Beiträge von Kreislauf im Thema „deutliche Verbesserungen beim Ausleserauschen“

Kreislauf · 3. März 2015

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: Nobbi
 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">
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.

(==>)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

Kreislauf · 3. März 2015

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.

Kreislauf · 2. März 2015

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: resuah
 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">

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.

Kreislauf · 2. März 2015

(==>)Tino

kannst du mit der Kamera und Optik von Seite 2 spasseshalber bei dunklem Himmel eine Belichtungsserie aus 5 Aufnahmen mit steigender Belichtungszeit mit 1/10 s Intervall von 0,1 bis 0,5 s machen und dazu nur das Rauschen des Hintergrunds angeben, wo kein Objekt ist?

Ciao,
Jo

Kreislauf · 1. März 2015

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: resuah

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">das finde ich ja sehr schön das immer wieder auf das Photonenrauschen des Streulichtes hingewiesen wird,
aber auch das aufgenommene Objekt selbst hat Photonenrauschen.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

noch nicht richtig einordnen kann, bzw. mir hier noch Wissen fehlt.

Viele Grüße
Martin
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Die Photonen vom Objekt kommen zu zufälligen Zeitpunkten auf die Pixel. So sind insbesondere schwache, flächige Objekte wie Nebel in deinem Beispielbild nicht nur verrauscht durch das überlagerte Ausleserauschen, sondern auch durch einer unzureichende Informationsmenge des Signals selbst. Je länger bzw. je mehr Informationen/Photonen man zählt, umso geringer wird der Fehler und umso ähnlicher wird das Bild dem wahren Objekt.

Ist wie bei einer Aktivitätsmessung einer sehr kleine Stoffmenge eines radioaktiven Isotops. Das Zählrohr macht nur ab und zu mal klick, dann minutenlang gar nicht und dann plötzlich kommen 4 Einschläge. Mißt man nur kurz, ist der Fehler sehr groß. Je länger man mißt, umso mehr klicks bekommt man. Bezogen auf eine Zeit nähert man sich mit der so ermittelten Zählrate mit immer längeren Zeitintervallen, bzw. mehr Zählereignissen (Photonen) der Wahrheit immer näher an.

Der Fehler sinkt hier wie 1/sqr(Ereignisse). Und da unsere Ereignisse linear mit der Zeit zunehmen kann man auch statt "Ereignisse" die "Zeit" setzen.

Und diese Photonenrate (phot) addiert sich mit dem Ausleserauschen (RN):

sqr (Phot * t + n * RN²)

Man sieht, wenn man lange belichtet oder das Objekt sehr hell (hoher Photonenfluß/Tageslichtaufnahmen/helle Sterne) ist, spielt das RN kaum eine Rolle.
Nimmt man jedoch sehr schwache Nebel auf, wird das Photonenrauschen des Objekts zunehmend vom Kamerarauschen dominiert. Der Signal-Rausch-Abstand hängt im Extremfall bei sehr schwachen Lichtquellen dann praktisch nur noch von sqr(n)*Phot*t/RN ab. Der Term fürs Photonenrauschen wird unter praktischen Gesichtspunkten bedeutungslos. Daher ist eine rauscharme Kamera für kurze unterbelichtete Fotos ja so im Vorteil. (siehe Tinos Beispiel)

Deine Frage zum Bild von Tino:
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Sind das Rauschen im Einzelbild einzelne Photonen des Hintergrunds?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Das kann niemand für eine Einzelaufnahme sagen. Eine Fluktuation im Helligkeitswert eines Pixel kann durch Kamerarauschen oder über Photonen geschehen. Wieviele Photonen dann zu einem disktreten Zählwert beitragen kann man auch nicht exakt sagen. Selbst das hängt vom Zufall ab. Mal eines, mal 4, mal 2....genau das ist Rauschen. Die Wahrheit könnte man erfahren, wenn man unedlich viele Stichproben/Messungen/Aufnahmen machen könnte. In der Praxis geht das nicht, also begnügt man sich mit einer ausreichenden Zahl von Messungen/Aufnahmen. Dann kann man eben zum Beispiel behaupten eine Kamera detektiert im Mittel 75% der einfallenden Photonen und soundsoviel Photonen sind im Schnitt nötig damit 1 ADU gezählt wird, mit einer Abweichung von x bei 1000 Messungen. Für die Einzelmessung bei sehr kleinen Zählwerten wird das x jedoch so groß, dass die Aussagekraft sehr klein ist.

Gruß,
Jo

Kreislauf · 28. Februar 2015

<blockquote 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">

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.

Kreislauf · 28. Februar 2015

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

Kreislauf · 28. Februar 2015

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: resuah
 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">
Bezogen auf das theoretisch isolierte Ausleserauschen hast du völlig recht mit Deiner Schlußfolgerung.

Da in der Praxis dieses Ausleserauschen pro Aufnahme 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 Einzelbelichtungszeit 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">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">
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