Beiträge von Ullrich im Thema „Darks, Flats und der ganze Rest...“

Ullrich · 25. November 2018

Gernot -
dann könntest Du die Darks und Lights aus einer Nacht verrechnen und das Resultat dann mit dem Ergebnis der zweiten Nacht kombinieren, in dem dann die Darks entsprechend zugeordnet verarbeitet wurden. Alles in eine Liste zu packen und in DSS verarbeiten ist natürlich wenig sinnvoll, es sei denn, die Temperatur ist die gleiche.
Damit sind die Fragen so zu beantworten:
1. Ja, man muss in jeder Nacht eigene Darks erzeugen
2. Man muss immer die Darks zu den Lights der gleichen Nacht verwenden, also die Bildserien jeder Nacht einzeln verarbeiten und hinterher kombinieren.

Ullrich · 26. Oktober 2014

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: Xsplendor
 Hallo Zusammen, ich würde gerne mal die Einschätzung von erfahrenen Astrofotografen hören ab wann diese Bilder sinnvoll werden.

Ich habe mich zu beginn Eingelesen in diese ganze Dark Flat Bias Geschichte, diverse Quellen haben dann aber behauptet für kurz Belichtete Aufnahmen unter 1 Minute bräuchte man diese Bilder nicht in den stacking Prozess miteinzubeziehen.

Was sagt ihr ab wievielen Sekunden / Minuten Belichtungszeit (Einzelaufnahme) wird es "Sinnvoll" oder "sollte man unbedingt" solche Aufnahmen machen?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Das ist sehr vom Dunkelstrom der verwendeten Kamera abhängig. Das Problem hierbei ist, daß der Dunkelstrom von DSLR-Kameras selten angegeben wird, da sie meist nicht bei definierter fester Temperatur betrieben werden, sondern die Chiptemperatur selbst während einer Aufnahme variiert.
Man kann einen Test machen: Sind auf einer Aufnahme mit 10s bereits viele heiße Pixel, also helle Pixel, die immer an der selben Stelle auftreten, sollte man bereits ab 1s Darkframes aufnehmen. Manche Sensoren erfordern erst ab 1 Minute Belichtungszeit ein Darkframe, aber das ist eher selten. Generell empfiehlt sich die Verwendung von Darks ab 10s, bei hohen Temperaturen auch schon ab 1-2s. Diese Werte sind aber nur als Schätzungen anzunehmen und nicht als fixe Werte - aus den oben genannten Gründen [;)]

Gruß

ullrich

Ullrich · 5. Oktober 2014

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: Kreislauf
 (==>)Ullrich

wäre es nicht sinnvoll diesen Thread ganz oben anzupinnen?

Gruß,
Jo

Da immer wieder Fragen zu diesem Thema kommen, ist das eine gute Idee. Zumindest kann man dann immer hierauf verweisen.

Danke für den Hinweis, ich werde das gleich umsetzen [8D]

Ullrich · 3. September 2014

So...hier nun die Fortsetzung zum Opener.

Das Thema Darkframes ist komplexer als zunächst angenommen, deshalb teile ich das in zwei Teile. Hier Teil 1:

1. Wie erstellt man ein Darkframe

Ein Dunkelbild wird - wie der Name schon sagt - ohne Licht auf dem Sensor erzeugt. Wenn da steht: 'ohne Licht', dann ist damit wirklich völlige Dunkelheit gemeint, was bei CCD-Kameras nicht immer so einfach durch nicht öffnen des Verschlusses erreicht wird. Auch ein schwarzer Deckel ist u.U. nicht lichtdicht genug (gerade im Infrarot lassen manche Deckel da mehr Licht durch, als gewünscht...), um auch bei 15 min _keine_ Photonen auf den Sensor zu lassen. Die Belichtungszeit wie auch (bei DSLR-Kameras) der ISO-Wert müssen natürlich den Werten bei der Aufnahme der Ligths entsprechen. Bei letzterer sollte auch die Temperatur so sein wie bei den Lights.
Man macht jetzt soviele Aufnahmen wie Zeit zur Verfügung ist und mittelt diese mit der Median-Funktion, weil damit die Ausreisser bedingt durch Cosmics o.ä. unberücksichtigt bleiben.

2. Was enthält das Darkframe

Das Darkframe bildet den thermisch bedingten Dunkelstrom ab, der in jedem Pixel entsteht. Dadurch, daß es nicht möglich ist, absolut reines Silizium herzustellen, werden durch thermisch bedingte Schwingungen der Atome in der Sperrschicht (siehe oben) einzelne Ladungsträger freigesetzt, die letztendlich nichts anderes als einen Strom darstellen. Da dieser Strom gleich dem ist, der durch eine Belichtung erzeugt wird, ist er davon nur trennbar, wenn man seine Größe kennt. Zum Glück ist er relativ einfach bestimmbar und folgt relativ einfachen Gesetzen. Er steigt mit der Temperatur exponentiell an, meist verdoppelt er sich je 6-8K Temperaturerhöhung. Zudem ist die Ladungsmenge (entsprechend eine Lichtmenge) proportinal zur Belichtungszeit.

3. Verwendung von Darkframes

Das Rohbild ist zunächst eine Summe aus von Photonen erzeugten und thermischen Ladungsträgern. Damit ist aber auch klar, wie man das thermische 'Bild' los wird: Man muß nichts weiter tun, als das Dunkelbild vom Rohbild abziehen. Soweit so gut. Wenn da nicht noch zwei Probleme auftauchen würden. Einmal sorgen auch kosmische Teilchen hoher Energie für eine 'Belichtung', erkennbar an kurzen Strichen, Haken oder Bögen im Bild. Wenn diese im Dunkelbild enthalten sind, würde das auf dem bearbeiteten Bild zu einer dunklen Stelle führen.

Zu den Feinheiten gehe ich im zweiten Teil ein.

Ullrich · 2. September 2014

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Bias-Frames enthalten im Idealfall "nur" das Ausleserauschen - d.h. je kürzer die Belichtungszeit - umso weniger Anteil haben andere Signale (thermisches Rauschen usw) - bei kürzest möglicher Zeit (ideal: null) habe ich dann NUR noch das reine Ausleserauschen.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Nicht vergessen: Der Offset, also ein fester Wert, der zu jedem Pixelwert addiert wird, um keine negativen Werte zu bekommen.

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Die Spitze des Histogramms auf der Camera sollte im oberen Drittel/Viertel sein ? gilt das jetzt dann auch für Photoshop ? verstehe nicht ganz was in dem Fall logarhytmisch heisst und was nicht.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Logarithmisch heißt, daß die Werte auf der x-Achse nicht linear zunehmen, sondern exponentiell. Anders ausgedrückt fängt die Skala mit 1 an und von Teilstrich zu Teilstrich erhöt sich der Wert um einen Faktor, z.B. 2. Dann lauten die Werte 1;2;4;8;16;32 ... bei einem Faktor 10 wäre das dann 1; 10; 100; 1000; usw. (Warum das jetzt logarithmisch genannt wird führt hier etwas weit)
Das Maximum legt man deshalb in das ob ere Viertel, damit der Bereich der Dynamik optimal genutzt wird, also die dunkleren Bereiche nicht vom Rauschen dominiert werden, sondern _echte_ Werte haben.

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Wie sieht es bei Widefieldaufnahmen auf ? Also mit normalen Objektiven ? gilt hier das selbe Prodezere ?

Und die letzte Fragen :
Sind die Flats in irgendeiner Weise (Sensor) temperatur abhängig ? Kann man auch eine Flatsammlung erstellen /reproduzieren ?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

1.: Ja, nur wird es da ungleich schwerer, eine genügend gleichmässig helle Fläche zur Verfügung zu haben.

2.a.: Im Prinzip schon, aber der Effekt ist vernachlässigbar, wenn wir keine Hochgenauigkeitsphotometrie machen wollen

2.b.: Nur bedingt. Denn Donuts sind ja Schatten von Staubpartikeln auf dem Sensor und die ändern sich. Hinzukommt, daß die Ausrichtung der Kamera am Teleskop dann immer _exakt_ so sein muß wie bei der Erstellung der Flats.
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Wieviel Aufnahmen sollte man üblicherweise machen in Realition auf Gesamtbelichtung ? genügt so 10-30 Stück ?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Da man ja genug Licht hat, kann man auch 40 Flats machen. Einzig die Rechenzeit verlängert sich dadurch. Normalerweise reichen aber so 20 Stück.

Gruß

ullrich

Ullrich · 22. August 2014

Ja, das habe ich vor. Derzeit aber im Urlaub und nur kurz online. Wenn ich wieder zurück bin, gibts die Fortsetzung [:I]

Ullrich · 24. Mai 2014

Weil immer wieder Unsicherheiten bezüglich Darkframes, Flatfields und weiteren Kalbrtionsaufnahmen auftreten, finde ich es angebracht, hier mal eine Zusammenfassung (ohne Anspruch auf Vollständigkeit) zu geben.

Dazu sind auch einige grundlegende Dinge zur Funktion von CMOS- und CCD-Sensoren zu beachten, da sie die Anwendung bestimmter Kalibrationsdaten beeinflussen.

In beiden Fällen ist das lichtempfindliche Element eine Photodiode, in der einfallende Photonen in der Sperrschicht (auch PN-Übergang, siehe: http://de.wikipedia.org/wiki/Pn-%C3%9Cbergang) so genannte Elektron-Loch-Paare erzeugen, also eine Ladungstrennung bewirken. Das ist aber auch schon das Einzige gemeinsame. Bei einem CCD-Sensor wird diese Ladung direkt weiter geschoben, um als Strompuls am Ausgang zur Verfügung zu stehen. Da kein weiteres Element (außer der Zwischenspeicherung der Ladung im Horizontalregister) daran beteiligt ist, gibt es auch bis auf die durch technisch bedingte unterschiedliche Empfindlichkeit und Dunkelstrom keine Unterschiede von Pixel zu Pixel.

Bei einem CMOS-Sensor ist die Sache anders. Da sind an der Signalerzeugung aus dem Photostrom auch noch bis zu 3 Transistoren beteiligt, die alle unterschiedlich in ihren elektrischen Eigenschaften sind. Folglich ist das Signal auch entsprechend unterschiedlich.

Dies nur vorausgeschickt wenden wir uns nun mal der Definition der verschiedenen Bildarten zu.

1. Darkframe
Aufnahme mit abgedecktem Sensor, bei DSLR-Kameras mit der ISO-Einstellung, die auch für alle weiteren Bilder verwendet wird, mit der Belichtungszeit, die für die Lightframes eingestellt wird.

2. Bias- order auch Offset-Frame
Aufnahme mit abgedecktem Sensor mit kürzest möglicher Belichtungszeit und ggf. ISO-Einstellung, die für weitere Bilder (Flats, Ligths, Darks...) verwendet wird

3. Flat-Field Frames
Aufnahme einer gleichmässig beleuchteten Fläche nahe der Eintrittspupille (Frontblende) durch die Optik, mit der auch die Lights gemacht werden/wurden, ISO-Einstellung entsprechend der Einstellung für die Lights und Darks, Belichtung dergestalt, daß keine Überbelichtung bzw. Sättigung auftritt. Dabei sollte das Maximum der Verteilung im Histogramm bei linearer Skalierung in der Mitte oder etwas darüber liegen, bei logarithmischer Skalierung (Histogramm, wie es meist in der Kamera angezeigt wird) im oberen Viertel.

4. Light-Frames
Die eigentlichen Aufnahmen des Objektes.

Damit sind erstmal die Grundlagen definiert. Wozu die einzelnen Bildarten wichtig (oder unwichtig!) sind, versuche ich dann im nächsten Beitrag zu beschrieben. Gerne könnt ihr das auch komplettieren und kommentieren.

to be continued..

ullrich