Ein kleines Experiment zur ISO Belichtung,stacken

  • Hallo Horia, hallo Ralf,


    (==>)Horia: "Man kann nicht Apriori wissen, bei welchen ISO-Wert der ADC den Fullwell genau abdeckt. Der DSLR-Hersteller muss das so auslegen, dass die ISO-Werte einigermaßen kalibriert sind. Nur bei CCD-Kameras mit festem Gain wird das angestrebt."
    Bezüglich dem eigentlichen ISO hast du recht, der bezieht sich auf eine vorgegebene Beleuchtungsstärke in der Bildscene. Das hat nichts mit der Verstärkung des Pixelsignals mittels programmierbaren Vorverstärkers zu tun. Der muss eigentlich nur sicherstellen, dass in der niedrigsten ISO-Stufe der komplette Full-Well abgedeckt wird, oder zumindest den linearen Bereich davon. Machen die DSLR Hersteller genauso, ansonst beschränkt man nämlich den Dynamikbereich. Prinzipiell muss man den Full-Well, oder besser die Photon-Transferkurve der Kamera bestimmen, welche dann bei Kenntnis der max. Anzahl der Quantisierungsstufen die max. Anzahl der Elektronen im Pixel bestimmt, egal ob durch die Full-Well oder durch den ADC.


    "Das stimmt so nicht. Die Quanteneffizienz ist auf Pixelebene definiert. Eine Skalierung aufgrund des Debayerings soll erst danach kommen und an den Entsprechenden Algorithmus angepasst."
    Darüber lässt sich trefflich streiten. Fakt ist, dass die jetzigen Sensoren (Sony IMX174, ist auf Pixelebene etwa vergleichbar dem Nikon-Sensor) eine monochrome QE von 80% aufweisen. Die Farbstoffe auf den Bayersensoren transmittieren maximal 50-70% >>> etwa 50% QE bleiben netto, pro Rot/Grün/Blau. Da ich aber eine Vergleichbarkeit zum Luminanz-Empfindlichkeit darstellen wollte, welche 400-700nm abdeckt, ergibt die Mittelung auf den einzelnen Pixel bezogen eben nicht 50%, sondern nur 20%. Hat erstmal prinzipiell nichts mit dem Debayer-Algorithmus zu tun.


    "Zu dem „Term-Noise“: Ich vermute, gemeint ist „Thermal Noise“ was ein sehr flexiblen und alles umfassenden Begriff ist. Das verlangt nach einer Definition, was auch die Angabe in Elektronen eventuell klären würde."
    Natürlich Thermal Noise ist gemeint - das EMG im Zusatz bedeutet "electron-multiplying gain" und hat primär mit der EM-CCD Kamera zu tun. Diese Verstärkung skaliert den Thermal-Noise entsprechend und ist bei EMG=1 irrelevant. Das thermische Rauschen wird für gewöhnlich in e/s angegeben, wobei hier die Referenztemperatur wichtig ist. Bspw. 0,3e/s bei 25°C. Wenn hier die Kühlung aktiviert wird, sinkt der Th.Noise je ~6,3K auf jeweils die Hälfte, was berechnet wird.


    (==>)Ralf: Ich habe deine Kurzbelichtungen schon einige male bewundert und bin echt erstaunt über die erreichte Schärfe und Auflösung. Diesbezüglich habe ich noch meine Probleme (regelmäßig konstant 2,5" bis 3" FWHM), wobei ich den Übeltäter vermutlich letzte Woche gestellt habe. Beim demontieren des 12" Meade ACF ist mir aufgefallen, dass die Schmittplatte mit Sekundärspiegel etwa 3mm außermittig lag, da die seitliche Führung mittels Korkplättchen, etwas laberig war. Wenn man die Bilder genau auswertet, zeigten die Sterne konstant übers Feld etwas Koma jeweils in der selben Richtung. Hätte vielleich schonmal früher den ACF öffnen sollen. Ist aber auch eine üble Datenschlacht mit der EM-CCD. Belichtungszeiten 0,1s und pro Bild 512x512x16bit = 0,5MB ergeben 300MB/min.
    Gruß Tino

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: 30sec</i>
    <br />
    Holger,
    ich stehe vermutlich auf dem Schlauch. Natürlich stimmen deine Zahlenbeispiele, aber ist es nicht so, dass bei vielen Bildern genau so oft nach oben wie nach unten "gerundet" wird? In der Summe bzw. gemittelt käme dann doch der richtige Wert heraus.
    Wo mache ich den Fehler?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Ralf, Du machst keinen Fehler. Die Quantisierung macht einen - nämlich den, dass bei kleinen Signalen der relative Fehler durch Abrunden größer ist als bei großen Signalen.
    Denk Dir eine Gaußsche Glockenkurve, die ihr Maximum (z.B. 3 sigma) unter der 2 hat. Dann werden 97% der Meßwerte auf 1 abgerundet und nur 3% auf 2 - der Mittelwert ist also 1,03. Übrigens egal, wie klein Sigma ist - bei geringem Rauschen könnte der wahren Mittelwert also 1,9 sein und Du liegst 45% daneben. Das könnte ein Ausleseverstärker mit Hilfe eines Modells beim Entwickeln korrigieren.
    Ein guter Grund, zunächst nur mit RAWs zu arbeiten (unabhängig vom ISO-Wert) und hinterher eine nicht-lineare Gradationskurve anzuwenden. Und die muss bei 100mal 30s anders sein als bei 1mal 3000s.
    DS, Holger

  • Hallo Holger,
    bezüglich der Quantisierung möchte ich aber anmerken, dass im allgemeinen der erste Schwellwert für bit1 bei 0,5 liegt, der zweite dann bei 1,5. Es wird also symmetrisch auf und abgerundet.
    Gruß Tino

  • Hallo Tino,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
    Das thermische Rauschen wird für gewöhnlich in e/s angegeben, wobei hier die Referenztemperatur wichtig ist. Bspw. 0,3e/s bei 25°C. Wenn hier die Kühlung aktiviert wird, sinkt der Th.Noise je ~6,3K auf jeweils die Hälfte, was berechnet wird.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Das wäre eine ganz passende Beschreibung für den Dunkelstrom. Kann das sein, dass du eigentlich den meinst?



    Viele Grüße,
    Horia

  • Hallo Tino,


    Ich bin mit der Berechnung der Transmission nicht einverstanden.
    =AB16^(Z16*2)*(1-AA16)


    Warum wird die Anzahl der Oberflächen (beim Spiegel) doppelt gezählt?
    Ist das evtl. ein Copy/Paste Artefakt der Berechnung bei Linsen?


    Nimmt man statt dessen
    =AB16^(Z16)*(1-AA16)
    so findet man in Zeile 16 (für geg. Scope) 0.519 statt 0.404.



    Schick finde ich, dass man dann mal deutlich den Einfluß von mehrfach Belichtungen vs einzel Belichtung sieht.


    Z.B: bei KAF3200 u. 12" (in etwa mein Setup auf dem Balkon)
    1000 x 1s -&gt; SN3 Limit 15.80mag
    1 x 1000s -&gt; SN3 Limit 18.26mag


    Die 1000 Belichtungen gewinnen im Dyn Range weil 1000x 16bit auslesen einfach mehr Bits im Ergebnis ergibt. Nun sind 5.45mag nicht schlecht. Etwa 1:200. In ein 8-bit JPG passt das schon gut rein.
    Ziel der Bildverarbeitung ist es halt dann den Dynamikbereich in Intervallen so zu strecken/stauchen, dass die Bildelemente die man im Ergebnis sehen will möglichst viel Dynamik abkriegen. Wer feines Gefussel im Orionebel darstellen will, den kümmert es nicht wenn die Trapezsterne in die Sättigung gerannt sind.



    Noch was. Was ist spotsize ?



    Clear Skies,
    Gert

  • Hallo
    ich will eure Diskusion ja eigentlich nicht stören,
    aber wäre es nicht viel sinnvoller einfach Testbilder von irgendeinem Nebel zu machen anstatt hier alles in der Theorie zu berechnen?
    Ich glaube einfach ein paar Bilder zu sehen ist zumindest für ein Neuling aussagekräftiger als der Zahlensalat auf den letzten Seiten.


    Gruß
    Stefan

  • Hallo Gert, Hallo Stefan,
    (==&gt;)Gert:
    du hast Recht, beim Spiegel eigentlich nur eine Reflexion. Sollte man dann auf #1 bei der Anzahl der Linsen ändern, wenn 2 Spiegel im System. Sorry. Bei den Linsen 2 Grenzflächen pro Linse, aber wenn Sie verkittet sind, was dann? Hier ist ein bisschen Fingerspitzengefühl gefragt. Bezüglich der Mangitude tut sich aber nicht übermäßig viel. Ich habe auch bei den Beispielen nicht ganz bis ins letzte Detail recherchiert.
    Spotsize - der Durchmesser des Spots ist gemeint. Wenn Beugungsbegrenzt und ohne Seeing kann man überlegen ob der Airy-Durchmesser, der FWHM-Durchmesser oder der EE70-Durchmesser (encircled energy 70%) am nächsten an der Realität liegen. Normalerweise ist aber das Seeing die Grenze, sodass ich hier den RMS-Durchmesser des Seeingscheibchens annehme.
    In der Tabelle ist dies ein wenig Umständlich gelöst:
    in der Spalte AG - Seeing gibt man das rms-Seeing ein, in der Spalte AH- wird geometrisch der Spotdurchmesser in um ausgerechnet. Diesen trägt man dann (gerundet) in der Spalte Spotsize. Das habe ich so gemacht, denn wenn der gerechnete Spotdurchmesser kleiner als der Pixel ist (massives Undersampling), sollte der eingetragene Wert der Pixelgröße entsprechen. Kann man auch eleganter lösen, aber ...
    (==&gt;)Stefan:
    Kann man natürlich machen, aber falls man ein anderes Setup, andere Kamera, oder Teleskop wählt, wirds aufwendig. Außerdem ist die sinnvolle Belichtungszeit doch recht rar. Schau doch mal aus dem Fenster. Zusätzlich kann man das Belichtungsergebnis mit einem Setup abschätzen, welches gar nicht im Besitz ist. Und, und , und ...


    Gruß Tino

  • Hi Gert,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">er feines Gefussel im Orionebel darstellen will, den kümmert es nicht wenn die Trapezsterne in die Sättigung gerannt sind.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    das ist ein Satz über den sich vortrefflich streiten lässt:-)


    CS Frank

  • Hallo Tino,


    Spiegel und Linsen sollten wir in zwei getrennten Spalten in die Tabelle einbauen. Wer ein Instrument in die Tabelle einpflegen will, wird die Anzahl der Luft-Glas und Luft-Aluspiegel Grenzflächen wissen. Den Unterschied zwischen verkitteten oder verluftspalteten Linsen sieht man gut mit einem Laserpointer, oder man kann es dem technischen Datenblatt der Optik entnehmen. In der Tabelle kann man dann noch getrennt die Transmissions- / Reflektionskoeffizienten einarbeiten.


    Die Berechnung geht dann so.


    N_LG = Flächen Luft/Glas
    T_LG = Transmission Luft/Glas
    N_SP = Flächen Spiegel
    R_SP = Reflektion Spiegel


    Gesamt= T_LG^N_LG * R_SP^N_SP


    Mir ist noch aufgefallen, dass Du für das Meade ACT 33% Obstruktion hast. Die Obstruktion wird oft relativ zum Durchmesser angegeben (nicht Fläche!) In der Formel müsste der Prozentwert dann quadratisch berücksichtigt werden.


    =AB16^(Z16)*(1-(AA16^2))


    Die Sache mit der Spotsize verstehe ich immernoch nicht. (bin zu blöd)


    Clear Skies,
    Gert

  • Hallo Gert,
    danke, dass du so fleissig die Rechnungen rückvollziehst. Die getrennten Spalten für jeweils Reflektoren und Refraktoren wären angebracht. Die eigentliche Transmissionsrechnung hatte ich nachträglich eingebracht. Andererseits ist der dadurch eingebrachte Fehler nicht sehr gross, 10% Transmissionsänderung sind ~0,1Mag.
    Die eigentliche Spotgröße hat einen sehr großen Einfluss auf die Empfindlichkeit. So werden bei einem kleinen Spot beispielsweise nur wenige Pixel beleuchtet &gt;&gt;&gt; relativ viel Signal pro Pixel, großes SNR.
    Ist der Spot relativ groß, werden dagegen viele Pixel beleuchtet, wobei jeder Pixel nur wenig abbekommt, dh. das SNR bezogen auf die einzelnen Pixel ist klein.
    Wieviele Pixel beleuchtet werden ist in der Spalte AQ - Pixel/Spot zu sehen. Deshalb sollte man auch das passende Sampling beachten. Große Pixel oder Binning bei langer Brennweite (Seeingbegrenzt), kleine Pixel bei wenig Brennweite.
    Gruß Tino

  • Hallo Tino,


    Ja, aber was ist denn nun der 'Spot' ? Wo kommt z.B. beim 12" ACF die 44um her? Für einen Beugungsscheibchendurchmesser ist das viel zu groß. Ist das ein abgebildeter Planet mit einem bestimmten Durchmesser? Meinst Du die Bildchen von Raytracing-Programmen? Die kann man oft nicht nehmen, weil es immer ein paar außen liegende Spots gibt. Da wäre ein 70% encircled energy Durchmesser besser. Ein Newton hat auf der Achse eine beugungsbegrenzte Abbildung. Da ist der Spot wenige um gross. (Die Sache mit dem Spot werde ich nie verstehen)


    Wichtiger ist mir das Abbild des Seeingsdurchmessers. Der sollte per Samplingtheorem auf die Pixel passen.


    Clear Skies,
    Gert

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