Rund um den Kamerachip ist eine Anti-Tau-Heizung angebracht. Auf der Rückseite der Kamera befinden sich Anschlüsse für USB 3.0, 12V bei max. 3A sowie ein CFW Anschluss für Filterräder.

Zu den technischen Features der QHY 268C zählt unter anderem ein 1 GB DDR3 Arbeitsspeicher sowie eine Kühlung, die bis zu 35°C unter Umgebungstemperatur herunterkühlen kann. Im Sommer bei 25°C lässt sich der Sensor sehr gut bei -10°C durchgehend kühlen.

Zu der Kamera gehören auch Abstandsplatten, mit denen der für Komakorrektoren erforderliche Abstand von bis zu 55mm erreicht werden kann. Je nach Brennweite des Teleskops lassen sich so unterschiedliche Abstände einstellen.

Bei 26 Megapixel schafft die QHY 268C eine maximale Framerate von 6 Bildern pro Sekunde. Wer damit aber Planetenfotografie betreiben möchte, sollte die Auflösung herunterschrauben, um 30 Bilder pro Sekunde und mehr zu erreichen. Üblicherweise wird dabei ein Planet angefahren, relativ mittig im Bild zentriert und dann die Auflösung auf ein Minimum reduziert. Neben der Auflösung spielt aber auch die Pixelgröße eine wichtige Rolle. Die Pixelgröße beträgt 3.76μm x 3.76μm und ist ideal für Brennweiten von 400-1200m. Wer beispielsweise Planeten mit einem Newton Teleskop 8″ f/5 aufnehmen möchte, benötigt eine Barlowlinse mit 3-4fach Vergrößerung.

Lieferumfang

Im Lieferumfang der QHY 268C sind ein Netztweil, eine Trockenpatronen und verschiedene Abstandsplatten mit passenden Schrauben enthalten. Beim Einsatz eines Off-Axis-Guider, der mit den Distanzplatten verschraubt wird, sind allerdings kürzere Schrauben notwendig. Diese Senkkopfschrauben M3x20mm sind nicht im Lieferumfang enthalten, können aber für rund 3 EUR im Internet bestellt werden. 

Auslesemodi

Die QHY 268C bietet insgesamt vier wählbare Auslesemodi an, die zu unterschiedlichen Bildergebnissen führen. Unterstützt wird der Auslesemodus aktuell vom QHY ASCOM Kameratreiber, der SharpCap-Software sowie von N.I.N.A..

Im High Gain Mode beträgt die Fullwell Capacity etwa 61ke- und im Extended Full Well Mode sogar über 90ke-. Die Full-Well-Kapazität gibt an, wie viele Elektronen ein Pixel-Element aufnehmen kann, bis es vollständig gesättigt wird. Mit der QHY 268C kann demnach so lange belichtet werden, bis die Sterne anfangen auszubrennen, denn dann ist die Fullwell-Kapazität des Sensor-Pixels erreicht. Vereinfacht ausgedrückt hat der einzelne Pixel so lange Photonen aufgefangen, bis er voll ist.

Das maximale Signal-Rausch-Verhältnis wird umso besser, je größer die Full-Well-Kapazität ist.

Der Gain ist bei Astrokameras vergleichbar mit der ISO der analogen Fotografie. Mit höherem Gain verliert man üblicherweise an Dynamik und die Bilder wirken körniger. Außerdem sinkt die Full-Well-Kapazität des Sensors, wobei das über den Offset korrigiert werden kann.

Modus # 0

Dies ist der Standard-Auslesemodus und bietet sich für die meisten Anwendungen an. Bei einer Verstärkung von 0 bis 25 sowie von 26-60 ist das Ausleserauschen ziemlich konstant. Wer sich für einen der beiden Bereiche entscheidet, sollte entweder Gain 0 oder Gain 26 wählen. Denn für alle Werte größer als 0 oder größer als 26 sinkt die Full Well Kapazität und damit auch die Bilddynamik. 

Besitzer von schnellen Teleskopen sollte hier einen Gain von 0 wählen. Für langsamere Teleskope ab f/6 wird ein Gain von 26 empfohlen, da das Ausleserauschen dadurch verringert wird.

# 1 – Modus bei hoher Verstärkung

Immer mehr Astrofotografen setzen auf den High Gain Mode, der sich durch ein niedrigeres Ausleserauschen auszeichnet. Gleichzeitig ist die Full Well Kapazität aber auch geringer. Zwischen Gain 55 und 56 sinkt das Ausleserauschen von 3,5 e- auf 1,5 e-.

# 2 – Erweiterter Fullwell-Modus

Der größte Wert der Full-Well-Kapazität wird in diesem Modus erreicht. Die Verstärkung hat in diesem Modus keinen großen Einfluss auf das Ausleserauschen. Das Ausleserauschen beträgt in etwa 7 e-. Der Dynamikbereich ist realtiv konstant zwischen 13 und 14.

#3

Modus #3 is nahezu identisch mit Modus #2. Der einzige Unterschied liegt im geringeren Ausleserauschen zwischen 4,5 e- und 5,5 e- (statt 7,5 e-). 

Update vom 10.08.2023

Die Firmware sowie die Treiber für das Betriebssystem ermöglichen nun weitere Modi.

Komakorrektor und Arbeitsabstand

Zu den beliebtesten Korrektoren für Koma zählen der Baader MPCC Mark III und der GPU von Lacerta. Für den Baader MPCC Mark III ist ein Adapter erforderlich, der das T2 Außengewinde des Korrektors mit dem M48 Innengewinde der QHY-Abstandsplatten verbindet. Der Adapter TST2-M48L eignet sich dafür sehr gut, hat aber auch eine optisch wirksame Baulänge von 2,5mm. Um dennoch die 55mm zwischen Kamerachip und Komakorrektor einzuhalten, muss die QHY-2,5mm Distanzplatte dem neuen Adapter weichen. Der QHY-Klemmring zwischen Kamera und Abstandshülsen ist mit den drei Fixierschrauben sehr praktisch, um z.B. zügig eine Bildfelddrehung zu erreichen.

Der QHY-Klemmring der neuen QHY 268C wurde bei den Modellen ab 2023 gegen ein kürzeres Stück ersetzt und ist damit dientisch zum Stück der QHY 268M. Der alte Klemmring wirkt sich aufgrund seiner Dimensionen (17,5mm + 6mm) negativ auf die back focal lenght aus. Die neue Version hat statt 23,5mm lediglich 14,5mm und kann somit ebenfalls an Filterräder oder ähnliches adaptiert werden.

Zwischen Kamerachip und Klemmring lassen sich 2″ Filter ganz einfach ohne Verschrauben einsetzen. Gleichzeitig lässt sich ein zweiter 2″ Filter auf der Vorderseite des Festklemmrings montieren. Der GPU von Lacerta verfügt bereits über ein M48 Innengewinde und kann direkt mit den QHY-Adaptern verschraubt werden.

Die Nutzung eines Filters wie z.B. einem Optolong L-Pro für lichtverschmutze Gebiete hat aber auch Nachteile. Das Einlegen zwischen Kamerachip und Klemmring ist zum einen aufwendig und zum anderen vergrößert sich damit der Arbeitsabstand und zwar um etwa 1/3 der Filterdicke. Das sind rund 0,3-0,6mm. Nun könnte man sich mit einer extrem dünnen Abstandsplatte behelfen, hat aber immer noch den Aufwand vom Klemmring. Mit dem Baader UFC bietet sich aber eine gute und aus unserer Sicht einzig brauchbare Lösung an.

Der neue Train für alle QHY 268C vor 2023 sieht mit einerm Filterschieber wie folgt aus:

• QHY268C (17.5 mm)
• QHY CAA M54(f) (6 mm)
• Baader UFC #2459117 M54(m)  (2 mm)
• Baader UFC #2459110 (13 mm)
• Baader UFC #2459134 SP54(m) (1 mm)
• ZWO OAG (16,5) oder alternativ QHYCCD OAG-M #020079 M54(f) (3 mm) + QHYCCD OAG-M (10 mm) + QHYCCD OAG-M installation part #020080 M42(f) (3 mm)
• M42 Adapter zur Anbindung an Komakorrektor

Mit dem Filterschieber kann man nun z.B. ein Glasfilter nutzen, um den Fokus einzustellen und dann schnell auf einen Filter für Lichtverschmutzung wechseln.

Autoguiding mit Off-Axis-Guider

Zur Nachführkontrolle eignen sich vor allem Planeten-Einsteigerkameras. Die QHY5-ii Color gibt es z.B. gebraucht für etwa 120 EUR zu kaufen. In Kombination mit einem 50mm-Sucher gibt es die Kamera für unter 160 EUR. Damit lassen sich gelegentlich auch ganz brauchbare Planetenvideos aufnehmen. Auch lohnt es sich immer mal wieder, der Astrolumina-Webseite einen Besuch abzustatten und nach neuen Angeboten Ausschau zu halten. 

Für die QHY-Kameras gibt es die passenden Treiber auf der Herstellerwebseite. Alle gängigen Programme wie SharpCap, FireCapture, SGP und PHD2 laufen damit einwandfrei. Bei PHD2 gibt es zwei wichtige Parameter, die vor der Inbetriebnahme gesetzt werden müssen: Brennweite und Durchmesser des Guiding-Scopes bzw. die Brennweite und der Durchmesser des Teleskops bei Verwendung eines Off-Axis-Guider. Auch ein Set von Darkframes ist sinnvoll, um zu verhindern, dass Hotpixel als Sterne erkannt werden.

Eine weitere Möglichkeit der Nachführkontrolle bietet ein Off-Axis-Guider, der das Leitrohr ersetzt und wesentlich einfacher zu handhaben ist. Dadurch wird nicht nur die Montierung weniger belastet, sondern auch die Nachführung genauer. Wenn die Guiding-Kamera über den Off-Axis-Guider auf die QHY 268C abgestimmt ist, können beide Kameras den Fokus gemeinsam erreichen. Der Fokus wird dann nur noch über den OAZ eingestellt. Die QHY 268C verfügt an der M48-5mm Distanzscheibe über ein M48-Innengewinde. Der ZWO OAG wird mit einem M48-Adapter ausgeliefert, sodass der OAG direkt mit dem M48-5mm Distanzring verschraubt werden kann. Kameras mit einem 1,25″ können über das ZWO OAG Okular festgeklemmt oder verschraubt werden. Wird die QHY 268C in Kombination mit einem ZWO OAG und dem Lacerta KomakorrF4 verwendet, muss der Arbeitsabstand angepasst werden. Um auf einen Arbeitsabstand von 55mm zwischen Kamerasensor und Komakorrektor-Stoppring zu kommen, werden an der QHY 268C die Distanzplatten M48-10 und M48-5 an dem 6mm-Festklemmring der QHY 268C fixiert. Dazu sind Senkkopfschrauben Kreuzschlitz M3-20mm erforderlich. Mit der QHY 268C (17,5mm), dem Fixierring (6mm), den Distanzplatten M48-5mm und M48-10mm sowie dem ZWO OAZ (16,5mm) ergibt sich ein Arbeitsabstand von exakt 55m.

Für die QHY 268C muss das OAG neu ausgerichtet werden. Über eine Schraube wird der Fokus eingestellt. Optional bietet sich das Aufrüsten mit einem ZWO Helical Focuser an, was das Einstellen des Fokus unheimlich erleichtert. Die zweite Stellschraube ist für das Prisma. Werksseitig ist der kleine Spiegel vom OAG zu weit drin, so dass große Sensoren wie APS-C und Vollformat verdeckt werden. Am besten lässt sich das mit Flats prüfen. Wenn ein Schatten entsteht, muss der Spiegel weiter nach außen positioniert werden. Der Spiegel sollte so ausgerichtet sein, dass er an der Kante vom Kamerasensor liegt. Weitere Informationen dazu gibt es in unserem Astrofotografie Ratgeber.

Inbetriebnahme

Mit der QHY 268C lassen sich neben Deep Sky Aufnahmen auch Planeten aufzeichnen. Bei der Inbetriebnahme ist darauf zu achten, dass zuerst das 12V Netzteil mit der Kamera verbunden wird, bevor diese mittels USB-Kabel an einem PC angeschlossen wird. Bei einem Störfall wie dem Einfrieren der Kamera sollte die Stromversorgung für einen Reset verwendet werden und nicht das USB-Kabel. Bevor die QHY 268C mit dem Rechner verbunden wird, sollten die aktuellen Treiber von der QHY-Webseite heruntergeladen werden. Die QHY 268C kann nach der Installation der Treiber mit ASCOM, SharpCap, N.I.N.A. oder der firmeneigenen EZCAP Software angesteuert werden. Während der Installation werden Anwender üblicherweise dazu aufgefordert, die Installationsverzeichnisse von ASCOM, SharpCap, FireCapture und andere anzugeben, da die benötigten SDK-DLLs in diese Verzeichnisse kopiert werden. Wird eine neuere Version von SharpCap installiert, können die benötigten DLLs des QHY AllInOne auch manuell in das entsprechende Verzeichnis kopiert werden.

QHY 268C und Sharpcap

Vereinzelt kommt es bei der QHY 268C in Kombination mit SharpCap 3.2 zu Frameproblemen. Das betrifft die Treiberversion QHYCCD_Win_AllinOne.21.03.13.17. Dabei werden die ersten 3 Frames gebuffert. Da viele Anwender SharpCap lediglich für die Planetenfotografie oder der Teleskopausrichtung bei kurzen Belichtungszeiten nutzen, wird das nicht auffallen. Bei der Deep Sky Astrofotografie wird das Problem bei Belichtungszeiten von 1s und mehr aber deutlich.

Abhilfe verschafft die Option „Force Still Mode: On„, die aber nicht von jeder Kamera unterstützt wird. In SharpCap 3.2 kommt es beim Setzen der Option zu einem unerlaubten Speicherzugriff. Die Folge ist ein Absturz des Tools.

Wer dennoch nicht auf SharpCap verzichten möchte, sollte die SharpCap 4.0 beta (Stand: 21.06.2021) herunterladen. Wir nutzen SharpCap 4.0 beta in der 64 bit Fassung (Link befindet sich unter dem Downloadbutton der 32 bit Version). Da die QHY-Treiber (QHYCCD_Win_AllinOne.21.03.13.17) bereits auf unserem Rechner installiert worden sind, haben wir alle DLLs aus dem Verzeichnis C:\Program Files\QHYCCD\AllInOne\sdk\x64 in das SharpCap 4.0 beta Verzeichnis C:\Program Files\SharpCap 4.0 (64 bit) kopiert und ersetzt. Alternativ kann das QHYAllinOne-Paket neu installiert werden. Nach dem Start von SharpCap 4.0 Beta sollte die Option „Forciere Stillmodus“ aktiviert werden. Nun kann man am rechten unteren Framebalken beobachten, wie nach dem Laden des Frames innerhalb von 1-2 Sekunden im Vollformatmodus bei 6253×4176 Pixel die Frames direkt angezeigt wird. SharpCap 4.0 beta bringt diesmal auch einen Deep Sky Sequencer mit, was das Tool für Astrofotografen noch interessanter macht. 

Alternativ haben wir die Treiberversion QHYCCD_Win_AllinOne.20.06.26.36 getestet. Diese Version funktioniert mit SharpCap 3.2 einwandfrei. Allerdings sollte man berücksichtigen, dass bei jeder Umstellung der Belichtungszeit der DDR Buffer einmalig ein- und wieder ausgeschaltet werden muss.

Workaround für SharpCap 3.2

• SharpCap starten
• DDR-Buffer „off“ und „on“
• beim Wechsel zwischen den Belichtungszeiten erneut DDR Buffer „off“ und wieder „on“

Wem das Workaround zu umständlich ist oder im Live Stacker die Option zur Verkürzung der Belichtungszeit während dem Dithering nutzt, kann einen anderen Weg gehen. Dazu wird in der rechten Menüleiste ein Profil angelegt. Wenn SharpCap gestartet und das Profil ausgewählt und geladen wird, dann sollte das Workaround entfallen und alle Frames ohne Buffer angezeigt werden.

Noch während unserem Test haben wir die Entwickler von QHY in Beijing mit dem Problem konfrontiert und Unterstützung erhalten. Das Problem mit den Frames wird durch verschiedene Parameter verursacht. QHY hat in seinem letzte SDK für die QHY-Kamera einen dieser Parameter angepasst. Die Entwicklungsabteilung von QHY bemüht sich aktuell um eine Lösung, indem diverser Parametereinstellungen getestet werden.

Kühlung

Die QHY 268C kann auf bis zu 35°C zur Umgebungstemperatur herunterkühlen, und zwar für Belichtungszeiten ab 1s. Für Belichtungszeiten unter 1s kühlt die QHY 268C auf bis zu 30°C zur Umgebungstemperatur herunter. Die Kühlung der QHY 268C konnte in unserem Test aber lediglich einen Temperaturunterschied von 33°C anstatt der 35°C bewältigen. Das kann aber verschiedene Gründe haben.

Das Verhalten der Kühlung ist abhängig von der Belichtungszeit. Lange Belichtungszeiten führen zu Rauschen, dem durch die Kamerakühlung entgegengewirkt werden kann. Bei kürzeren Belichtungszeiten von 1-4s hat die Kameraregelung für die Kühlung ganz schön zu arbeiten. Für Belichtungszeiten darunter schaltet die Kühlung aus. Wer die Kurzzeitbelichtungsmethode verwendet und nach 30.000 Einzelframes mit je 1-4s die Biasframes mit der kürzesten Belichtungszeit erstellt, wird feststellen, dass die Temperatur der Kamera schlagartig hochgeht. Bias sind grundsätzlich aber nicht erforderlich, wenn Darks erstellt werden.

Der Kühler lässt sich über zwei Regler steuern. Mit dem Powerregler lässt sich die Leistung des Kühlers direkt regeln. Alternativ bietet sich ein zweiter Regler für die Target Temperatur an, um die Zieltemperatur direkt zu setzen.

Optimale Einstellungen

Folgende Tabelle zeigt einige von uns ermittelte Werte, wobei stets ein Kompromiss zwischen niedrigstem Rauschen und höchster Dynamik gegeben sein sollte. Bei der Kurzeitbelichtungstechnik sollte ein möglichst hoher Gain gewählt werden. Das ist z.B. bei einem Objekt wie dem Eskimonebel sehr vorteilhaft, da durch die kurze (Einzel-)Belichtungszeit schärfere Details erzielt werden können. Wer die Kurzzeitbelichtungstechnik nutzt und es von ZWO-Kameras gewohnt ist, den Gain auf 400 zu setzen, wird bei der QHY damit nicht weit kommen. Ab Gain 100 ist in Mode 0 und 1 nichts mehr von der Fullwellkapazität übrig. Daher sollte der Gain niemals höher als 100 gesetzt werden. 

Neben dem Gain sollte auch der Offset mit Bedacht gewählt werden. Der Offset hat keinen Einfluss auf das Rauschen, sondern verschiebt lediglich die Nulllinie. Sind Gain und Temperatur gesetzt, darf ein Bias keine Intensität unter Null liefern. Im Histogramm sollte der Kennlinienberg vollständig zu sehen sein und nahe dem linken Rand vom Histogramm liegen. Ansonsten geht ein Teil der Dynamik verloren. 

Da die Kamera technisch gesehen sehr gut aufgestellt ist, dürften auch abweichende Werte zu keinen großen Unterschieden im Ergebnis führen.

Im High Gain Mode (blaue Kurve) ist ein Gain von 60 vorteilhaft, da das Ausleserauschen sinkt, gleichzeitig aber die Dynamik ansteigt. Ein Nachteil ist, dass die Full-Well-Kapazität weniger als die Hälfte im Vergleich zu Gain 0 ist. Dadurch sind Sterne bei langen Belichtungszeiten irgendwann ausgebrannt.

Wenn nicht allzuviele Sterne im Bildfeld zu sehen sind, ist Gain 60 genau das richtige. Insbesondere bei lichtschwachen Objekten macht das durchaus Sinn, länger zu belichten, um ein halbwegs gutes Signal-Rauschverhältnis zu erhalten. Befinden sich viele helle Sterne im Bildfeld, sollte Gain 0 gewählt werden, um möglichst viele Photonen einfangen zu können und ausgebrannte Sterne im Bild zu verhindern.

Für die Flats und DarkFlats sollte Gain 0 genutzt werden, unabhängig vom gewählten Gain für die Lights. 

USB-Geschwindigkeit

In manchen Fällen mag es sinnvoll erscheinen, den Parameter USB Traffic zu verstellen. Bei QHY Kameras ist dieser aber nicht umsonst auf 0 gesetzt. Je höher der Wert, desto länger ist die Ausleseperiode (engl.: readout period), was ein höheres Verstärkerglühen (engl.: amp glow) zur Folge hat.

First Light

Nach vier langen Monaten war es Anfang Juni 2021 endlich soweit und wir durften die ersten Aufnahmen mit der QHY 268C machen. Der Stadtrand als Standort, die eingeschränkte Sicht sowie starker Wind haben den Test erschwert. Zudem haben wir die QHY 268C mit diversen Tools wie APT, N.I.N.A. und SGP an 2 Nächten getestet. Damit blieben höchsten 60-90 Minuten pro Aufnahme übrig. Als interessante Objekte im Juni 2021 fielen folgende in die engere Wahl: Cirrusnebel, Hantelnebel, Ringnebel, Mondsichelnebel und NGC6914. Alle Fotos wurden mit APP gestackt und in Fitswork, GIMP und Affinity mit wenig Aufwand nachbearbeitet. Die Belichtungszeit der Deep Sky Astrofotos betrug 120x30s oder 25x120s. Flats und Darkflats wurden nicht angefertigt. Dithering wurde nicht genutzt.

Ausrüstung

Die QHY 268C hat sehr viel Potential nach oben und die oben gezeigt Bildern sind nur ein kleiner Vorgeschmack darauf, was mit dieser qualitativ hochwertigen Astrokamera möglich ist. 

Planetenaufnahmen

Neben Deep Sky Aufnahmen sind mit der QHY 268C auch Planetenfotos möglich. Dazu wird die Brennweite des Teleskops anhand der vorhandenen Pixelgröße der Kamera berechnet. Bei einer Pixelgröße von 3,75µm multipliziert mit 5 ergibt sich ein Öffnungsverhältnis von 1/12. Bei einem f/5 Newton ist das Nyquist-Kriterium mit einer 3- oder 4-fach Barlow erfüllt. weitere Informationen dazu gibt es unter dem Stichwort Auflösungsvermögen.

Für unsere Aufnahmen haben wir einen ADC verwendet, der der Lichtbrechung durch die Atmosphäre entgegenwirkt. Darüber hinaus haben wir die niedrigste Auflösung gewählt, um möglichst viele Frames pro Sekunde zu bekommen.

Fazit

Die QHY 268C gehört für uns zu den besten One-Shot-Astrofarbkameras für Fortgeschrittene und Profis. Die APS-C-Kamera spielt aktuell ganz weit vorne mit und bietet ein ausgezeichnetes Preis-/Leistungsverhältnis. Die QHY 268C ist frei von Amp-Glow und weist ein minimales Ausleserauschen aus. Damit eignet sie sich sowohl für die Kurzzeitbelichtungstechnik als auch für Langzeitbelichtungen. Von uns gibt es eine ganz klare Kaufempfehlung.

Der Beitrag QHY 268C – CMOS Kamera für Astrofotografie erschien zuerst auf PCPointer.de.

Dobson PushTo gibt es in diversen Ausführungen und unterstützen den Beobachter mittels Software, die gewünschten Objekte effektiv und schnell aufzuspüren. In den neueren parallaktischen Montierungen wie der AZ-EQ6 gehören die Encoder zum Standard. Die Montierung kann demnach manuell bedient werden, behält ihre Koordinaten aber weiterhin bei. Die Newton-Teleskope mit Rockerbox werden standardmäßig ohne PushTo-System ausgeliefert, was den Lerneffekt beim Aufsuchen von Objekten enorm steigert. Andererseits werden Tage mit gutem „Seeing“ immer seltener, was nicht zuletzt auf die Lichtverschmutzung zurückzuführen ist. Erfreulicherweise gibt es für gängige Dobsons PushTo-Kits als Nachrüstsatz. Der Nachteil dabei ist, dass diese einfachen Systeme mit 300-400 EUR teuer in der Anschaffung sind. Alternativ kann ein PushTo-System mit wenigen Mitteln gebaut werden, denn die Funktionsweise ist relativ einfach.

Ein Dobson PushTo kommuniziert über eine Steuereinheit, an der zwei Encoder angeschlossen sind, mit einem Rechner oder einem Smartphone, um mithilfe einer App wie Sky Safari das Auffinden von Objekten deutlich zu erleichtern. Wesentlich komfortabler gestaltet sich der Einsatz von GoTo-Systemen, die dem Beobachter sogar das Nachführen des Teleskops abnehmen. Die Anschaffung eines GoTo-Systems für ein Dobson-Teleskop lohnt sich aber in den seltensten Fällen. Darüber hinaus eignen sich Dobsons und GoTo-Steuerung nur bedingt für die Astrofotografie. Konstruktionsbedingt sind der parallaktischen Montierung trotz GoTo-System Grenzen gesetzt, weshalb solche Teleskope auch eher für Beobachtungen verwendet werden.

DSC Dobson – DIY-PushTo-System

Als Basis für ein DIY Dobson PushTo System dient ein Projekt auf github. Das System basiert auf einen ESP8266 mit einfacher Schaltung. Bei den Höhenrudern setzt es auf einen Beschleunigungssensor, wobei auch ein Encoder möglich wäre. Das System haben wir an einem Skywatcher Flextube 12″ getestet. Das vollständige Projekt mit allen relevanten Dateien kann hier heruntergeladen werden.

Einkaufsliste

• HiLEtgo ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 ESP-12E (Amazon.de oder Amazon.de)
• LSM303DLHC (Amazon.de)
• 600p/r Inkremental Dreh-Encoder; DC5-24v; 6mm Stift (Amazon.de)
• 85 teeth GT2 timing pulley 10mm shaft (Amazon.de oder ebay.de)
• 20 teeth Gt2 timing pulley 6.35mm shaft (Amazon.de)
• GT2 Zahnriemen – Variable gestaltung der Länge möglich (z.B.: 200 mm auf Amazon.de)
• Elektronische Bauteile: Widerstände (Amazon.de)
• GX12 Aviation Connector Plug Cable Cap (Amazon.de)
• Powerbank 5V (Amazon.de)

Anschlussplan

Das LSM303DLHC kann entweder am Tubus mit doppelseitigem Klebeband befestigt werden oder aber mittels Schraube (M10x50) direkt mittig zum Höhenruder.

Die Encoder Pins werden wie folgt angeschlossen: Das rote Kabel kann am VIN des ESP8266 Pin angeschlossen werden. Der Anschluss dient sowohl zur Speisung des ESP82666 mit 5V als auch als Vout, wenn der Mikrocontroller z.B. via MikroUSB betrieben wird. Das schwarze Kabel wird am GND-Pin angeschlossen. Das grüne Kabel an GPIO5 (D1) und das gelbe/weiße an GPIO4 (D2).

• 1 – 5V
• 2 – GND
• 3 – weiß
• 4 – grün

Um den Programmcode auf den ESP8266 zu flashen, wird die Arduino IDE benötigt. Das Installationsverzeichnis ist in der Regel C:\Programme (x86)\Arduino. In der Arduino-IDE müssen nun die beiden Bibliotheken Encoder.zip und lsm303.zip über Sketch->Bibliothek einbinden->ZIP.Bibliothek hinzufügen eingebunden werden. Nach der Installation der Bibliotheken muss die Encoder.h mit dem Fix (siehe Download) aufgespielt werden. Dieser Code kann mit einem Texteditor geöffnet werden, um den Inhalt zu kopieren und die Bibliothek-Header zu überschreiben. Denn bei einigen Anwendern gab es beim Kompilieren Probleme. Anschließend kann die DobsonianDSC.ino-Datei geöffnet werden. Bevor der Programmcode hochgeladen werden kann, sollte das ESP8266 an dem entsprechenden Rechner angeschlossen werden und das passende Board via Werkzeuge->Boardmanager–>Board ausgewählt werden.

Es macht Sinn, sich ein kleines Sketch zu programmieren, um den Encoder vor der Inbetriebnahme am ESP8266 zu testen. Hier ein Beispielcode:

#include "ESPRotary.h"; 
#define ROTARY_PIN1 4 
#define ROTARY_PIN2 5 

ESPRotary r = ESPRotary(ROTARY_PIN1, ROTARY_PIN2); 

void setup() { Serial.begin(9600); 
delay(50); 
Serial.println("\n\nSimple Counter"); 
r.setChangedHandler(rotate); 
r.setLeftRotationHandler(showDirection); r.setRightRotationHandler(showDirection); 
} 

void loop() { 
r.loop(); 
} // on change 

void rotate(ESPRotary& r) { 
Serial.println(r.getPosition()); 
} // on left or right rotattion 

void showDirection(ESPRotary& r) { 
Serial.println(r.directionToString(r.getDirection())); 
}

Der Digitalkompass wird am 3.3V-Pin des ESP8266 angeschlossen. SCL an GPIO0 (D3) und SDA an GPIO2 (D4), wobei dann beide Leitungen zusätzlich gegen 3.3V mit einem 3.3k oder größer angeschlossen werden, um Verbindungsprobleme zu vermeiden. Nötig ist das jedoch nicht.

• 1 – 5V
• 2 – GND
• 3 – SCL -weiß
• 4 – SDA – grün

Auch hier sollte zunächst die Funktionalität mit einem Beispielcode getestet werden.

Wenn die Arduino-IDE-Konsole merkwürdige Zeichen liefert, sollte die Baudrate geändert werden. Nach dem Flashvorgang kann die Verbindung mittels Sky Safari aufgebaut werden. Dazu wird das Smartphone/Tablet mit dem Access Point des ESP8266 verbunden. Als Standard-IP ist 1.2.3.4 und Port 4030 konfiguriert. Als Teleskop-Typ wird „Basic Encoder“ selektiert. Für Steps kann der Wert „Steps 10200“ verwendet werden. Jetzt steht einer Verbindung nichts mehr im Wege.

Sollte es Probleme bei der Umsetzung geben, stehen wir sehr gerne für Fragen via Kommentarfunktion zur Verfügung.

Asterion Skywatcher PushTo DobsonDream

Asterion hat seinen Sitz in der Ukraine und vertreibt unter anderem PushTo Systeme für Skywatcher und Omegon-Dobsons über Teleskop-Express.de. Das Dobson PushTo für diesen Artikel haben wir direkt beim Firmeninhaber in der Ukraine bestellt und innerhalb von 10 Tagen nach Zahlungseingang erhalten. Die Kommunikation und der Support sind ausgezeichnet. Das System selbst wirkt zunächst unspektakulär. Zwei Encoder montiert auf je eine Halterung sowie eine Steuerplatine und ein Netzstecker sind alles, was Beobachter für das Auffinden von Objekten am Sternenhimmel benötigen. Die Encoder-Auflösung beträgt 400 Schritte pro Umdrehung und werden mittels Steuerplatine abgefragt. Die Kommunikation mit der Steuereinheit erfolgt mittels Wi-Fi. Als Software kommen unter anderem Sky Safari Pro und StarSeek für mobile Geräte (Android und iOS) in Frage.

Die Montage gestaltet sich relativ einfach. Zunächst wird der Encoder mit Steuerplatine an die vertikale Achse montiert. Beim Anziehen der Mutter auf der Rückseite sollte gleichzeitig mit einem 17er Maulschlüssel auf der anderen Seite gegengehalten werden. Das Anzugsmoment sollte jedoch handfest sein. Den Encoderhalter haben wir jedoch nicht mit den beiden mitgelieferten Schrauben am Dobson-Boden befestigt, sondern mit starkem doppelseitigem Klebeband, um die Holzkonstruktion nicht unnötig zu durchlöchern. Der Halter auf der Rückseite sollte jedoch mit Schrauben befestigt werden. Dieser dient dazu, dass sich der Encoder beim Drehen des Dobsons mit dreht. Der Altituden-Encoder wird auf der Beobachterseite montiert. Wird dieser versehentlich auf der anderen Seite befestigt, bewegt sich der Sucher-Kreis in der App in die entgegengesetzte Richtung. Leider passt das PushTo-System nicht bei aktuellen Skywatcher Flextube Modellen, da der Tubus etwas tiefer sitzt und mit seinem Ende gegen den Encoder stößt. Mit etwas Bastelarbeit lässt sich dieses Problem aber beheben, indem der Mutterkopf zwischen Encoder und Rockerboxende mit einem Dremel oder Schleifer auf ein Minimum gekürzt wird.

Mit der Sky Safari App in der Plus oder Pro Version gestaltet sich die Handhabung am einfachsten. Dazu wird zuächst eine Wi-Fi Verbindung zum „DobsonDream“ hergestellt und die App gestartet. Unter Settings/Telescope/Setup muss zunächst der Scope Type „Basic Encoder System“ gewählt werden. Als Mount Typ „Alt-Az Push-To“ wählen und für RA/Azm +4000 sowie für Dec/Alt -4000 setzen. Sollte sich der Sucherkreis in der App entgegen der Drehbewegung bewegen, müssen die Werte in den Felder vertauscht werden. Nach einem Neustart der App sollte sich das Sucherkreuz dann in die korrekte Richtung bewegen. Für Quatoriale Plattformen sollte übrigens „Alt-Az Push-To on Equ. Plaform“ ausgewählt werden.

Unter Communication Settings die IP-Adresse 192.168.0.1 und die Port Nummer 1234 wählen. Anschließend kann über das Sky Safari Hauptmenü in der Leiste unten Scope und Connect gewählt werden. Jetzt sollte ein heller Stern anvisiert werden und entsprechend in Sky Safari markiert werden. Mittels Ausrichtung starten wird die Ausrichtung gestartet. Anschließend sollte ein möglichst weit entfernter zweiter Stern gewählt werden und mit dem Telesop exakt mittig anvisiert werden. Anschließend in der App das Objekt markieren und „Ausrichten“ wählen. Mit zwei Objekten ist das Sytem bereits ausgerichtet und einsatzbereit. Mittels IP kann übrigens via Browser auf die Daten des Systems zugegriffen werden. Standard-User ist DobsonDream und Passwort 12345678.

Der Hersteller gibt auf sein System 24 Monate Garantie. Schade ist nur, dass keine Omron Encoder verwendet werden, die in diesem Bereich markführend sind.

Asterion PushTo vs. DIY PushTo

Sowohl das fertige PushTo von Asterion als auch unser DIY-PushTo basirend auf den ESP8266 haben ihre Vor- und Nachteile. Das Asterion wird einsatzbereit ausgeliefert und arbeitet Dank den beiden Encodern sehr zuverlässig. Andererseits benötigt man für den mobilen Einsatz eine Steckdose für 220V oder eine Powerbank, die über eine Steckdose verfügt, dafür aber schwer ist. Bei dem DIY-Projekt ist die Schwachstelle der digitale Kompass, der nicht immer präzise arbeitet. Dafür kann das PushTo-System mit einer einfachen Powerbank betrieben werden. Es ist dank ESP8266-Platform außerdem sehr flexibel und kann um zusätzliche Funktionen erweitert werden. Eine Open-Source-Lösung von Asterion wäre daher sehr wünschenswert, um das System gegebenenfalls erweitern zu können.

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Der Einstieg mit falschen Erwartungen

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Astrofotografie mit Sachbüchern vom d.punkt-Fachverlag

Der dpunkt.verlag hat zwei ausgezeichnete Sachbücher zum Thema „Astrofotografie“ im Programm, die in keiner Sammlung fehlen dürfen. In „Astrofotografie für Einsteiger: Der Leitfaden von den ersten Milchstraßen-Bildern zur Deep-Sky-Fotografie“ vermittelt der Hobby-Astronom und Autor Alexander K. auf einfache und verständliche Weise Wissen zum Thema „Astrofotografie„. Dabei richtet sich das Buch nicht nur an Einsteiger, sondern auch an Fortgeschrittene Hobby-Astronomen.

Im ersten Teil des Buches zeigt der Autor, dass auch mit einer bescheidenen Ausrüstung bestehend aus Kamera und Stativ brauchbare Ergebnisse erzielt werden können. Der zweite Teil behandelt unter anderem die Themen „Nachführung“ und „Belichtungszeit“, wobei der Autor seine Leser mit zahlreichen Tipps zur richtigen Kamera, dem richtigen Standort und vieles mehr versorgt. Dabei werden auch die Bild- und Videobearbeitung thematisiert.

Spannend geht es aber auch mit dem dritten Kapitel weiter, in dem der Fokus auf die Astrofotografie mit einem Teleskop liegt. Es werden verschiedene Möglichkeiten der Bildaufnahme behandelt. Das vierte Kapitel schließt an das dritte Kapitel mit einer wertvollen Kaufberatung an. Denn: Wer billig kauft, kauft oft zweimal.

Das Sachbuch „Astrofotografie: Von der richtigen Ausrüstung bis zum perfekten Foto“ legt seinen Schwerpunkt ebenfalls auf die Erstellung von perfekten Fotos von Himmelsobjekten. Der Autor Thierry Legault, ein weltbekannter Fotograf, steigt direkt in das Thema „Astrofotografie“ ein und präsentiert schöne Planeten- und DeepSky-Bilder, deren Aufnahmetechnik im weiteren Buchverlauf auf verständliche Art und Weise vermittelt wird.

Spannend geht es in Kapitel 2 mit der Auswahl der passenden Astrokamera weiter. Dabei geht der Autor vor allem auf Themen wie Sensoraufbau, Belichtungsphasen und Kameratypen ein. In Kapitel 3 geht es um das Stapeln der Bilder, was sich vor allem auf das Signal-Rausch-Verhältnis auswirkt. Dabei werden auch die unterschiedlichen Kombinationsmethoden vorgestellt.

Welche Kamera passt zu welchem Teleskop? Mit dieser Frage setzt sich Kapitel 4 auseinander und präsentiert dem Leser dazu hilfreiche Informationen. In Kapitel 5 wird anschließend die Frage geklärt, wie Planeten aufgenommen werden und welchen Einfluss die Eigenrotation der einzelnen Planeten auf die Belichtungszeit, den ISO-Wert und der Aufnahmelänge hat.

Nach Kapitel 6, in dem es um Sonnenaufnahmen geht, folgt in Kapitel 7 die Königsdisziplin: DeepSky-Fotografie. Der Autor geht zunächst auf die Auswahlkriterien für ein DeepSky-Teleskop sowie dessen Anforderungen ein, denn die DeepSky-Fotografie unterscheidet sich von der Planetenfotografie. In diesem Kapitel werden außerdem weitere elementaren Grundlagen und Methoden beschrieben, um schnell große Erfolge zu erzielen. Weitere Themen sind, Kollimation, Auto-Guiding, Filterarten und viele mehr.

Teilnahmebedingungen

Hinweis: Der Gewinner wird von uns per E-Mail kontaktiert. Aus datenschutzrechtlichen Gründen wird der Name des Gewinners nur mit seiner Zustimmung veröffentlicht.

Teilnahmeschluss ist der 10. Februar 2021. Der Rechtsweg ist ausgeschlossen. Mitarbeiter von PCPointer.de dürfen am Gewinnspiel nicht teilnehmen. Ihre persönlichen Daten werden nicht an dritte weitergegeben und nach dem Gewinnspiel gelöscht.

Gewinnspiel in Zusammenarbeit mit:

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