Frage zum "Unity Gain"

Hallo Chris,

sieh dir doch mal hierzu das gute Video von Frank (

astrophotocologne) "

"Was ist Gain und ISO, und welches ist die beste Einstellung für deine Kamera in der Astrofotografie?

" an...

Gruß und CS

Matthias

Wenn ich mir ein Bias und ein 300Sek Dark nebeneinander lege dann sieht man doch mit bloßem Auge was da mehr rauscht? (Links Gain 100, rechts Gain 313)

Erleuchtet mich please

Am autosklaierten Bild kann man Rauschen nicht bewerten, Du müsstest zum visuellen Vergleich ein gleich helles Referenzsignal auf dem Bild haben, das wäre bei hohem Gain ja viel heller, entsprechend würde das niedrigere Rauschen bei hohem gain bei gleichem Weißpunkt auch wieder besser aussehen.

Aber im Prinzio hast Du recht, bei der Kamera braucht es keinen höheren Gain.

Das Dark sieht von der Noise Amplitude her wie in der Theorie aus, die Hotpixel fallen ziemlich auf, aber da hab ich kein Vergleich. Ist wahrscheionlich im Rahmen. Bügelt man die weg, bleibt ein Rauschen von 1.2 ADU was ziemlich genau dem Ausleserauscehn entspricht ohne gain entsdpricht, der Dunkelstrom ist wirklich vernachlässigbar. (vorausgesetzt dier Dynamik 12/14/16 bit ist nicht umgerechnet worden

Es bleiben ein paar horizontale Streifen, aber im großen und Ganzen sieht das ok aus. Hier hilft es manchmal, etwas höher im Gain zu gehen, oder mit diversen Banding filtern (zB sharpcap) zu experimentieren. Manchmal ist ein geringfügig höherer gain auch hilfreich.

Gruß

Norbert

Hallo

du machst da einen Fehler

Du musst wenn die Verstärkung 3x so hoch ist die Einzelbelichtungszeit durch 3 Teilen und zum Vergleich dann 3 Bilder Stacken.

Da sollte dann das gleiche Ergebnis rauskommen, wenn nicht hat es tatsächlich keinen Sinn.

Der Witz wäre mit den kürzer belichteten Bildern durch große Menge die mit schlechterem FWHM Wert auszusortieren, oder Satelliten, oder Guidefehler.

Gruß Frank

Und noch ein

Wenn du 3,1 e für 1ADU benötigst

Dann ist FW Kapazitä 51000e ja durch 3,1 zu dividieren, und oh wie Wunder sind nur 16400 Helligkeitsstufen

Du verlierst also gar nichts wenn Du den Gain so einstellst das 1e =1ADU ist

Warum man das 16bit Kamera nennt weiß ich nicht

Gruß Frank

Das Video von Daniel Nimmervoll könnte zumindest etwas zum Verständnis beitragen.

CS & VG

Stefan

Hallo Cbris

Aber 14 bit kann nur 16384 Helligkeitsstufen, was willst du mit mehr wie 16384ADU?

Bei 3,1e ADU... Stell dir mal vor es kommen nur 2e an, dann kannst du 1Mio Bilder addieren und ist kein Signal drauf, 1e für 1ADU macht schon Sinn, sonst beli htest du unnüt 3x so lang.

Viele 16bit Kameras kann man aber per Gain auch so runterdegradieren, daß unter Strich nur 14bit rauskommen.... Mit mehr Bilder addieren steigt die Bittiefe aber wieder.

Hast du schon mal die Sensoranalyse in Sharpcap gemacht, da nimmt man Flats

Gruß Frank

Hallo

Weil der Kunde es will.

Die Canon Objektive schaffen kaum 3000 Linien und doch gibt es 24Megapixel

Gruß Frank

Dynamikrange sind Anzahl Helligkeitsstufen von Schwarz nach weiß

14bit erlaubt nur 16384

Gruß Frank

Hallo Chris,

Mal angenommen deine Kamera hat eine Empfindlichkeit von 1e/Auf, dann kann ein Pixel maximal 16384 einzelne e aufnehmen, bis der ADC am Limit ist. Also kannst du 16384 Helligkeitsunterschiede messen.

Wenn du nun ein Hain von 10 einstellst, dann wird ein e mit 10 verstärkt, also zu 10 Adu. Dann kannst du jedoch nur ganze 1638 e sammeln, bis der Adu wieder am Limit von 16384 ist.

Hoffe, es ist verständlich beschrieben 🙄

Gruß Matthias

Hallo

Bei der Kamera ist der Knick ja bei ca. 560

Da ist die Kamera doppelt so empfindlich, das Ausleserauschen geringer,

Dafür nur FW 9000

Nun hebt das Rauschen den Wert ja mal auf 1 und mal auf 2, gemittelt erhält du dann 1,5.

Also sind die möglichen Werte wieder verdoppelt.

Das wäre ein interessanter Test 1e/ADU gegen 2 halb so lang belichtete Bilder mit 0,5e/ADU.

Man muss dann aber auch doppelt so viele Bilder bearbeiten wollen

Gruß Frank

Servus Chris,

Zitat von KometC8

c) dass ich meine Ziele genausogut um den Faktor 3,11 kürzer belichten hätte können um genau dieselbe Anzahl an Photonen einzufangen bei gleicher Qualität?

Sprich mein 100h belichteter M82 entspicht dann eigentlich "nur" 32,15h?

Nö, wenn du um den Zeitfaktor 3,11 kürzer belichtest, fängst du auch nur um 3,11x weniger Photonen ein. Die tatsächlich gesammelten werden lediglich mit den Faktor 3,11 multipliziert.

Gruß Stefan

Hallo Stefan

Ne, er braucht 3e für 1ADU, bei 2e eint es dunkel

Es macht keinen Sinn den Gain auf unter 1e/ADU einzustellen, da könnte man auch ein ND3 Filter benutzen.

Gruß Frank

Hallo Chris,

ich fang mal von vorn an, vielleicht hilft Dir meine Skizze zu Deinen Tabellenwerten weiter, (beim Kamerahersteller Atik gibts das irgendwo im Video auch mit variabler Grafik für verschiedene Gains und Signalhöhen). Die Funktion des Bias habe ich mal weg gelassen, das ist an der Stelle fürs Verständnis des Gains nicht wichtig.

Die Kamera liefert immer 14bit Daten, nur das hinter dem ADU Wert eben verschiedene Elektronenmengen stehen. Bei höherem Gain kannst Du den "Pixel-Eimer" nur zu einem Bruchteil füllen, an der Stelle verlierst Du somit massiv Dynamik. Die Frage ist, bekommst Du auch was dafür. Ja, etwas weniger Ausleserauschen, aber das wird eben nur um den Faktor 2.9/3.5 oder 18% besser, während Du um den Faktor 3 an Dynamik verlierst. Somit gibt es keinen Grund , sich in edlere Körperteile selbst zu beißen.

Das Ausleserauschen (und auch die anderen Rauschquellen) sorgt dafür, das keine Elektronen verloren gehen, wenn man einen gain kleiner unity wählt:

Der A/D Wandlungsprozess ist kein "Elektronenzähler", auch hier geht es um statistische Prozesse. Wenn die mittlere Intensität nur um den Bruchteil eines Photons steigt, fallen auch eben ein paarmal Elektronen in die nächsthöheren ADU-Schublade (also entweder aufs Bild bezogen bei ein paar hundert Pixeln, oder bei Wiederholung der Aufnahme bei z.B. einem von zehn Bildern. )

In der Regel ist der Readnoise und erst recht der Gesamtnoise meist gröber als die Abstufungen des ADC, bei hohen Signalen sowieso. Der einzige Vorteil des hohen gains ist geringfügig besserer Readnoise, sonst nix. Die Vorstellung , dass bei 3e- pro ADU ein Signal von 2e- nicht berücksichtigt wird, ist einfach nicht richtig. jedenfalls nicht, wenn das Ausleseruschen bei 3.5 liegt.

Die Diskussion wird interessant, wenn man bei 0.5 e- und niedriger ankommt, was im sCMOS Bereich hier und da schon passiert.

Viele Grüße

Norbert

Hi,

der Unity Gain sorgt für viele Missverständnisse. Gerne werden Vokabeln wie "Sweet Spot" verwendet, die einem suggerieren der Unity Gain sei etwas ganz besonderes, etwas, womit man seinen Aufnahmen was gutes tut. Es ist einfach der Gain wo ein Elektron ein ADU ergibt (was übrigens auch auf Grund des Ausleserauschen so ja nicht eins zu eins sein kann). Nicht mehr und nicht weniger. Hersteller geben gerne mal an, dass man dann, wenn man unsicher ist den Unity Gain benutzen soll. Ja, weil er stellvertretend für einen Gainwert steht, bei dem das Ausleserauschen nicht so hoch ist wie bei Gain Null, und die Dynamik noch erträglich. Ein Kompromiss also. Aber sogar QHY schreibt auf ihrer Seite das der Unity Gain NICHT der optimale Gain ist. Das wird aber leider oft so verbreitet.
Also, wenn man hintergrundlimitiert fotografiert ist das Ausleserauschen von anderen Rauscharten dominiert und somit vernachlässigbar. Dann kann man auch bei geringstem Gain fotografieren und kommt in den Genuss der hohen Dynamik. Bei Schmalband unter dunklem Himmel kann man ja dann einen entsprechend höheren Gain nehmen, den man dann bestimmen sollte. Und wenn man nicht weiß wie das geht, dann nimmt man halt den Unity Gain in der Hoffnung damit nichts falsch zu machen (deshalb schreibt z Bsp QHY "Unity Gain is a good starting point").

Das Video welches Norbert meint ist das hier, auch sehr schön anschaulich:

Ansonsten kann ich das oft zitierte Video von Robin Glover empfehlen, welches die Zusammenhänge bei der Bildaufnahme mal wirklich gut beschreibt.

In meinen Videos zitiere ich bzw. kopiere ich teilweise eins zu eins dessen Erklärungen. Bei Bedarf kann ich da gerne auch nochmal links schicken.

Ansonsten ist Norbert der Experte in diesen Dingen, er weiß genau wovon er spricht. Auch von ihm habe ich viel gelernt.
CS Frank

Hallo Chris,

anbei meine Ergebnisse aus der Sensoranalyse mit Sharpcap mit veTEC533c

Bei GAIN100 im HCG-Modus hat man eine Auflösung von ca. 13,x Bit und bei GAIN 316 von ca. 12 Bit.

Die Analyse kannst Du auch selber machen mit SharpCap. Da gibts ein Video von Daniel Nimmervoll.

Es reicht Sharpcap ohne Lizenz. Zur Ergebnisspeicherung mußt DU dann aber SCreenshots machen.

Du mußt einen ASCOM Treiber nehmen und einen Offset > 0 manuell einstellen sowie LCG oder HCG Modus auswählen.

Grüße

Hartmut

Zitat von KometC8

Also hab ich die Grafik richtig verstanden dass ich nicht mal bei Gain 100 die vollen 16383 Helligkeitstufen von 14bit habe sondern "nur" 14664 und beim Unity Gain sogar nur 5629 ?

Da wäre die Frage für mich mit welchem Gain an den Himmel zu gehen klar Richtung höhere Abstufung der Helligkeitswerte, egal wie sich jetzt das Rauschen auswirkt

Nein, der Begriff Dynamik ist verwirrend. Du siehst dass in der Grafik immer deine vollen 16383 ADUs angegeben werden (steht immer neben dem Balken ADC, das ist der Analog Digital Wandler). Das ist die Fähigkeit deines AD Wandlers. Was Dynamik ist steht in der Grafik: Der Bruch aus maximalem Signal und Ausleserauschen.

Du verlierst nichts bei geringem Gain, lass dich nicht verwirren. Du hast auch nicht weniger Photonen eingefangen oder so. Wie viele Photonen man einfängt ist NUR von der Zeit abhängig. In 1/3 der Belichtungszeit sind es 1/3 der Photonen und vice versa. Wenn du in den Alpen mit Schmalbandfilter bei Neumond hantierst, dann nimmste den höheren Gain. Auch sind die Aussagen deines Herstellers nicht gelogen. Im übrigen geben die meisten Hersteller ganz bequem entsprechende Kurven raus zu ihren Kameras. Da kann man dann in wenigen Sekunden alles heraus lesen was man benötigt.

CS Frank

Zitat von elythomaslumber

[...]

Bei GAIN100 im HCG-Modus hat man eine Auflösung von ca. 13,x Bit und bei GAIN 316 von ca. 12 Bit.

[...]

"13,x Bit"? "Ca. 12 Bit"? Nein, Bits kann man nicht teilen. Diese sind hier entweder "0" oder "1"

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Zum Thema "Rauschen": Das mit dem Rauschen kann man am besten mal mit einer "normalen" Kamera selbst ausprobieren, um es besser zu verstehen. Auch hier wird man bei sehr langer Belichtungszeit und niedrigem ISO nachts irgendwann ein Rauschen feststellen. Das Rauschen tritt aber bei hoher ISO schneller auf, dafür ist die Belichtungszeit kürzer. Daher wählt man hier auch eine Kombination aus Zeit und ISO, die das geringsten Rauschen im Bild erzeugt. Bei der Dynamik geht man hier auch bewusst einen Kompromiss ein.

Apropos Dynamik ... bei praller Sonnen einfach mal die ISO sehr hoch stellen. Man wird schnell bemerken, das im Bild kein Rauschen zu sehen sein wird - allerdings mit Verlust in der Dynamik.

Fazit: Messdaten schön und gut, aber ausschlaggebend ist die Lichtsituation. Die Kombination aus Gain/ISO und Belichtungszeit erfordert immer einen Kompromiss bei der Dynamik.

Mich würde daher eher interessieren, welche Kombination Gain/Belichtungszeit zu welchem Himmel passt.

CS & VG

Stefan