ANLEITUNG: Debayering einer Digitalen Spiegelreflexkamera

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    • ANLEITUNG: Debayering einer Digitalen Spiegelreflexkamera

      Hallo Balkonauten,

      wie angedroht, möchte ich heute eine kleine Anleitung zum Debayer-Vorgang eines CMOS-Sensor´s im APSC-Format vorstellen.

      Erst einmal "Warum das ganze?"

      Wie vielen bekannt sein sollte, haben CCD Kameras in monochromer Ausführung zwei gewaltige Vorteile. Sie sind meißt gekühlt
      und nehmen in jede Fotozelle das gesamte Licht auf und haben somit sehr viel Signal. Das S/N (Signal-/Rauschverhältnis) ist beeindruckend.
      Bei Spiegelreflexkameras hat man natürlich den Vorteil der Einfachheit. Mitnehmen, anschalten, knippsen. Bei CCD Kameras ist des weiteren
      ein Laptop nötig. Der Nachteil der DSLR ist die so genannte Bayermaske oder Bayermatrix mit dem so genannten CFA (ColorFilterArray).
      Diese vier Filter pro Pixel (Rot/Grün/Grün/Blau) sorgen für die Farbe im Bild, bringen aber auch ein Farbrauschen, sowie eine Verschlechterung
      der tatsächlichen Auflösung und Schärfe und lassen nur das Licht passieren, das z.B. Rot ist (Rotfilter) oder Grün (Grünfilter) usw.
      Ziel der ganzen Aktion soll es also sein, die Bayermatrix/Maske zu entfernen um eine Verbesserung der "Fähigkeiten" einer DSLR zu erreichen und
      somit einen entscheidenden Pluspunkt dazu zu bekommen, das Signal z.B. bei Schmalbandaufnahmen, brauchbarer zu gestalten und somit eine
      Alternative zu einer 2500€ teuren CCD Kamera darzustellen. Eine echte Alternative ist dies natürlich nicht aber immerhin eine Art Zwischenstufe.

      Wie gehen wir vor?

      Die Bayermatrix:


      Hier sieht man in welcher Reihenfolge die Bayermaske aufgebracht ist.

      Die Fotozelle und ihre Arbeitsweise:



      Der Rotfilter (in der Grafik oben) sorgt nun dafür, das wir nur den Rotanteil im Licht im Sensor gebannt bekommen. Und dem wollen wir mit unserem Debayer-Vorgang entgegen wirken.

      Entfernen der Bayermaske:


      Durch das entfernen der Bayermaske bekommen wir einen reinen "Luminanzchip" der sich nicht mehr an Farben, sondern nur noch an Licht orientiert.

      Ziel des Ganzen:



      Doch wie geht das alles ohne den Sensor zu beschädigen?

      Wir brauchen natürlich ein paar Hilfsmittel:

      - Gummihandschuhe
      - Schraubendreher in verschiedenen Größen, meist Kreuz-Schlitz
      - Cuttermesser oder Bastelscalpel, am besten beides
      - Zahnstocher
      - Wattepads (Q-Tips, Ohrenstäbchen)
      - Universal Nitro-Verdünnung oder 99% Isopropanol
      - Ein Paar Stunden unserer Wertvollen Zeit.

      Das Vorgehen:

      Wir entfernen unseren Akku aus der Kamera sowie die Speicherkarte.

      Bevor wir jetzt mit den weiteren Schritten loslegen, ein Wort der Warnung: Statische Ladung ist ein kleines A****! Tragt bitte unter allen umständen Gummihandschuhe
      dies verhindert Fingerabdrücke, Fett-Rückstände und ein versehentliches brutzeln der Elektrik. Viele sind (auch "Erfahrene" "Fachbetriebe") der Meinung, eine Erdung würde
      vollkommen ausreichen, jedoch sieht die Wirklichkeit ein wenig anders aus. Auch Fett-Rückstände eurer Finger reichen, um einen Kurzschluss zu verursachen. Dieser Eingriff
      in die Kamera ist nicht wieder Rückgängig zu machen und sollte daher, auch unter bedenken der Risiken, das die Kamera nicht mehr funktioniert, gut durchdacht werden.

      Im Internet finden wir viele Videos zum Thema Astromodifikation bzw. Ersatzteileinbau diverser Kameratypen. Geht wie in diesen Anleitungen mit der Demontage der Kamera
      vor, bis ihr den Sensor in euren Händen haltet auf den wir es ja abgesehen haben.

      So sollte das ganze nun aussehen (je nach Kamera natürlich auch mal ein wenig anders.)


      Entfernt die Filtergläser und demontiert den Sensor, bis ihr an das Deckglas des Sensors gelangt. Dieses wird nun mit einem Scalpel oder Cuttermesser entfernt. Dort ist Vorsicht geboten! Mit der Spitze
      die seiten anritzen und immer wieder nachschneiden, bis ein weißer Rand entsteht, der uns zeigt, dass sich das Deckglas langsam löst. Sobald das Deckglas entfernt ist, bauen wir den Sensor wieder so weit
      zusammen, dass der schwarze Halter vom Tiefpassfilter auf dem Sensor sitzt. Dieser Schützt dann weitgehend die goldenen feinen Drähte. Es reicht ein zu starkes Niesen um diese Golddrähte zu zerstören, also
      lieber langsam und behutsam vorgehen.
      Als nächstes witmen wir uns der Bayermaske, die wir mit dem Zahnstocher beginnen runter zu kratzen. Beginnt am besten an den Rändern, so könnt ihr den Zahnstocher am schwarzen Filterhalter langbewegen wie
      an einem Lineal. Sobald die Matrix entfernt ist sieht das ganze dann so aus:



      Wenn man genau hinsieht, fallen einem sofort die kleinen Unebenheiten und Reste der Bayermatrix auf. Diese werden dann mit Wattestäbchen und Nitroverdünnung poliert, bis wir einen freien, klaren Sensor haben. Dies
      kann unter Umständen auch ein bisschen länger dauern, lohnt sich aber von der Qualität der Oberfläche.

      Wenn alles so geklappt hat, wie wir uns das vorstellen, kann der Sensor zurück in seine Kamera und erste Tests gemacht werden.

      Vorher/Nachher:



      Das schwarz/weiß Bild ist vom ersten Test. Der Sensor ist mitlerweile sauberer Auf der Fläche wie auf dem Bild unten zu sehen ist.


      Natürlich würde euer Bild erstmal noch Farbe beinhalten. Dies lässt sich aber einfach mit einem manuellen Weißabgleich beheben.

      So, ich hoffe ich konnte ein Paar Fragen beantworten und bin gespannt, wer noch so alles Lust drauf bekommt, seine eventuell alte Kamera in eine Mono-DSLR zu verwandeln.

      Gruß,

      Chriz

      PS: Bei Fragen oder Problemen stehe ich euch gerne Rede und Antwort ;)
      Achtung: Kleiner Bastler am Werk! blizuuuu
    • Hallo Chriz ,moinhghg
      schönes Tutorial ,das wird dem einen oder anderen der sich an so eine Operation am "offenen Herzen" heranwagt bestimmt helfen. Gut dokumentiert. :Bingo:FF
      Ich hab keine DSLR ,würde mich da auch nicht heranwagen. Die Empfindlichkeit gegenüber "unmodifiziert" ist aber deutlich zu sehen.

      LG.

      Niels
      -:Tschüssif
      Es gibt eine Theorie,die besagt,wenn jemals irgendwer genau herausfindet,wozu das Universum da ist und warum es da ist,dann verschwindet es auf der Stelle und wird durch noch etwas Bizarreres und Unbegreiflicheres ersetzt.Es gibt eine andere Theorie,nach der das schon passiert ist.

      Douglas Adams
    • Natürlich würde euer Bild erstmal noch Farbe beinhalten.

      Man muss die Software das Bild ja nicht zwingend debayern lassen, dann kommen auch keine Farben. Debayern der Bilder macht nach Entfernung der Bayermaske vom Chip auch keinen Sinn. Fitswork kann ein RAW auch als SW-Datei öffnen. Dazu muss man bei Einstellungen/Datei laden das Häkchen bei "RAW-Bilder farbinterpolieren" wegklicken.
      Hoffe das hilft

      Hartwig
    • NEIN! Die Kamera farbinterpoliert an sich gar nix. Die RAWs sind reine Schwarzweißbilder, sie werden NICHT farbinterpoliert. Die Kamera interpoliert die Farben NUIR bei der Anfertigung der JPEGs. Die eigentlichen RAWs werden vielmehr durch Dein jeweiliges RAW-Entwicklungsprogramm nachträglich softwareseitig farbinterpoliert.

      Deepskystacker farbinterpoliert die RAWs standardmäßig. Man kann verschiedene Optionen wählen, aber mir ist nicht bekannt, dass man das Farbinterpolieren abstellen kann.

      Bei Fitswork hat man die Wahl. Man kann die RAWs auch komplett uninterpoliert öffnen, beim öffnen interpolieren, oder uninterpolierte RAWs nachträglich interpolieren.



      Links ein RAW, das ohne Farbinterpolation direkt in Fitswork geöffnet wurde. Man sieht das Muster der Bayer-Maske, bei mir ist die natürlich bisher nicht weggerubbelt worden. Bei Dir wäre es nicht zu sehen. Beachte: Das ist ein nicht interpoliertes 1-Kanal SCHWARZWEISSBILD, und die Kamera hat damit nix weiter getan. Rechts ist das gleiche Bild, farbinterpoloiert mit Fitswork mittels Option "Farb-CCD-zu RGB-Bild/ Bayer-Astro. Dadurch macht FITSWORK daraus ein 3-Kanal RGB-Bild.

      Um die Bilder DSS zuzuführen, würde ich an Deiner Stelle die Bilder im Batchmodus in Fitswork nicht interpoliert als FITS speichern und diese FITS dann uninterpoliert stacken. Es findet dann keinerlei Farbinterpolation mehr statt.

      Konkret geht das so:
      Fitswork starten.
      Unter Einstellungen/Datei laden/RAW Bilder farbinterpolieren das Häkchen ENTERNEN (sonst farbinterpoliert Fitswork das RAW)
      Datei/Stapelbearbeitung aufrufen
      Unter Anfangsdatei eine RAW-Datei im Ordner annavigieren
      Zieldateiname angeben, z.B. grunz.fit
      Häkchen bei "Alle Dateien der Serie" ggf setzen
      START drücken
      Die Dateien heißen dann grunz_001.fit, grunz_002.fit usw. Es sind monochrome, nicht farbinterpolierte FITS-Dateien.
      Diese dann mit DSS stacken. Vorher in DSS das Hächen bei "RAW/Fits/DDP-Einstellungen /FITS-Dateien" bei "Monochrome 16bit Fits Dateien sind RAW-Dateien mit einer DSLR erstellt oder einer Farb-CCD-Kamera" entfernen (sonst farbinterpoliert DSS Dein Fits doch wieder).

      Have fun
      Hartwig