Astrofoto mit niedrig oder hoch-ISO?

Der Grund, weshalb höhere ISO-Werte bei CMOS-Sensoren etwas günstiger sind, liegt darin, daß die Verstärkung gleich 'am Pixel' gemacht wird und somit alle Rauschquellen, die später einen Rauschbeitrag leisten, um eben die Verstärkung am Anfang geringer ins Gewicht fallen. Deshalb ist das Verhalten auch nicht linear und bei sehr hohen ISO-Werten ist nur noch das Rauschen des Pixelverstärkers und des Pixels selbst von Bedeutung und damit wieder Dynamik verringernd. Das erklärt den scheinbaren Widerspruch.

Gruß

ullrich

Meine Erfahrungen mit der Canon 300D und der Canon 40D sind, einen Wert unter dem Hoechstwert zu bleiben. Hoechstwert ist bei beiden Systemen 3200 ISO, ich benutze 1600. Bei einer 40D habe ich mal versehentlich mit 400ISO geschossen, die Daten waren nicht nutzbar - DeepSkyStacker fand nicht genug Referenzsterne. War aber auch bei f/10 durch ein C9 1/4, 235/2350mm.

Ein weiterer Faktor ist, wie weit sich ein aufgehellter Himmelshintergrund durch die störenden Lichtquellen widerspiegelt:
Wenn in einer Himmelsrichtung durch die Lichter einer nahen Stadt, der Himmel derart aufgehellt ist, werden bei hohen ISO-Zahlen die Sterne auf der Aufnahme verschluckt. Je nach Aufhellung hängt hier auch die Belichtungszeit der Aufnahme ab, wie weit sich die Lichtquellen auf der Aufnahme negativ bemerkbar machen.

An einem dunkleren Ort kann man einen höheren ISO-Wert verwenden und mit angepasster Belichtungszeit. Aber da hier in Deutschland solche Orte immer seltener werden, muss man eine Fahrzeit für so einen geeigneten Ort, von bis zu 20 Km einrechnen.

Hallo zusammen,

dieses Thema ist wie eine Seuche, kommt immer wieder und wird immer wieder gegensätzlich diskutiert. Im allseits beliebten Nachbarforum gab es mal einen Beitrag dazu, und auf Seite 3 hat der User Etalon eine wirklich fundierte Aussage getroffen. http://forum.astronomie.de/php…eads.php/topics/1006825/3

Die Quintessenz ist die: Bei all diesen Diskussionen wird immer wieder der allerheiligste Grundsatz der digitalen Astrofotografie verletzt. Der Zustand der Hintergrundlimitiertheit wird ausser acht gelassen, ist aber Vorraussetzung für die Astrofotografie.

Meines Erachtens ist es nun egal ob man ISO 200,400 oder 800 nimmt. Mit der Einschränkung : Man sollte nur die nativen ISO Werte benutzen, nicht die hochgerechneten. Man verliert Dynamik mit höheren ISOs. Das muss nun aber jeder selber wissen. Und die Aufnahmen müssen Hintergundlimitiert sein. Meine Empfehlung lautet daher: Geringe ISOs.

ACHTUNG: Solltet ihr aus irgendwelchen Gründen nur sehr kurz belichten können und den Zustand der Hintergundlimitierung nicht erreichen können, dann könnte man über die hohen ISOs reden.

Wenn eine Software keine Sterne erkennt, muss man die dafür nötige Einstellung (Schwellenwert) in der Software verändern und nicht höhere ISOs verwenden.

(==>)Ullrich: Was meinst du mit "am Pixel" Verstärkung. Das interessiert mich. Meines Wissens nach wird der Gain am Ausleseverstärker eingestellt!? Nicht?

CS Frank

Hi,

1600ISO bei der 300D? Niemals [:o)]
Ich habe die 300DA selbst besessen und auf einer französichen Seite wurde sie mal sehr intensiv beleuchtet und ausgewertet. Ergebnis beste Einstellung bei der 300D ISO 200, gefolgt von ISO 400. Und das sind auch meine Erfahrungen.
Wenn Deepskystacker nicht genügend Sterne hat gibt es ein anderes Problem, da auf der ISO 1600 Aufnahme auch nicht mehr Sterne sind.

Bei den späteren Modellen (450D,1000D)waren es dann eher ISO 400 - 800, so wie ich es in Erinnerung habe.

Frank - das geht etwas tiefer in den Aufbau des CMOS-Chips. Im Gegensatz zum CCD-Sensor hat jedes einzelne Pixel einen eigenen Verstärker, den man kontrolliert ansteuern kann. So wie ich das verstanden habe, werden die nativen ISO-Werte hierüber 'eingestellt'. Das bedeutet, daß die Vertärkung vor allem anderen wie Auslesen, A-D-Wandlung etc geschieht. Damit ist bei hoher ISO-'Verstärkung' nur noch das Rauschen dieses Verstärkers relevant. Ich kann mich da auch irren, aber es entspricht meiner Erfahrung. Deshalb macht es durchaus Sinn, mit 800 oder auch 1600 ISO zu belichten.
Die Himmelshelligkeit spielt hier nur eine sehr untergeordnete Rolle, wenn man die Ausgangsfrage genau liest - denn: <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Belichtungszeit soll jetzt nicht relevant sein. Mir geht es vielmehr darum ob man zB ISO 800 10min belichtet oder ISO 100 10min belichtet und dann um 3EV in der EBV aufhellt.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Ich kann die Belichtungszeit _immer_ so wählen, daß der Hintergrund nur gerade eben über der Nullinie sichtbar wird, was in jedem Falle anzustreben ist, weil alles andere eine Verringerung der nutzbaren Dynamik (im übrigen unabhängig von der Empfindlichkeit) im Einzelbild bedeutet.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">die Aufnahmen müssen Hintergundlimitiert sein<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Das unterschreibe ich sofort [^] ..siehe oben. Wenn es mal ein paar klare Nächte gibt, will ich das mal dokumentieren.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Wenn Deepskystacker nicht genügend Sterne hat gibt es ein anderes Problem, da auf der ISO 1600 Aufnahme auch nicht mehr Sterne sind.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Hi Tom,

warum sollen auf der Aufnahme mit 1600 ISO nicht mehr Sterne sein ? Astroaufnahmen sind extrem unterbelichtet, und eine hoehere ISO-Rate passt den kleinen Dynamikbereich, in dem die schwachen Signale liegen, besser an den Wertebereich des A/D-Wandlers an.

Natuerlich muss man Darks machen, gerade bei der 300er. Seitdem ich die 40Ds habe, blicke ich auch nicht mehr auf die 300D zurueck.

Hallo Juergen,
das mit der ISO Einstellung ist im Grunde ein Relikt aus der chemischen Zeit. Damals gab es empfindliche Filme und unempfindlichere. Heute, in der Digitalfotografie hat man das Prinzip übernommen, hat aber keine echte Grundlage mehr. Du änderst ja nicht die Empfindlichkeit deines Sensors, wenn du ISO xxxx einstellst, sondern nur die Verstärkung des Signals. Bei bewegten Motiven kann eine hohe ISO-Einstellung sicher sinnvoll sein, in der Astrofotografie ist es beinahe egal, ob du 400,800,1600 und bei neueren Kameras 3200 einstellst. Die 400er werden in der Bildverarbeitung dann gestreckt und zeigen das selbe SN-Verhältnis wie ein 1600er Bild, das nicht mehr gestreckt werden muss. Auch die Hintergrundlimitierung dürfte in allen Fällen gleich erreicht werden (Außer bei JPG) Die Hoch-ISO-Bilder haben den Vorteil, dass sie etwas besser zu verarbeiten sind, man sieht z.B. etwas auf dem Display.
Aus verschiedensten Gründen kann ein Hoch-ISO-Bild --ein ganz klein wenig-- besser im SNR sein. Ausnahme sollten aber die erweiterten ISO Einstellungen sein, und aus irgend einem Grund gibt es auch bei ISO100 und 200 manchmal Probleme mit der Farbe.
Soweit meine Erfahrungen.
Viele Grüße,
Ralf

Hm...

Das Applet bezieht sich auf CCD-Sensoren. Wegen der prinzipiell vollkommen anderen Art, wie die Photonen in ein Nutzsignal umgewandelt werden, ist das nicht auf DSLR-CMOS-Sensoren übertragbar. Ein Thema, was ich auch noch nicht erfasst habe, ist die Nichtlinearität der CMOS-Sensoren, die wohl auch immer unterschiedlich ist. Spielt der Ausleseverstärker da auch eine Rolle? Wird das irgendwie kompensiert? Wenn ja - wo und wie?
Zumindest sensorgen.info zeigt, daß es mindestens bei Nikon so ist, daß höhere ISO-Werte ein besseres SNR ergeben. Bei den Grafiken von dxomark ist das schwer herauszulesen, weil ja ein höherer ISO-Wert auch ein größeres Signal (bei gleicher Belichtungszeit!) bedeutet. Die Graphen sind aber das SNR in Abhängikeit des Signals, man müßte also die GRaphen höher Empfindlichkeit jeweils um den Faktor 2 nach links verschieben um einen direkten Vergleich mit dem nächst kleineren ISO-Wert zu erhalten.
Und ich gebe Dir recht, daß viele Vermutungen im Umlauf sind und wenig Wissen. Das Problem ist halt, daß das Thema recht komplex ist und die Hersteller natürlich nicht genau sagen, was wie wo erzeugt, verarbeitet, verstärkt, gewandelt wird. Genaue und vor allem _echte_ Angaben zu den einzelnen Rauschquellen im System gibt es nicht, weshalb man nur auf Vermutungen und mittelbaren Messungen aufbauen kann.

Hallo an alle,

ich fuer meinen Teil fahre mit hoeheren ISO-Werten besser, und ich weiss, dass hoehere Verstaerkungen auch mehr Rauschen mit sich bringen. Meine Erklaerung liegt weniger im Bereich des SNR, sondern mehr im Bereich des Wertebereichs nach der Analogdigitalkonversion.

Ein vereinfachtes Beispiel: Mein Signal liegt bei 10% der Sensorsaettigung, die durch eine 12-Bit-Konversion bei 4096 ADU liegt. Also hat mein Signal um die 410 ADU oder Graustufen. (ADU=Analogue digital unit, der Intensitaetswert eines Pixels).

Jetzt erhoehe ich die ISO-Einstellung auf doppelte Empfindlichkeit. Auch wenn das die wahre Empfindlichkeit des Chips nicht erhoeht, so wird doch der Konversionsfaktor erhoeht (mehr ADU fuers gleiche Signal). Bei ansonsten gleicher Belichtungszeit bekomme ich jetzt 20% des Wertebereichs nach A/D-Konversion, oder 820 ADU. Das sind doppelt so viele Graustufen, und beim Herausarbeiten feinster Details sehe ich effektiv mehr.

Wie gesagt, das ist meine Privattheorie die ich hier zur Diskussion stelle. Ich sehe nur, dass ich Bilder mit weniger ISO aufgenommen habe, wo es (wenn DSS sie ueberhaupt verwurstet hat) auch durch Stretchen nicht moeglich ist, die Information herauszuholen - denn die Anzahl der diskret verfuegbaren Graustufen wird ja am A/D-Wandler besiegelt.

Ich lasse mich gern eines Anderen belehren, aber das sind meine Erfahrungen. Das heisst nicht, dass das SNR bei hoeherer ISO-Einstellung besser wird ! Messungen zeigen ja auch das Gegenteil.

Und als Sanity Check: Ich arbeite mit RAW-Files, also keine Artefakte.

Meine Theorie bricht natuerlich dann ein, wenn der Konversionsfaktor 1 ADU pro Elektron ist, weil dann die Diskretisierung durch die Poissonstatistik einzelner Photonen uebernommen wird.

Uff..jetzt hast mich erwischt [:I]. Da hab ich das genau verkehrt herum gelesen. Muß wohl beim Vergleich D800 - 5d MK III die Kameras verwechselt haben. Anders wird da ein Schuh draus. Bei der 5d bleibt die Dynamik bei etwa 10 Blenden im Bereich von 100 ISO bis 1600 ISO. Da die Menge an Elektronen bei gleicher Belichtung logischerweise auch gleich bleibt, das Rauschen aber von 33 e- auf 3,9 e- abnimmt, ergäbe sich bei einem Nutzsignal von 100 e- ein SNR von 3 bei 100 ISO und 25,xx bei 1600 ISO (genau genommen muß natürlich der gemessene ISO-Wert angesetzt werden, aber das ist mal Nebensache)

Da ist aber die Seite sensorgen.info sehr informativ [^] Man muß die Daten nur richtig lesen.

Gruß

ullrich

Hi Ullrich,

die Seite habe ich noch nicht gelesen - wenn das SNR bei hoeheren ISO wirklich besser wird, dann ist das natuerlich auch eine Erklaerung. Wenn ich mehr Zeit habe, werde ich mal auf die Seite gucken und das genauer unter die Lupe nehmen.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Die Nikon D800 zB hat recht konstanten und niedrigen ReadNoise und trotzdem sinkt der DR recht linear über alle ISO-Stufen ab.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Das ist kein Widerspruch, sondern ein logischer Zusammenhang. Die Dynamic Range DR ist ja definiert durch den Abstand des Sättingungspegels vom Rauschuntergrund. Letzterer wird hier der Einfachheit halber als Read Noise angenommen, der Sättigungspegel ist um so kleiner, je höher der ISO-Wert ist. Und das soll ja auch so sein: Eine kleinere Lichtmenge ist bei höherem ISO-Wert erforderlich, um Vollaussteuerung zu erzielen.

Gruß

ullrich

Hallo Chronostat,

auch das mit der File Grösse wurde auf astronomie.de diskutiert. Das ist einfach keine seriöse Messung. In jedem Labor würde man dafür ausgelacht werden. Tommy wird hoffentlich die Versuchsreihe einmal richtig machen und das Rauschen ordentlich bestimmen.

CS Frank

Schaust du hier:

http://forum.astronomie.de/php…_-_Iso_und_Rauschen_nicht

Dort wird es auch nochmal durchgekaut. Schau was der Norbert schreibt.
Die Erklärung was da bei der JPEG Kompression passieren soll, habe ich nicht verstanden, da gabs aber auch einfach ein sprachliches Problem.

Ich bleib dabei, niedrige ISO. Und das ganze ohne Photonenrauschen zu betrachten bringt eh nix, das Gesamtsystem zählt.

CS Frank

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Ich bleib dabei, niedrige ISO. Und das ganze ohne Photonenrauschen zu betrachten bringt eh nix, das Gesamtsystem zählt.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Mit kleinen Einschränkungen stimme ich Dir zu. Die Einschränkungen sind die zu niedrigen ISO-Werten bei manchen Sensoren bzw. Kameras ansteigenden Read-Noise Werte, wie http://www.sensorgen.info/ zu entnehmen. Voraussetzung ist natürlich, daß die Werte da ordentlich gemessen wurden.

Aus der Dateigröße auf das Rauschen zu schließen halte ich für sehr fragwürdig, Nobby hat das ja schon ausgeführt.

Bis demnächst -

ullrich

Hallo Ullrich,

Franks Aussage hat einen drastischeren Effekt als man zunächst annimmt. Bei allen DSLRs (und Astrokameras) hat man ab spätestens 300-400 Elektronen (also wenigen Prozent Aussteuerung) shot noise limitierte Bedingungen. D.h. der Read Noise spielt dann bei der Einzelaufnahme (!) ab diesen Instensitäten so gut wie keine Rolle mehr.
Nimm Dein voriges Beispiel: Signal 100 Elektronen bedeutet schon 10 Elektronen Standardabweichung, auch wenn die Elektronik perfekt wäre.
Das SNR ist schlechter als 10, und kann nicht 25 sein !
Wenn man das SNR als Funktion der Intensität aufträgt, sieht man nur im alleruntersten Bereich den Effekt des Read Noise.

Dadurch bekommt deine Aussage " hohe Iso heißt mit wenig Licht das gleiche Bild machen" erst Ihren wahren Sinn: Wenig Licht heißt mehr Shot Noise und dadurch verrauschte Bilder.
Völlig richtig ist aber, dass zum Vergleich eben auch immer auf gleiche Lichtmengen bzw Belichtungszeiten normiert werden muss, und das geschieht eben bei diesen Diskussionen sehr selten.

Übringens sind alle detektierten Elektronen poissonverteilt, es spielt keine Rolle, ob sie durch Objektlicht,Hintergrundlicht oder thermisch erzeugt werden. 10000 Elektronen liefern ein Sigma von 100
(plus ein bisschen Readnoise)

Wer seine Kamera selber vermessen will, kann sich gerne mal das anschauen, da sind diesselben Methoden verwendet wie im zitierten sensorgen Link: https://www.dropbox.com/s/xgpv…qu/canon1000dTestrev2.pdf
(hat immer noch ein paar Fehler, aber wer sich vor Schulmathematik nicht fürchtet...)

Viele Grüße

Norbert