rauschen Neue Kamera, neues Glück?

[iamsiggi]

Klar kann einem eine neue Kamera, vor allem wenn es einen Generationenwechsel  in der Technologie gabt, vieles erleichtern, aber in der Astrofotografie gibt es zwei Faktoren, die unser Endergebnis gehörig beeinflussen: Die Umgebungsbedingungen (wie Seeing, Lichtverschmutzung, Außentemperatur) und das eigene Vermögen, die vielen Daten nachher in eine herzeigbares Bild zu verwandeln.

Natürlich muß man aber auch in der Lage sein, einfach lang genug belichtete scharfe Bilder zu produzieren, aber das ist sowieso Grundbedingung.

Früher als gedacht konnte ich am 11.3. meine OM-1 bei einem nahe gelegenen Fotohändler  in Krems abholen. Und natürlich versucht man damit mal etwas warm zu werden um die Vorschusslorbeeren möglichst schnell auch nutzen zu können. 

Ich habe mal versucht, wie man das Rauschen der Kamerasensoren objektiv messen kann. Oder zumindest das, was in den RAW Files an Daten abgelegt wird.
 

Etwas zu testen ist überhaupt nicht trivial, wenn man versuchen will, möglichst alles an Einflüssen auszuschließen.

 

Das erste Problem war: Wie kann ich sicherstellen, dass das was ich aus dem ORF der OM-1 wirklich unverändert in ein lineares (ungestrecktes) BIld verwandeln kann.
 

Der OM Workspace nimmt, verwendet ja defaultmäßig, auch wenn man nichts an Einstellung vornimmt, das an der Kamera eingestelltes Entrauschen. Um es unverändert durch Entrauschen zu entwickeln muss man bei den Entwicklungsparametern das Entrauschen abhacken und dann "keine" verwenden.... auf das muss man auch erst mal kommen ......
Bei einem ersten Stack vom Mond, der gerade günstiger stand kamen mir nämlich die Bilder etwas zu glattgebügelt vor, ich hatte einfach ohne etwas einzustellen mit dem OM Workspace auf TIFF exportiert.
Aber da letztlich das Seeing auch schlecht war in den stürmischen Tagen, habe ich auf den erneuten TIFF export, ganz ohne Rauschminderung verzichtet. Ich bin da mehr Ergebnisorientiert als mich in "Tests" zu verlieren....
 

Es geht aber einfacher:
Adobe DNG Raw kann einfach die ORF's der Kameras, auch das der OM-1, in ein DNG speichern und das kann ich dann mit meiner verwendeten Software Pixinsight linear unverändert öffnen. PI verwendet LibRaw, eines der heute wohl meist eingesetzten Programmmodule bei Freeware, um RAW Files öffnen zu können.
 

Ob es wirklich vergleichbare Daten liefert, habe ich anhand von Bildstatistiken überprüft. Bei den älteren Kameras kann ich ja direkt das RAW öffnen und die müssten ja gleich sein mit dem was ich aus einem in DNG gewandeltes Files erhalte.

Das waren sie zu meiner Freude.
 

Der zweite wichtige Faktor ist die Temperatur.

In einem Raum hatte ich die ganze Zeit konstant 10 Grad. Da lagerte  ich mal 4 meiner Kameras zum Akklimatisieren über gut 1,5 Stunden.Danach fotografierte ich den Objektivdeckel von innen Also Darks...
 

Das sich der Sensor ja erwärmt, habe ich dazwischen immer wieder 5-10 Minuten gewartet.
 

Aus den EXIF Infos konnte ich die Temperatur auslesen, leider nicht aus der OM-1...aber es ist ja ein Praxistest: Je nach Gehäuse wird der Sensor halt mehr oder weniger kühl sein.Die jeweils kühlsten von 2 Bildern habe ich zur Messung genommen.

Die meisten Bilder zeigten um die 15 Grad beim Testen... also 5 Grad über Umgebung.

An Kameras hatte ich also meine modifizierte E-PL6, eine unmodifizierte E-M10.II, E-M1.III und die OM-1.

Ich machte jeweils 30 Sekunden Belichtungen bei unterschiedlichen ISO Werten.
 

BIAS hatte ich auch gemacht: Einfach mit der geringst möglichen Belichtungszeit bei ISO200.
 

Hier also mal  mein Ergebnis was das Rauschen betrifft. Dazu zog ich eine Messung der Standartabweichung heran (stdDev).
Wie sehr also die Werte um einen Mittelwert streuen.
Ob man das so machen kann, keine Ahnung, aber was anderes ist mir jetzt nicht eingefallen, denn Signal/Rauschabstand bei einem Dark macht wenig Sinn, ein Hotpixel im Messfeld würde ja rechnerisch eventuell ein besonders gutes Signal/Rauschverhältnis zeigen.
 

Ich hatte ja immer 2 Bilder gemacht, manchmal auch 3 Belichtungen mit 30 Sekunden gemacht. Dann das Bild herausgesucht wo die ausgelesenen EXIF Sensortemperturen am besten waren. Die Bilder wurden einfach ohne debayern linear geöffnet und in der Statistik die Standardabweichung (sdtDev). notiert. Damit die Zahlen einfacher zu schreiben waren, hatte ich es bei 16 bit belassen.

 

Das ist einfach ein Wert, der zeigt wie groß die Abweichung der Helligkeit der Pixel vom Durchschnitt ist.

 

Rechts unten das Ergebnis in einer Text Datei.

Die E-PL6 rauscht einfach mehr, die E-M10.II weniger und noch besser ist E-M1.III. Nochmals besser ist die OM-1.

 

Was das Signal/Rausch Verhältnis betrifft: muss man jetzt bedenken: Doppelt so viel ISO bedeutet doppelt so viel Signal.

Man sieht: Bei höherer ISO ist das Rauschen nicht doppelt so hoch, wenn man die ISO verdoppelt.

 

Deshalb kann man ruhig die ISO hinaufstellen, und erhält trotzdem ein besserer Signal / Rauschverhältnis.

Nur zum Spaß hatte ich auch mal 4 BIAS Bilder aus der OM-1 gemittelt:

Hier habe ich einfach die 4 BIAS Files zusammengezählt und gemittelt. Das Ergebnis hatte ich BIAS4x genannt und dann einfach wieder die Bildstatistik bemüht:

Die Standardabweichung war also 0,5, die eines einzelnen BIAS File lag bei 0,7-0,8

Stacken verbessert eben das Rauschen.

Zufälliges Rauschen kann man ja nicht aus einem Bild rechnen. Da hilft nur Mitteln.
Daher sollte man auch nicht nur weniges Korrekturfiles (DARKS/FLAT/FLATDarks oder BIAS) zur Bildkalibration verwenden. Denn nur einzelne würde dem Bild ein zusätzliches Rauschen zufügen.

Um das Bildrauschen zu visualisieren, habe ich dann von jeder Kamera die Bilder mit ISO800 Debayert - also in ein Farbbild übergeführt.


Das praktisch schwarze Bild habe ich dann auf 25% Helligkeit gestreckt - und zwar jedes mit dem selben Wert.

Links sieht man die angewendete Gradationskurve - der Peak steht dann bei 25% Helligkeit.
Zuvor war der Peak ganz links....

Die Ansicht ist hier 1:1 man sieht, an sich ist das Rauschen kaum zu sehen...bei allen Kameras!

Dann hatte ich ein automatisches Strecken gemacht, dass den Peak extrem streckt:
Das Histogramm unten zweigt was so ein Automatisches Strecken bewirkt:
Der Bereich im Peak wird extrem gestreckt -das Ergebnis zeigt das obere Fenster.
Die Anzeige ist 10x vergrößert ! Man sieht die einzelnen Pixel....

So sieht es in der 1:1 Ansicht aus:


Also bis auf die Hotpixel, die man ja mit solchen Darkframes entfernt, sieht das alles nicht sooo schlecht aus.
Farbkorrektur wurde auch nicht gemacht. Sie spielt ja auch keine Rolle.

Also ich finde das alles recht gut.

Siegfried

 

[iamsiggi]

Anfang März hatte ich begonnen mit dem 800mm Spiegelteleskop, in dunklen klaren Nächten Photonen am NGC2903 zu sammeln.
Diese Balkenspiralgalaxie ist etwas vor dem Kopf des Sternbild des Löwen nach Westen Richtung M44/Praesepe im Sternbild Krebs und ist 21 Mio. Lichtjahre von uns weg.

Ursprünglich mit der E-M10.II und später dann mit der OM-1 und vor wenigen Tagen dann auch mal mit der E-M1.III.

Ich suchte dann 23 Lights heraus, die unter möglichst gleichen Bedingungen entstanden sind.
 

Bei der E-M10.II war der größte Unterschied: Es war etwas dunkler und die Temperatur war bei -5 Grad Celsius, was natürlich dem Rauschen sehr entgegenkommt.

Die Bilder der E-M1.III und OM-1 waren dann zwischen 7 und 5 Grad, bei ungefähr gleich hellem Himmel, zumindest heller als bei der E-M10.II
 

Die 23 Lights stackte ich dann (natürlich kalibriert mit Darks/Flat/Darkflats) und die Bilder der 20 MPixel Kameras hatte ich dann auf das Bildfeld der E-M10.II ausgerichtet (registriert). Daher die verdrehten dunklen Ränder, denn die Bildfelddrehung war ja immer etwas anders  in den verschieden Nächten.
 

Danach ein kleines Preview der Galaxie erstellt und das sieht man Rechts in 100% Ansicht und nur automatisch gestreckt, nicht weiter ausgearbeitet.

 

Oben das Bild aus der E-M10.II, Mitte: OM-1 und unten E-M1.III
 

Ergebnis: Man sieht, dass die E-M10.II bei -5 Grad sichtbar weniger rauscht, was zu erwarten war. ( So im Sommer ab 25 Grad wird es echt schlimm mit dem Rauschen).
 

Die Unschärfe könnte aber dem Seeing geschuldet sein und Autostretch (Kontrast) könne auch einen anderen Schärfeeindruck vermitteln. je nachdem wie gerade die Hintergrundhelligkeit war.
 

Liegt alles relativ nahe beieinander wie ich meine und würde bei der nachfolgenden Bearbeitung auch keine großen Unterschiede machen...

Jedenfalls will ich jetzt alle mein gesammelten Bilder zu einem Vereinigen.... irgend so, damit halt ein nettes Bild rauskommt.

Siegfried
 

[iamsiggi]

Weil es immer wieder Nachfragen nach der "Besten Kamera" und vor allem das Thema rauschen der Sensoren gibt:

Ich will vorausschicken, dass ich Bildrauschen für überbewertet halte. Am Bildschirm sieht Rauschen schlimm aus, man kann ja beliebig reinzoomen. Auf jedem Druck oder Fotobelichtung wird man es nicht sehen. Entrauschen birgt zudem ein hohes Risiko, dass man Details zerstört (mit AI auch erzeugt, die nicht der Realität entsprechen).

Bei einem "wow" Bild, wo alles passt, wird niemand nach Rauschen suchen.

Ich will an sich  nur Bilder, die das zeigen was es soll, von daher teste ich nicht wirklich, ich vergleiche nur ab und zu während der Ausarbeitung. Und da hängt rauschen davon ab, wie viele gute Lights man zur Verfügung hatte:

Da ich mich gerade meiner Bilder von NGC2903 widme, habe ich einfach das s/n (Signal/Rauschen) mal verglichen zwischen einem Stack von allen besseren Lights (also E-M10.II, E-M1.III und 43 aus der OM-1 mit dem was herauskommt, wenn man nur die 49L der OM-1 stackt. Screenshot oben, ein Ausschnitt in 100% Ansicht nur Autokontrast)

Der Stack von 119 Lights (E-M10.II. E-M1.III und OM-D) also alles was ich hatte:

SNR = 43.34 db, R NGC2903_119L (R)
SNR = 44.12 db, G NGC2903_119L (G)
SNR = 41.47 db, B NGC2903_119L (B)

nur die 49 Lights aus der OM-1:
SNR = 39.53 db, R NGC2903_49L (R)
SNR = 40.33 db, G NGC2903_49L  (G)
SNR = 38.21 db, B NGC2903_49L (B)

Der Grüne Kanal ist immer besser, weil man ja 2 Pixel davon hat, und bei Rot und Blau nur einen.

Da der Himmel in meiner Umgebung nicht konstant dunkel ist im Laufe der Session und auch das Seeing selbst stärker schwanken kann, muß ich nehmen, was ich kriege.

Recht viel besseres Ausgangsmaterial bekomme ich nicht. Ich müsste jetzt auf gutes Wetter und Neumond warten, für nächstes Jahr oder weitere Jahre.
Ich finde man kann aus beiden Stacks etwas machen, von daher sollte man sich da nicht aufhalten lassen es zu versuchen.

Das gilt ja für jedes Objekt: Sobald man bei Einem wieder optimale Bedingungen hat, kann man ja einfach weitere Lights sammeln und sie mit alten wiederverwenden.
Meist ist zwischenzeitlich das Können in der Bildverarbeitung auch gestiegen und machmal eröffnen sich auch neue  Möglichkeiten bei der Bildbearbeitung. Somit macht es durchaus Sinn,  sich später nochmals mit einer neuen Ausarbeitung zu beschäftigen. Alles was man braucht: Einfach die Rohdaten (Lights/DARK/Flat/BIAS oder FlatDarks) der einzelnen Sessions.

Am Internet findet man jedenfalls jede Menge an Bildern die meist mit gekühlten Kameras aufgenommen wurden oder mit FF Sensorkameras die weniger zeigen.
Aber meist liegt es auch da an der Ausarbeitung, mit der ich auch fortwährend kämpfe.

Klar: Wenn ich die Wahl habe ob ich eine OM-1 oder E-M1.III und Vorgänger nehme  würde ich jetzt die OM-1 verwenden, weil ich sie habe. Vor allem wo ich nur sehr kurz Licht sammeln kann wie z.b. bei schnellen Kometen oder Perseiden.
Wenn ich eine modifizierte Kamera brauche (oft) wird es entweder die E-PL6 oder E-M10.II. Bei der mod. E-M10.II ist allerdings der Sensor stärker verkippt, so daß ich sie bei lichtstarken Objektiven nur ungern nehme wenn die Blende wie üblich weit offen ist.
Und es spricht ja auch nichts dagegen Bilder alles Kameras zu kombinieren.

Meine Botschaft wäre:
Wir haben die bestmöglichen Kameras in Händen und sollten versuchen, das volle Potential zu nutzen.

Siegfried