Der Unterschied zwischen ZWO- und QHY-Binning und wie Software-Pixelbinning funktioniert

Der vorige Artikel hat das praktische Vorgehen beim Software-Pixelbinning (Bin) behandelt; dieser hier geht tiefer in die Prinzipien: warum die Kameras der beiden Hersteller ZWO und QHY unterschiedliches Bin-Verhalten zeigen, und warum „Bin am Computer machen“ seltener Daten verliert als „Bin an der Kamera machen“.

ZWO und QHY haben unterschiedliche Bin-Voreinstellungen

Nehmen wir die ZWO 6200mm und die QHY600M als Beispiel: Beide verwenden eigentlich denselben Sony-IMX455-BSI-Sensor, aber ihr voreingestelltes Bin-Verhalten ist nicht gleich:

1. Das Pixelbinning von ZWO macht nur eine „Pixelmittelung“. Du kannst mit demselben, gleichmäßig ausgeleuchteten Flat-Panel fotografieren und wirst feststellen, dass die Helligkeit vor und nach dem Bin weitgehend gleich ist – das ist das Kennzeichen der Mittelung.
2. Das Pixelbinning von QHY ist dagegen standardmäßig eine „Pixelsummierung“ (ähnlich dem Verhalten herkömmlicher CCDs), lässt sich aber natürlich auch auf Mittelung umschalten.

Zu beachten ist: Stellt man QHY auf Summierung, können die Werte 16 Bit überschreiten; dann muss man den Auslesebefehl anpassen und die 32-Bit-Übertragung aktivieren, um die vollständigen Daten herauszubekommen. Außerdem gilt der Ansatz von ZWO sowohl für Mono- als auch für Farbkameras; das Summierungs-Bin von QHY dagegen nur für Mono-Kameras.

Warum die Frage, ob man auf CMOS binnt, einer anderen Logik folgt als bei CCD

Bei CMOS-Kameras dient das Einstellen von Software- oder Firmware-Bin im Moment der Aufnahme hauptsächlich dazu, die Dateigröße zu verringern oder die Bildrate zu erhöhen. Aber man muss auf das Verhalten des Ausleserauschens achten:

• CMOS: Nach dem Bin verdoppelt sich das Ausleserauschen;
• CCD: Nach dem Bin sinkt das Ausleserauschen dagegen.

Das ist der grundlegende Unterschied zwischen CMOS und CCD in Sachen Bin und auch der Grund, warum in der CMOS-Ära der Anreiz, „an der Kamera zu binnen“, nicht so stark ist wie bei CCD. Das Pixelbinning bei CMOS eignet sich in Wahrheit besser dafür, später bei der Nachbearbeitung in Software erledigt zu werden – mit besserem Ergebnis.

Vor- und Nachteile, das Bin in Computersoftware zu machen

Das Bin in Computersoftware zu verlagern, hat mehrere handfeste Vorteile:

1. Es verbessert ebenso das Signal-Rausch-Verhältnis, aber die Berechnung ist flexibler

Software-Bin bringt ebenfalls eine 2-fache SNR-Verbesserung, und die Recheneffizienz des Computers ist besser, mit mehr wählbaren Algorithmen.

2. Es verwirft keinerlei Daten

Das ist der springende Punkt. Die sogenannte binäre Mittelung ist nicht wirklich ein „Addieren und dann durch 4 Teilen“ (am Beispiel von Bin 2). Die Addition von vier 16-Bit-Binärzahlen benötigt 18 Bit (ein Überlauf, weil es 16 Bit überschreitet), und die binäre Division durch 4 bedeutet eigentlich, nach dem Addieren die untersten zwei Bit zu verwerfen (entspricht einer Verschiebung des Kommas um zwei Stellen nach links).

Wenn ein ZWO-Nutzer das Bin also direkt an der Kamera einstellt, verliert er diesen Teil der Daten; ein QHY-Nutzer muss die 32-Bit-Übertragung aktivieren, um die vollständigen Daten an den Computer zu schicken, sonst wird der übergelaufene Teil ebenso verworfen. Macht man das Bin dagegen am Computer, wird mit 32 Bit gerechnet, es gehen keinerlei Daten verloren, und die volle Full-Well-Kapazität und Bittiefe bleiben erhalten.

3. Der Preis ist, mehr Daten übertragen und speichern zu müssen

Pixelbinning opfert Auflösung, die Schärfe nimmt ab, aber die Dateigröße schrumpft erheblich. Umgekehrt gilt: Binnt man nicht an der Kamera, muss man mehr Daten übertragen und braucht auch mehr Platz, um die Originaldateien zu speichern. Das ist der Preis, den man beim „Bin am Computer“ zahlt – man schultert zunächst die größeren Originaldateien und erhält dafür bei der Nachbearbeitung vollständige, verlustfreie Flexibilität.

Ergänzung

Eine Anleitung zum Aktivieren der 32-Bit-Übertragung bei QHY findest du im offiziellen Benutzerhandbuch. Zu beachten ist, dass diese Funktion nur von einigen neueren Modellen (wie QHY600, QHY268, QHY411, QHY461 usw.) unterstützt wird.