HDR statt maximaler Full Well Capacity

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Hallo zusammen,

Viele moderne Kameras bieten ja einen "High Gain" und einen "Low Gain" Modus an, wobei der HGC ein deutlich niedrigeres Ausleserauschen hat, aber halt auch eine eingeschränkte Full Well Kapazität.
Ich bin gerade dabei, meine Automatisierungen etwas zu verbessern und frage mich gerade, ob der Low Gain Modus überhaupt so richtig sinnvoll ist. Letztendlich kann ich ja zwei Aufnahmen machen: Eine mit kurzer Belichtungszeit und eine mit langer und die später als HDR zusammenfügen. Die Belichtungszeit ändert sich dadurch nicht wesentlich (ob das nun 180s oder 180+5s sind, spielt nicht wirklich eine Rolle), aber der Dynamikumfang kann damit sogar noch etwas grösser sein ohne ausgebrannte Sterne.
Klar ist es ein zusätzlicher Bearbeitungsschritt, aber das lässt sich ja automatisieren.

Ein erster Versuch mit Pixinsight zeigt, dass die HDR-Zusammenführung unterschiedlicher Belichtungszeiten wohl sehr gut funktioniert. Es werden nur die wenigen ausgebrannten Sterne aus der Kurzzeitbelichtung übernommen, der Rest kommt komplett aus der langen Belichtungszeit.

Ist das ein brauchbarer Ansatz oder hab ich da irgendwo einen Denkfehler?

CS, Daniel
 
sorry für die späte Antwort.
HGC bei gekühlten Astro-Kameras ist ein spannender Punkt.
Das ist eine sehr gute Frage und leider gibt es darauf keine kurze Antwort.

Ich gehe mal davon aus, du willst schwache Signal fotografieren (zB Nebel, Galaxien etc.) und dabei eine maximal Ausbeute an nicht ausgebrannten Sternen haben (ohne mit HDR zu fummeln)

Im cloudynights forum wird dafür die Belichtungszeit mit einem swamp factor von 10 empfohlen weil dann dein ReadNoise nur ca. 5% am Gesamtrauschen beiträgt.
Ich finde Formeln einfacher als lange Erklärungen:
Code: 
Signal / Noise = Signal / √( Signal  + ReadNoise^2)
√(Signal + ReadNoise^2) = 1,05 * √(Signal)
Signal / (ReadNoise^2) = 1/(1,05^2-1)  = 9,75  -> swamp factor 10
wobei √( Signal) wegen der Poisson Verteilung der Rauschanteil vom Signal ist

Konkret bedeutet das bei einer ASI2600 bei Gain 100 und Kühlung auf -10°C
Code: 
EGAIN = 0.243 / Electronic gain (in e-/ADU)
RN 1.5e- (Read Noise lt. Datenblatt, ist temperaturunabhängig, und hier kommt dein HGC ins Spiel)
10x(1.5)^2= 22.5 e-
-> 22.5/0.243= 93 DN@16 Bit (DN = Digital Number)
Bias Median ist 502 DN @ 16 Bit
Ergebnis:
Der Hintergrund eines Frames sollte an der ASI2600 mindestens 502 + 93 = 595 DN betragen für swamp factor 10x bzw. 549 DN für ein swamp factor 5x.
Dh ich belichte nur so lange (besser gesagt "so knapp") bis der Mittelwert des Hintergrundes im Frame 595 DN ist (kann in ASIAIR direkt gemessen werden).
Die Sättigung der Sterne ist damit voll optimal ausgenutzt (und liegt bei bei 2^16-1 = 65.535)

Bei Beachtung dieser Formeln kann ich in PI die Sterne auch ohne HDR sauber entwickeln.
Das hängt natürlich auch davon ab, wieviel Bit-Tiefe dein AD-Konverter hat.
Mein persönlicher Geschmack findet es völlig ok, wenn helle Sterne im Kern weiß sind und die Farbe drumherum liegt.

Zusammenfassung:
  • belichte nur 10x(RN)^2 über dem BIAS-Frame, dann liegt der Anteil von RN am Gesamtrauschen bei 5%
  • zur Not geht auch die halbe Zeit, dh 5x(RN)^2, dann beträgt der Anteil von RN 10%
  • Du kannst mit oberen Formeln und an deinen 180s Beispielshots den Unterschied zwischen LGC/HGC nachrechnen, dann weiß Du wo du derzeit liegst und kannst ggf. kürzer belichten für bessere Sterne (mehr Reserve für Full Well Capacity)
  • Je höher die Bortle Class um so kürzer kannst du belichten ohne Signal zu verlieren und sparst Geld für teure Montierungen ;)
Jens
 
Zuletzt bearbeitet:
Nachtrag:
ich sehe bei Nebeln etc sowieso keinen Sinn unterhalb von unity gain zu belichten, so dass HGC immer gewinnt
 
Spannendes Thema.

Die mit dem HDR Prozess in PI erreichbaren Ergebnisse sind sehr gut, du hast da keinen Denkfehler. Das ganze gelingt auch ohne im Bild sichtbare Abstufungen.

Wegen dem vom Jens aufgegriffen Thema kann ich diesen Thread aus CN empfehlen,
https://www.cloudynights.com/topic/...erization-deviation-of-specifications/page-3#

der in untenstehende Tabelle zum Download resultiert.

1697607936507.jpeg


Ich habe in eine eigene Bearbeitung noch weitere Read-Modes aufgenommen und es ist klar ersichtlich, dass ein HGC (bei der QHY268) bei Gain 56 im Stack den größten Dynamikumfang liefert. Das ist mit den jeweils angepassten Werten natürlich auch auf eine ZWO ASI oder welcher Hersteller/Brand auch immer, mit gleichem IMX571, übertragbar.

Man muss natürlich sehen, je nach eigenem Himmel, ob hunderte Kurzbelichtungen dann in Punkto Speicher und Weiterverarbeitung für einen selbst noch praktikabel sind. Zudem kommt dazu, dass ein hoher Gain natürlich auch neue Anforderung bei der Erstellung von Flats mit sich bringt. Man braucht eine regelbare und bereits möglichst schwach leuchtende Flatbox.

Ich war bis dato immer davon ausgegangen, vob CCDs stammend, wo man am Gain nichts verstellen konnte, Deepsky-Mode Gain 0 wird schon stimmen trotz des deutlich größeren Ausleserauschens und schlechter zu erreichenden Hintergrundlimitierung. Trotz Bortle 6 Himmel hat mir NINA eine Belichtungszeit um 400 sek für die RGB-Filter für Hintergrund-Limitierung empfohlen, was ich als heutzutage nicht mehr praktikabel empfinde, auch wenn meine Monti/Setup das ohne Anstrengungen mitmachen würde.

Grüße,
Alex
 
@jfried @astro_alex80 Danke mal für den Input. Da hab ich erstmal einiges zu lesen.

Generell find ich die Nutzung von HDR in Pixinsight eigentlich als recht angenehm. Das stört mich wenig. Die Idee, den Gain noch weiter hochzusetzen ist interessant, aber wie schon erwähnt, werden dann irgendwann die Datenmengen unhandlich. Zu Hause funktioniert das noch problemlos, bei einem Remote-Setup wird es dann irgendwann schwierig. Ich werde mal etwas rumrechnen und rumexperimentieren.
 
wie ich schon sagte:
"...und leider gibt es darauf keine kurze Antwort."
und dann spielt der Fragesteller seine Remote-Setup-Karte aus :ROFLMAO:

@astro_alex80
Ich wollte den Fragesteller nicht verschrecken und hatte deshalb die wichtigste Formel schnell auf den Bierdeckel geschrieben...
Steve hat auf CN für verschiedene ZWO ASI Kameras Excel Blätter erstellt (einfach dem Link auf googeln drive folgen)
www.cloudynights.com

Gain and Sub-exposure calculation spreadsheet for the ZWO ASI533 - Experienced Deep Sky Imaging - Cloudy Nights

Page 1 of 3 - Gain and Sub-exposure calculation spreadsheet for the ZWO ASI533 - posted in Experienced Deep Sky Imaging: Hi, I made an attempt at a Gain and Sub-exposure calculation spreadsheet for the ZWO ASI533. It is on the shared Google drive with the others...
www.cloudynights.com www.cloudynights.com
Für meine Zwecke ist das unnötig technisch, da der Sweet Spot der Belichtung von vielen praktischen Faktoren abhängt.

Es sehe (für mich) keinen Grund "Sekundengenau" die Frames zu belichten
Ich wäre zB froh, wenn mir mal jemand schlüssig die Messergebnisse des PI NoiseEvaluation Skriptes so erklären könnte, dass auch ich es verstehe :confused:

Dadurch finde ich den praktischen Ansatz ganz nützlich
  • einfach mal 20 Frames bei Swamp Faktor 10 im Zenit belichten (kein Schmalband, es soll ja schnell gehen)
  • zusätzlich 10 Frames bei doppelter Belichtungszeit nehmen
  • beide Serien getrennt stacken und in PI das Rauschen vergleichen (visuell !! und NoiseEvaluation Script)
Wer unter Bortle 6/7 bei großen F-Stop belichtet wird das Experiment wohl mit Swamp-Faktor <10 durchführen müssen um nicht bei 10min Belichtungszeit zu landen :unsure:

----

Konkret in meinem Fall:
Meine Montierung steht unter Bortle 5 in einer Vorstadt und ich kann zwischen Bäumen und Häusern kaum länger als 3-4h am Stück belichten.
Für mein Filterset RGBHO brauche ich genügend Frames um auch Satelliten und Flugzeuge zu filtern - da ist die Zeit schnell um. (HDR wäre 3 weitere Sets)
Meine Teleskope liegen zwischen F4 bis F5.6
Das führt "aus Erfahrung gut" bei meiner ASI2600 zu
  • RGB 30s oder 60s Belichtungszeit
  • HO 120s oder 240s Belichtungszeit (Zwo 7nm)
Das macht das Set an Darks / Flats übersichtlich.

Jens
 
Zuletzt bearbeitet:
So, mal für mein Balkonsetup gerechnet. Da komme ich bei Luminanz mit Gain 100 nur noch auf 11s Belichtungszeit und 15.8 Blenden Dynamik. Bei 10s ist der ganze Overhead aber nicht zu vernachlässigen. Ich schätze mal, dass ich da fast 20% der Zeit für den Overhead verliere. Und die Datenmengen werden halt auch heftig. Also doch lieber etwas länger. Mit 30s dürfte ich dann ca. 1.5 Blenden verlieren, bleiben immer noch >14 bit Dynamik bei 60min Belichtungszeit, das ist ja schon mal ziemlich gut. Wenn ich noch mehr sein soll, kann ich dann immer noch mit ein paar 5s Aufnahmen und HDR auffüllen.

Das hat mir schonmal sehr geholfen.

Danke
Daniel
 
wie oben beschrieben einfach mal zwei Serien mit verschiedenen Belichtungen schießen und visuell vergleichen.
wenn man weiß, wo man rechnerisch im grünen Bereich liegt, ist es einfacher sich für eine praktikable Belichtung vor Ort zu entscheiden.
Bei mir sind es halt 30s für RGB wenn ich Nebel mit Schmalband fotografiere.
Letztendlich ist die Kombination von 240s HO mit 30s RGB auch ein HDR :ROFLMAO:

die alten guten Canon Kameras haben halt ein wesentlich größeres ReadNoise, so das RN^2 da schon ordentlich die notwendige Belichtungszeit verlängert
siehe Read Noise in DNs versus ISO Setting
Beachte y ist log2 und du musst die ISO Werte bei Unity Gain vergleichen (wegen 12/14 Bit etc)

Jens
 
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