deutliche Verbesserungen beim Ausleserauschen

Servus Martin,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Kann ich daraus schließen, dass ich die Einzelbelichtungszeiten beim neuen Modell um den Faktor 4 verkürzen kann und dennoch in etwa den selben Signal-Rausch-Abstand zu bekommen?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Du meinst wohl "verlängern", oder?

Liebe Grüße
Alfred

Das Ausleserauschen entsteht bei jeder Aufnahme und hängt von der Belichtungszeit und Temperatur der Kamera (Sensor) ab. Wenn die Belichtungszeit kürzer ist als bei einer längeren belichteten Aufnahme, steigt der Anteil des Ausleserauschen am Gesamtrauschen im Bild an. Bei Erhöhung der ISO-Werte steigt das Rauschen an, das durch das Stacken ausgeglichen werden kann.

Das Rauschen verdoppelt sich bei steigender ISO-Zahl, benötigt man eine Anzahl von Aufnahmeserien, um dies auszugleichen:

Beispiel:
ISO 100: 1 x 32 Min.
ISO 200: 2 x 16 Min.
ISO 400: 4 x 8 Min.
ISO 800: 8 x 4 Min.
ISO 1600: 16 x 2 Min.

mehr steht auch hier:

http://www.sternfreunde-breisg…schreduzierung_eppich.pdf

<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 />Da der Beitrag des Ausleserauschen geringer ist, benötige ich meiner Meinung nach weniger Signal um den selben Rauschabstand zu erreichen?!<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Ja, aber... Es gibt nicht nur das Ausleserauschen. Bei einer ungekühlten DSLR und astroüblichen Belichtungszeiten dürfte das thermische Rauschen meistens dominieren. Da bringt das geringere Ausleserauschen dann leider (fast) garnichts.

Hallo Martin,

das ist doch kein Widerspruch. Das Ausleserauschen erhöht sich mit der Wurzel aus der Aufnahmezahl, d.h. in deinem Beispiel um ca. 25. Dann ist es eben nicht mehr vernachlässigbar gegen die anderen Rauschquellen. In der einzelnen 600 sek Aufnahme ist es dagegen vernachlässigbar. Hätte die Kamera kein Ausleserauschen, wäre es in der Tat vom S/N das Gleiche, ob man in einem Zug aufnimmt oder stackt.
Das Gesamtrauschen hängt aber vom Signal selbst, dem Hintergrund und dem Dunkelstrom ab, die alle proportional zur Zeit sind. Da das Auseserauschen zeitunabhängig ist, fällt es bei langer Belichtungszeit schnell in die Bedeutungslosigkeit.

Gruß
Norbert

Ist ganz einfach,

Das Ausleserauschen steigt mit Wurzel Anzahl der Bider
Erst bei 4 halb so lang belichten Bilder ergibt sich wieder das selbe Verhältnis Ausleserauschen zu Signal.

Aber dennoch sind da mehrere Fehler versteckt,
Einfach nur 1/4 so lang belichten würde zu 4x höherem Photonenrauschen führen.
Und was ist mit dem Dunkelstromrauschen? Und der Chiptemperaturabhängigkeit.

Ich glaube nicht das wenn du tatsächlich die Formel findest welche alles berücksichtigt die auch noch jeder versteht.
Kommt es nicht bei den kleinen Pixeln zu einer geringeren Fullwellkapzität und damit verstärkt zu Hotpixel? Ich würde dazu neigen anzunehmen das das durch die kleinen Pixel gestiegene Rauschen von dem geringerem Ausleserauschen mal eben so kompensiert wird.

Gruß Frank

<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 />Hallo Alfred,

nein, eigentlich meine ich verkürzen.

Da der Beitrag des Ausleserauschen geringer ist, benötige ich meiner Meinung nach weniger Signal um den selben Rauschabstand zu erreichen?!

Viele Grüße
Martin
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Bezogen auf das theoretisch isolierte Ausleserauschen hast du völlig recht mit Deiner Schlußfolgerung.

Da in der Praxis dieses Ausleserauschen <u>pro Aufnahme</u> nur ein fixer Summand im gesamten Rauschen ist, das noch andere kameraeigenen Rauschquellen und das Photonenrauschen des Streulichthintergrunds umfasst, wird sein relativer Anteil mit steigender <u>Einzelbelichtungszeit</u> rasch verschwinden.

Am ehesten fällt dieser Gewinn an geringem Ausleserauschen bei sehr kurz belichten und unterbelichteten Aufnahmen ins Gewicht. Wenn also jemand zum Beispiel den Sternenhimmel mit einem Teleobjektiv fix auf dem Dreibein fotografiert und daher auf kurze Belichtungszeiten um 1 Sekunde festgelegt ist und dann viele Aufnahmen stackt, dann wird er vom niedrigen Auslöserauschen sicher profitieren, da die anderen Rauschquellen von der Wurzel der Zeit abhängen, das Auslöserauschen nur von der Wurzel der Auslösevorgänge. Einfacher gesagt, in diesem Fall (und nur bei unterbelichteten und kurzbelichteten Aufnahmen) dominiert das Auslöserauschen.

<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">
Nicht ab welcher, sondern bis zu welcher, müsste man fragen. Bis zu der Zeit, in der das Auslöserauschen die sonstigen Rauschquellen dominiert. Eine genaue Zeit kann man nicht angeben, da ja im Rauschen das Photonenrauschen drin ist, das vom Streulichthimmel und Öffnungsverhältnis abhängt.
Angenommen bei der 10D dominiert das Auslöserauschen (8,6) bis 64 Sekunden (jetzt mal rein spekulativ angenommen), dann würde unter gleichem Himmel mit gleichem Objektiv und sonstigem als gleich angenommenen Kamerarauschen dies bei der 1200D (2,1) nur bis 4 Sekunden der Fall sein. D.h. man könnte bei der 1200D im kritischen Bereich ohne Qualitätsverlust 16 mal kürzer belichten.

Zeitverhältnis wenn Auslöserauschen gleich sonstigem Rauschen
sqr( t ) ~ 8,6 / 2,1

Das gilt nicht mehr für den Fall wenn das sonstige Rauschen über den Wert des Auslöserauchen gestiegen ist.

Tschaui,
Jo

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"> Hoffen wir mal, dass die <u>anderen Faktoren</u>, die in diesem Thread genannt wurden, den Vorteil nicht wieder zu nichte machen. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Was meinst du damit?

Bin mal per Google "Bildrauschen, Ausleserauschen, Dunkelstrom" ob man dies mit einer Software messen kann, also bestimmen kann. Bin da auf eine Seite gestoßen, die das messen kann.

Systemverstärkung (Zahl der Elektronen pro ADU)
Lesen Rauschen (in ADU und Elektronen)
Dunkelstrom (in ADU und Elektronen)
Dunkelstromstabilität

Aber das muss ich zuerst mal an meiner Kamera ausprobieren.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Naja, z.B. die Problematik, dass neuere DSLRs der APS-C-Klasse in der Regel einer deutlich höhere Pixeldichte haben. Eine APS-C mit 6Mpix, wie die Canon EOS-10D, aber heutiger Sensor und Signalverarbeitungstechnologie, das wäre sicherlich eine feine Astrokamera.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Macht ja nix, Martin. Zu einem fairen Vergleich könnte man die Auflösung reduzieren. Wenn man die Auflösung von Bildern halbiert, reduziert sich das Rauschen um den Faktor 1/sqr(2). Würde man die 18 MPixel per Software auf 6 MPixel verkleinern, erhält man 1/sqr(sqr(18/6)). Also hat eine Aufnahme der 1200D, die per EBV auf die Auflösung einer 10D reduziert wird nur 75% des Rauschen der Originalauflösung einer 1200D.

Hallo Zusammen,

also das Ausmessen einer Kamera ist an sich nicht schwer, mman braucht nur zwei saubere Flats und zwei Bias Aufnahmen. Das Programm sollte aber ohne Skalierung die Rohdaten in jedem Farbkanal getrennt öffnen können. Daraus folgt Ausleserauschen und Verstärkung (e-/ADU)
Dunkelstrom ist schwieriger, weil die meisten Rohdaten von DSLRs bezüglich des Bias schon zurechtgeschoben werden. Darauf wird in CCD-Messanleitungen nicht eingegangen. Hier kann man nur aus dem Anstieg des Ausleserauschens bei Langzeitbelichtung auf den Dunkelstrom rückschließen
In Maxim DL gibts ein Menü, dass das die Gainbestimmung automatisch macht, in Fitswork ist es ein Krampf,bis man allein die Farbkanäle ohne Verrechnung zur Verfügung hat.

Viele Grüße
Norbert

Hallöchen zusammen,

es ist schon so, das ein geringeres Ausleserauschen gerade bei kurzen Belichtungszeiten ein limitierender Faktor ist, und somit stimmt die Schlussfolgerung schon, das moderne Kameras einen Vorteil haben.

Gerade im Bereich der Timelapses und Stimmungsfotos sind moderne Kameras den Modellen von vor 10 Jahren weit überlegen.
Leider sind wir aber noch lange nicht an dem Punkt, das wir mit der DSLR 1 sekündige Aufnahmen machen können:-) Profikameras können das bereits, und wer weiss was in 10 oder 20 Jahren ist.

Nun was bedeutet der Status Quo der DSLRs also in der Praxis für uns?
Nun selbst wenn wir 30s auf einem festen Stativ fotografieren, gibt es ein gewisses Limit und dann wandert das Objekt einfach aus dem Bildfeld. Und wie wir ja alle mittlerweile wissen, ist die Gesamtbelichtungszeit das alles entscheidende. Wir müssen also doch früher oder später nachführen. Und das ist , auch hier sei der Entwicklung gedankt, so einfach wie noch nie. Vixen Polarie (IOptron und wie sie alle heissen) ist in 5min aufgebaut und eingenordet. Mit einem 50 oder 80mm Objektiv lassen sich damit tolle Aufnahmen (nachgeführt) der Milchstrasse machen. Wir leben in guten Zeiten, und es wird immer besser!

CS Frank

Hallo,
es ist schon sehr erstaunlich, wie hauptsächlich der Consumer- und der Mobilphone-Bereich die optische Sensortechnlogie antreibt. Beispielsweise wurde auf der ISSCC2015 (siehe http://harvestimaging.com/blog/?p=1400) von Sony neue Informationen zu einem 20Mpx 1/1,7Zoll Sensor für 4K-Videokameras präsentiert, welcher jede Zeile mit 2 separaten Analog-Digitalwandlern ausliest (derzeit ist ein ADC pro Zeile Standard - siehe auch Sony-Pregius). Mit Double-Sampling kommt man so schon auf 1,3e- Ausleserauschen. Geht schon alles so in Richtung sCMOS. Der Sensor hat zwar nur 1,43um Pixel, aber unglaubliche 9700e- Fullwell und die neuesten Stacked-Sensor- und Backside-Illumination-Technologie. Die Quanteneffizienz ist wohl auch beinahe 100%. Es brauch zwar noch ein Weilche bis die Sensoren industriekameratauglich und Monochrom auftauchen, aber Sony konzentriert sich ja jetzt eh nur noch auf CMOS-Sensoren (http://www.alliedvisiontec.com…cd-sensor-production.html).
Was kann ein besonders rauscharmer und schneller Sensor:
- Kurzzeitbelichtungen von astronomischen Kurzzeitphänomenen (zB. Direktabbildung des Krebspulsarblinkens)
- Lucky-Imaging für Deepsky, schlag dem Seeing ein Schnippchen

Vielleicht nochmal eine Bemerkung zur Angst vor kleinen Pixeln. Aus meiner Sicht ist diese unbegründe, denn Sie kommt aus einer Zeit, in der die Sensoren in einer bestimmten Fab mit einer Strukturierungstechnologie, beispielsweise mit 500nm-Technologie, hergestellt werden. Dh. ein 6um Pixel hat mit der 500nm Verdrahtung flächenmäßig nicht so stark zu kämpfen, wie ein 1um Pixel. Die jetzige 90nm/65nm-Technologie ermöglicht halt 1,4um Pixel mit vergleichbaren Parametern, wie 6um Pixel mit 500nm-Verdrahtung. Die kleinen Pixel erfordern teleskopseitig halt nur ein anderes Sampling, kurze Brennweite mit großer Öffnung.
Gruß Tino

Hallo Tino,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">- Lucky-Imaging für Deepsky, schlag dem Seeing ein Schnippchen<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

ich rate zur Besonnenheit:-) Ich sage nicht wir kommen da nicht hin, aber noch ist es nicht soweit. Nicht mit aktuellen DSLRs, und das wird auch noch etwas dauern. Im Moment gibt es eine Hand voll Leute die das mit EMCCDs machen, und das auch überwiegend an planetarischen Nebeln. Vielleicht kommt mal demnächst jemand mit einer sCMOS Kamera um die Ecke. Aber bis das im Consumer Bereich angekommen ist brauchen wir noch Geduld:-)

(==&gt;)Martin: Was will uns dein Test sagen?

LG Frank

Hallo

das finde ich ja sehr schön das immer wieder auf das Photonenrauschen des Streulichtes hingewiesen wird,
aber auch das aufgenommene Objekt selbst hat Photonenrauschen.

wenn wir jetzt den kleineren Pixel gemäß Nyquist oder sonst was tralllala mit weniger Brennweite begegnen wird bei selbem Öffnungsverhältnis ja auch der Öffnungsdurchmesser kleiner. Da kann man sich dann auch ausrechnen wie das Photonenrauschen umd den Faktor Wurzel Dingens steigt. Dem ist dann auch mit längerem Belichten zu begegnen, meinetwegen doppelt so lange Einzelbelichtung oder bei gleicher auch schon wieder Zeit 4x soviel Bilder, die nötige Gesamtbelichtungszeit steigt immer weiter.

ja mit den EMCCDs könnte was gehen, aber für deren derzeitige Kosten bekommt man auch eine Montierung welche ungeguidet 1h Einzelbelichtung zulässt.

Gruß Frank

Hallo Frank (frasax),
ich bin in dieser Hinsicht komplett entspannt, aber es ist schon erstaunlich wie die Technologie rennt und welche Möglichkeiten sich ergeben. Ich glaube, dass wir mit der "normalen" Technologie keine 2-3 Jahre mehr von der Leistungsfähigkeit der derzeitigen sCMOS entfernt sind.
Bezüglich Lucky-Imaging und Deepsky habe ich schon ein bisschen herumprobiert, denn ich nenne eine ausgewachsene EM-CCD mein eigen. Ich bin aber mit meinem 12er Meade-ACF nicht richtig zufrieden, stelle mich anscheinend zu Blöd beim Kollimieren an.
Gruß Tino

Hallo Frank(H),
die kleinen Pixel wären schon eine kleine Herausforderung an das Teleskop, aber für ein ordentliches Sampling (3x3 Pixel/Spot) wären wir bei 4-5um Spotdurchmesser. Ich glaube? dass die F-Zahl bei beugungsbegrenzt etwa dem Airy-Durchmesser entspricht, dh man ist mit F/2,8 oder F/4 schon gut dabei (gibts als Newton schon mit recht großer Öffnung). Außerdem ist die Diagonale des CMOS nur 15mm was wohl bezüglich der Aberrationen und Ausleuchtung noch ok ist.
Dieser spiezielle CMOS-Chip ist auch eigentlich nur ein Beispiel, aber soll auch nur die technologische Entwicklung verdeutlichen.
Gruß Tino

oh das Bild habe ich jetzt gar nicht gesehen,
was meinst welcher Einztelbelichtung das entspricht bei gleicher unsichtbarkeit des Flammennebels?
Aus dem Bauch raus würde ich ja auf 30s tippen, dafür hat es jetzt schon die 8fache Zeit benötigt und die 120fache Zahl an Auslösungen.
Ein Bild zu erreichen das aus 12x 1800s dürfte bei 2s Belichtung mehr Auslösungen benötigen als der Verschluß der Kamera aushält.
Da weicht die Praxis wohl von der Theorie ab.

ja gibt so Newtons, mache ja selbst auch mit 180/500mm Newton bei 5µm Pixeln das geht ganz gut.... aber was macht man dann bei 1,3µm Pixeln? ein 180er Tele hat einfach die Fläche der Öffnung nicht mehr, das Öffnungsverhältnis allein macht es nicht, man hätte nur 1/9 Fläche, das heist wenn bei 180mm Öffnung von einem schwachem Objekt 1 Photon/min reinfällt dann braucht man dafür bei 60mm Öffnung 9min.

bedenkt man die kleinen Pixel einer Handykamera und der zur Chipgröße hervorragend großen Linsenöffnung könnte man ja damit Deepsky fotografieren[:D] wir wissen ja das das nicht geht.

Gruß Frank