Rauschen linear?

[geohei]

Hallo.

Anfängerfrage bzgl. Astrophotographie. Trotzdem habe ich die Antwort nirgends gefunden.

Wie steigt das Rauschen mit der Belichtungszeit; linear oder exponentiell?

Bezogen auf Astrophotographie heißt das ... entspricht das Rauschen eines Bildes, welches mit BZ 30 Sekunden aufgenommen wurde der Komposition (mittels Photoshop) von 3x BZ 10 Sekunden?

Gruß,

[Noir]

Hallo auch!

Das Rauschen an sich ist ja ein zufälliges (stochastisches) Signal, dass keine zeitabhängige Gesetzmäßigkeiten kennt. Rauschen an sich ist immer eine nichtlinieare Größe (so habs ich jedenfalls mal in der Nachrichtentechnik gelernt). So einfach wird es nicht zu berechnen sein denke ich. Da es sich in erster Linie ja um ein thermisches Rauschen handelt, hängt das Rauschen schon einmal von der Umgebungstemperatur ab (bei 0°K sagt der Akku denke ich mal nein :D). Zusätzlich kommt dann noch hinzu, dass sich die elektronischen Bauteile in der Kamera mit Dauer der Benutzung zusätzlich erwärmen. Wenn ein Körper (ideal konstant) erwärmt wird, heizt sich dieser nach einer (idealen) e-Funktion auf, welche eine Nichlinearität darstellt. Zur e-Funktion dürfte im Internet genügend zu finden sein, wenn du nicht weißt, was das genau ist.

Ohne jetzt Messungen zu machen, behaupte ich, dass das Bildrauschen nichtlinear ansteigt. Das Ganze könnte evtl. kompensiert werden, wenn die Kamera mit entsprechender Leistung auf konstanter Temperatur gehalten wird. Wirklich linear wirst du das aber denke ich nicht hinbekommen.

Ich hoffe geholfen zu haben :). Wenn mich jemand eines Besseren belehren kann, möge er es hiermit tun.

Wie Photshop das Ganze jetzt mathematisch miteinander Verrechnen kann, kann ich dir nicht hundertprozentig sagen.

Grüße, Noir

[geohei]

Hallo.

Danke für die obigen Erklärungen.

Da der Chip sich erwärmt, nehme ich also an, dass es besser ist 6x 10s zu knippsen also 1x 60s. In einem Astro-Fotografiebuch wird das gemacht, aber nicht erklärt warum.

Das Zusammenfügen am Rechner nachher ist kein Problem.

Gruß,

[Rudolf A. Hillebrecht]

Hi,
ohne, dass es jetzt direkt mit dem Rauschen zu tun hätte, steht die Wahl kürzer Belichtungszeiten oft mit dem vorhandenen Equipment in Zusammenhang, zum Beispiel der Frage, wie lange eine Nachführung ohne Kontrolle genau läuft. Ein zweiter Grund kann die Helligkeit des Himmelshintergrundes sein, die kürzere Belichtungszeiten vor längeren sinnvoll macht.
In Beziehung auf das Rauschen gab es einmal einen Artikel, der nachvollziehbar darlegte, dass 6 x 10 sec. nicht das selbe bringen können, wie einmal 60 Sekunden. Die einzelne Minute war klar überlegen. Leider weiß ich nicht mehr, wann und wo das erschienen ist. Vielleicht erinnert sich ein anderer?
LG
Rudolf

[Filou]

Die Überlagerung mehrerer Einzelbilder ist einer einzelnen Aufnahme vorzuziehen. Jede
Aufnahme hat sowohl ein gewisses Signal als auch eine gewisses Rauschen. Das
Rauschen ist zufällig, das Signal i.d.R. stationär.

Durch die Mittellung von n Aufnahmen steigt das Signal-Rausch-Verhältnis um den
Faktor "Wurzel(n)", womit das Gesamtrauschen mit steigender Zahl der Aufnahmen
immer weiter gesenkt wird. Wer will kann das bei Wikipedia unter dem Thema
"Verbesserung der SNR" nachlesen.

[cauchy]

Ich denke auch, dass der Weg mehrere kürzere Belichtungen statt einer langen mit der tendenzielles Vermeidung von Bewegungsunschärfe zu tun hat. Rauschen ist stochastisch und lässt sich somit bei Mittelung über mehrere Einzelaufnahmen herausfiltern.
Der zweite Faktor, der schon genannt wurde, ist vermutlich, dass sich der Chip weniger stark erwärmt mit mehreren kürzeren Aufnahmen.

[Ronald_ Stenzel]

wobei ein 60sec-bild IMMER (entsprechende "himmelsdunkelheit" und nachführgenauigkeit vorrausgesetzt) einen höheren informationsgehalt als ein 6x10sec-bild hat...
du hast zwar beim gestackten bild ein rauscharmes endergebnis, aber ohne lichtschwache details...


cs R

[ehemaliger Benutzer]

Wie steigt das Rauschen mit der Belichtungszeit; linear oder exponentiell?

Weder noch. Da 'das Rauschen' eine Summe mehrerer Einzelkomponenten ist, hängt das effektive Rauschen von den Eigenschaften des Sensors, der Ausleseelektronik und dem Motiv ab! Für einen bei vielen Kameras prominenten Rauschanteil, das Dunkelstromrauschen, kann ein annähernd linearer Verlauf angenommen werden.


Bezogen auf Astrophotographie heißt das ... entspricht das Rauschen eines Bildes, welches mit BZ 30 Sekunden aufgenommen wurde der Komposition (mittels Photoshop) von 3x BZ 10 Sekunden?

Nein. Das langzeitbelichtete Photo wird das bessere Signal-/Rauschverhältnis aufweisen. Je dunkler der Himmelshintergrund ist, desto stärker wird der Unterschied zugunsten der lang belichteten Einzelaufnahme sein.

Nicht unerwähnt bleiben darf dabei, dass mehrere kurz belichtete Aufnahmen andere Vorteile haben...

[Filou]

Nein. Das langzeitbelichtete Photo wird das bessere Signal-/Rauschverhältnis aufweisen. Je dunkler der Himmelshintergrund ist, desto stärker wird der Unterschied zugunsten der lang belichteten Einzelaufnahme sein.

Das stimmt so pauschal nicht. Zum einen kann das Signal in die Sättigung
fahren. Zum anderen kann man n "Langzeitbelichtungen" machen und damit
wiederum das Rauschen senken.

Die Aussage, daß sich durch n Aufnahmen das Signal-Rausch-Verhältnis
um den Faktor "Wurzel aus n" verbessert, stimmt generell.

Idealerweise wählt man die Belichtungszeit so, daß das eigentliche Signal
möglichst nicht in die Sättigung fährt - man also nicht überbelichtet. Dann
kann man je nach Bedarf mehrere Aufnahmen kombinieren.

Das funktioniert - ebenso wie die Langzeitaufnahme - nur bei statischen
Motiven. In der Astrofotographie erreicht man dies durch eine Nachführung.

[ehemaliger Benutzer]

Das stimmt so pauschal nicht. Zum einen kann das Signal in die Sättigung
fahren. Zum anderen kann man n "Langzeitbelichtungen" machen und damit
wiederum das Rauschen senken.

Doch, es stimmt, wenn die Summe der kürzeren Einzelbelichtungszeiten derjenigen der Langzeitaufnahme entspricht. Andere Vergleiche sind müßig.

Dass bei der Langzeitbelichtung keine Motivpartien in die Sättigung laufen dürfen, habe ich ebenso vorausgesetzt. Das Thema war ja 'Rauschen'.

U.a. daher auch meine Aussage:


Nicht unerwähnt bleiben darf dabei, dass mehrere kurz belichtete Aufnahmen andere Vorteile haben...

[cauchy]

Doch, es stimmt, wenn die Summe der kürzeren Einzelbelichtungszeiten derjenigen der Langzeitaufnahme entspricht. Andere Vergleiche sind müßig.

Es sei denn, man hat derart lichtschwache Objekte im Bild, dass die Sensitivität der Kamera zu gering ist um sie bei den Einzelaufnahmen zu erfassen, sie aber bei einer einzigen Langzeitbelichtung erfasst werden würden.

Inwiefern das in der Praxis relevant ist kann ich aber nicht einschätzen :)

[geohei]

Hallo.

Vielen Dank für die vielen Antworten!

Ich werde nächste Woche testweise ein Stativ erhalten das nachführt. Wenn das Wetter mitspielt werde ich dann erstmal einige Tests fahren und dann hier berichten wie es sich mit den verschiedenen Theorien verhält.

Gruß,