Das Rauschen der ASI 294 MC Pro
Das ist eine
Kamera mit einem Full Well von 63,7k Elektronen bei 0 gain und
einem 14-Bit ADC, der 0 - 16383 ADU liefert.
63,7k sind etwa 65200 Elektronen. Ein Gain entspricht 0,01 dB,
der Verstärkungsfaktor ist dann gleich Wurzel(10^(gain/100)).
| Gain | Faktor | Full_Well | ADU/e- | Read_Noise [e-] | Read_Noise [ADU] |
| 0 | 1 | 65200 | 0,251 | 7,4 | 1,9 |
| 100 | 3,16 | 20600 | 0,795 | 5,5 | 4,4 |
| 120 | 3,98 | 16400 | 0,999 | 1,6 | 1,6 |
| 200 | 10,0 | 6520 | 2,51 | 1,4 | 3,5 |
| 300 | 31,6 | 2060 | 7,95 | 1,2 | 9,5 |
| 400 | 100 | 652 | 25,1 | 1,2 | 30 |
Die zweite Spalte
zeigt den Verstärkungsfaktor, die dritte ist berechnet als
65200/Faktor, die vierte ist berechnet als 16383/Full_Well
und gibt an, wie viele ADUs von einem Elektron erzeugt werden.
Die fünfte Spalte zeigt das Ausleserauschen wie es mit dem
Sensortest
von SharpCap gemessen wurde (in guter Übereinstimmung mit dem
Datenblatt der Kamera). Die sechste Spalte zeigt das
Ausleserauschen in ADU. Laut Datenblatt enthält das
Ausleserauschen auch das "ADC-Quantisierungsfehler-Rauschen".
Auch das
Verstärkerrauschen sollte im Read_Noise enthalten sein.
Bleibt noch das
Dark_Noise-Rauschen. Bei der Mittelung einer großen Anzahl von
Einzeldarks sollte dieses Rauschen in einem Masterdark
verschwinden. Subtrahiert man dann dieses Masterdark von einem
Einzeldark sollte das Dark_Noise-Rauschen sichtbar werden.
In der nächsten Tabelle ist das so gemessene Dark_Noise-
Rauschen bei einer Sensortemperatur von -10°C in Bildern mit 10
und 20
Sekunden Belichtungszeit angegeben.
Dafür mußten die passenden
Brightness-Einstellungen (Offsets, Dark Level) bekannt sein. Das
Verfahren zur Ermittlung der Werte ist hier
beschrieben. Das dort im SharpCap Forum von Robin beschriebene
Verfahren liefert für 120 gain einen Brightness-Wert von 1, für
200
gain 3, für 300 gain 4 und für 400 gain 5.
| Gain | Brightness | Dark_Noise [ADU] | Read_Noise [ADU] | Dark-Read [ADU] | Dark-Read [e-] |
| 120 | 1 | 2,1 | 1,6 | 0,5 | 0,5 |
| 200 | 3 | 4,2 | 3,5 | 0,7 | 0,3 |
| 300 | 4 | 11,7 | 9,5 | 2,2 | 0,3 |
| 400 | 5 | 35,8 | 30 | 5,8 | 0,2 |
Auffällig ist, dass Dark_Noise
und Read_Noise praktisch gleich sind. Das liegt an dem sehr
kleinen Dunkelstrom dieser Kamera bei -10°C.
Er beträgt dort laut dieser Seite etwa 0,008 e-/sec/pixel. Das sind in 20 sec nur
0,16 e-/pixel. Das Rauschen des Dunkelstroms sollte dann
Wurzel(0,16) = 0,4 e-/pixel betragen. Das paßt zu den
Ergebnissen der Messungen (aber die Spaltenüberschriften sind
falsch).
Der Read_Noise ist im Masterdark
genauso stark vermindert wir der Dark-Noise (hier um Wurzel(50)
also etwa um den Faktor 7). Die
Differenz Einzeldark - Masterdark liefert also die Summe von
Read_Noise und Dark_Noise. Die richtigen Spaltenüberschriften
sind:
| Gain | Brightness | Read + Dark [ADU] | Read_Noise [ADU] | Dark_Noise [ADU] | Dark_Noise [e-] |
| 120 | 1 | 2,1 | 1,6 | 0,5 | 0,5 |
| 200 | 3 | 4,2 | 3,5 | 0,7 | 0,3 |
| 300 | 4 | 11,7 | 9,5 | 2,2 | 0,3 |
| 400 | 5 | 35,8 | 30 | 5,8 | 0,2 |
Die Messung des Dark_Noise
In Bildern mit einer
Belichtungszeit von 0,01 Sekunden sollte (wieder bei -10°C)
praktisch kein Dunkelstrom und damit auch kein Dark_Noise
vorhanden sein. Die Differenz Einzeldark - Masterrdark zeigt dann
nur den Read_Noise. Dazu habe ich wieder 50 Einzeldarks zu einem
Masterdark gemittelt und anschließend den Read_Noise aus dem
Mittelwert von 9 Differenzen bestimmt.
| Gain | Brightness | Read + Dark [ADU] | Read_Noise [ADU] | Dark_Noise [ADU] | Dark_Noise [e-] |
| 120 | 1 | 2,06 | 1,92 | 0,75 | 0,75 |
| 200 | 3 | 4,32 | 4,10 | 1,36 | 0,54 |
| 300 | 4 | 11,89 | 11,20 | 3,99 | 0,50 |
| 400 | 5 | 35,86 | 33,80 | 11,98 | 0,48 |
Die driite Spalte enthält die
Mittelwerte von jeweils 9 Bildern mit 20 Sekunden
Belichtungszeit. Spalte 4 enthält den neu gemessenen Read_Noise.
Spalte 5 ist nicht einfach Spalte 3 - Spalte 4, sondern gleich
Wurzel aus (Read+Dark)2 - Read2, was das
Zusammenwirken verschiedener
Rauschanteile besser beschreibt.
Das Himmelsrauschen (Sky_Noise)
In meinen Astrofotos ist der
Himmel die größte Rauschquelle.In drei Bildern mit 20 Sekunden
Belichtungszeit bei 120 gain und -10°C habe
ich am 30. März 2021 im grünen Farbkanal eine Himmelshelligkeit
von 422 ± 16,4 ADU/pixel gemessen. Das entspricht einer
Himmelshelligkeit
von 19,1 mag/arcsec2. Der Sky_Noise ist hier etwa
achtmal größer als Read_Noise und Dark_Noise zusammen.
In drei Bildern mit 20 Sekunden Belichtungszeit bei 120 gain und
-10°C habe ich am 12. April 2021 im grünen Farbkanal eine
Himmelshelligkeit
von 251 ± 12,4 ADU/pixel gemessen. Das entspricht einer
Himmelshelligkeit von 19,7 mag/arcsec2. Der Sky_Noise
ist hier noch etwa sechsmal
größer als Read_Noise und Dark_Noise zusammen. Viel dunkler
wird mein Elmshorner Himmel nicht.
Dunkelbilder
Mit dem Samyang 135 mm f/2
belichte ich meine Bilder mit maximal 30 Sekunden. Das liegt an
dem hellen Elmshorner Himmel, aber auch an
meiner azimutalen Montierung (um die Bildfeldrotation klein zu
halten). Der Dunkelstrom erreicht damit maximal 0,24 e-/pixel.
Dafür ist eine
Dunkelbildsubtraktion nicht erforderlich und eher
kontraproduktiv. Wenn keine Darks benutzt werden, dann kann der
Brightness-Wert auf Null
gesetzt werden. Damit wird die maximal mögliche Dynamik
erreicht.
Für "pretty pictures"
kann es nützlich sein das (Amp)Glow zu beseitigen. Dann wird die
Dunkelbildsubtraktion gebraucht. Für Photometrie mit 120
gain spielt das (Amp)Glow aber im Bildzentrum keine Rolle.
Da bleibt noch die Korrektur der Hot/Dark Pixel. Das sollten die Flats machen.