De invloed van pixelgrootte op de resolutie van je foto's
Je staat op het punt om de perfecte deep-sky opname te maken van de Andromedanevel. Je hebt je telescoop perfect uitgelijnd, de lucht is kraakhelder en je nieuwe camera doet wat hij moet doen.
Maar als je de beelden later bekijkt, valt het tegen. Het is korrelig, misschien een beetje onscherp.
De schuldige is vaak niet wat je denkt. Het is niet altijd je camera of je telescoop, maar de onzichtbare kracht achter je pixels: hun grootte. Dit kleine getal, uitgedrukt in microns, bepaalt voor een groot deel wat je camera écht kan zien en hoe scherp je plaatje uiteindelijk wordt.
Wat zijn pixels en waarom maakt hun grootte uit?
Stel je voor dat je een megapixelcamera hebt. Dat betekent dat je sensor is opgebouwd uit een bepaald aantal pixels, bijvoorbeeld 9 megapixels.
Dat is een hoeveelheid. Maar de *grootte* van die pixels is een heel ander verhaal.
Een pixel is eigenlijk een heel klein emmer. Hij vangt licht op. Een grotere pixel is een grotere emmer. Hij kan dus meer licht vangen in dezelfde tijd.
Een kleinere pixel is een kleine emmer. Hij moet harder werken om genoeg licht te verzamelen.
Deze pixelgrootte, gemeten in micrometer (µm), is cruciaal voor de resolutie van je foto's. Het is de schakel tussen de lichtsterkte van je telescoop en wat je camera kan waarnemen. De keuze voor een bepaalde pixelgrootte bepaalt of je de fijne details in een planetoord of de structuur in een verneveling scherp kunt vastleggen.
Het is een balans. En die balans vinden is de kunst van de astrofotografie.
De magische formule: Seeing en Resolutie
Het begint allemaal met de 'seeing', de stabiliteit van de atmosfeer. Als de lucht boven je turbulent is, kun je wel de beste apparatuur hebben, maar blijven je sterren dansen. De atmosfeer heeft een bepaalde 'hoekresolutie'.
Je kent het wel: hoe kleiner de hoek die je kunt onderscheiden, hoe scherper het beeld.
Er is een vuistregel die je helpt om de ideale pixelgrootte voor jouw locatie te berekenen. Die luidt: de pixelgrootte (in microns) gedeeld door de brandpuntsafstand van je telescoop (in mm) geeft de resolutie per pixel.
Maar hoe past dat in de praktijk? De meeste astrofotografen gebruiken de 'Nyquist-sampling'. Zonder te technisch te worden: je pixel moet ongeveer 2 tot 3 keer kleiner zijn dan de kleinste detailgrootte die je telescoop én de atmosfeer je kunnen geven.
Als je telescoop een resolutie van 2 boogseconden kan leveren (bij goede seeing), dan wil je een pixel die ongeveer 0,7 tot 1 boogseconde vangt.
Dit zorgt ervoor dat je vangt wat er te vangen valt, zonder dat je data verliest. Te grote pixels verliezen details; te kleine pixels vangen alleen maar 'lucht' en vergroten de ruis. Wil je dit zelf uitrekenen voor je setup? Pak je telescoop erbij.
De rekenmethode voor je eigen setup
Stel, je hebt een SkyWatcher 150/750 Newton. Z'n brandpuntsafstand is 750mm.
Je hebt een camera met pixels van 3,75 micron. De resolutie per pixel is dan 3,75 / 750 * 206 (omgerekend naar boogseconden) = ongeveer 1,03 boogseconde.
Dit is je 'pixel scale'. Nu kijk je naar je seeing. In Nederland is een seeing van 3 tot 4 boogseconden normaal.
Je pixel vangt dus maar 1 boogseconde. Dat is prima! Je bent goed aan het 'samplen'. Als je een camera had met 5,5 micron pixels was je uitgekomen op 1,5 boogseconde.
Ook dat kan nog net. De truc is om je pixelgrootte zo te kiezen dat je niet te ver van de 1:1 verhouding (Nyquist) afwijkt.
Als je in een gebied met extreem goede seeing (1 boogseconde) woont en je pixels zijn 3 micron op een 2000mm telescoop, dan ben je aan het undersamplen. Je vangt de details niet fijn genoeg.
Als je in Nederland woont en je pixels zijn 2 micron op een 500mm telescoop, dan ben je aan het oversamplen. Je camera lost meer op dan de atmosfeer toelaat. Naast ruis zie je soms ook de impact van kosmische straling op je camerasensor terug in je opnames.
Pixelgrootte versus lichtsterkte: de impact op je belichtingstijd
Hier wordt het echt praktisch. Een grotere pixel is een grotere lichtopvangende sensor. Hij is lichtgevoeliger.
Stel je hebt een camera met 9 micron pixels en een met 3,75 micron pixels.
De grotere pixel kan vier keer zoveel licht opvangen voor hetzelfde ruisniveau. Dit betekent dat je met een grotere pixelcamera vaak een stuk korter kunt belichten om hetzelfde signaal-tegen-ruis te bereiken. Ideaal voor objecten die snel bewegen of als je maar beperkte tijd hebt.
Maar er zit een addertje onder het gras. Je telescoop bepaalt hoeveel licht er überhaupt aankomt.
Als je een telescoop met een bepaalde opening (bijvoorbeeld f/5) gebruikt, en je pixels te groot zijn, dan kun je de resolutie van je telescoop niet benutten. Je zult moeten 'verdikken' (binning), waarbij je pixels samenvoegt. Dit geeft je weliswaar een helderder beeld, maar je verliest resolutie. Soms is het verstandig om te kijken naar hoe een focal reducer werkt om je brandpuntsafstand te verkorten. Een camera met 3,75 micron pixels past vaak perfect bij een typische Nederlandse Newton (f/4 tot f/5) en geeft een mooie balans tussen scherpte en belichtingstijd. Zo'n camera, zoals de ZWO ASI294MC Pro, kost rond de €1100 en is een uitstekende allrounder.
Prijsklassen en modellen: van beginner tot pro
Welke camera past bij jou? Kijkend naar de markt zijn er drie hoofdklassen.
De instappers, vaak met kleinere pixels (3,75 micron) zijn perfect voor de beginnende astrofotograaf met een standaard telescoop.
Denk aan de ZWO ASI533MC Pro (rond €800) of de versies van QHY. Deze camera's zijn relatief lichtgevoelig en geven een scherp beeld. Ze zijn een uitstekende match voor telescopen met een brandpuntsafstand tussen de 500mm en 800mm.
De middenmoot, met pixels rond de 3,8 tot 4,6 micron, is de sweet spot voor velen. Dit zijn camera's die net iets meer licht vangen en vaak iets grotere sensoren hebben.
De ZWO ASI2600MC Pro (rond €2000) is hier een schoolvoorbeeld. Hij heeft 3,76 micron pixels, maar een groter sensorformaat. Dit is een camera die je in één keer goed doet. Hij past bij veel telescopen en levert professionele resultaten.
De topklasse, met pixels van 6 micron en groter, is voor de specialist.
Een match met je telescoop
Denk aan de ZWO ASI6200MM Pro (rond €4500) of de camera's van Moravian. Deze pixels zijn extreem lichtgevoelig. Ze zijn ideaal voor zeer lange belichtingstijden of voor fotografen die werken met extreem lange brandpuntsafstanden (1500mm+), waarbij de atmosfeer vaak de boventoon voert.
Ze vangen zoveel licht dat je soms maar 10-15 minuten totaal nodig hebt voor een object, in plaats van 4 uur. Het draait allemaal om de match.
Een camera met 9 micron pixels op een kleine 60mm refractor is zinloos; de telescoop kan de pixels niet 'vullen'. De resolutie blijft beperkt tot de telescoop. Omgekeerd: een camera met 2,4 micron pixels (zoals sommige planetary cameras) op een grote 12-inch telescoop is prachtig voor de maan, maar voor deep-sky ben je continu aan het 'verdikken' om ruis te onderdrukken.
Je betaalt voor resolutie die je niet gebruikt. Een voorbeeld: de ZWO ASI183MC Pro heeft extreem kleine pixels (1,6 micron).
Dit is een camera voor de planetary-fotograaf of voor de deep-sky fotograaf met een telescoop van 2000mm brandpuntsafstand.
De ASI294MC Pro (3,75 micron) is een betere allrounder voor de 750mm brandpuntsafstand. De prijzen variëren van €400 voor een kleine planetary camera tot €2500+ voor een grote cooled camera. Kies de pixelgrootte die bij jouw seeing en je telescoop past, en je zult zien dat je resultaten verbeteren zonder extra moeite.
Praktische tips voor de beste keuze
Voordat je een aankoop doet, is het slim om je huidige setup te analyseren. Wat is de brandpuntsafstand van je telescoop?
Wat is de gemiddelde 'seeing' in jouw omgeving? Gebruik online rekenhulpjes (zoals die van Astronomy Tools) om je ideale pixelschaal te berekenen.
Als je uitkomt op een waarde tussen de 1,0 en 2,0 boogseconden per pixel, dan zit je goed. Zoek dan een camera die binnen die range past en verdiep je in de werking van een Bayer-matrix. Denk ook na over je toekomstplannen.
Wil je ooit overstappen op een andere telescoop met een langere brandpuntsafstand? Dan is een camera met iets grotere pixels (rond de 4-5 micron) misschien slimmer.
Die kun je later nog steeds gebruiken. En vergeet niet: de sensorgrootte is ook belangrijk. Een grotere sensor met dezelfde pixelgrootte geeft je een breder gezichtsveld. De combinatie van pixelgrootte en sensorformaat bepaalt je uiteindelijke beeldveld.
Als laatste: pixelgrootte is geen heilige graal, maar een gereedschap. Het draait allemaal om de balans.
Te kleine pixels op een slechte seeing-night leveren een korrelig beeld op. Te grote pixels op een heldere nacht met perfecte seeing laten prachtige details onbenut. Kies verstandig, meet wat je kunt met je huidige gear en blijf experimenteren. De perfecte foto ligt niet in de duurste camera, maar in de camera die het beste bij jouw hemel en jouw telescoop past. Succes!