Warum Stackt man in der Astrofotografie (Erklärung

Hallo Simon,
wie kommst Du zur Empfehlung, dass das Histogramm bei Flats 20-40% liegen soll? Sind die dann nicht zu dunkel oder willst Du eine Überkorrektur vermeiden?
Ich kenne eher die Angabe 40-60%.

Hallo Simon,

ich finde, du hast auf deiner Seite sehr gut und verständlich erklärt, wofür man die einzelnen Kalibrierungsframes anlegt und auch die Vergleichsbilder sind sehr anschaulich.

Bei der Erklärung von hot Pixel und cold Pixel ist allerdings ein Missverständnis passiert. Diese haben nichts mit der Farbe (rot vs. blau) zu tun, sondern beziehen sich auf erhöhte vs. erniedrigte Sensitivität der einzelnen Pixel.

http://www.stsci.edu/hst/nicmo…alies/hotcoldpix.html<br>

Ansonsten aber eine tolle und sehr hilfreiche Website!

Viele Grüße
Joachim

Hallo Simon,

eine schöne Website hast du, und solche Tutorials helfen anderen, machen aber auch viel Arbeit. Sehr löblich!
Allerdings kann das was du schreibst auch missverständlich sein. Auch auf der DSS Seite hat es mich immer gewurmt, dass man den Eindruck bekommt es käme lediglich auf die Menge der gestackten Bilder an, aber das stimmt nicht. Es kommt auf die dadurch erzielte Belichtungszeit an, anders gesagt, eine einzelne sehr lange Aufnahme würde auch so ein glattes Bild bringen. Natürlich kann man sich durch die Unterteilung der Bilder in kleinere Portionen Dinge zu nutzen machen, Ausreisserstatistik z.Bsp..

CS Frank

Hallo Simon,

danke für das Lob zurück, freut mich natürlich auch wenn meine Videos gesehen werden.
Klar, wir machen alle keine exorbitant langen Belichtungen, kürzer belichten hat ja wie gesagt auch viele Vorteile. Die liegen aber nicht im SNR. Für mich liest es sich so bei dir, als wäre die Menge der Einzelbelichtungen ausschlaggebend. Also so, als würden 1000x60s letztendlich das glatteste Bild bringen. Das ist aber nicht so. Es liegt nur an der Summe der Minuten die am Ende rauskommen. Dein zweiter Stack ist also glatter, weil er in Summe länger belichtet ist, nicht weil es mehr Frames sind. Ist manchmal schon sehr verwirrend alles, ich habe das auch erst vor ein paar Jahren geschnallt. Aber darum erinnere ich mich an die DSS Seite, daher kam nämlich mein Missverständnis.

CS Frank

Hallo Simon,

Hotpixel gibt es von allen Farben (gleich viele). Je nach Vorverarbeitung kann es zwar sein, dass vor allem rote und blaue auffallen, aber die Farbe hat damit, wie von Joachim schon gesagt, nichts zu tun. Kalte Pixel gibt es zwar auch, aber die sind eher selten und i.A. schon in der Kamera wegretuschiert.

Ergänzend zu dem, was Frank ausgeführt hat: Unter Umständen ist das SNR von gestackten, kurzen Aufnahmen auch deutlich schlechter als das einer in der Summe gleich langen Einzelaufnahme. Und zwar dann, wenn man einen dunklen Hintergrund hat, entweder bei sehr guten Bedingungen oder mit Schmalbandfiltern. Das liegt daran, dass auf jeder Aufnahme das Ausleserauschen der Kamera genau ein mal drauf ist und beim Stacken von N Aufnahmen nicht N-fach reduziert wird, sondern nur Wurzel-aus-N-fach.

Hallo,

was ich mich gefragt habe ist, wie sieht es mit den Masterdarks und Flats aus. Bei z.B. jedem Darkabzug ziehe ich das Dunkelstromsignal ab und eliminiere es damit (hoffentlich). Das assoziierte verbleibende Dunkelstromrauschen aus dem Dark wird aber ins Bild übernommen. Es ist jedesmal dasselbe und praktisch wie ein Signal zu betrachten. Das heißt es summiert sich beim Stacken auf und wird nicht gemittelt. Bei langen Belichtungen entsprechend weniger oft als bei kurzen Belichtungen.
Heißt das, daß bei Kurzbelichtungen höhere Anforderungen an die Darks und Flats gestellt werden als bei Langzeitbelichtungen (bei gleicher Gesamtbelichtungszeit)? Bei Flats wäre es ähnlich. Oder spielt das keine Rolle?

Gruß

Heiko

Hallo Heiko,

dein Posting geht sooo gut los, und dann in die falsche Richtung:-)
Die ersten beiden Sätzen treffen den Nagel auf den Kopf, ABER!! Rauschen ist niemals nicht wie ein Signal zu betrachten, es ist nie gleich und genau darum kann es sich ganz hervorragend rausmitteln. Das ist Statistik. Fragst du 2 Leute nach ihrem Lieblingsessen, hast du ganz schlechte Karten für ne Statistik. Fragst du 200, kannst du ne ziemlich gute Statistik machen wieviel % der Menschen gerne Spaghetti Bolognese essen. Je mehr du fragst desto besser. Dieses messen oder nachfragen ist bei uns die Belichtungszeit (oder Integrationszeit bei den Darks und Bias). Etwas verwirrend weil nicht durch die schiere Masse an Messungen die Statistik verbessert wird, sondern durch die Zeiteinheiten. Jede Sekunde ist praktisch eine Befragung des Himmels. Hallo Himmel, wieviele Photonen gibst du mir in dieser Sekunde..usw..

CS Frank

Hallo Heiko, Hallo Frank,

ich glaube, Heiko hat hier etwas verdreht: Der Dunkelstrom, also das zusätzliche thermische Signal, kann analog einem normalen Signal betrachtet werden, das Rauschen desselben natürlich nicht.

Es geht ja letztlich darum, dass Dunkelbild möglichst perfekt und rauscharm aufzunehmen, bevor man es vom Light abzieht.
Bei einer professionellen Kamera wäre das mit einer Langzeitbelichtung , die dann skaliert wird, am einfachsten. Bei der "ASI-Generation " hat sich aber ja herausgestellt, dass es in der Regel besser ist, mit gleichen Parametern zu kalibrieren.
Dann geht es nur über die Masse an Aufnahmen.
Nimmt man aber kurze Belichtungszeiten, ist der Anteil des Ausleserauschens am Gesamtrauschen eben viel höher, entsprechend muss man mehr mitteln, um das Masterbild glatt zu bekommen.
Von Mehraufwand aufgrund der Methodik würde ich da aber nicht sprechen.
Und für Bias und Flats gibt es ja auch aufnahmeseitig keine Unterschiede, die macht man ja eh mit kurzen Zeiten.
Rein theoretisch müsste man für eine rauscharme Kalibration ja bei beiden Methoden ein vielfaches der Belichtungszeit in die Darks investieren, praktisch gibt es da natürlich Grenzen bzw. alternative Methoden (Dithern, Hotpixelfilter usw.)

Gruß
Norbert

Hallo,

vielleicht habe ich mich nicht verständlich ausgedrückt. Mir ist klar, daß es ein Dunkelstromsignal und Dunkelstromrauschen gibt. Im Idealfall würde ich unendlich viele Darks mitteln, das Dunkelstromrauschen würde gegen Null gehn und ich hätte ein Dark welches nur noch das Dunkelstromsignal enhält. Würde sich das Ausleserauschen bei unendlich vielen Aufnahemen nicht auch gegen Null mitteln?
Anderer Extremfall: Ich mache nur ein Dark. Dann hätte ich das Dunkelstromsignal und das assoziierte Rauchen und das Ausleserauschen noch drin.
Annahme: Mein Bild ist eine ideal lichtlose Himmelsgegend (genähert) an einem ideal schwarzen Standort. In dem Bild habe ich Dunkelstromsignal, Rauschen (vom Dunkelstrom?) und Ausleserauschen. Von dem Bild machen ich einen Dunkelbildabzug. Was bleibt?
Beim "idealen" Dark ist das Dunkelstromsignal weg und es bleibt nur Dunkelstromrauschen und Ausleserauschen vom Bild.
Beim "nichtidealen" Dark habe ich jetzt aber Dunkelstromrauschen und Ausleserauschen vom Bild plus das Dunkelstromrauschen und Ausleserauschen vom einfachen Darkabzug zusätzlich. Das ist dann zwar nicht doppelt so groß wie das ursprüngliche Bildrauschen sondern Sqrt(1+1) mal größer.
Je mehr Bilder ich stacke, um so geringer wird das Dunkelstromrauschen und Ausleserauschen vom Bild (mittelt sich weg). Das Dunkelstromrauschen und Ausleserauschen vom Darkabzug bleibt aber, da es ja immer das gleiche ist. Da mittelt sich nichts weg. Es bleibt ja immer das gleiche Masterdarkbild mit den gleich Pixelwerten an der gleichen Stelle welches subtrahiert wird. Irgendwann wird dann das Restrauschen vom Dark (oder Flat) das dominierende Rauschen vom Stack, je nachdem wielange (und wieviel) Dunkelbilder ich gemittelt habe.
Das war mein Punkt.
Na ja, da kann man schon Knoten ins Hirn bekommen.

Gruß

Heiko

Hallo Heiko,

ok, es wird zwar langsam kompliziert, aber nun glaube ich zu verstehen was du meinst. Das von dir beschriebene Phänomen ist m.E. das sog. Kalibrationsrauschen, welches durch dithern reduziert wird. Tatsächlich die ursprüngliche Idee hinter dem dithern, nämlich das gleiche Pixel nicht aufeinander zu liegen kommen.

CS Frank

Hallo Frank,

ja klar, ich denke das würde da auch helfen. Ich hatte Dithern nur auf das Reduzieren des Effektes von Hot- oder Coldpixeln bezogen.
Also, scheint Dithern auch und besonders bei kurzen Belichtungen wichtig zu sein.

Danke und Gruß

Heiko

Hallo Heiko,

ja, so ist es. Nur muss man sich dann wieder überlegen wie zielführend das ist. Wenn deine Montierung und dein Autoguider 30s zwischen jeder Aufnahme brauchen um den Leitstern wieder zu finden, ist der ganze Vorteil schnell dahin. Darum (u.a.) bin ich (noch) kein großer Fan der Kurzbelichtungen. Mit fortschreitender Kameratechnik könnte sich das aber ändern.

CS Frank

Hallo Heiko,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Also, scheint Dithern auch und besonders bei kurzen Belichtungen wichtig zu sein<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
warum es wichtiger ist, erschliesst sich mir nicht, aber es ist auf jeden Fall effektiver, je mehr Aufnahmen man hat.

Das mit dem Knoten im Hirn kann man auch einfach zusammenfassen:
Bild und Kalibrationsbild haben beide Rauschen. Minimiert man das eine durch Stacken, dominiert halt das andere das Ergebnis. Mit Dithern kümmert man sich generell um den verbleibenden Rest.

Vielleicht versteht dann auch der interessierte Anfänger, warum sein Bild nach Hinzufügen eines oder weniger Darks eher schlechter als vorher aussieht.

Viele Grüße
Norbert

Hallo Frank,

Ich weiss nicht genau aber meiner Meinung nach bekommt man Rauschen nicht mit dithern weg, so wie du es beschreibst. Rauschen ist zufällig und auf jedem Bild doch anders. Es ist , so denke ich, wie es Heiko sagt, eliminierung von hotpixeln, welche immer auf einer anderen Stelle im Bild liegen, wenn durch das stapeln, Sterne deckungsgleich übereinander liegen. Dann liegen diese hellen Punkte immer woanders im Bild und Mitteln sich , über das stapeln, heraus. Es ist sozusagen ein Ersatz für Darks. Der Norbert hat es gut beschrieben, warum Bilder mit wenigen Darks schlechter aussehen können und das ist meiner Meinung nach genau das was Heiko beschreibt, wenn zu wenig Darks gemacht werden, nämlich die subtraktion eines verrauschten Dark vom Light.
Ich steh da leider nicht ganz so im Stoff aber ich denke das könnte so passen.

Viele Grüsse

Hallo Alex,

ich sage auch nicht dass man Rauschen mit Dithern weg bekommt! Rauschen (es gibt zig Quellen für Rauschen im Bild) bekommt man weg durch lange Belichtungszeiten, sehr dunklen Himmel, hohe Quanteneffizienz einer Kamera, durch viele Darks, Flats etc.
Aber das von Heiko beschriebene Phänomen, das Kalibrationsrauschen, bekommt man mit Dithern in den Zaum. Das ist der ursprüngliche Sinn des Dithern, und Dithern ist keinesfalls ein Ersatz für Darks:

CS Frank

Hallo Zusammen,

ich sehe jetzt keine großen Widersprüche in der Diskussion. Nur dass aus der Frage "warum stacken wir" die schwierigere Frage "warum dithern wir" geworden ist. Fühle mich schuldig, will aber eine letzte Anmerkung noch loswerden: Dithern kümmert sich nicht ums statistische bzw.zeitliche Rauschen, sondern nur um die statischen Effekte, die durch fehlerhafte, zu verrauschte oder gar keine Darkkorrektur übrigbleiben. Und auch da hilft Dithern in erster Linie kleinräumige Strukturen (nichtlineare Hotpixel zB) zu bereinigen, während für großräumige Effekte (zB ein Gradient im Dunkelstrom übers ganze Bild)
ein ordentlicher Dunkelabzug zwingend erforderlich ist.

Viele Grüße
Norbert

Hallo Frank,

Vielleicht verstehe ich dich nicht richtig. Uniformitätsfehler sind doch kein Rauschen , welches man mit Flats wegbekommt. Ich zähle da die Hotpixel dazu, welche subtrahiert werden können, da sie ja im Bild und im Dark an der gleichen Stelle, mit gleicher intensität glühen.
Ich hab selbst noch nicht gedithert aber es wird doch im Anschluss auf das Light verfahren. Im zweiten Bild ist dieser Hotpixel immer noch an der selben Stelle und in allen anderen auch. Wenn nun durch das stapeln die Sterne in Deckung gebracht werden und ich von oben auf meinen Stapel schaue, sitzt der eine Hotpixel zufällig um den Stern verteilt. Diese zufälligkeit ist wie ein Rauschen, was man mit dem stacken wegmittelt. Insofern ist doch das Ziel des darks das gleiche wie des dithern. Ich habe zu Hause ein Buch von thiery legault " astrophotographie" da lese ich heute mal nach. Es gibt da durchaus kontroverse Ansichten. Hier mal als Beispiel.

https://www.guforc.de/dithern-oder-darks

Ich bin derselben Meinung.

Viele Grüsse

Hallo Alex,

ich habe jetzt nur den ersten Absatz des verlinkten Artikels gelesen und dann nicht weitergelesen. Dark Frames dienen nicht in erster Linie oder gar alleine dazu die Hotpixel zu entfernen. Sondern in erster Linie um das Dunkelstromsignal aus den Bildern zu ziehen. Und dithern dient, wie oben schon gesagt, in erster Linie dazu das Kalibrationsrauschen klein zu halten. Das mit den Hotpixeln ist ein ganz netter Nebeneffekt. Ich kann niemanden zwingen sich meine Videos anzuschauen, aber hab mir doch sehr viel Mühe gegeben es dort ausführlich und anschaulich zu erklären. Bin gerade etwas Tippfaul weil der Arm kaputt ist, tschuldigung.
Was du schreibst ist nicht grundlegend falsch, nur nicht ganz vollständig.

CS Frank

Alex,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">https://www.guforc.de/dithern-oder-darks
Ich bin derselben Meinung.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

also dem kann ich mich nicht anschließen. Was da zum Thema Flat und Bias drinsteht, ist einfach nicht richtig. Klar ist, dass Dithern gegenüber einer Rohbildaufnahme immer irgendeinen lokal glättenden, und damit verbessernden Effekt hat, aber deswegen ersetzt es noch lange keine anständige Bildkalibration.

Gruß

Norbert,

Nun ja ich hätte dazu schreiben sollen " in Bezug auf die darks".
Mir ging's ja nur darum, dass meine Meinung ist, Rauschen ist nicht reproduzierbar. Es ist auf jedem Bild ein etwas anderes Muster. Was macht man denn beim dithern ? Das Bild wird um einige Pixel verschoben. Das ist doch eigentlich alles. Ich habe nun zwei verauschte Bilder. Da dieses Rauschen unterschiedlich ist , also der Pixel x ,y im zweiten Bild ein anderes " rauschsignal" besitzt, bräuchte es das dithern ja nicht. Deiser pixel x,y ist im ersten bild zum Beispiel dunkler als im zweitem bild. Ich könnte ohne dithern stacken denn es ist zufällig und der Effekt wäre derselbe. Nun enthält das Bild aber reproduzierbare Signale, die , meines Erachtens nicht als Rauschen bezeichnet werden , weil sie , bei gleicher Temperatur, gleicher ISO und belichtungszeit eben reproduzierbar sind. Das sind ja unter anderem hotpixel. Diese können subtrahiert werden, wie bei Darks oder eben, durch das dithern und das stacken ,minimiert werden. Nun ist meine Schlussfolgerung , das reproduzierbare Signale durch subtraktion oder durch dithern und stacken beseitigt werden können. Beide Sachen dienen dem gleichen Ziel und wenn theoretisch beide gleich gut wären , könnte man das eine durch das andere ersetzen. Das Rauschen entfernt man , meiner Meinung nach nur durch das stacken.
Die hotpixel waren nur zur Veranschaulichung gedacht. Insofern dienen aber beide Sachen dem selben Zweck. Ich weiss nur nicht , ob es da qualitativ grosse Unterschiede gibt , was bedeuten würde , man kann eins durch das andere nicht ersetzen.
Nun ja, ich hoffe das ist nicht allzu abwegig aber ein Blick in das oben schon genannte Buch bestätigt das, wenn ich es richtig verstehe.
Dort ist ein gutes Beispiel beschrieben , was Rauschen ist. Ich sehe mir 2 mal eine Fernsehsendung an. Das Bild ist beide Male schlecht. Ich stoppe jedes mal zu einer bestimmten Zeit und das rauschmuster ist jedes mal ein anderes.
Bei astrofotos sollte es doch genauso sein. Ich habe ein verauschtes Bild, mache ein zweites und das rauschmuster ist ein anderes. Durch stacken und Mittlung wird der Hintergrund glatter und dieser Effekt wird umso besser , je mehr Bilder ich stacke.

Ich bin ja der Meinung, man kann drüber diskutieren und wenn ich da völlig daneben liegen sollte, was gut möglich ist , lasse ich mich auch gerne überzeugen.

Insofern
Viele Grüsse

Hallo Alex,

hab mal wieder ein lange Antwort geschrieben, und der Timeout hat sie gekillt, daher fasse ich mich kurz:
Deine Zusammenfassung ist bis auf zwei Punkte ja soweit ok:
- Was macht Dithern mit dem großflächigen Dunkelstrom, also Muster, die sich über den halben Chip ausbreiten ? Oder Ampglow. Bei großen oder ungekühlten CCDs gibts die großflächige Strukturen im Dark, die kann man nicht wegdithern.
- Die Aussage , gegen das statistische Rauschen hilft nur mehr Stacken, ist ungenau bzw. kann fehlinterpretiert werden in dem Sinne, dass man die Aufnahme in kürzere Teilaufnahmen zerlegt. Das wäre Unfug, weil man damit ja das Signal um den entsprechenden Bruchteil verkleinern würde.
Richtiger wäre: "mehr zusätzliche Aufnahmen stacken oder längere Belichtungszeit helfen gegen das Rauschen"

Viele Grüße
Norbert

Hallo Norbert,

Da hast du recht. Ich hatte ja auch schon Zweifel angedeutet, indem ich sagte, das ich nicht weiss ob es qualitative Unterschiede gibt und das eine durch das andere ersetzt werden kann. An deine beschriebenen großflächigen Fehler hatte ich nicht gedacht.
In diesem fall sind Darks natürlich gut.

Viele Grüsse

Hallo zusammen,

nachdem die Frage Dithern oder Dunkelabzug nun geklärt ist, bleibt noch Heikos Frage, die er eigentlich schon selbst beantwortet hat.
Man könnte es vielleicht noch etwas kompakter so zusammenfassen:

Wenn man für jedes Light ein (natürlich gleich lang belichtetes) Dark ins Masterdark packt, erhöht man das gesamte Auslese- und Dunkelstromrauschen um den Faktor sqrt(2).
Für ein sehr schwaches Signal in einem wirklich dunklen Himmel (also eher sehr selten), kann es dann sinnvoll sein, mehr Dark-Zeit als Light-Zeit zu sammeln.

Ein gutes Kriterium zur Beurteilung des Beitrags des Dunkelstromrauschens wäre dann ein direkter Vergleich der Helligkeiten von Masterdark (ggf. mit Bias-Abzug) und Light-Stack (mit Dark-Abzug). Das Verhältnis der Helligkeiten ist dann gleich dem Quadrat des Rausch-Verhältnisses.
Den Beitrag des Ausleserauschens kann man dann im Vergleich zum Dunkelstromrauschen schätzen. Wenn es relevant (also nicht deutlich kleiner) ist, sollte man überlegen, ob man nicht die Einzelbelichtungszeit erhöhen kann.

Edit: Wenn die Kamera den Dunkelstrom schon abzieht (wie die DSLRs) klappt es so natürlich nicht. Dann muss mann das Rauschen selbst vergleichen.