deutliche Verbesserungen beim Ausleserauschen

Hi Martin,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Relativiert sich dieser Effekt aber nicht durch das Stacken der kurzbelichteten Einzelaufnahmen? Der Hintergrund aber auch das Objekt müssten doch irgendwann homogen werden.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

So ist es.Je länger du belichtest desto besser baut sich das Signal auf und dein Signal Rausch Verhältnis (SNR) verbessert sich (am besten redet man nur noch vom SNR und nicht mehr vom rauschen) . Sowohl des Objektes als auch des Hintergrundes. Und da haben wir es auch schon. Such dir nen dunklen Himmel und belichtet lange. Und mache dir weniger Gedanken über das Ausleserauschen:-)

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Diese physikalische Grenze läßt sich wohl nur durch mehr Öffnung abschwächen.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Nee in erster Linie brauchen wir einfach Zeit. Oder Messungen wenn man so will. jede Sekunde Belichtungszeit ist dann eine Messung. Je öfter wir messen desto zuverlässiger ist unser Ergebnis.

CS Frank

Hallo,
wird zwar schon etwas langweilig mit Stephans Quintett, aber hier ist noch ein anschauliches Beispiel, was das Stacking bewirkt.
01.11.2014 Stephans Quintett, Meade 12ACF, EM-CCD 300x
Einzelbild 60ms

Stack 4086 x 60ms (4min)

Stack 50000 x 60ms (50min)

Gruß Tino

(==&gt;)Nobert,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Ralf hat schon recht, aus Einzelbildern holst Du keine verlässliche Information.
Die Standardabweichung von Bias - Bias (geteilt durch Wurzel 2) ergibt das Ausleserauschen,
Die Standardabweichung von Dark - Dark (geteilt durch Wurzel 2) ergibt die geometrische Summe aus Auslese- und Dunkelrauschen. Damit kann man den Wert des Dunkelrauschens allein auch berechnen.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Das kann ich dann auch noch nachträglich mit dieser Software ermitteln, wobei bei jeder ISO-Zahl und Belichtungszeit dies umsetzen kann. Wird aber ein großer Aufwand werden.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: resuah</i>
<br /> Relativiert sich dieser Effekt aber nicht durch das Stacken der kurzbelichteten Einzelaufnahmen? Der Hintergrund aber auch das Objekt müssten doch irgendwann homogen werden.

Viele Grüße
Martin
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Das ist der Sinn der Bildaddition. Das nur mit der Wurzel anwachsende Rauschen wird durch das dagegen linear anwachsende Signal relativiert. Den Stack kann man auch als eine beliebig lange Daueraufnahme mit einem beleibig großen Bildspeicher verstehen, die man aus mehreren Gründen aufgeteilt hat.

Hallo,

http://www.ast.cam.ac.uk/resea…ing/lucky.imaging.methods

sehr informative Seite zum Thema Lucky Imaging, vielleicht sollte man dafür aber tatsächlich mal einen neuen Thread aufmachen.

CS Frank

Hallo Tino

mal zum Spaß und ohne die Theorie anzuzweifeln
so verrauschte Einzelbilder wie in dem letztem Beispiel schafft die Canon vermutlich auch,
meine 1000D braucht 6s um ein Bild zu speichern, man würde dann für 50000 Einzelbilder 83h brauchen
macht für 10x raus fahren eine Tankfüllung und einen neuen Verschluß für das nächste Bild, das relativiert den Anschaffungspreis deiner Kamera Richtung günstig

aber die Demonstration wie aus nichts ein Bild wird ist klasse

Gruß Frank

Hallo FrankH,
sind dann mit der Canon etwa 500GB an Daten im raw-Format. Das Stacking brauch bestimmt auch einige Tage. Und alles für ne lumpige Grenzgröße von 20mag. Zumindest ist die Auflösung höher als 512x512 (wenn da das böse Seeing nicht wäre).
Gruß Tino

Bin mal so frei und halte das letzte Bild von Tino neben das von Seite 2:

500ms --------------------------------------------------------------------------------------------------60ms

Der 60ms Hintergrund ist merklich verrauschter. Also doch hauptsächlich Photonenrauschen des Streulichthimmels. Faszinierend. Unsere Enkel werden vielleicht ungläubig mit den Augen rollen wenn sie in alten Artikeln über den Aufwand lesen, den wir aktuell noch mit Guiding betreiben.

unsere Enkel werden vielleicht mit den Augen rollen, aber eher, weil sie unsere Bilder nicht hinkriegen, wenn sie mit ihren tollen Kameras zwischen Autobahn und Gewerbegebiet kein Fleckchen dunklen Himmel mehr zu sehen kriegen...

Hallo Jo,
nochmal eine kleine Korrektur zur Gegenüberstellung der 500ms und 60ms Belichtung. Die Skalierung war nicht gleich (da die Originaldaten ursprünglich 14bit sind). Nach BIAS-Abzug sind in der jpg jetzt linear die untersten Stufen 0-255 dargestellt. 256-16384 sind weggeschnitten.

60ms

500ms

Gruß Tino

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Ab welcher Belichtungszeit macht sich das geringere Ausleserauschen im DeepSky-Bereich positiv bemerkbar?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Habe mir mal diesen Satz genauer durch gelesen, wobei hier die Frage des Satzes nicht richtig definiert ist. Jeder weiß dass bei einer gewissen Belichtungszeit und dessen ISO-Wert ein Rauschen in der Aufnahme fest zustellen ist.

Das Bildrauschen macht sich durch eine optische Verschlechterung des Gesamteindruckes in einem digital aufgenommen Bildes durch Störungen bemerkbar. Dies fällt durch grobkörnige Strukturen im Bildmaterial auf. Die Ursache für das Bildrauschen wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst:

Bei CCD- und CMOS-Sensoren ist das Dunkelrauschen der meist größte Anteil des Bildrauschen. Dieses Rauschen tritt auf, wenn auf den Sensor kein Licht einfällt. Zudem Dunkelrauschen entsteht ein weiteres Rauschen, das sogenannte Schrottrauschen (Photonenrauschen), das von der aufgenommenen Lichtmenge abhängt. Das Bildrauschen nimmt bei Erhöhung des ISO-Wertes zu und die Belichtungszeit hat somit einen gewissen Einfluss auf das Rauschen.

Das Bildrauschen das bei einer Aufnahme entsteht, wird auch durch die Pixelgröße sowie den Pixelabstand des Bildsensors beeinflußt. Desto kleiner der Abstand bei den Photodioden des Bildsensors sind, und je kleiner die Pixelgröße des Sensors ist, um so weniger können die einzelnen Pixel auf dem Sensor Photonen aufnehmen, das somit mehr Rauschen bedeutet. Im Klartext bedeutet dies, daß je mehr Pixel ein APS-C-Format-Bildsensor aufweist, gegenüber weniger Pixel eines APS-C-Sensors, das Bildrauschen deutlich höher ist.

Ein weiteres Rauschen ist das Ausleserauschen, das bei jeder Aufnahme entsteht und von der Belichtungszeit und dessen Temperatur der Kamera abhängt. Diese Rauschen kann unter Umständen in der Aufnahme als Zeilen- und Spaltenmuster bemerkbar machen. Desto kürzer die Belichtungszeiten sind, desto höher macht sich das Ausleserauschen im Gesamtrauschen im Bild bemerkbar.

Während der Belichtung entsteht noch ein Thermisches Rauschen, und hängt von der Belichtungszeit und Sensortemperatur ab. Das thermische Rauschen verdoppelt sich, wenn die Sensortemperatur der Kamera um jeweils 7°C zunimmt.

Wenn ein schwaches DSO aufnimmt, um mehr Photonen aufzunehmen, wird man hier als gegenüber einer kurzen Belichtungszeit dann länger belichten müssen. Das ist aber bei einer kurzen Belichtungszeit nicht der Fall, dass hier mehr Einzelheiten abgebildet werden. In der Regel wird man einen nicht so hohen ISO-Wert einstellen, wobei bei einer Erhöhung z.B.: auf ISO 1600 oder mehr, deutlich mehr Aufnahmen machen muss, um das Bildrauschen auszugleichen. Eine Erhöhung des ISO-Wertes führt zu einem Bildrauschen, dass abhängig ist von der Sensor-Temperatur und der Lufttemperatur.

Hallo Manfred,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Zitat:
Ab welcher Belichtungszeit macht sich das geringere Ausleserauschen im DeepSky-Bereich positiv bemerkbar?

Habe mir mal diesen Satz genauer durch gelesen, wobei hier die Frage des Satzes nicht richtig definiert ist. Jeder weiß dass bei einer gewissen Belichtungszeit und dessen ISO-Wert ein Rauschen in der Aufnahme fest zustellen ist.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Das Ausleserauschen wird dann vernachlässigbar, wenn die anderen Rauscharten dominieren. hauptsächlich das des Himmelshintergrundes. Das ist bei moderneren Kameras schneller der Fall als bei älteren. Insofern verkürzen sich die möglichen Einzelbelichtungszeiten. Bei wissenschaftlichen Kameras wie wir gesehen haben schon in den Bereich von Sekunden.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Bei CCD- und CMOS-Sensoren ist das Dunkelrauschen der meist größte Anteil des Bildrauschen. Dieses Rauschen tritt auf, wenn auf den Sensor kein Licht einfällt. Zudem Dunkelrauschen entsteht ein weiteres Rauschen, das sogenannte Schrottrauschen (Photonenrauschen), das von der aufgenommenen Lichtmenge abhängt. Das Bildrauschen nimmt bei Erhöhung des ISO-Wertes zu und die Belichtungszeit hat somit einen gewissen Einfluss auf das Rauschen. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Den grössten Einfluss hat das Schrotrauschen (nicht Schrottrauschen), darum wirkt sich auch die Belichtungszeit dramatisch auf unser Bild aus.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Ein weiteres Rauschen ist das Ausleserauschen, das bei jeder Aufnahme entsteht und von der Belichtungszeit und dessen Temperatur der Kamera abhängt.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Das Ausleserauschen ist absolut unabhängig von der Temperatur und der Belichtungszeit, ausserdem ist es sehr schnell zu vernachlässigen. siehe oben. Ich nehme an du meinst das Bias? Das Bias ist nicht das Ausleserauschen, wie ich weiter oben schonmal geschrieben habe.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Wenn ein schwaches DSO aufnimmt, um mehr Photonen aufzunehmen, wird man hier als gegenüber einer kurzen Belichtungszeit dann länger belichten müssen. Das ist aber bei einer kurzen Belichtungszeit nicht der Fall, dass hier mehr Einzelheiten abgebildet werden. In der Regel wird man einen nicht so hohen ISO-Wert einstellen, wobei bei einer Erhöhung z.B.: auf ISO 1600 oder mehr, deutlich mehr Aufnahmen machen muss, um das Bildrauschen auszugleichen. Eine Erhöhung des ISO-Wertes führt zu einem Bildrauschen, dass abhängig ist von der Sensor-Temperatur und der Lufttemperatur.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Das verstehe ich nun gar nicht mehr.

CS Frank

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Nobbi</i>
<br />unsere Enkel werden vielleicht mit den Augen rollen, aber eher, weil sie unsere Bilder nicht hinkriegen, wenn sie mit ihren tollen Kameras zwischen Autobahn und Gewerbegebiet kein Fleckchen dunklen Himmel mehr zu sehen kriegen...
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Das ist dann halt Pech, man kann nicht alles haben. Dann gehts halt mit dem Touristenbomber und noch mehr CO2-Ausstoß irgendwo hin wo der Himmel noch dunkel ist, wie es jetzt schon einige regelmässig mit dem Auto zig Kilometer tun. Man munkelt, dass mit der Klimaerwärmung die Durchsicht dank steigenden Wasserdampfgehalt der Luft ja auch seit einigen Jahren merkbar schlechter wurde. Macht schon alles Sinn.

(==&gt;)Tino:

Aha, naja auf dem neu skalierten Bildchen ist es nicht soooo viel anders. Stimmt die Interpretation noch, dass es trotzdem hauptsächlich Photononrauschen im Hintergrund bei 60 ms ist?

Gruß,
Jo

Hallo Frank,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Das verstehe ich nun gar nicht mehr.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Da brauchst du nur googlen und nach diesen Begriffen suchen und dort diese Artikel durchlesen. Und wie will man auf den Aufnahmen das Ausleserauschen vom thermischen Rauschen oder Schrotrauschen unterscheiden. ?

Wenn man diese Seiten durchliest, weiß man mehr darüber.

http://de.wikipedia.org/wiki/Bildrauschen
http://www.filmscanner.info/Bildrauschen.html
http://deepskystacker.free.fr/german/faq.htm
http://astrofotografie.hohmann…elichtung.astrokamera.php
http://www.dirk-funhoff.de/dow…-optimaler-Belichtung.pdf

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Das Rauschen eines Sensors besteht aus einem ....
.. denn ein warmer Sensor rauscht mehr als ein kalter Sensor.
Quelle Benutzerhandbuch EOS 1100 D
https://books.google.de/books?…everst%C3%A4rkers&f=false
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

http://de.wikipedia.org/wiki/Schrotrauschen
http://www.slashcam.de/artikel…ler-und-seine-Sensel.html
http://www.axel-greb.de/eine-seite/vollformat-oder-aps-c
http://de.wikipedia.org/wiki/Pixelpitch

und von einem Fachmann beschrieben:

http://www.gradias.de/facharti…iso-und-bildrauschen.html

ab Gründe des Rauschens

Hallo Manfred,

lies dir den Satz in Ruhe nochmal durch. Ich verstehe ihn rein grammatikalisch nicht:-)

Ein warmer Sensor rauscht mehr als ein kalter, das ist aber nicht das Ausleserauschen sondern der Dunkelstrom und das dazu gehörige Dunkelstromrauschen.
Natürlich kann man in einer einzelnen Aufnahme nicht das Dunkelstromrauschen , das Ausleserauschen und das Photonenrauschen voneinander trennen. Aber das wurde doch alles oben schon gesagt, wie man es dennoch quantifizieren und qualifizieren kann.

Die Bilder von Tino zeigen ja sehr eindrucksvoll wie stark ein Bild rauscht selbst bei einem sehr geringen thermischen und Ausleserauschen. Was will man da noch mehr zu sagen?

CS Frank

Hallo Manfred,

von den Quellen, die Du aufführst, sind aber bestenfalls zwei oder drei weiterführend, die anderen sind populärwissenschaftlicher Natur und enthalten reichlich Fehler (im messtechnischen Sinne).
Und wenn keine Fehler drin sind, sind sie meistens nicht verständlich.
Und das meiste, was aus der "Kamera-ecke", sprich Tageslichtfotografie kommt, ist für unsere Diskussion nur sehr bedingt brauchbar.
Das liegt aber auch daran, dass jeder unter dem Begriff Rauschen was ganz anderes versteht. Die Tageslichtler sagen zB, hohes Iso bringt mehr Rauschen. Klar, sieht jeder. Das das bei gleicher Belichtungszeit nicht wahr ist, steht da nirgends. Und das dafür dann der Shot Noise verantwortlich ist ? Fehlanzeige. Der erste Wikipedia Artikel und Hohmann EDV und DSS gehen da noch halbwegs, sind aber nicht vollständig oder überspringen einiges, was zum Verständnis notwendig wäre.

Die ganzen bekannten Formeln, die in der wissenschaftlichen Literatur dazu existieren, basieren auf den SNR Berechnungen, die man an einem einzelnen Pixel durchführt. Theoretisch müsste man den mit einem konstanten Signal belichten, und die Messwerte über die Zeit auftragen. Daraus kann ich Mittelwert und Standardabweichung, und somit das SNR angeben. Je mehr dieser eine Pixel "zappelt", desto größer wird das Bildrauschen, weil ja auch die Nachbarpixel mit ähnlicher Intensität gleich große "Fehlerbalken" aufweisen.
Die praktische Messung dieses Rauschens kann man durch Subtraktion zweier identischer Bilder vereinfachen, das SNR kann aber immer nur für Bereiche ähnlicher Intensität angeben. Man misst sozusagen an jedem Pixel nur zweimal, dafür aber millionenfach parallel.

Wenn man seine Kamera einmal charakterisiert hat, kann man sehr wohl jedes Rohbild in Hinblick auf die Anteile von Readnoise, Darknoise und Shotnoise zerlegen, lediglich die Unterscheidung von Nutzsignal und Hintergrund ist nicht ohne weitere Referenzmessung möglich.

Es geistern auch ein paar Artikel in der Szene herum, bei denen Bildern ein einzelner "Rauschwert" zugeordnet wird. Meist ist das dann die Standardabweichung am ganzen Bild berechnet worden. Das ist zwar ein Indikator, aber keine sinnvolle Größe, da die fixed pattern Struktur immer mit drin ist (man stelle sich die Aufnahme eines Stück melierten Teppichbodens vor, da kann man ausbelichten wie man will, die Standardabweichung geht nicht runter...)

Das, was bei Clark Vision und Christian Buil zu finden ist, ist weitgehend in Ordnung, aber eben auch etwas zu überladen beschrieben.
Am besten finde ich immer noch die Beschreibung in Berry/Burnell, ist halt leider nur in Englisch und hat zu wenig DSLR spezifischen Bezüge

Zeit, das das Wetter besser wird, mir rauscht der Schädel

Viele Grüße

Ok, einige Seiten kann man für unseren Bereich verwenden. Da ich schon erwähnt habe, habe ich eine Seite zu erstellen, die das Rauschen zuerst mal auf den Dunkelbildern und auf Reale Astroaufnahmen (Sternenhimmel) bei der Verdoppelung des ISO-Wertes (400, 800, 1600, 3200, 6400) sichtbar machen kann. Einige Bilder sind schon fertig, aber das braucht für weitere Auswertungen (spezielles Programm) eine Weile:

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Ein warmer Sensor rauscht mehr als ein kalter, das ist aber nicht das Ausleserauschen sondern der Dunkelstrom und das dazu gehörige Dunkelstromrauschen.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Diese Sensor-Temperatur kann man in den Exif-Daten ermitteln, vorausgesetzt die Original-Datei wird nicht verändert, (Bildgröße e.c.)
Bei dieser Software gibt es ein Plugin, das das Ausleserauschen aus zwei unterschiedlichen Dark-Aufnahmen ermitteln kann und dies in einer Grafik darstellen. Aber das Ausleserauschen ist nicht unbedingt der größte Anteil am Gesamtrauschen im Bild, kann aber einen Einfluss auf das Gesamtrauschen haben. (Weniger Megapixel rauschen weniger 14 MP &gt; 16 MP)

Wenn der Mond nicht vorhanden ist, müssen noch einige Nachgeführte Aufnahme gemacht werden.

Hi Sternfreunde

Norbert schrieb:

da die fixed pattern Struktur immer mit drin ist

Frage: ist diese Struktur eigentlich in jedem Sensor vorhanden??

lg aus Tirol
tom