Beiträge von Nobbi im Thema „Rauschwerte im Dark/Hintergund "auslesen"“

Hallo Stefan,

das war mal so, als die Dinosaurier Asteroidenbilder mit CCD DSLRs machten.
Die Dynamik ergibt sich aus der verfügbaren Pixel-Kapazität (die sich wie Du korrekt beschreibst, pro Stufe halbiert) dividiert durch das zugehörige Ausleserauschen. Letzteres halbiert sich zwar nicht, aber bei der hier erwähnten 70D geht es z.B. beim Sprung von 100 zu 800 von 12e- auf 3e- runter, also bleibt die Hälfte der Dynamik übrig.
Würde das Ausleserauschen nicht runtergehen, hätten wir ja die Ganze Diskussion nicht.

Gruß

Ach herrje, wieder ein Link zu so einer "Experten"-Seite...
Auf der Seite wird überhaupt nicht das SNR oder der Dynmikbereich für den gesamten Aufnahmestack betrachtet. Als ideal wird der Wert Wert bezeichnet, bei dem der Readnoise der Einzelaufnahme nicht mehr signifikant kleiner wird. Kann man machen, aber das ist nicht immer der beste Wert, sondern nur die Obergrenze für mögliche sinnvolle Werte.
Den idealen Wert findet man wohl erst nach der Aufnahme.

Ich überlege die ganze Zeit, welcher Gang bei meinem Fahrrad wohl der ideale ist...

Grau ist alle Theorie und es gibt nichts Gutes, außer man tut es.

Hallo Stefan,

da muss ein Missverständnis oder eine unglückliche Übersetzung vorliegen.

Die gängigste Methode, einen Kamerasensor komplett zu vermessen, ist das Erstellen einer Photontransfer Kurve. Ich bin ziemlich sicher, dass das auch eine von Thierry Legault beschriebene Methode ist.
Dabei wird die Varianz der Biasmessung gegen den Mittelwert der Intensität aufgetragen. Aus der so gewonnen Kurve (im Idealfall eine Gerade) erhält man auf einen Schlag das Ausleserauschen und den Konversionsfaktor (=gain) und damit lässt sich das Ausleserauschen in Elektronen umrechnen. Ich muss aber für jeden der Intensitätswerte auch die zugehörige Varianz bestimmen.

Misst man die Standardabweichung oder Varianz nur in ADU, muss man für den Vergleich verschiedener ISO Stufen natürlich so normieren, wie Du es beschreibst, also z.B. die ADU Rauschwerte von ISO 400 durch 4 teilen, wenn man sie mit denen von ISO vergleichen will.

Ich denke, ein oft auftretendes Problem beim Verständnis der Zusammenhänge liegt in diesen Ausdrücken wie z.B. "das Bias-Bild
enthält ein konstantes Signal + Rauschen". Das klingt so, als wäre Rauschen ein additiver Beitrag, den man einfach als Intensität messen kann. Dem ist aber nicht so. Die Pixelwerte schwanken um den gleichen Mittelwert, verteilen sich also fast alle im Bereich Mittelwert +/- 3-fache Standardabweichung. Schalte ich die ISO Einstellung hoch, wird diese Schwankungsbreite größer, aber der (Bias-)Mittelwert ändert sich doch nicht (idealerweise, schaltungstechnisch gib es da durchaus Effekte, die aber nichts primär mit dem Rauschen zu tun).

Gruß
Norbert

Hallo Sven,

Ich kann nur schreiben, wenn ich Zeit und nichts besseres zu tun habe, sorry. Ich habe auch keine weiteren Links zu guten Theorieseiten (die Hohmann Seite ist zwar nicht falsch, aber irreführend) und benutze Fitswork nur sporadisch, so dass ich alles erst durchprobieren müsste, um keinen Unfug zu schreiben.

Wie Du schon gemerkt hast, öffnet Fitswork Rohdaten unterschiedlich. Die Canon70D liefert meines Wissens 14bit Werte, und die Grundlinie aller Darks und Bias Bilder liegt wahrscheinlich um die 1024ADU Mittelwert herum. Unter "Einstellungen" sollte man beim Öffnen der Dateien "bei Raw ohne Farbinterpolation die Werte nicht skalieren" ankreuzen (und "Raw Bild farbinterpolieren" nicht ankreuzen). Dann sollten die Daten in etwa so aussehen, wie beschreiben. Meiner Erfahrung nach (mit anderen EOS cameras) gibt es aber manchmal noch eine Verschiebung der Rohwerte um 300 ADU, die Du ja auch als Minimum gesehen hast.
In Fitswork kann man auch Bilder über die Dunkelbildsubtraktion abziehen, so dass man das Rauschen zumindest in ADU messen könnte.
Ob sich der Aufwand lohnt, ist eine andere Frage, mir wäre es um den Kamerashutter zu schade...

Die Fragestellung nach der besten ISO Einstellung ist nicht identisch mit der Frage nach dem niedrigsten Readnoise, und auch nicht nach der Stelle im Diagramm, bei der das Rauschen nicht weiter abfällt. Die ISO Einstellung ist oft viel unwichtiger, als es die Kurven einem einreden wollen.
Wichtiger ist, für eine gegebene ISO Zahl die richtige Mindestbelichtungszeit für die Einzelaufnahme zu finden. Wenn man alles richtig macht, sind die Gesamtergebnisse in bezug aufs Gesamtrauschen für gleiche Gesamtbelichtungszeiten dann auch ziemlich ISO unabhängig.
Mal ein Beispiel auf Basis der verlinkten Messdaten: Bei ISO 100 ist das Auslerauschen ca. 7 mal so hoch wie bei ISO3200, man könnte theoretisch(!)
50mal kürzer belichten, um in den "hintergrundlimitierten" Bereich zu kommen. dafür ist die Kapazität auch 32mal kleiner, d.h. man muss auch fast so oft
Auslesen, um nicht bzw. weniger stark die hellen Sterne abzuschneiden. Mache ich bei gleicher Gesamtbelichtungszeit 32 Einzelbelichtungen, gegenüber einer Einzelbelichtung, habe ich somit die gleiche Gesamtbelichtungszeit wie bei einer ISO 100 Aufnahme, aber etwas weniger Readnoise. Oder man belichtet eben genau 50mal, hat dann den gleichen Readnoise, aber etwas mehr Kapazität. Somit hätte 3200 leicht die Nase vorn, aber man muss natürlich die schwer quantifizierbaren Effekte wie größere Totzeit durch mehr Auslesezeit, längere Rechenzeiten durch mehr Daten, und bessere Artefaktnterdrückung durch mehr Einzeldaten auch berücksichtigen. Dazu kommt eben noch das relativ helle Bild bei Verwendung von kurzbrennweitigen Optiken in unseren Breiten und in dieser Jahreszeit dazu.
Auch der von der Belichtungszeit unabhängige Kameradunkelstrom verwässert den Unterschied durch die Readnoise Werte.
Selbst bei ISO100 dürfte die Hintergrundlimitierung nach einigen 10 Sekunden erreicht sein. (Und wenn kein freier Hintergrund sichtbar ist, wegen zu vieler Sterne, ist das auch egal, dann kann man einfach das Minimum zur Berecnung heranziehen. )
Es hängt dann letztlich von den Vorlieben ab, wie stark man Sterne ausbrennen lassen kann oder will, so dass die ganzen Tabellen die herumgeistern, allenfalls Anhaltspunkte bieten. Unter deinen Randbedingungen ist ISO hier wirklich kaum entscheidend, man sollte halt nicht mit ISO100 und 1 sec Belichtungen arbeiten, oder mit ISO12800 und 20Minuten.

Mehr zu dem Thema , wenn ich in Rente gehe...

Hallo,

könnt Ihr mir erklären, was das darstellen soll ?
1. Wenn man den Mittelwert eines Raw Bildes durch den zugehörigen Isowert teilt, sollte immer eine Hyperbel rauskommen, so wie in der roten Kurve.
Aber was hat das mit dem Rauschen zu tun ? Dazu müsste man schon die Standardabweichung und nicht den Mittelwert nehmen.
Da DSLR RAWs in der Regel mit ordentlichem Fixed Pattern versehen sind, wären nicht Einzelbilder, sondern Differenzbilder zweier identischer Aufnahmen zu bilden, und davon die Standardabweichung zu nehmen.
2. Das Ausleserauschen sollte für alle "Farben" gleich sein. Die Pixel unterscheiden sich elektronisch nicht, nur durch den vorgeschalteten Farbfilter, der hat im Dunklen aber keine Funktion. Quantitative Unterschiede entstehen hier dadurch, dass die Rohdaten nicht roh, sondern bereits debayert und mit einem beliebig voreingestellten Weißabgleich verrechnet wurden.
Die Farbe spielt für die Abhängigkleit des Ausleserauschens vom Isowert somit keine Rolle, wenn man das undebayerte Bild nimmt.
Das durch die Farbbalance am Endbild das Rauschen in den RGB Farben unterschiedlich hochgezogen wird, ist eine andere Gecshichte, die aber nur von den Transmissionsunterscheiden der Filter abhängt.
3. DSLR ISO Werte ausser der Zweierpotenzen von ISO100 (also ausser 100,200,400,800 usw) werden bei den meisten Kameras nur softwaremäßig gestreckt, und haben somit auch keinen echten Effekt auf das Ausleserauschen.
Das kann man schön hier sehen:
http://photonstophotos.net/Cha….htm#Canon%20EOS%2070D_14
(Um die Rauschwerte in Elektronen rms abzulesen, muss man in der Kurve den Mauscursor über die Datenpunkte schieben)
Der bloße Mittelwert sagt über das Ausleserauschen jedenfalls herzlich wenig bis gar nichts aus.

Nix für ungut
Norbert