Die ultimativen Flats - Night Sky Flats ?

[franzjs]

Es soll Fälle geben, da funktionieren Standard-Workflows nicht wie erwartet vor allem wenn es um die Datengewinnung und Bildverarbeitung geht.
Einige Leute haben, wie auch zuletzt hier im Forum diskutiert, immer wieder Probleme funktionierende Flats zu erstellen.
Da wird dann nach Kamera-spezifischen Themen, ungeeigneten Flatpanels, falsche T-Shirts bis Teleskoppositionen und etc. etc. gefahndet ohne am Ende ein brauchbares Ergebnis zu bekommen.
Jetzt kam mir was von sog. Night- oder Dark-Sky Flats zu Ohren. Das soll alle o.g. Schwachstellen adressieren und nebenbei vollautomatisierbar sein.
Die Idee dahinter ist in Kürze folgende :
- man nehme ein Himmelsareal ohne stärkere Lichtquelle (Objekte)
- dann belichtet man ausreichend lange (idealerweise so lange wie jedes Lightframe)
- bewege das Teleskop dann ein kleines Stück weiter und belichte den nächsten Frame
- das Ganze ca. 30x wiederholen. Bei z.B. 180s Einzelframe wären das rund 90min+
- diese Night-Flats werden dann zu einem Master Flat gestackt, womit sich alle Sterne und Helligkeitswerte rausmitteln.
Das schöne daran ist, das man es z.B. in NINA in die Routine mit einbauen kann und so parallel seine Night-Flats bekommt, die frei von irgendwelchen Störeinflüssen sind und die gleichen Bedingungen abbilden wie bei den Lights.
Ich finde man verliert damit sehr viel kostbare Zeit, sofern man es mit der Lightframe BLZ macht. Vermutlich funktioniert es auch mit deutlich kürzerer BLZ.
Was haltet ihr davon bzw. wer hat damit schon Erfahrung gesammelt ?

CS,
Franz

 

[steffens]

Hallo Franz,

Ich habe auch schon von Night Sky Flats gehört, und mich gefragt, wie das praktisch funktioniert.
Prinzipiell klingt die Idee plausibel. Man berücksichtigt Effekte wie Streulichteinfall "von hinten" oder durch reflektiertes Streiflicht wesentlich näher an den reellen Aufnahmebedingungen als bei Flats mit künstlichen Lichtquellen oder in der Dämmerung.

Die Aufnahme selbst ist mir aber nicht klar.
Wäre es nicht sinnvoller, direkt ohne Tracking aufzunehmen?
Bei Aufnahmen mit Tracking würde ich vermuten, dass auch bei 30 Aufnahmen mit guten Versatz nach dem Stacking noch Reste von Sternen verbleiben.

@frasax hat schon ein paar mal Night Sky Flats erwähnt - kannst Du ein paar Worte dazu sagen, Frank?

Grüße und CS,
Steffen

 

[frasax]

Hi,

ja, habe davon schon mehrfach gehört, es auch einmal selber angewendet. Der Aufwand ist halt recht groß und wenn man es ganz richtig machen will, kostet es erheblich Belichtungszeit (ich habe seinerzeit einfach alle "Müll-Bilder" zu einem master gestackt).
Die Vorgehensweise die mir @Mischa mal erläutert hat ist so: Man nimmt zwei Bilder eines Objekts auf, und jedes dritte nimmt man mit einem sehr großen Versatz auf (quasi sehr großes Ditherpattern).
Ich würde diese Versatzbilder dann anschließend stacken (Sigma) und ganz normal als Masterflat verwenden. Aber vielleicht kann Mischa dazu was sagen, er wurde mir als der absolute Experte auf dem Gebiet genannt

CS Frank

 

[NanteAstrophotography_274]

Und das soll genau was bringen bzw welchen Vorteil gegenüber normale Flats haben?
CS Vincent

 

[frasax]

Und das soll genau was bringen bzw welchen Vorteil gegenüber normale Flats haben?

Normale Flats sind enorm anfällig für z.Bsp. Reflexe. Der Lichteinfall und auch die Lichtintensität spielen da eine Rolle. Bei kleinen Teleskopen alles nicht so tragisch, aber je größer, und womöglich noch bei Open Truss Bauweisen, desto schlimmer.

CS Frank

 

[joetaiga]

Dass das irgendwie geht, mag sein. Aber die ultimativen Flats sind das definitiv nicht. Dazu verliert man schon alleine viel zu viel Zeit, damit man kein Rauschen induziert.

Auch ansonsten wollte ich erst mal sehen, wie sowas an einem lichtverschmutzten Standort gehen soll. Wenn man jedes mal in den Zenit schwenkt, verliert man noch mehr Zeit, wenn nicht passen die Gradienten im Masterflat nicht zu denen in den Rohbildern. Dazu muss man noch hintergrundlimitiert sein. Und zwar so richtig. 3:1 reicht da sicher nicht. Eher 5:1 aufwärts. Sonst hat das das Kamerasignal noch im Weg.

Die besten Flats mache ich regelmäßig an einem trüben Tag mit T-Shirt. Das geht natürlich nur, wenn man sein System verschraubt lassen kann. Ansonsten funktionieren Dämmerungsflats mit T Shirt wunderbar. Sogar Flats tagsüber bei Sonnenschein mit T-Shirt funktionieren gut. Das Teleskop muss nur im Schatten stehen. Das kann man alles vor der Session machen. Wenn man das noch ein wenig optimieren will, nimmt man am Himmel nicht den Zenit sondern den Punkt, wo der Himmel am homogensten ist. Das hat bei mir bis jetzt immer geklappt, ohne Reflexe, ohne 50 Hertz Problem. Das System sollte halt keine groben Lichtlecks haben.

Aber selbst bei einem offenen System sehe ich keine Vorteile. Da fällt genauso Streulicht ein. Zwar viel weniger, aber dafür belichtet man auch 1000x mal so lange für sein Flat.

Mir fällt grad echt keine Situation ein, wo an meinem Standort für meinen Anwendungsfall ein Night Sky Flat besser funktionieren sollte. Mag sein, dass das für professionelle Sternwarten auf hohen Bergen funktioniert, wo man das Zeug extrem lange unverändert verschraubt ist. Aber selbst da hat man doch wieder das Problem mit dem Kamerasignal und verliert nochmal mehr Zeit.

Grüße,
Joachim

 

[frasax]

Auch ansonsten wollte ich erst mal sehen, wie sowas an einem lichtverschmutzten Standort gehen soll. Wenn man jedes mal in den Zenit schwenkt, verliert man noch mehr Zeit, wenn nicht passen die Gradienten im Masterflat nicht zu denen in den Rohbildern.

Darum macht man diese "Flats" in unmittelbarer Umgebung, man fährt nicht in den Zenit! Man fährt in eine Stern- bzw. Objektarme Region nahe des Hauptobjekts.
Ich würde das auch nicht unbedingt als "DIE optimalen Flats" bezeichnen, eher als das optimale Gradientenmodell.
Klar verliert man da Belichtungszeit und läuft Gefahr Rauschen zu induzieren (weichzeichnen?), darum macht das auch kein Amateur. Ich kann selbst meine Jungs vom Capella Team schwer davon überzeugen, aber die Profis machen es so, die Papers gibt es ja und man kann sie nachlesen. Ich denke da immer: Die werden sich schon was dabei denken

Darüber hinaus kann ich dir einige Bilder von meiner Festplatte geben, wo auch die tollsten Folien/T-Shirt/Dämmerungsflats eben nicht endgültig zum Erfolg geführt haben. Ich kann dir auch haufenweise Forenbeiträge zeigen a la : Woher kommen diese Ringe, ich hab Flats gemacht und ohne sind die nicht da, aber mit...

Ob der Aufwand lohnt soll doch jeder selber entscheiden. Die Jungs hier machen es so. Ist halt ne Frage des Anspruchs:

AstroBin

app.astrobin.com

Will man Sternströme, wie etwa diesen, detektieren, muss man halt schonmal den steinigen Weg gehen. Ansonsten kann ja jeder mit GraXpert, DBE, Gradient Correction, Multiscale Dingsbums fummeln, bis er es hingebogen hat. Ob es dann am Ende stimmt was man da zeigt...

Aber schauen wir mal was Mischa schreibt, er ist schließlich Profiastronom.

CS Frank

 

[frasax]

https://www.cedic.at/arc/c15/dwn/CEDIC15_L06_Fabian_Neyer.pdf

Fabian Neyer zum Thema

http://www.distant-lights.at/tipps/NightSkyFlats.pdf

Thomas Henne,

alles sicher namhafte Astrofotografen.
CS Frank

 

[fuetti]

Irgendwo habe ich auf einem Foto aus einer großen Sternwartenkuppel eine weiße Tafel, auf die das Teleskop für Flats gerichtet wurde.
Ist das nicht ausreichend? Kann man nicht einfach eine weiße Wand, z.B. des Nachbarhauses verwenden?
So ist der Abstand erheblich größer - wenn auch nicht unendlich - als bei einer Lichtftafel und somit die Gefahr von Artefakten durch interne abstandsabhängigen Reflektionen im Instrument geringer.
Claus

 

[steffens]

Vielen Dank Frank für die guten Erklärungen und Links.
Das Thema werde ich mir auf jeden Fall mal genauer anschauen - Flats sind ein Dauerproblem bei mir!

Grüße und CS,
Steffen

 

[003sec]

Hallo zusammen,
ich arbeite genau so und wusste gar nicht, dass es die Profis auch so machen. Allerdings nutze ich diese Art der Flats bei der Kurzbelichtungsmethode. Ich habe also sehr viele Einzelbilder und kann so sehr gut über die Statistik das eigentliche Signal entfernen. Ich fahre mit dem Teleskop immer hin und her.
Der Vorteil liegt unter anderem darin, dass man kein Fixed Pattern Noise durch "verschmieren" (Dithern) eliminieren muss. Da ich sehr, sehr knapp am Hintergrundlimit arbeite, habe ich da ein größeres Problem als andere. Himmelsgradienten kann man sicher auch noch bis zu einem gewissen Grad korrigieren, das sehe ich aber als eher nebensächlich an. Ebenso korrigiert man die statistische Häufigkeit des Telegraph-Rauschens, eine erkennbare Auswirkung im Endergebnis sah ich aber nicht.
Man benötigt allerdings sehr viele Bilder, um so ein Flat zu erstellen. Mein erster Versuch bestand darin, genau so viele Flats wie Lights zu haben. Leider stellte ich dann fest, dass die doppelte Anzahl an Flat-Bildern ein besseres Ergebnis brachte. Mittlerweile nehme ich für einen 1000er-Stack ein 3000er-Flat.
Seit einem halben Jahr arbeite ich mit diesem einen Flat (weil ich immer die gleichen Einstellungen habe) und es klappt ganz hervorragend. Allerdings musste ich eben ein Mal für 1/2 Stunde, doof mit der Steuerung durch die Gegend fahren. Mit neuem Staub auf dem Chip oder anderen Einstellungen müsste ich das wiederholen.
Viele Grüße
ralf

Nachtrag: bei der Kurzbelichtungsmethode nutze ich ja nur sehr wenig vom Dynamikbereich der Kamera. Das Flat reduziert diese Dynamik um die eigene Dichte. Bei durchbelichteten Bildern stelle ich mir das schwieriger vor. Der Stack dürfte nach der Flatkorrektur eine deutlich verringerte Dynamik zeigen. Ist vielleicht ein Problem?

 

[Ronald_Stenzel]

In der Nähe des Hauptobjektes und optimales Gradientenmodell beißen sich allerdings, da sich die absolute Position im Laufe der Zeit am Himmel ja ändert. Ich starte meine Lights z.B. im Osten und nehme dann irgendwann die Flats am Westhorizont auf?
Sinnvoller wäre ja, die Nightflats an selber Ausgangsposition in Azimut und Höhe zu starten und dann das "Flatdithering" bis hin zur letzten Lightposition durchzuführen.

Aber der Aufwand..., die Zeit...

Viele Grüße Ronald

 

[TriffiD]

Hallo,
ich habe von dieser Methode bislang nichts gehört und dachte zuerst, dass das eine ganz schlaue Idee sein könnte, um die Reflexionsproblematik im Tubus aufzulösen. Aber dann dachte auch ich an die Gradienten.

Sinnvoller wäre ja, die Nightflats an selber Ausgangsposition in Azimut und Höhe zu starten und dann das "Flatdithering" bis hin zur letzten Lightposition durchzuführen.

Auch das würde vermutlich in vielen Fällen schwierig, da sich die Lichtverschmutzung im Laufe der Nacht an vielen Standorten verändert. Straßenlaternen werden in manchen Bereichen irgendwann abgeschaltet und ganz allgemein schalten viele Leute auch ihre Außenbeleuchtung ab, wenn sie ins Bett gehen. Wenn ich dann schließlich zum Ende der Nacht an den Ausgangspunkt schwenke, hat sich die Lichtsituation ggf. vollkommen geändert.

Wenn man wirklich ein großes Problem mit den so wichtigen Flats hat, dann könnte sich ein gewisser Aufwand aber doch lohnen. Wenn man direkt alle 2 oder 3 Lights ein Dunkelflat einschiebt, hätte man zeitlich passende Daten. Auch die Aussicht, selbst komplexe Gradienten direkt mit dem Flatframe korrigieren zu können, klingt verlockend, selbst wenn das eine Verlängerung des Aufnahmeprozesses um 1/3 oder 1/4 bedeutet.
Software kann die Erstellung heutzutage ja hervorragend unterstützen. NINA kann man dazu bringen, die Aufnahmen automatisiert einzustreuen und ich könnte mir Tools vorstellen, die - über die Sigma-Integration hinaus - in einer Art "Dunkelflatmodus" alles entfernen, was nicht Hintergrund ist.

Ich weiß nicht, ob ich das jetzt so direkt machen würde. Ich bin immer eher dafür, Ursachen für Flatprobleme (wie Reflexe im Tubus) zu suchen und zu beheben, weil das dem Bild insgesamt nur gut tun kann. Aber vom Tisch wischen würde ich die Methode auch nicht.

Gruß
Sebastian

 

[joetaiga]

Nachtrag: bei der Kurzbelichtungsmethode nutze ich ja nur sehr wenig vom Dynamikbereich der Kamera. Das Flat reduziert diese Dynamik um die eigene Dichte. Bei durchbelichteten Bildern stelle ich mir das schwieriger vor. Der Stack dürfte nach der Flatkorrektur eine deutlich verringerte Dynamik zeigen. Ist vielleicht ein Problem?

Das Problem hat man eigentlich gar nicht, wenn man durch das Flat dividiert. Das hat man nur, wenn man das Flat subtrahiert. Subtraktion funktioniert aber bei normalen Flats nicht so einfach, da hier eine Normierung schwierig ist. Bei Night Sky Flats hat man ja per Definition ein normiertes Flat. Aber selbst hier würde ich noch einen kleine Betrag auf die Lights addieren, damit ich keine Nullstellen bekomme. In Siril wird das ohnehin auf 16 oder 32bit skaliert und kostet nicht viel.

Fixed Noise Pattern bekommt man so natürlich nicht so gut weg. Da muss man dithern. Aber selbst ohne Dithern ist das mit einer gekühlten Kamera und Darks kein Problem. Man ist ja in der Regel hintergrundlimitiert und selbst ein normales Flat kann gewisse bauliche Toleranzen kalibrieren, wenn man mit dem selben Gain aufnimmt wie die Lights und die Flats mit Darks kalibriert. Bei mir hat das aber ehrlich gesagt noch nie irgendwelche sichtbaren Konsequenzen im Stack gehabt. Da sehe ich nicht mal Unterschiede, wenn ich die Flats mit einem Bias kalibriere.

Eher problematisch sind hier variable Gradienten bei großen Sensoren. Wenn ich mit der ASI178 oder sogar mit der ASI533 mit meinem Dobson aufnehme, mache ich eigentlich gar keine Flats solange kein Dreck drauf ist. Dafür ist der Himmelsausschnitt zu klein bei der Brennweite und den kleinen Sensoren. Das was da noch sein kann, kriegt man mit den aktuellen Tools für die Hintergrundextraktion spielend in den Griff.

Ich bin aber auch nicht so der Hyperoptimierer. Ich rechne mir das schon aus, ganz einfach weil ich gerne rechne. Aber wenn es nicht signifikante Verbesserungen verspricht, lasse ich 5 lieber gerade sein, als mir die Mühe zu machen.

 

[fuetti]

Das Problem hat man eigentlich gar nicht, wenn man durch das Flat dividiert. Das hat man nur, wenn man das Flat subtrahiert. Subtraktion funktioniert aber bei normalen Flats nicht so einfach, da hier eine Normierung schwierig ist. Bei Night Sky Flats hat man ja per Definition ein normiertes Flat. Aber selbst hier würde ich noch einen kleine Betrag auf die Lights addieren, damit ich keine Nullstellen bekomme. In Siril wird das ohnehin auf 16 oder 32bit skaliert und kostet nicht viel.

Fixed Noise Pattern bekommt man so natürlich nicht so gut weg. Da muss man dithern. Aber selbst ohne Dithern ist das mit einer gekühlten Kamera und Darks kein Problem. Man ist ja in der Regel hintergrundlimitiert und selbst ein normales Flat kann gewisse bauliche Toleranzen kalibrieren, wenn man mit dem selben Gain aufnimmt wie die Lights und die Flats mit Darks kalibriert. Bei mir hat das aber ehrlich gesagt noch nie irgendwelche sichtbaren Konsequenzen im Stack gehabt. Da sehe ich nicht mal Unterschiede, wenn ich die Flats mit einem Bias kalibriere.

Eher problematisch sind hier variable Gradienten bei großen Sensoren. Wenn ich mit der ASI178 oder sogar mit der ASI533 mit meinem Dobson aufnehme, mache ich eigentlich gar keine Flats solange kein Dreck drauf ist. Dafür ist der Himmelsausschnitt zu klein bei der Brennweite und den kleinen Sensoren. Das was da noch sein kann, kriegt man mit den aktuellen Tools für die Hintergrundextraktion spielend in den Griff.

Ich bin aber auch nicht so der Hyperoptimierer. Ich rechne mir das schon aus, ganz einfach weil ich gerne rechne. Aber wenn es nicht signifikante Verbesserungen verspricht, lasse ich 5 lieber gerade sein, als mir die Mühe zu machen.

Warum soll ein größerer Sensor variable Gradienten haben und kleinere nicht? Was meinst Du damit?
Fixed Noise Pattern wird zumindest beim IMX178 nicht durch Kühlen reduziert - leider. Das habe ich überprüft. Allein die hot Pixels werden durch Kühlung weniger "hot", sonst ändert sich nichts wesentlich.

Natürlich muss man durch die Flats dividieren. Wer macht das nicht?
So wie ich verstehe sind Flats dazu da, Schwankungen in der Verstärkung wegzuskalieren.
Der Operationsverstärker eines Pixels im Sensor hat ja einen Offset und einen Verstärkungsfaktor und verstärkt das schwache Sensorsignal x zu y entsprechend y = a*x +b, um es o.B.d.A. einfach zu halten.
Dabei ist 'b' der Offset (Darks) und 'a' der Verstärkungsfaktor - beide sind von Pixel zu Pixel Schwankungen unterworfen.
"Dreck" in der Optik würde ich hierbei a zuschlagen.

Die Intensität der Flat-Beleuchtung ist unkritisch, denn, wenn man 2 Pixel annimmt x1 und x2, dann ist das Verhältnis des verstärkten Signals nach Abzug des Offsets: a1*x1/a2*x2 = a1/a2 . x1 kürzt sich mit x2, da die Lichtintensität ja für alle Pixel gleich ist. a1/a2 ist dann der gesuchte Skalierungsfaktor.
Wenn man jetzt a1 und a2 verdoppelt, dann hat das keine Auswirkung auf de Korrekturfaktor, d.h. die Lichtintensität ist - zumindest im lineare Bereich - irrelevant. Daher ist die Leuchtstärke der Leuchttafel a priori irrelevant.

Soweit das Prinzip. Probleme könnte es hier geben:
Leuchttafeln und T-Shirts streuen das Licht in alle Richtungen. Wenn die Leuchttafel oder ein T-Shirt direkt auf den Tubus gelegt werden, trifft auch deren Licht unter kleinen Einfallswinkeln auf die innere Tubuswand, was bei Ausrichtung auf einen dunklen Himmel so nicht geschieht. Wenn der Tubus innen nicht absolut schwarz ist, kann das schräg in den Tubus fallende Licht mehrfach gestreut auf den Sensor geraten. Auf den Himmel gerichtet, kommt in den nach oebn gerichtete Tubus vielleicht gar kein Licht, wenn die Umgebung des Teleskops dunkel ist. Oder es kommt mehr Licht relativ zum Himmel, wenn es Lichtquellen gibt (Straßenlaterne, Nachbarhaus, etc.), die in den Tubus hineinstreuen können. In beiden Fällen passen die Flats nicht mehr 100%ig.
Kann das nicht eine Erklärung sein, wenn Flats nicht gut funktionieren?

Falls das richtig ist, wäre mein Vorschlag, wie schon früher beschrieben, eine nicht allzunahe Wand zu nutzen. Man kann diese ja mit einer Taschenlampe anleuchten. Dann kann man vielleicht noch das Dew-Shield besonders gut schwärzen, um solche Streuungen zu minimieren. Natürlich dürfen im Strahlengang keine reflektierenden Schrauben oder ungeschwärzte OAZ-Tuben vorliegen. Gerade der OAZ-Tubus bei Newtons ist oft nicht genügend oder gar nicht geschwärzt. Da er sich ja beim Fokussieren bewegt, kann das sicher zu scheinbar unreprozuzierbaren rätselhafen Effekten in der Kalibrierung führen.


Claus

 

[003sec]

Das Problem hat man eigentlich gar nicht, wenn man durch das Flat dividiert.

Hallo Joachim,
gut, dass wir darüber reden, ist mir dann auch eingefallen.

Bei Night Sky Flats hat man ja per Definition ein normiertes Flat.

Ah, das ist interessant, denn ich konnte genauso gut, subtrahieren statt dividieren und das Ergebnis blieb gleich.

Das Fixed Pattern Noise unterteilt sich (glaube ich) in verschiedene Parameter, einer davon ist die Quanteneffizienz über die Zeit. Den kann man eben nur dann korrigieren, wenn man die korrekte Zeit belichtet. Bei einem Dark kommt kein Licht von außen rein, bei einem normalen Flat ist die Zeit nicht gleich.

Was ich aber erst jetzt hier verinnerlicht habe (danke dafür), dass auch ein normales Flat FPN zumindest teilweise korrigieren kann.
Viele Grüße
ralf

 

[fuetti]

Hallo Joachim,
gut, dass wir darüber reden, ist mir dann auch eingefallen.

Ah, das ist interessant, denn ich konnte genauso gut, subtrahieren statt dividieren und das Ergebnis blieb gleich.

Das Fixed Pattern Noise unterteilt sich (glaube ich) in verschiedene Parameter, einer davon ist die Quanteneffizienz über die Zeit. Den kann man eben nur dann korrigieren, wenn man die korrekte Zeit belichtet. Bei einem Dark kommt kein Licht von außen rein, bei einem normalen Flat ist die Zeit nicht gleich.

Was ich aber erst jetzt hier verinnerlicht habe (danke dafür), dass auch ein normales Flat FPN zumindest teilweise korrigieren kann.
Viele Grüße
ralf

Hallo Ralf, hier ist es erklärt:

Fixed-pattern noise - Wikipedia

en.wikipedia.org

Es ist bedingt durch die Variation der Pixel+Elektronik-Eigenschaften. Wer Operationsverstärker kennt, versteht das sofort.
Dort steht einfach, dass man die Flats unter den gleichen Bedingungen (Temp, Bel-Zeit, etc.) aufnehmen muss.

Von Quanteneffizienz über die Zeit habe ich nie gehört, was soll das sein?

 

[003sec]

Hallo Claus,
Da steht:
Dieses Problem entsteht durch kleine Unterschiede in der individuellen Empfindlichkeit des Sensorarrays (einschließlich aller lokalen Nachverstärkungsstufen)
Ich denke, das erklärt sich doch selbst. QE ist Empfindlichkeit.
Belichte ich ein Flat kurz, so ist der kleine Unterschied klein. Belichte ich ein Flat so lang wie das Light so ist der QE-Unterschied größer, weil er über die Zeit addiert wird, und dann so groß, wie im Light. Dazu kommt noch die "lokale Verstärkung" also u.U. noch ein neuer anderer Parameter.

Dort steht einfach, dass man die Flats unter den gleichen Bedingungen (Temp, Bel-Zeit, etc.) aufnehmen muss.

Aber genau das ist doch das Nachthimmel-Flat
Viele Grüße
ralf

 

[fuetti]

Hallo Claus,
Da steht:
Dieses Problem entsteht durch kleine Unterschiede in der individuellen Empfindlichkeit des Sensorarrays (einschließlich aller lokalen Nachverstärkungsstufen)
Ich denke, das erklärt sich doch selbst. QE ist Empfindlichkeit.

Ja, man kann eben Sensoren nie so herstellen, dass die Halbleiterstruktur aller Pixel exakt gleich sind. Das gilt für Analogelektronik allgemein. Jeder Operationsverstärker hat seine individuellen Eigenschaften.

Belichte ich ein Flat kurz, so ist der kleine Unterschied klein. Belichte ich ein Flat so lang wie das Light so ist der QE-Unterschied größer, weil er über die Zeit addiert wird, und dann so groß, wie im Light. Dazu kommt noch die "lokale Verstärkung" also u.U. noch ein neuer anderer Parameter.

Hast Du oder sonst jemand mal systematisch untersucht, wie sich das FPN durch unterschiedliche Belichtungszeiten verhält?
Ist es überhaupt reproduzibel, d.h. gleiches FPN bei gleicher Temperatur, gleicher Lichtquelle, gleicher Belichtungszeit, gleicher Offset&Verstärkung etc.?

"lokale Verstärkung" was meinst Du damit? Die Verstärkung bei CMOS ist doch generell lokal, also auf dem Chip. Der Sensorchip liefert doch bereits digitale Signale, anders als bei CCDs, oder?

Aber genau das ist doch das Nachthimmel-Flat
Viele Grüße
ralf

Viele Grüße, Claus

 

[003sec]

Hallo Claus,
das mit der (einschließlich aller lokalen Nachverstärkungsstufen) habe ich aus Wikipedia, dem Link von dir. Was das genau sein soll, weiß ich auch nicht.
Systematisch habe ich das FPN nicht analysiert. Ich will es halt weg haben. Und das geht mit dem Nachthimmel-Flat tatsächlich sehr gut. Dies allerdings im Verhältnis zu "kein Flat". Zudem darf man nicht vergessen, dass ich sehr kurz belichte und sicher nicht flächendeckend hintergrundlimitiert arbeite.
Hier mal ein Beispiel. Das FPN macht bei mir Bögen, da ich mit einem Dobson arbeite und ich eine Bildfelddrehung habe.

Viele Grüße
ralf

 

[fuetti]

Ja, hier ein Stack von 400 x 4s langen Belichtungen auf einem ungekühlten IMX178m. Ich mache auch z.Zt. sehr kurze Belichtungen. Das Bild ist ein nichtlinearer Stretch mit Siril. Die Optik ist noch nicht optimal justiert und die Sterne oval, aber das tut nichts zur Sache.

Flats vom Himmel sind ja wohl problematisch, da man sicher sehr viel mitteln muss, um die Sterne genügend wegzubekommen. Darüber wurde am Anfang ja auch geschrieben. Man müsste also das einfallende Licht etwas mischen, bevor es den Sensor trifft. Vielleicht tut es eine Mattscheibe?
Oder hast Du eine Lichtbox? Kann man die so stark dimmen, dass man die Belichtungszeit beibehalten kann?
Claus

 

[astro_alex80]

Flats vom Himmel sind ja wohl problematisch, da man sicher sehr viel mitteln muss, um die Sterne genügend wegzubekommen. Darüber wurde am Anfang ja auch geschrieben. Man müsste also das einfallende Licht etwas mischen, bevor es den Sensor trifft.

Eine Verteilung des Lichts mittels Mattscheibe oder so ist da der falsche Ansatz. Aufnehmen, verfahren (Dithern, vllt mit etwas größerem Abstand) und dann Mitteln mit einem restriktiveren Verfahren (Sigma Clipping) ist der Weg an Night-Flats zu kommen.

Ansonsten gibt es natürlich auch dimmbare Flatpanel, aber das ist ja nicht Kern der Diskussion.

 

[fuetti]

Eine Verteilung des Lichts mittels Mattscheibe oder so ist da der falsche Ansatz. Aufnehmen, verfahren (Dithern, vllt mit etwas größerem Abstand) und dann Mitteln mit einem restriktiveren Verfahren (Sigma Clipping) ist der Weg an Night-Flats zu kommen.

Ansonsten gibt es natürlich auch dimmbare Flatpanel, aber das ist ja nicht Kern der Diskussion.

Ich bezweifle, dass man mit Dithering die Sternspuren in vernünftiger Zeit vollständig entfernen kann, außer vielleicht für Leute, die extrem kurze Belichtungszeiten und tausende von Aufnahmen machen (was ich gerade versuche).
Schließlich gehts hier um Kalibrierung.

Beispiel:
Ein Stern in Sättigung in einem Pixel einer 16bit Kamera ergibt den Sättigungswert für ein Pixel von 2^16 = 65535. Der Hintergrund sei bei etwa 3000.
Es werden 1001 Aufnahmen gemacht.
1*65535 + 1000*3000 = 3065535
1001*3000 = 3003000
Die rel. Abweichung beträgt selbst bei so vielen Aufnahmen noch (3065535 - 3003000) / 3003000 = 0,021 = 2,1%

Allgemein ist die Abweichung: ( b_sättigung + (N-1)* b_mittel - N*b_mittel ) / ( N* b_mittel ) =
--------------------------------------------------------------------------------
| Abw = ( ( b_sättigung - b_mittel ) / b_mittel ) / N |
--------------------------------------------------------------------------------
b ist dabei der digitale Helligkeitswert vom Pixel in Sättigung oder der Mittewert im Hintergrund und N die Anzahl der Aufnahmen.
D.h. die Abweichung ist der gesättigte Pixelwertes vom Mittelwerthelligkeit eines Pixels durch Anzahl der Aufnahmen (im Bsp. = 1001).

Diese Funktion verhält sich also wie 1/N mit der Zahl der Aufnahmen, d.h. die Verbesserung wird immer schwächer:
Wie viele Aufnahmen benötigt man mindestens für eine gegebene maximale Abweichung?
Allgemein für x% benötigt man N = (b_sättigung - b_mittel )/b_mittel * 100/x%:
Für 1% Abweichung: N = 2085
Für 0,1% Abweichung: N = 20845
Für 0,01% Abweichung: N = 208450

Mit Sigma-Clipping kann man das sicher verbessern, jedoch hat dieses Verfahren offensichtlich Grenzen, da ein neuer willkürlicher Faktor mitspielt.

Diese einfache illustrative Rechnung war natürlich wie so oft für einen sehr speziellen Fall mit nur einem Stern.

Im Allgemeinen führt das vorgeschlagene Dithering, nennen wir es Ditherrauschen, bei Bildern mit mehreren Sternen zu einem zusätzlichen Rauschanteil. D.h. das Dithering muss wirklich völlig zufällig sein, sonst bekommt man einen nicht-Gaußschen Rauschbeitrag und neue Artefakte.

Grüße, Claus

 

[astro_alex80]

Hallo Claus,

wie schon zuvor geschrieben geht es um Mittelung mit restriktivem Ausschluss von Ausreißern, dem Stern in dem Falle. Die vom Stern verursachten höheren Pixelwerte gehen also erst gar nicht in die Mittelung ein. Das ist in deiner Herleitung nicht berücksichtigt.

Grüße,
Alex

 

[fuetti]

Das habe ich nicht berücksichtigt, weil das Ausschlusskriterium willkürlich ist. Es ist Definitionssache, was ein Ausreißer ist. Das Prinzip bleibt jedoch auch mit Ausschluss bestehen, da man ja auch bei Ausschluss größere und kleinere Werte hat, die man nicht entfernen möchte.
Die obige Ableitung kann also auch hier angewendet werden, nur eben nicht mit 2^16 sondern mit dem Ausschlussgrenzwert.

 

[YellowHorseHead]

Ich hole das Thema mal nochmal hoch.
ich bin nach wie vor dabei, meinen über das forum erworbenen newton fotofertig zu machen, im Gegensatz zu meinem apo habe ich dabei keinen elektronischen rotator im imagetrain.

mal angenommen, ich würde mich dazu entscheiden eine fixe Kameraposition zu verwenden, also komplett auf jegliche Kameradrehung zwischen den Projekten verzichten, könnte ich dann nicht alle lights (pro Channel versteht sich) über mehrere Projekte zusammenwerfen und würde ebenfalls ein night sky flats erhalten? Also ganz ohne imaging time zu verschwenden?

 

[YellowHorseHead]

Servus Freunde des Nachthimmels,

ich habe jetzt zwei aktuelle Vorhaben meinerseits verbunden.

1. ich hatte mir vorgenommen vibe coding zu testen
2. eruieren ob sich night sky flats lohnen

herausgekommen ist ein browsertool, welches versucht dem user nach eingabe einiger daten darüber auskunft zu geben, ob es erfolgsversprechender ist mehr zeit in light-frames zu stecken oder ob man lieber night sky flats aufnehmen sollte.

Ich muss an dieser Stelle sagen, dass ich die Mathematik und den Code der hier erzeugt wurde nicht ohne weiteres verstehe und ich müsste dafür wohl einiges an Zeit investieren. Ich habe den Vibe Code allerdings von verschiedenen KI-Systemen prüfen lassen und naja hier schließt sich dann wahrscheinlich der Kreis absoluten Schwachsinns
Erstellt wurde das ganze mit Codex. Falls jemand interesse daran hat, könnte ich es teilen, würde aber davor nochmal schauen, dass mich das ganze an keiner stelle doxxt oder ähnliches.

hier mal von Claude 4.6

Hier eine kompakte Zusammenfassung auf Basis der bisherigen Analyse:

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Astro SNR vs. Night Sky Flats – Tool-Zusammenfassung​

Ein lokales, statisches Browser-Tool (kein Server, keine Verbindung nach außen) zur Entscheidungshilfe für Astrofotografen: Lohnt es sich, verfügbare Beobachtungszeit in mehr Lights oder in Night Sky Flats (Superflats) zu investieren?

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Was es kann​

• Berechnet rohe Photon-SNR (reines Zufallsrauschen) und Effective SNR (inkl. Flat-Systematik) für den aktuellen Light-Stack
• Modelliert drei getrennte Systematics-Anteile: Illumination-Residual (NSF-reduzierbar), Sky-Model-Rest und Scattered-Light-Rest (beide nicht durch NSF verbesserbar)
• Vergleicht beide Optionen in einer Szenarien-Matrix mit identischer Zusatzzeit
• Zeigt einen Live-Planer-Graph mit SNR-Kurven für beide Optionen ab dem aktuellen Stack
• Berechnet ein Surface Brightness Limit – deutlich aussagekräftiger als Grenzgröße für diffuse, großflächige Objekte (IFN, Emissionsnebel, Galaxienhöfe)
• Prüft die Robustheit der Empfehlung unter moderaten Parametervariationen und markiert fragile Entscheidungen explizit
• Unterstützt Presets für Standort (Bortle), Teleskop, Filter (LRGB + SHO) und Motivprofil als Startwerte

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Was es nicht kann​

• Keine Kalibrationsimulation – es rechnet nicht durch, wie ein echter Superflat auf reale Himmelsgradienten wirkt
• Keine zeitlich variablen Effekte – Vignettierungsänderungen durch Refokus, Sessionvariabilität des Himmels oder wechselnde Gradientenrichtungen sind nicht modelliert
• Kein SHO-Absolutmaßstab – absolute mag/arcsec²-Werte und Grenzgrößen werden für Schmalband bewusst nicht ausgegeben, da filterpassende Nullpunkte fehlen
• Keine automatische Messung – das Tool berechnet nicht selbst, wie groß dein Flat-Restfehler ist; das muss der Nutzer aus PixInsight-Messungen ableiten

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Grenzen und Schwachstellen​

• Kritischste Eingabe ist kaum direkt messbar: Der Illumination-Restfehler in Prozent des Sky und die korrelierte Flat-Fläche sind die wichtigsten Parameter – und gleichzeitig die, die die meisten Nutzer nur grob schätzen können
• NSF-Gewinn skaliert mit 1/√t: Das stimmt für den statistischen Rauschanteil im Master-Flat, überschätzt aber den Gewinn wenn Himmelsgradienten von Session zu Session systematisch variieren
• Motivkontraste sind heuristisch: Die Preset-Werte für Objekthelligkeit relativ zum Himmel sind Erfahrungswerte, keine messbaren Naturkonstanten
• Entscheidung kann schnell kippen: Bei Parametern nahe der Systematics/Random-Noise-Grenze ist die Empfehlung inhärent fragil – das Tool zeigt das aber transparent an

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Fazit in einem Satz​

Ein physikalisch fundiertes Priorisierungswerkzeug für die Session-Planung – am wertvollsten für großflächige, diffuse Objekte, am nützlichsten wenn der Nutzer seinen Illumination-Restfehler aus echten Daten kennt, und am wenigsten aussagekräftig wenn kritische Eingabewerte nur geraten werden.

​

Ab hier wieder keine KI.
Interessant daran ist, dass es sich bereits nach (für heutigen Maßstäben) sehr kurzer Belichtungszeit deutlich mehr Lohnt, Zeit in NSF als in mehr Lights zu stecken.

So oder so
Clear Skies
Andreas