Orionnebel und Co. mit 200er-Tele und 400d

Hallo Christoph,

also mir gefällts! Lediglich die 8 Spikes (Blendenlammellen?) sind etwas heftig, vemutlich jedoch unvermeidbar wg. Obektiv.... Ich habe schon oft gelesen dass das EOS- Rauschverhalten so bei ISO 200 od. 400 wesentlich besser sein soll - aber dann muss wieder länger belichtet werden, vielleicht probierst Du es mal aus und berichtest dann hier?
Auf jeden Fall hoffe ich, noch viele solcher Bilder hier zu sehen - ich mag Widefield - Übersichtsaufnahmen mit richtig viel Tiefe...

CS, Rainer

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: drautaler</i>
<br />.... Ich habe schon oft gelesen dass das EOS- Rauschverhalten so bei ISO 200 od. 400 wesentlich besser sein soll - aber dann muss wieder länger belichtet werden
CS, Rainer
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Hallo!

Wieso muss länger belichten werden? Die Tiefe bzw. BIldinformation einer ISO 200 Aufnahme ist die gleiche wie bei ISO 800, der Chip bleibt schließlich immer gleich empfindlich. Nur der Verstärkerfaktor ist höher - was auch nicht unbedingt ein Vorteil ist...

Ubrigens, tolles Bild! Zwar etwas verrauscht, aber die Herausbringung der schwachen Strukturen hat halt ihren Preis...

Gruß, Alex

Edel, absolut klasse Arbeit mit dem Equipment!

Matthias

Dann hat also eine 1600 ISO Aufnahme 16mal schwächere Sterne abgebildet als eine 100 ISO Aufnahme, bzw. kommen 16 mal mehr Photonen auf den Chip als bei letzterer? Kannst du das bestätigen? Bzw. wie soll das denn überhaupt technisch gehen?? [?]
Ich brauch's nicht in der Praxis ausprobieren (obwohl ich's auch schon oft genug in der Praxis gesehen hab), ist ja schon in der Theorie klar.

Hier mal was ausm Netz, hab auch schon bessere Quellen gelesen, aber ich denke die ist auch ok: http://www.filmscanner.info/Bildrauschen.html

Viele Grüße, Alex

Hallo Namensfetter,
mir gefällt das Bild sehr gut. Und es geht auch ohne Halpha Filter! Auch ich habe noch vor, mit 200mm hochkant sowohl den Orion- als auch den Pferdekopf-Nebel aufzunehmen. Bisher habe ich nur die Querformatvariante, dafür aber mit UHC Filter (siehe http://www.astrotreff.de/topic…OPIC_ID=66756&whichpage=1). Das alles auch quer draufpasst, hätte ich damals nicht gedacht!

Das Gesamtrauschverhalten nimmt übrigens mit zunehmender ISO-Zahl sogar leicht ab; der Effekt ist aber eher gering, da das Rauschen durch den Himmelshintergrund überwiegt. Viel eher nachteilig ist aber die abnehmende Dynamik bei hoher ISO. Länger Belichten bei kleinen ISOs muss man - wie schon hier gesagt - aber nicht! Die Quantenausbeute des CMOS Chip ist immer gleich...

Grüße
Christoph

Hallo Christoph,

super Aufnahme ... Glueckwunsch ! Es muss halt nicht immer eine Riesenausruestung sein.

(==&gt;)Alex: Interessanter Gedankengang. Im Prinzip hast Du Recht, die Anzahl der registrierten Photonen bleibt konstant. Lediglich der Verstaerkungsfaktor (Gain) aendert sich. Wenn die Kamera das Signal mit beliebiger, kontinuierlicher Aufloesung (--&gt; analog) darstellen koennte, koennte man aus einem 100 ISO-Bild durch Multiplikation mit 16 ein 1600 ISO-Bild gewinnen (das 16x hoehere Verstaerkerrauschen lasse ich mal aussen vor).

Nur: In der Praxis wird jeder Farbkanal mit 12 Bit (bei der 40D 14 Bit) diskretisiert. Du hast also 4096 (40D: 16384) Helligkeitsabstufungen, wobei es einen Untergrund gibt (Rauschen plus Nachthimmelshelligkeit), von dem sich das schwache Signal abhebt. Sagen wir, ein Nebelobjekt hebt sich bei 100 ISO um 25 Graustufen aus dem Untergrund hervor. Verstaerkst Du nun nach der Digitalisierung um einen Faktor 16, bleiben es die 25 Graustufen, nur eben 16x verstaerkt.

Belichtest Du dagegen gleich mit 1600 ISO, bekommst Du echte 400 Graustufen statt der 25 mit der geringen Empfindlichkeit. Die Digitalisierung nach Verstaerkung des Analogsignals durch den hoeheren Gain am Ausleseverstaerker jedes Pixels ist eben etwas anders als die nachtraegliche Streckung des bereits digitalisierten Signals.

Zu den schwaecheren Sternen: Heben sie sich z.B. mit 1/2 Graustufe bei 100 ISO aus dem Untergrund hervor, verschwinden sie im Rauschen, da bei der Digitalisierung unvermeidlich gerundet wird. Bei 1600 ISO entsprechen die halbe Graustufe nun 8 Graustufen, das Signal wird sichtbar.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: JSchmoll</i>
<br />Hallo Christoph,

super Aufnahme ... Glueckwunsch ! Es muss halt nicht immer eine Riesenausruestung sein.

(==&gt;)Alex: Interessanter Gedankengang. Im Prinzip hast Du Recht, die Anzahl der registrierten Photonen bleibt konstant. Lediglich der Verstaerkungsfaktor (Gain) aendert sich. Wenn die Kamera das Signal mit beliebiger, kontinuierlicher Aufloesung (--&gt; analog) darstellen koennte, koennte man aus einem 100 ISO-Bild durch Multiplikation mit 16 ein 1600 ISO-Bild gewinnen (das 16x hoehere Verstaerkerrauschen lasse ich mal aussen vor).

Nur: In der Praxis wird jeder Farbkanal mit 12 Bit (bei der 40D 14 Bit) diskretisiert. Du hast also 4096 (40D: 16384) Helligkeitsabstufungen, wobei es einen Untergrund gibt (Rauschen plus Nachthimmelshelligkeit), von dem sich das schwache Signal abhebt. Sagen wir, ein Nebelobjekt hebt sich bei 100 ISO um 25 Graustufen aus dem Untergrund hervor. Verstaerkst Du nun nach der Digitalisierung um einen Faktor 16, bleiben es die 25 Graustufen, nur eben 16x verstaerkt.

Belichtest Du dagegen gleich mit 1600 ISO, bekommst Du echte 400 Graustufen statt der 25 mit der geringen Empfindlichkeit. Die Digitalisierung nach Verstaerkung des Analogsignals durch den hoeheren Gain am Ausleseverstaerker jedes Pixels ist eben etwas anders als die nachtraegliche Streckung des bereits digitalisierten Signals.

Zu den schwaecheren Sternen: Heben sie sich z.B. mit 1/2 Graustufe bei 100 ISO aus dem Untergrund hervor, verschwinden sie im Rauschen, da bei der Digitalisierung unvermeidlich gerundet wird. Bei 1600 ISO entsprechen die halbe Graustufe nun 8 Graustufen, das Signal wird sichtbar.

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Hallo!
Deine Rechnung kann ich weder in der Praxis bestätigen noch in der Theorie nachvollziehen.
Mein Problem ist: warum meinst du, daß bei hohen ISOs das Objekt gegenüber dem Rauschen mit mehr Graustufen "Abstand" wiedergegeben wird? Wird denn das Rauschen von der Kamera nicht mitverstärkt? Genau das ist es ja was wir alle an Aufnahmen mit hohen ISOs sehen, ein gnadenlos leuchtender Hintergrund.
Ich denke folgendermaßen:
Wenn bei ISO 100 4096 Dynamikstufen existieren dann sind es bei ISO nur noch 256 da ab dann das Signal bereits gesättigt ist. Also ist ein Nebel der bei ISO 100 den Helligkeitswert 256 hat bei ISO 1600 bereits rein weiß. Er hat bei der hohen ISO Zahl aber keinen höheren Rauschabstand, da bei ISO 1600 die Stufen ja wesentlich gröber sind:

Graustufe 1 bei ISO 100 entspricht 16 bei ISO 1600
Graustufe 2 bei ISO 100 entspricht 32 bei ISO 1600
Graustufe 3 bei ISO 100 entspricht 48 bei ISO 1600
....
Graustufe 256 bei ISO 100 entspricht 4096 bei ISO 1600
Alle weiteren &lt;256 sind bei ISO 1600 4096, also rein weiß

Mathematisch entspricht das einer Skalierung mit einem konstanten Faktor 16. Also um bei deinen 20 Graustufen Absatand von Himmelshintergrund zu bleiben, auch nach der Skalierung ist der Abstand zwischen Himmelshintergund und Nebel genau 20 Stufen.

Die 400 "echten" Graustufen aus deinem Beispiel kann ich somit nicht nachvollziehen. Es ist ja bereits die Dynamik bei ISO 1600 so gering ist daß dieser Dynamikunterschied gar nicht möglich ist.

Hab aufm Rechner auch zwei fast gleich lang belichtete M42-Aufnahmen (einmal ISO 400, einmal 1600) die genau das bestätigen. Die Grenzgröße ist dieselbe, aber das Zentrum ist bei letzterer erheblich ausgebrannter.

Hi Alex,

die Anzahl registrierter Photonen ist konstant. Die durch selbige freiwerdende Ladung wird analog verstaerkt (wobei beim CMOS jedes Pixel einen eigenen Verstaerker hat) und dann ausgelesen. Das verstaerkte Signal hat ein vernachlaessigbares Ausleserauschen, dafuer kommt ein Rauschen durch die unterschiedlichen Verstaerker zustande.

Die Ladung wird zur Digitalisierung in eine Spannung umgewandelt. Wieviel Ladung welche Spannung macht, ist vom Gain abhaenig, also von der Empfindlichkeit.

Die Spannung wird dann im AD-Wandler in (bleiben wir mal bei 12 Bit) 4096 Graustufen diskretisiert.

Nun nehmen wir mal den Orionnebel. Problem bei diesem ist der hohe Dynamikbereich zwischen dem hellen Zentrum und den feinen Auslaeufern.

Sagen wir, der kreisfoermige Bogen ums Zentrum ist bei 100 ISO mit 25 ADU registriert (ADU=Analog-Digital Units, meine "Graustufen"), das Zentrum hingegen mit 2000 ADU und feine Details sind mit 1/2 ADU nicht signifikant festzustellen.

--&gt; Das Bild zeigt das Zentrum sehr gut, den Bogen so gerade und die feinen Details nicht.

Jetzt zu 1600ISO, gleiche Belichtungszeit, gleiche Photonenmenge. Die gleiche Ladung wird nun in eine 8x hoehere Spannung umgewandelt.

--&gt; Kern hat 16000 ADU, da aber bei 4096 Schluss ist, ist er ausgebrannt.

Der Bogen wird mit 400 ADU deutlich dargestellt, nicht nur heller sondern mit 400 statt 25 Helligkeitsabstufungen.

Die feinen Details, die vorher 1/2 ADU hatten, haben jetzt 8 ADU und sind somit in acht Helligkeitsstufen so gerade sichtbar.

Natuerlich wird auch das Rauschen erhoeht, und alle anderen Stoerungen wie Himmelshintergrund etc. - entscheidend fuer schwache Details ist jedoch, dass bei gleicher Belichtungszeit das Analogsignal am AD-Wandler groesser ist und somit eine feinere Digitalisierung der Helligkeitsabstufungen innerhalb dieser Details stattfindet.

Der Pferdefuss ist natuerlich, dass helle Details ausbrennen - klassische Ueberbelichtung halt.

Ideal waere eine Digitalisierung, die so fein ist, dass jedes ADU einem registrierten Photon entspricht. Wenn man dann den Gain aufdreht, gewinnt man nichts mehr sondern ruiniert seinen Dynamikbereich. In der Regel ist die Digitalisierung jedoch viel groeber, sodass eine hoehere Empfindlichkeit doch was bringt.

Natuerlich hat die Empfindlichkeitssteigerung auch ihre Grenzen. Gerade im sehr schwachen Signalbereich wird jeder "Dreck" sofort als Rauschen sichtbar.

Hallo nochmal,

kann es sein, dass Deine Orionaufnahmen bei sehr hellem Himmelshintergrund gewonnen wurden ? Meine Ausfuehrungen gelten nur fuer einen niedrigen Himmelshintergrund. Wenn bei 1600 ISO der Hintergrund bereits bei 2000 ADU liegt, dann ist der Dynamikbereich tatsaechlich dahin. Der Gewinn an Grenzgroesse faellt bei solch hohen Hintergruenden auch in das Poissonrauschen desselben und im Endeffekt gewinnt man den Eindruck nicht steigender Grenzgroesse.

Hallo Jürgen,

ein konstanter Verstärkungsfaktor (egal ob analog eine Spannung verdoppelt wird oder digital ein Pixelwert mal zwei genommen wird) kann keinerlei Zunahme an Detailgewinn liefern - denn das Verhältnis der gesammelten Photonen benachbarter Pixel bleibt - egal wie ich dieses Verhältnis skaliere - gleich.

Daß mir der Helligkeitsunterschied auf einem ISO 1600 Bild deutlich auffällt während ich erst mal Mühe habe auf dem 100er Bild was zu erkennen ist logisch, dafür ja die Verstärkung damit man in der Alltagsknipserei trotzden ein korrekt belichtetes Bild auf denm Vorschaumonitor wähnt. Aber die Bildinformation in beiden Bildern ist genau dieselbe, es können keinerlei zusätzliche Graustufen 'geschaffen' werden, genau dieses nimmst du in deinem Beispiel aber an.
Nur ein höherer realer Dynamikumfang des A/D-Wandlers (also die 16 Bit bei einer CCD zum Beispiel) könnte feinere Helligkeitsunterschiede zu Tage bringen. Est dann stimmt auch deine Rechnung von oben, denn dann können auch feinere Unterschiede der Pixelwerte auch wirklich auf den Bildschirm gebracht werden.

Bei ISO 1600 wird aber nicht der komplette Dyamikbereich des Chips feiner ausgelesen (<u>nur dies käme dann auch einer Steigerung der Detailerkennbarkeit gleich</u>!), sondern nur das untere sechzehntel des Dynamikbereich den der Chip darstellen kann wird genutzt und nachverstärkt. Und zwar logischerweise mit einem sechzehn mal kleineren Dynamikbereich, im Gegensatz zum vollen Dynamikbereich von 4096 Stufen bei ISO 100.

Sonst hätten die 16 Bit der Astro-CCD ja keinerlei Vorteil gegenüber einer Canon 300d bei ISO 1600! Abgesehen vom ausgebrannten Orionnebel natürlich Denn ansonsten brennen ja im Deep Sky Bereich eher wenige Objekte aus...

Der Himmelshintergrud und seine Beschaffenheit spielt bei dieser Überlegung natürlich keine Rolle. Er ist ein Helligkeitsfaktor wie alles andere auch, ob Stern, Nebel oder sonstwas und wird durch eine lineare Skalierung auch gleichermaßen linear behandelt.

Gruß Alex

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">ein konstanter Verstärkungsfaktor (egal ob analog eine Spannung verdoppelt wird oder digital ein Pixelwert mal zwei genommen wird) kann keinerlei Zunahme an Detailgewinn liefern - denn das Verhältnis der gesammelten Photonen benachbarter Pixel bleibt - egal wie ich dieses Verhältnis skaliere - gleich. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Doch, weil bei einer feineren Diskretisierung, wie sie effektiv bei groesserem analogen Ausgangssignal stattfindet, die Rundungsfehler kleiner werden. Wenn bei geringerem Gain 1 bis 4 Elektronen zu einem ADU fuehren, und bei hoehrem Gain 1 Elektron ein ADU verursacht, dann wird die Struktur im Bereich dieser vier Elektronen nur bei hohem Gain sichtbar.

Beim Dynamikumfang gebe ich Dir Recht - 16 Bit pro Kanal bei einer DSLR waeren nett ...

Schoenes Wochenende - ich guck zwischendurch nochmal rein, ist ne interessante Diskussion !

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: JSchmoll</i>
<br /><blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">ein konstanter Verstärkungsfaktor (egal ob analog eine Spannung verdoppelt wird oder digital ein Pixelwert mal zwei genommen wird) kann keinerlei Zunahme an Detailgewinn liefern - denn das Verhältnis der gesammelten Photonen benachbarter Pixel bleibt - egal wie ich dieses Verhältnis skaliere - gleich. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Doch, weil bei einer feineren Diskretisierung, wie sie effektiv bei groesserem analogen Ausgangssignal stattfindet, die Rundungsfehler kleiner werden. Wenn bei geringerem Gain 1 bis 4 Elektronen zu einem ADU fuehren, und bei hoehrem Gain 1 Elektron ein ADU verursacht, dann wird die Struktur im Bereich dieser vier Elektronen nur bei hohem Gain sichtbar.

Beim Dynamikumfang gebe ich Dir Recht - 16 Bit pro Kanal bei einer DSLR waeren nett ...

Schoenes Wochenende - ich guck zwischendurch nochmal rein, ist ne interessante Diskussion !
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Das mit der Rundung muß ich mir noch mal durch den Kopf gehen lassen, mir raucht eh schon der Schädel *g* Könnte aber was dran sein. Ich glaube langsam, daß auch hier wieder die Wahrheit irgendwo in der Mitte liegt

Bis später, viell. kommen ja noch Ideen von anderen, ich brauch erst mal etwas Entspannung [:)]

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Doch, weil bei einer feineren Diskretisierung, wie sie effektiv bei groesserem analogen Ausgangssignal stattfindet, die Rundungsfehler kleiner werden. Wenn bei geringerem Gain 1 bis 4 Elektronen zu einem ADU fuehren, und bei hoehrem Gain 1 Elektron ein ADU verursacht, dann wird die Struktur im Bereich dieser vier Elektronen nur bei hohem Gain sichtbar.
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Hallo Jürgen, endlich daheim und wieder etwas klarer im Kopf...

Eine feinere Diskretisierung heißt beim Namen genannt: mehr darstellbare Graustufen. Die maximale Graustufen-Anzahl hat man mit 12Bit bei 100 ISO, also mit der geringsten Verstärkung. Feinere Diskretisierung kann man prinzipiell schon nicht durch Verstärkungsfaktoren erzielen sondern nur über mehr Bit am A/D-Wandler, erst dann erscheinen die feineren Abstufungen von denen du sprichst.
Der Fehler im Gedankengang liegt darin daß man bei hohen ISO zwar den Bereich mit den schwächeren Bildinformationen quasi gezielt ausliest (was auf den ersten Blick eine feinere Darstellung impliziert), aber letztendlich dieser Bereich <u>mit einem um den gleichen Faktor gröberen Raster ausgelesen wird</u>.

Ist wie beim Musik hören: drehst du deinen Verstärker weiter auf so hörst du auch nicht mehr Stufen zwischen ganz leise und ganz laut, sondern das Lied wird gleichmäßig lauter, selbst die leisesten Passagen können auf einmal ganz schön im Ohr pfeifen.
So ists beim Rauschen der DSLR, das Grundrauschen wird gleichermaßen mitverstärkt wie alle anderen Informatioen auch, die Verstärkung erkennt nicht zwischen gut und böse, zwischen Rauschsignal und astronomischem Objekt.
Die Dynamik des Liedes wird nur dann besser wenn feiner auflösende Tonabnehmer gewählt werden, wenn also die 'Quantelung' des Liedes feiner wird. Im Kamerabereich wären das dann z.b. die 16Bit einer Astro-CCD.

Und wie auch Christoph schon bemerkte, <u>empfindlicher wird der Chip bei hohen ISO's schon gar nicht.</u> Die Bel.zeit bei niedrigen ISO's muß nicht höher gewählt werden als bei hohen um die gleiche Tiefe bzw. stellare Grenzgröße zu erreichen. Die Dynamik ist dafür bei hohen ISOs drastisch schlechter.

Trotzdem schrauben noch viele ihre ISO hoch in der Hoffnung, höhere reale Empfindlichkeit bei Astroaufnahmen zu erzielen, oder setzen irrtümlicherweise niedrige ISO mit längeren benötigten Bel.zeiten gleich. Diese Tatsache scheint somit im allgemeinen auch bei Astrofotografen die mit einer DSLR arbeiten recht unbekannt zu sein.

Gruß, Alex

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Eine feinere Diskretisierung heißt beim Namen genannt: mehr darstellbare Graustufen. Die maximale Graustufen-Anzahl hat man mit 12Bit bei 100 ISO, also mit der geringsten Verstärkung. Feinere Diskretisierung kann man prinzipiell schon nicht durch Verstärkungsfaktoren erzielen sondern nur über mehr Bit am A/D-Wandler, erst dann erscheinen die feineren Abstufungen von denen du sprichst.
Der Fehler im Gedankengang liegt darin daß man bei hohen ISO zwar den Bereich mit den schwächeren Bildinformationen quasi gezielt ausliest (was auf den ersten Blick eine feinere Darstellung impliziert), aber letztendlich dieser Bereich mit einem um den gleichen Faktor gröberen Raster ausgelesen wird.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Hi Alex,

jetzt bin ich fast ueber diesen Thread drueberhinweggekommen.

- Ein feinerer A/D-Wandler erzeugt feinere Abstufungen, das ist korrekt.

- Das Raster der A/D-Wandlung wird bei hoeherer Empfindlichkeit NICHT mit vergroessert. Dies passiert, wenn man eine 100-ISO-Aufnahme posthum streckt. Bei primaerer Einstellung auf hoehere Empfindlichkeit wird das Signal VOR der Diskretisierung verstaerkt, und so bleiben fuer schwache Signale mehr Graustufen zur Erfassung, waehrend starke Signale oben rausfallen (ausbrennen).