Nicht-Hintergrundlimitiert fotografieren

[AstroGerdt]

Hallo zusammen,

auch wenn das Thema schon oft diskutiert wurde, habe ich trotzdem noch eine Sache, die ich nicht so richtig verstehe.

Generell versucht man ja, dass das Himmelsrauschen um einen Faktor x größer ist als das Ausleserauschen. Dabei sind größere Werte für x natürlich besser. Wenn das Himmelsrauschen nur gleich dem Ausleserauschen oder kleiner als dieses ist, ist man nicht Hintergrundlimitiert.

Soweit ich bisher verstanden habe, sollte dann beim Stacken von vielen nicht-Hintergrundlimitierten Aufnahmen die Verbesserung im SNR vergleichen zu einem Einzelbild deutlich geringer sein, als wenn diese Hintergrundlimitiert wären. Daher habe ich immer versucht, Hintergrundlimitiert aufzunehmen.

Als ich in der Rhön war, habe ich auch nicht nachgeführte Weitfeldaufnahmen vom Stativ aus gemacht. Bei dunklem Himmel, einer alten Kamera mit hohem Ausleserauschen und kurzer Belichtungszeit war das Ausleserauschen deutlich größer als das Himmelsrauschen, ich war also absolut nicht Hintergrundlimitiert. Daher hätte ich erwartet, dass beim Stacken zwar eine Verbesserung auftritt, diese aber nicht allzu deutlich ist.

Überraschenderweise war das SNR nach dem Stacken dennoch drastisch gestiegen und der Stack wirkte selbst bei starkem Strecken sehr rauscharm. Eigentlich hätte ich das jedoch nicht erwartet.

Woran liegt das? Verstehe ich etwas grundlegend falsch?

Ich hoffe, ich konnte einigermaßen erklären, wo mein Verständnisproblem liegt. Vielleicht könnt ihr mir ja weiterhelfen.


CS Gerrit

 

[ThE_cORe]

Wie viele Bilder hast du denn gemacht in deinem vergleich.

 

[DietSky]

Hallo Gerrit!
Die Quelle des Rauschens spielt eigentlich keine Rolle, egal ob es Auslese- oder Photonenrauschen des Himmelshintergrunds ist, durch die Mittelung über viele Aufnahmen erhöhst Du in jedem Fall immer den Signal- zu Rauschabstand.
Was allerdings einen Unterschied ausmacht, Du erreichst nicht die max. Tiefe, wenn Du nicht hintergrundlimitiert belichtest.

CS Dietmar

 

[ErwinL]

Überraschenderweise war das SNR nach dem Stacken dennoch drastisch gestiegen

Hallo Gerrit,
das SNR sollte sich verdoppeln, wenn du die Zahl der Frames vervierfachst - egal woher das Rauschen kommt.
Wenn du hintergrundlimitiert bist, fängst du einfach nur besser an als mit einer schlechten Kamera.
Oder andersrum: Wenn du einen hellen Himmel hast, brauchst du schon viele Frames, um überhaupt auf das SNR Niveau zu kommen, das die Kamera hergibt.
CS, Erwin

 

[joetaiga]

Hallo Gerrit,

es ist genau wie Dietmar es sagt. Natürlich erhöht sich mit dunklerem Himmel immer das SNR, allerdings erreicht man ohne Hintergrundlimitierung nicht das, was in der Zeit möglich gewesen wäre. Das wirkt sich nur auf die schwachen Bereiche aus. Bei den helleren Bereichen spielt es weniger eine Rolle, da dort das Kamerasignal auch bei kurzen Belichtungen keine Rolle spielt.

Theoretisch ist es so, dass bei hintergrundlimitierten Serien mit gleicher Gesamtintegrationszeit das Ergebnis immer das gleiche ist, egal wie lange man die Einzelbilder belichtet hat. Da das Kamerasignal keine Rolle mehr spielt, wird es aus der Gleichung genommen. Das ist ja die Grundgedanke bei der Hintegrundlimitierten Belichtung. So holt man pro Zeit das meiste aus seinen Bildern heraus.

Wie groß der Unterschied zwischen dem Optimum und der Realität ist, hängt aber auch davon ab, wie Nachgeführt wird. Eine mit OAG geguidete und geditherte Serie wird weniger verlieren als eine ungeguidete, ungeditherte. Egal ob hintergrundlimitiert oder nicht. Meine Erfahrung ist, dass sich das sogar stärker auswirkt als die Belichtungszeit. Wenn man mit einem OAG guidet und dithert sind die Verluste selbst durch sehr kurze Belichtungszeiten eher subtil. Wenn man das nicht tut, liegen, was die Tiefe angeht, Welten zwischen hintergrundlimitierten und eher kurz belichteten Serien.

Grüße,
Joachim

 

[AstroGerdt]

Hallo ihr beiden,

danke für eure Antworten.

Wahrscheinlich habe ich das ganze wesentlich ernster genommen, als es in der Praxis ist. Meine Gedanken dazu beruhten primär auf einem Thread auf CN, leider hab ich den Link dazu gerade nicht parat. Sollte ich den noch mal finden, dann poste ich den gerne hier.

In dem Thread ging es um die Stacking Effizienz. Vereinfacht gesagt, zwei 50 Minuten Aufnahme bietet bei einer Stacking Effizienz von 100% das SNR einer 100 Minuten Aufnahmen. 100 Aufnahmen á 1 min bieten aber nur eine Stacking Effizienz von 50%, haben also nach dem Stacken das SNR einer einzigen 50min Aufnahme. (Zahlen aus dem Kopf, die Formel habe ich nicht parat. Es ging mir nur ums Prinzip.)

Daher hatte ich für meine Aufnahmen eine Stackingeffizienz von 20% ausgerechnet und mit sehr wenig SNR Gewinn durch das Stacken gerechnet. Vermutlich hat die Formel aber irgendwelche Einschränkungen, dass sie nicht für sehr schwach/gar nicht Hintergrundlimitierte Aufnahmen gilt, sondern erst ab einem bestimmten Abstand zwischen Ausleserauschen und Himmelsrauschen.

Die Klärung hat mir auf jeden Fall geholfen!

CS Gerrit

 

[AstroGerdt]

Hier habe ich den Link zu dem entsprechenden Post in dem Thread noch gefunden: https://www.cloudynights.com/topic/653744-how-do-you-determine-when-you’ve-swamped-read-noise/?p=9212531

 

[ubit]

Hintergrundlimitierung definiert nur die minimale Belichtungszeit. Länger geht immer... Man sollte halt mindestens die hintergrundlimitierte Belichtungszeit wählen.
Ob man diese Zeit dann nützt oder länger belichtet spielt in Sachen SNR dann keine Rolle mehr.
Wohl aber bei anderen Parametern. Mit längeren Belichtungszeiten steigen halt die Anforderungen an die Nachführung und Ausschuss einzelner Frames wirkt sich stärker aus. Bleibt man bei der hintergrundlimitierten Belichtungszeit kommen dafür halt viel mehr Daten zusammen die dann langsamer gestacked werden und halt mehr Platz brauchen. Darks und Flats brauchen dafür weniger Zeit. Dafür "verschwendet" man je nach Software mehr Zeit zwischen den Aufnahmen (z.B. Download von der Kamera).

Insofern: "Ab Hintergrundlimitierung" darf man machen was man möchte. Ein länger belichtetes Light hat dann keine Vorteile mehr gegenüber kürzeren Belichtungen mit der selben Gesamtbelichtungszeit. SNR und Tiefe der kombinierten Daten sind dann gleich

Ciao, Udo

 

[AstroGerdt]

Hi Udo,

Mir ging es weniger um den Fall, länger als Hintergrundlimitiert zu belichten sondern Datum, dass man sich bei Aufnahmen ohne Nachführung die Belichtungszeit ja nicht "aussuchen" kann. Da bin ich halt recht stark eingeschränkt auf kurze zweistellige Belichtungszeiten.

Aber natürlich hast du recht, wenn man einmal ausreichend Hintergrundlimitiert ist, bringt mehr Belichtungszeit nicht mehr.

CS Gerrit

 

[ubit]

Wenn man kürzer als hintergrundlimitiert belichtet wird es halt komplizierter ;-)
Dann hat man halt zwei Quellen für das Rauschen: Kamerarauschen und Hintergrundrauschen. BEIDE werden beim Stacking reduziert. Beim Kamerarauschen gilt dann vereinfacht: Vierfache Anzahl Aufnahmen = halbe Rauschamplitude. Beim Himmelshintergrund gilt: Vierfache Belichtungszeit = halbe Rauschamplitude. Denn der Himmelshintergrund wirkt statistisch verteilt über die gesamte Aufnahmezeit, das Kamerarauschen pro Aufnahme. Das ist der entscheidende Unterschied und nur wegen dieses Unterschieds gibt es ja die Hintergrundlimitierung überhaupt.

Beide Komponenten hellen nun gemeinsam den Bildhintergrund auf. Das führt dazu, dass die Tiefe des gestackten Bildes geringer wird. Dunklere Sterne und schwächere Teile der Nebel und Galaxien "versinken" dann im Hintergrund. Aber: Das wahrnehmbare Rauschen hängt halt von der Gesamtbelichtungszeit (Himmelshintergrund) und der Anzahl der Aufnahmen (Kamerarauschen) ab. Da man mit kurzen Belichtungszeiten relativ viele Einzelaufnahmen macht, wird insbesondere das Kamerarauschen gut geglättet. Es bleibt dann - bei hinreichend vielen Einzelbelichtungen - quasi nur noch eine Art "Offset" durch den sich das Kamerarauschen zeigt. Betrachtet man das fertige Bild sieht man bzgl. der wahrnehmbaren Stärke des Rauschen praktisch keinen Unterschied zu einer Aufnahme mit länger belichteten Lights, einfach weil auf Grund der Menge an Einzelbelichtungen das Kamerarauschen zu einem fast einheitlichen ADU-Wert reduziert wird.

Ciao, Udo

 

[AstroGerdt]

Hi Udo,

vielen Dank für die ausführliche Erklärung, ich glaube jetzt hab ichs verstanden!

CS Gerrit