Sensorgeneration und Astro

[RHB]

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Haben die älteren Sensoren (z.B. 16 MP der T1) einen Vorteil gegenüber den neueren 26- oder 40 MP-Sensoren in der Astrofotografie (d.h. wenn die Nachweisgrenze wichtiger als die Auflösung ist)?

Die Einzelpixel sind ja größer und bekommen mehr Licht, andererseits kann sich die Sensoreffektivität inzwischen auch gebessert haben.

[kernpanik]

Puh, auf die Frage gibt es vermutlich keine einfache Antwort. Bisher war die dritte Sensor-Generation (X-Trans CMOS III in den Kameras X-T2, X-H1, X-Pro2, X-E3 usw.) eine gute Wahl für Astro-Fotograf*innen, weil das Rauschverhalten dieses Sensors bei hohem ISO besonders gleichmäßig und gering ausfiel. Die ersten Berichte zum neuen 40MP-Sensor deuten allerdings darauf hin, dass es hier einen neuen Favoriten für die Astro-Fraktion geben könnte. Das dezente, gleichmäßige ISO-Rauschen und die etwas höhere Basisempfindlichkeit sind für Nachtaufnahmen sicher von Vorteil. 

Und dann stellt sich natürlich die Frage, welche Art von Astro-Fotos man mit welchen Objektiven machen möchte. Meinem gefährlichen Astro-Halbwissen zufolge dürfte die höhere Auflösung des 40MP-Sensors bei Bildern des Mondes oder von Planeten, Gasnebeln und Galaxien ein klares Plus darstellen; ebenso bei Bildern, die man von der ursprünglichen Auflösung kleiner rechnet (weil sich dadurch das Rauschen reduziert). Bei Sternbildern und der Milchstraße will man hingegen eher möglichst viel Licht pro Pixel einfangen, da könnte der X-Trans CMOS III wieder von Vorteil sein. 

bearbeitet 21. Januar 2023 von kernpanik

[mjh]

Kurz gesagt: Keiner dieser Sensoren ist für die Anforderungen der Astrofotografie optimiert. Die Pixelzahl ist hier ja ohnehin nicht entscheidend, weil die erzielbare Auflösung durchweg nicht durch den Sensor beschränkt ist, sondern durch das Teleskop und das Seeing. Wichtig ist ein geringes Rauschen (insbesondere Dunkelstromrauschen) bei Langzeitbelichtungen, aber dafür wäre eine aktive Kühlung nützlich, die nur für die X-H2 und X-H2S angeboten wird, aber auch bei diesen nicht für die Astrofotografie optimiert ist – gekühlt wird da in erster Linie das Gehäuse und nur indirekt auch der Sensor.

Wenn es bloß um Übersichtsaufnahmen des Nachthimmels geht, eignen sich allerdings alle Modelle.

[Jürgen Heger]

Achtung, angelesenes Halbwissen!

Bis vor kurzem galt die Fuji X-A2 bei manchen als beste Astrokamera. Sie hat sich bei langen Verschlusszeiten am wenigsten aufgeheizt und damit das geringste Rauschen und die gleichmäßigsten Bilder erzeugt. Das galt mit Sicherheit bis einschließlich T2. Bei der T3-Sensorgeneration bin ich mir nicht sicher. Die Ergebnisse waren auch nicht nur von der Sensor-/Prozessorgeneration abhängig, sondern auch vom Model. Diese Tests hatte jemand gemacht, deutlich bevor die 40 MP Kameras kamen. Ich weiß leider nicht mehr, ob das hier vorgestellt worden war oder ganz woanders, möglicherweise auch auf englisch.

[RHB]

Danke für die Antworten.
Zusammengefaßt gibt es keine Belege für einen Vorteil. Angesichts der anderen Störfaktoren ist es auch unwahrscheinlich, daß dieser Unterschied eine praktische Bedeutung hat. Man kann also eine T1 ohne Bedenken durch ein neuere Modell ersetzen.

[XFLER]

 

[RHB]

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Gestern konnte ich am Beispiel des Orionnebels feststellen, daß die Unterschiede doch nicht unerheblich sind. Der Sensor der Pro3 ist deutlich besser als der der T1. Sowohl beim Einzelbild:

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als auch bei der Verarbeitung zu einer gestackten Aufnahme. 

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Aufnahmeparameter: Kamera-JPG, Objektiv 90/2.0, Blende 2, 1/4s, ISO 1000, die Stacking-Bilder aus 50 Aufnahmen +5 Darkframes.

[Dare mo]

Also ich kann hier auch nur mein Halbwissen anführen und möchte dass man mich berichtigt, falls ich da jetzt etwas falsches schreibe. Bei der schon lang anhaltenden Diskussionen zu dem Thema weniger MP = weniger Rauschen und mehr MP = mehr Rasuchen wurde ja schon viel geschrieben und gestritten. Eine einfach und allgemeine Aussage dazu gibt es nicht, weil da ja viel Faktoren reinspielen.

Grundsätzlich mag es ja so sein, wie @RHB geschrieben hat:

Am 21.1.2023 um 08:31 schrieb RHB:

Die Einzelpixel sind ja größer und bekommen mehr Licht,...

und dieser Umstand wird ja meist als Hauptargument zu gelten, wenn es um das "weniger" Rauschen geht. Ja, ein 16MP rauscht so gesehen erstmal weniger als ein 24 oder 26MP Sensor aber was dabei oft unter den Tisch fällt, durch das "mehr" an Pixel, es ja auch mehr Details / Dynamikumfang gibt. Sogesehen logisch, mehr Pixel, also auch wieder mehr Details / Dynamikumfang bei mehr Rauschen wenn man in die 100% Ansichten geht und vergleicht. Doch das Rauschen kann man per Software bis zu einem gewissen Grad ausgleichen und dann wird man dann in einem direkten Vergleich eines Bildes mit 16MP und 26 MP auf dem gleichen Level des Rauschens sein, doch man kann viel mehr Details bei dem 26 MP Bild erkennen, als beim 16MP, weil diese aufgrund der geringeren MP nicht mehr vorhanden sind oder eben nicht mehr so deutlich erkennbar bleiben. Soweit meinen laienhaftes Verständnis dazu.

Als Erkenntnis daraus sehe ich für mich, dass ein Sensor mit vielen Pixel mehr rauschen kann, er aber auch mehr Details / Dynamikumfang bereit hält und das Rauschen kan bis zu einem gewissen Grad soweit ausgeglichen werden, dass man auf ein Niveau eines Sensors mit weniger Pixeln kommt. Dann aber den Vorteil hat, dass trotzdem noch viel mehr Details übrig bleiben um ein besseres Gesamtergebnis zu erzielen.

Zumindest wenn es um das Thema Fotografie geht. Wie das alledings bei Video ist, kann ich absolut nichts sagen, weil ich überhaupt nicht filme und mich damit auch nie wirklich auseinander gesetzt habe. Da ist mein Wissen gleich Null und darum kann es gut sein, dass hier ganz andere Erkenntnisse und Faktoren eine Rolle spielen und auch andere Ergebnisse herauskommen.

bearbeitet 29. Januar 2023 von Dare mo

[nightstalker]

ein Sensor mit geringerer Auflösung rauscht nicht weniger als einer mit mehr Auflösung, das ist ein verbreiteter Irrtum, der daran liegt, dass die Leute 100% Ausschnitte vergleichen ... bei gleicher Betrachtungsgrösse relativiert sich das ... Sensoren der gleichen Generation rauschen auch ähnlich

 

[mjh]

„Die Einzelpixel sind ja größer und bekommen mehr Licht“ ist trivialerweise wahr, aber für fotografische Zwecke irrelevant. Entscheidend ist, wie viel Licht der Sensor insgesamt bekommt. Davon abgesehen mag jeder, der immer noch an einen Vorteil niedrigerer Pixelzahlen glaubt, hier im Forum mal bei Rico vorbeischauen.

[Gast]

vor 46 Minuten schrieb mjh:

„Die Einzelpixel sind ja größer und bekommen mehr Licht“ ist trivialerweise wahr, aber für fotografische Zwecke irrelevant. Entscheidend ist, wie viel Licht der Sensor insgesamt bekommt. Davon abgesehen mag jeder, der immer noch an einen Vorteil niedrigerer Pixelzahlen glaubt, hier im Forum mal bei Rico vorbeischauen.

Ich weiß auch nicht was die Diskussionen diesbezgl. so am Leben hält, aber ich vermute(!), es ist die (lang bestehende) Aussage, das größere Pixel einen Vorteil haben (können). Ricos Vergleich, sofern ich das richtig überflogen habe, bezieht sich auf ein (fast) vergleichbares System: also gleiche Sensorgröße, gleiche Sensorgeneration, gleiches Objektiv, gleicher Hersteller.. nur eben mit 40 Mp anstelle 26 MP (H-2, H2-S).

Was aber passiert, wenn man unterschiedliche Sensorgrößen mit gleicher Pixelanzahl vergleicht, oder beim größeren eben weniger Pixel pro Fläche (= größere Pixel, Dimensionierung/ Abstände der Mikrolinsen usw. **). Dann kommen aber eben auch unterschiedliche Objektive und Konstruktionen ins Rennen (XF vs GF) und es ist ggf. nciht mehr so einfach herauszufinden welche Einzelteile einen wie großen Einfluss haben.

**) Und dann könnte Fuji Marketingaussage ("Mikrolinsen") bei der GFX plötzlich doch nicht ganz aus der Luft gegriffen sein?!

[hybriderBildersucher]

Wenn man sich mal vor Augen hält, wie lange die Rehabilitation von Galileo Galilei gedauert hat, wird die urban legend der "besseren Fotos mit niedrigerer Pixelzahl bei gleicher Sensorgröße" noch lange nicht endgültig untergehen....

 

bearbeitet 29. Januar 2023 von hybriderBildersucher

[Gast]

vor 20 Minuten schrieb hybriderBildersucher:

Wenn man sich mal vor Augen hält, wie lange die Rehabilitation von Galileo Galilei gedauert hat, wird die urban legend der "besseren Fotos mit niedriger Pixelzahl bei gleicher Sensorgröße" noch lange nicht endgültig untergehen....

 

Darum frage ich ja auch mal nach gleicher Pixelzahl bei größerer Sensorgröße oder gar weniger Pixel auf größerem Sensor.

[mjh]

vor 3 Stunden schrieb brandoza:

Was aber passiert, wenn man unterschiedliche Sensorgrößen mit gleicher Pixelanzahl vergleicht, oder beim größeren eben weniger Pixel pro Fläche (= größere Pixel, Dimensionierung/ Abstände der Mikrolinsen usw. **). Dann kommen aber eben auch unterschiedliche Objektive und Konstruktionen ins Rennen (XF vs GF) und es ist ggf. nciht mehr so einfach herauszufinden welche Einzelteile einen wie großen Einfluss haben.

**) Und dann könnte Fuji Marketingaussage ("Mikrolinsen") bei der GFX plötzlich doch nicht ganz aus der Luft gegriffen sein?!

Man muss es sich nicht komplizierter als nötig machen. Unterschiede bei den Mikrolinsen machen sich beispielsweise im ISO-Wert bemerkbar und werden darüber berücksichtigt. Entscheidend ist aber eben nur, wie viel Licht auf dem Sensor landet. Dabei spielt die Größe des Sensors eine Rolle, aber es ist nicht so, als ob ein größerer Sensor automatisch mehr Licht sammelte. Bei einer Kamera mit größerem Sensor nehme ich ja ein Objektiv mit entsprechend längerer Brennweite, um denselben Bildwinkel zu erfassen, und aufgrund der längeren Brennweite wird einfach dasselbe Licht auf eine größere Fläche verteilt, so dass sich im Endeffekt gar nichts ändert. Ein entscheidender Faktor (einen identischen Bildwinkel vorausgesetzt) ist die Eintrittspupille des Objektivs, denn sie begrenzt, wie viel Licht in das Objektiv eintritt. Der zweite Faktor ist die Belichtungszeit; aus Eintrittspupille und Belichtungszeit ergibt sich, wie viel Licht insgesamt auf den Sensor gelangt. Letztendlich geht es dann aber auch um die Grundempfindlichkeit des Sensors, denn je niedriger diese ist, desto länger kann die Belichtungszeit sein und desto mehr Licht wird gesammelt.

Letzteres ist ein meist übersehener Punkt: Wenn ich nach einem ISO-Wert oberhalb der Grundempfindlichkeit belichte, nutze ich die Fähigkeit der Sensorpixel, Licht in Form elektrischer Ladungen zu speichern, nur zu einem Bruchteil aus, und dann muss ich mir über unterschiedlich große Pixel sowieso keine Gedanken mehr machen. Wenn ich immer nur 10 Liter tanke, kann ich damit keinen Meter weiter fahren, nur weil ich mir einen größeren Tank eingebaut habe.

[StefanTi]

vor 6 Stunden schrieb RHB:

als auch bei der Verarbeitung zu einer gestackten Aufnahme. 

Hallo, lieber Besucher! Als Forumsmitglied (kostet nix) würdest du hier ein Bild sehen…

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Aufnahmeparameter: Kamera-JPG, Objektiv 90/2.0, Blende 2, 1/4s, ISO 1000, die Stacking-Bilder aus 50 Aufnahmen +5 Darkframes.

Ich bin mir ziemlich sicher, dass bei dem Bild irgendwas bei der Bildverarbeitung danach schief gelaufen ist und nicht beim Sensor.
Meine Erfahrung nach sind die Fuji Sensoren gut für die Astrofotorafie geeignet und das unabhängig von den Pixeln (Die 40Mp Generation kenne ich nicht). Im Gegensatz zu anderen Herstellern hatte ich bei Fuji noch nie Probleme mit seltsamen Rauschmustern oder sonstigen Artefakten und das ohne jemals Darkframes zu machen. Eine Ausnahme davon stellt meine E3 dar, bei der vom Rand seitlich ein violett-roter Gradient auftaucht, wenn man die Bilder bearbeitet.

[Gast]

vor 13 Stunden schrieb mjh:

Man muss es sich nicht komplizierter als nötig machen.

Hallo,

ich will den Astro-thread nicht mit Sensortheorien kapern, man möge es mir nachsehen, aber ein eigener thread lohnt vermutlich nicht.

Ich frage mich, ob eine geringere Pixeldichte gewisse Vorteile bei der Konstruktion mit sich bringt, also in etwas das was Fuji zu den Mikrolinsen schreibt/ bewirbt:

FUJIFILM GFX50SⅡ | Kameras | FUJIFILM Digitalkameras X Serie & GFX -Deutschland (fujifilm-x.com)

Und das ginge, sofern man hohe Auflösung und geringe Pixeldichte haben möchte, nur mit großen Sensorflächen.

Oder ein Praxisbeispiel:

Nehmen wir einen Vergleich eines APS-C Sensors, 50 MP und ISO 200 (27mm) und eine GFX, 50 MP, ISO 100 (50 mm)

Motivbedingt abgeblendet: APS-C f/8.0, GFX entsprechend dann ca. f/16.0, beide Basis-ISO und dann die Belichtungszeit jeweils so lange, bis das Raw max. belichtet wird und gerade kein Kanal Clipping aufweist. Ein Auflösungsvorteil wäre somit mal raus (daher die 50MP, auch wenn es real nur eine 40MP gibt). Wäre es dann denkbar, dass die größere Sensorfläche/ Mikolinsenkonstruktion einen Vorteil bringt/ bringen kann was die Bildqualität angeht. Oder die größere Objektivkonstruktion in Kombination mit den größeren Mikrolinsen/ Pixeln?

Ich habe nämlich durchaus den Eindruck, das eine GFX "sauberer" (auch in der Farbwiedergabe) ist. Nur kann ich es natürlich nicht festmachen, woran es alles liegen kann, denn ich muß ja schon mit unterschiedlichen Objektiven vergleichen usw.

Gruß

[mjh]

vor 8 Stunden schrieb brandoza:

Ich frage mich, ob eine geringere Pixeldichte gewisse Vorteile bei der Konstruktion mit sich bringt, also in etwas das was Fuji zu den Mikrolinsen schreibt/ bewirbt:

Eigentlich versuchen die Sensorhersteller ja, die Mikrolinsen möglichst groß zu machen, so dass sie alles einfallende Licht auf den Fotodioden der Sensorpixel bündeln können. Auf der anderen Seite droht das Problem des Übersprechens: Licht, das durch eine Mikrolinse und ein Farbfilter dringt, kann, wenn es in einem flachen Winkel auftrifft, in den Bereich eines Nachbarpixels eindringen, so dass es dort registriert wird – zudem mit der falschen Farbe, da das Nachbarpixel nominell für eine andere Farbe empfindlich ist. Lässt man lichtundurchlässige Fugen zwischen den Mikrolinsen stehen, kann man ein solches Übersprechen verringern, da das Licht von vornherein nicht in die Randbereiche des Pixels gelangt.

Das ist allerdings keine optimale Lösung, da man ja Licht ungenutzt lässt. Eine bessere Alternative ist die „Deep Trench Isolation“, bei der man zwischen den Pixeln tiefe Gräben („deep trenches“) in den Chip ätzt und sie mit einem lichtundurchlässigen und elektrisch isolierenden Material verfüllt.

[Gast]

vor 48 Minuten schrieb mjh:

„Deep Trench Isolation“

Vielen Dank für Deine Antwort!

Nicht mehr ganz frisch die Nachricht, aber hier geht es auch um DTI:

https://news.samsung.com/global/interview-the-worlds-smallest-high-definition-pixels-how-samsung-electronics-developed-the-isocell-hp3-image-sensor

Und, fällt Dir auch noch ein sinnvoller Gedanke zu meinem Vergleich ein, bleibt da noch viel (vorteilhaftes) übrig für den großen Sensor, außer der Spagat mit den Mikrolinsen?

[mjh]

vor 6 Stunden schrieb brandoza:

Und, fällt Dir auch noch ein sinnvoller Gedanke zu meinem Vergleich ein, bleibt da noch viel (vorteilhaftes) übrig für den großen Sensor, außer der Spagat mit den Mikrolinsen?

Na ja, ein größerer Sensor kann mehr Licht sammeln, sofern man ein entsprechend lichtstarkes Objektiv verwendet – also ein Objektiv mit einer großen Eintrittspupille. Da man mit einem größeren Sensor Objektive mit längerer Brennweite braucht, um denselben Bildwinkel zu erfassen, sind größere Eintrittspupillen möglich, ohne dass das Verhältnis von Eintrittspupille zu Brennweite zu extrem würde. Letztendlich wird der Vorteil also erst durch das Objektiv realisiert. Das ist schlecht für diejenigen, die ihre Ersparnisse in eine Kamera mit größerem Sensor stecken und dann bei den Objektiven knapsen müssen – so bringt das nichts.

[Gast]

vor 7 Stunden schrieb mjh:

Na ja, ein größerer Sensor kann mehr Licht sammeln, sofern man ein entsprechend lichtstarkes Objektiv verwendet – also ein Objektiv mit einer großen Eintrittspupille. Da man mit einem größeren Sensor Objektive mit längerer Brennweite braucht, um denselben Bildwinkel zu erfassen, sind größere Eintrittspupillen möglich, ohne dass das Verhältnis von Eintrittspupille zu Brennweite zu extrem würde. Letztendlich wird der Vorteil also erst durch das Objektiv realisiert. Das ist schlecht für diejenigen, die ihre Ersparnisse in eine Kamera mit größerem Sensor stecken und dann bei den Objektiven knapsen müssen – so bringt das nichts.

Danke! "so bringt das nichts" bezieht sich dann auf meinen (praktischen) Vergleich mit ident. Schärfentiefe, oder? In dem Fall ist die max. Anfangsöffnung ja außen vor. Also siehst Du den Vorteil nur dann, wenn man die GF 1.7 od. 2.0 mit Anfangsöffnung benutzt, weil da ein äquiv. APS-C Objektiv gar nicht existiert, bzw. man schon mind. aufwändige 1.0er bräuchte. Wenn ich Dich richtig verstehe, siehst Du keine Vorteile in der Sensorkonstruktion bei gleichen Auflösungen (oder zumindest vernachlässigbar)?

[mjh]

vor 8 Stunden schrieb brandoza:

Danke! "so bringt das nichts" bezieht sich dann auf meinen (praktischen) Vergleich mit ident. Schärfentiefe, oder? In dem Fall ist die max. Anfangsöffnung ja außen vor. Also siehst Du den Vorteil nur dann, wenn man die GF 1.7 od. 2.0 mit Anfangsöffnung benutzt, weil da ein äquiv. APS-C Objektiv gar nicht existiert, bzw. man schon mind. aufwändige 1.0er bräuchte. Wenn ich Dich richtig verstehe, siehst Du keine Vorteile in der Sensorkonstruktion bei gleichen Auflösungen (oder zumindest vernachlässigbar)?

Es mag einen gewissen Unterschied geben, weil sich bei der Vergrößerung oder Verkleinerung der Pixel die nötige Infrastruktur nicht im gleichen Maßstab vergrößert beziehungsweise verkleinert, aber das spielt eher eine Rolle, wenn man, sagen wir, Kleinbildsensoren mit denen von Smartphones vergleicht. Der wichtigere Faktor (nach den Fähigkeiten des Fotografen, versteht sich) ist allemal das Objektiv, nicht der Sensor. Dass trotzdem alle auf den Heiligen Gral eines Supersensors warten, der endlich die Bilder einfängt, von denen man immer schon träumte … nun ja.

[Gast]

vor 2 Stunden schrieb mjh:

… nun ja

bin glatt verleitet, eine Verbindung zu ziehen: je geringer die Fähigkeit des Fotografen, desto größer der Wunsch nach dem Supersensor oder der Super KI. 🤭

Jedenfalls vielen Dank für Deine Antworten!

[Ralf_G]

Was entscheidend ist für die Astrofotografie ist, wie stark sich die Kamera bzw. der Sensor während der Langzeitbelichtungen/Reihenaufnahmen erwärmt. Dies bestimmt letztendlich das Rauschen bei der Astrofotografie.

Hier gibt es deutliche Unterschiede zwischen den Kameras. Tendenziell kann man sagen, dass sich die neueren Kameras stärker erwärmen. Insbesondere während des Life-View erwärmen sich die Kameras mit höheren Pixelzahlen und Abtastraten teilweise recht stark. Ich hatte das in dem von XFLER verlinkten Artikel untersucht. Das wird auch nicht durch die teilweise effektiveren Prozessoren ausgeglichen (Wie hier allerdings die neueste Kamera-Generation abschneidet kann ich nicht sagen; allerdings wurden auch diese auf hohe Auslesegeschwindigkeiten optimiert, so dass ich hier ähnlich schlechtes Verhalten bezüglich Erwärmung erwarte).

Zudem ist die Rotempfindlichkeit recht unterschiedlich. Deswegen ist etwa die X-A1/2 auch ohne Filtermodifikation sehr gut für die Nebelfotografie geeignet. Also nicht nur wegen des Bayersensors, der hier prinzipbedingt dem X-Trans überlegen ist. Ich nutze daher für H-alpha-Nebel die X-A1 und für Milchstraße, Galaxien, Sternhaufen und Kometen die X-T20.

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