Addition von CCD Aufnahmen

Zweck der Bilderserie ist es, einmal in der praktischen Anwendung sichtbar zu machen, wie weit sich die Addition von mehreren Einzelaufnahmen effektiv in der CCD Technik auswirkt, wobei die Ergebnisse die mit dieser Serie erzielt worden sind nur eine relative Beurteilung zulassen und auch nur die Basis für weitere Versuche und Diskussionen sein sollen.

Ein wenig Theorie:

Es gibt im Wesentlichen drei Gründe, warum Bilder addiert werden sollen, um eine Bildverbesserung zu erreichen:

Verringerung des Hintergrundrauschens und Dynamik Verbesserung
Bessere Auflösung durch geringere Belichtungszeiten
Geringere Nachführfehler

Verringerung des Hintergrundrauschens und Dynamik Verbesserung

Das Rauschen (noise) setzt sich aus vier wesentlichen Komponenten zusammen,

Dunkelstromrauschen
Photonenrauschen
Auslese rauschen
Verstärkerrauschen

Dunkelstromrauschen: Das Dunkelstromrauschen ist temperaturabhängig und entsteht durch Ladung direkt auf dem Chip. Bei einer Temperaturänderung von ca. 10° verdoppelt sich der Rauschanteil und kann 2 – 3 % des gesättigten Pixels betragen.; Eine Verringerung des Rauschens kann durch Kühlung der CCD Kamera erreicht werden.
Photonenrauschen: Wird das Licht eines Sterns mit dem Chip mehrmals gemessen, ergeben sich Ungenauigkeiten, die im Durchschnitt die zweite Wurzel aus der Summe der Photonen sind.; Hat das Pixel 100 Photonen aufgenommen, sind 10 davon Photonenrauschen.; Wurden 1000 Photonen registriert, erhält man 32 Photonen als Rauschanteil.; Durch die nicht lineare Zunahme nimmt bei steigender Belichtungszeit das Photonenrauschen prozentuell ab.
Ausleserauschen: Ausleserauschen wird beim Weiterschieben ( Auslesen ) der Ladung von einem Pixel zum nächsten erzeugt und macht ca. 5 –10 Elektronen pro Pixel aus.
Verstärkerrauschen: macht je nach Bauart etwa 20 bis 130 Elektronen pro Pixel aus.

die Summe aller Rauschanteile kann in das Verhältnis zur Summe der aufgenommenen Photonen je Pixel gesetzt werden. dieses Verhältnis wird als Dynamik oder Signal zu Rauschabstand bezeichnet.

Bessere Auflösung durch geringere Belichtungszeiten

Bei unterschiedlichen Belichtungszeiten fällt sofort auf, daß länger Zeiten ein Aufblähen von Sternen hervorruft. Der Grund ist die Luft, die den Stern umherwandern läßt.

Je kürzer die Belichtungszeit gewählt wird, desto besser die Abbildung. die Belichtungszeit muß aber so gewählt werden, daß das schwächste noch aufzunehmende Objekt ( Nebel, Stern ) gerade noch erfaßt wird und sich vom Hintergrund abhebt.

Geringere Nachführfehler

Es liegt auf der Hand, daß bei kürzerer Belichtungszeit die Wahrscheinlichkeit eines Nachführfehlers durch Mechanik (Schneckenfehler), Wind, Leitfernrohr, ... geringer ist und die Aufnahmen besser gelingen, als bei längeren Belichtungszeiten.

Bei der nachfolgenden Bilderserie sollte sich jeder selbst einen Eindruck verschaffen, wie weit Theorie und Praxis eine Auswirkung auf die Bildverbesserung haben.

Mir persönlich sind nach der Bildbearbeitung nur geringe bis keine Unterschiede zu lang belichteten Einzelaufnahmen aufgefallen.

Es fehlen noch Versuche mit mehr als vier Additionen mit geringeren Belichtungszeiten.

Es ist jeder gerne dazu eingeladen, diesen Bericht zu erweitern, um wirklich einmal ein eindeutiges Ergebnis zu diesem Thema mit seinen theoretischen Vorteilen zu erhalten.