Beiträge von JSchmoll im Thema „Orionnebel und Co. mit 200er-Tele und 400d“

<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).

<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 !

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.

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 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.