Nachtfotografie: Landschaft mit Sternenhimmel

[Gast_18092]

Ohne den Vergleich zum nachgeführten Bild in gleicher Situation relativ nichts sagend.

Nun ja.......

https://www.dslr-forum.de/showpost.php?p=11531557&postcount=7217

 

[Gast_262325]

Nun ja.......

https://www.dslr-forum.de/showpost.php?p=11531557&postcount=7217

Danke! Und genau das bestätigt meine Vermutung gegenüber einer Nachführung.

 

[Gast_18092]

Danke! Und genau das bestätigt meine Vermutung gegenüber einer Nachführung.

Wenn ich es heute schaffe werde ich mal beides testen.
Iso 400 nachgeführt 60 sek. -
"stehend" Iso 3200 8 sek x 10.

 

[Maximus]

Mach entweder 8 Aufnahmen oder 80 Sekunde Sonst hast du nicht die gleiche Lichtmenge. Ich bin gespannt.

Von gleicher Situation kann man bei den beiden Bildern von Andromeda wohl kaum sprechen.

 

[Vivida]

Wenn ich es heute schaffe werde ich mal beides testen.
Iso 400 nachgeführt 60 sek. -
"stehend" Iso 3200 8 sek x 10.

Mich würde ebenfalls eine Kombination interessieren; also aus Nachführung und Stacking.

 

[Gast_262325]

22 Aufnahmen, Walimex 8mm, Blende 8, 25 Sekunden, ISO 12800

So ganz zufrieden bin ich nicht.


Milchstraße von metaller_one auf Flickr

 

[Fokustest]

Ich habe die ganze Diskussion nebenbei verfolgt und muss jetzt mal für Maximus in die Bresche springen: Er ist der einzige, der physikalisch nachvollziehbare Argumente bringt. Und vor allem: er behauptet nicht, dass Stacken und Nachführung gleich gut seien, sondern er wirft die Frage auf, worin denn Unterschiede begründet sein können.

In meinen Augen liegt er prinzipiell richtig: Das Bildergebnis hängt von der Gesamtbelichtungszeit ab. Dabei sollte es zunächst egal sein, ob ich 20 x 10 Sekunden oder 1 x 200 Sekunden mit Nachführung belichte. Dagegen spräche nur eine Schwelle, unterhalb derer kein Signal erzeugt wird. Und die gibt es tatsächlich (zumindest in der Theorie): Das analoge Signal (auszulesende Spannung) wird schließlich in ein digitales umgewandelt und hier könnten Photonen verloren gehen.
Der Versuch einer Erklärung: Nehmen wir mal an, wir haben einen 12-bit-Sensor, wir betrachten einen Stern der Helligkeit mag 10 (schon sehr schwach) und wir ignorieren vorerst das Rauschen.
Bei mag 10 treffen pro Sekunden etwa 2,24 Mio Photonen auf einen m² der Erde. Bei einem Objektiv mit einem Durchmesser von 77 mm kann dieses etwa 10.400 Photonen pro Sekunde aufnehmen. Wenn unser Stern so klein ist, dass er nur auf 25 Pixel abgebildet wird, so ergeben sich noch 417 Photonen pro Pixel. Da die Quanteneffizienz moderner Sensoren noch lange keine 100% erreicht, sondern eher die Hälfte, werden davon ca. 200 Photonen in Elektronen umgewandelt und registriert.
200 registrierte Photonen pro Pixel – nicht sehr viel, aber DSLRs sollten meines Wissens in der Lage sein, einstellige Anzahlen an Photonen und die damit verbundenen geringen Spannungen auszulesen. Auch bei ISO 100 wird das Signal verstärkt, bevor es digitalisiert wird. Bei einem 12-bit-Sensor stehen uns dafür 4096 Stufen zur Verfügung. Nehmen wir weiterhin an (und das ist mangels Kenntnis ein absoluter willkürlicher Wert), dass unsere Kamera mit ISO 100 bei 10 Mio. Photonen pro Pixel in Sättigung geht, dann bedeutet das, dass jede unserer 4096 Helligkeitsstufen ca. 2441 Photonen umfasst (CMOS-Sensoren sind ziemlich linear).
Wir brauchen also 2441 Photonen, um einen Helligkeitswert von 1/4096 zu erreichen, haben aber nur 200 Photonen. Falls wir hier schon am Maximum der Belichtungszeit ohne Nachführung angekommen sind, hilft es nur, die ISO hochzudrehen: Bei ISO 1400 brauchen wir nur noch 174 Photonen, um die erste Stufe zu erklimmen und bekommen eine Pixel mit Wert. Wir können also munter die ISO bis zum Anschlag erhöhen, um schwächere Sterne sichtbar zu machen. Natürlich gehen die in einem Einzelbild im Rauschen unter, aber Maximus hat Recht: das Rauschen mittelt sich bei mehreren Bildern, die gestackt werden, raus.
Irgendwann sind wir jedoch an dem Punkt, an dem wir nachführen müssen, um überhaupt noch ein Signal zu erreichen, weil die höchste ISO unserer Kamera erreicht ist. Man kann also nicht beliebig kurz belichten und die Aufnahmen danach stacken. Das ist aber mehr ein theoretischer Unterschied. Bei den Belichtungszeiten, die hier normalerweise verwendet werden, kommt es auf die kumulierte Aufnahmezeit an.

Insgesamt würde ich aber auch lieber mit Nachführung fotografieren, weil man sich dabei einigen Aufwand der Bildbearbeitung und damit Verbundene Qualitätsverluste spart. Gerade die Verzeichnung der Objektive und die Probleme beim Rotieren der Einzelbilder wurden in dem Zusammenhang ja schon genannt.

 

[Maximus]

Sehr schön, vielen Dank für die ausführliche Antwort

 

[Fokustest]

Was mir dazu noch einfällt: interessant wäre mal ein Vergleich zwischen 2 min mit Nachführung und 12 x 10 Sekunden, aber auch mit Nachführung. Damit sollten die Probleme des Stackings eliminiert werden.

 

[MM76]

@Metaller: Ist doch cool Unglaublich viele Sterne

Ich war heute früh mal auf dem Lilienstein und hab mir als erstes den Orion vorgeknöpft. Da es mein erste Bild dieser Art seit 6 Monaten ist, könnt Ihr ruhig Tipps geben was ich besser machen kann. Dass es unten überstrahlt ist, weiß ich

8 Bilder, 10mm, 20sec, ISO2500, F4.5


Orion und Stier von michnus76 auf Flickr

 

[Gast_262325]

Als bestes Beispiel gegen Maximus' Meinung ist doch, wenn ich 1000 Bilder mit ner 1/4000 Sekunde belichte, so habe ich auch mit den 1000 Bildern ein schwarzes Bild, da garkein Licht in der Zeit auf den Sensor treffen kann. Er behauptet aber nun, wenn ich das richtig verstanden habe, dass man nur genug bilder machen muss.

 

[mokueng]

Ich habe die ganze Diskussion nebenbei verfolgt und muss jetzt mal für Maximus in die Bresche springen: Er ist der einzige, der physikalisch nachvollziehbare Argumente bringt.

Das möchte ich hier einfach mal kurz dementieren. Er ist nicht der einzige, der physikalisch logische Argumente bringt. Wir haben bereits viele Faktoren aufgezählt (Verzeichnung, Rotation beim Stacken, Ungenauigkeiten beim Stacken, ... ).

Was ist eigentlich der Unterschied zwischen Stacken und Nachführung? Bei der Nachführung hat man ein grosses Signal, welches wenig analog verstärkt wird (kleine Iso). Beim Stacken wurde dieses grosse Signal in viele kleine zerstückelt, diese werden stark analog verstärkt (hohe Iso) und dann wird gemittelt. Ich als Physiker würde hier klar ein Mittelding zwischen den beiden wählen, um alle Rauscharten soviel wie möglich zu entfernen. Trotzdem denke ich, dass die analoge Verstärkung ein Problem darstellt.

Aber um brauchbare Vergleiche zu erhalten müsste man halt experimentieren. Mein Vorschlag (Beispielwerte und Iso entsprechend angepasst):

1. 1*300s nachgeführt
2. 5*60s nachgeführt und gestackt
3. 100*3s nachgeführt und gestackt
4. 100*3s nicht nachgeführt und gestackt

Falls dann 1-3 die gleiche Bildqualität liefern ist experimentell "bewiesen" (ja ich weiss, das ist kein wirklicher Beweis), das das Problem beim Bildausschnitt ist, welcher sich bewegt. (Stacken kann nicht genau ausrichten, Objektiv-Probleme).

Falls aber 1, bzw. 2 besser sind als 3 und 4 (welche dann vielleicht gleich gut sind) wünsche ich euch viel Spass beim Fehlersuchen (muss dann wohl irgendwo in der Kamera bei der ISO liegen).

PS: Wenn ich raten müsste, würde ich einfach mal behaupten, dass 2 die beste Bildqualität ergibt...
PPS: Das ist meine persönliche Meinung, welche auf keinen wissenschaftlichen Fakten, sondern aus Erfahrung mit Messproblemen aus der Teilchenphysik zustande kommt. Bein kein DSLR-Entwickler!

 

[Fokustest]

Hast Recht, er ist nicht der einzige. Aber zu oft kam bisher das Argument, dass ja die Profis schließlich auch nachführen würden...

Wie gesagt, der Vergleich zwischen 1 und 2 würde mich auch interessieren...

 

[Maximus]

Als bestes Beispiel gegen Maximus' Meinung ist doch, wenn ich 1000 Bilder mit ner 1/4000 Sekunde belichte[...] Er behauptet aber nun, wenn ich das richtig verstanden habe, dass man nur genug bilder machen muss.

Lies nochmal das hier:

Einen deutlichen Vorteil hat die mechanische Nachführung also erst dann, wenn die maximale ISO-Zahl der Kamera erreicht ist, die Belichtungszeit aber trotzdem noch zu lang

Wenn du Kritik üben willst, dann lies vorher auch alles. Für 1000 Bilder a 1/4000s also einer Gesamtbelichtungszeit von 1/4 s bräuchtest du auch eine 1000 mal so hohe ISO. Das geht sich an Kleinbild sogar noch aus mit der D4, ist aber schon hart an der Grenze zu dem, was ich oben schrieb.

 

[Markus42]

Bei mag 10 treffen pro Sekunden etwa 2,24 Mio Photonen auf einen m² der Erde. Bei einem Objektiv mit einem Durchmesser von 77 mm kann dieses etwa 10.400 Photonen pro Sekunde aufnehmen. Wenn unser Stern so klein ist, dass er nur auf 25 Pixel abgebildet wird, so ergeben sich noch 417 Photonen pro Pixel. Da die Quanteneffizienz moderner Sensoren noch lange keine 100% erreicht, sondern eher die Hälfte, werden davon ca. 200 Photonen in Elektronen umgewandelt und registriert.

Cool, endlich mal konkrete Zahlen für Photonen.

Um aber mal für den Rest konkrete Zahlen zu bringen. Nehmen wir mal an, in ein Pixel passen 30.000 Elektronen. Auf Englisch ist das die full well capacity. Werte von ein paar Kameras gibts hier: http://www.clarkvision.com/articles/digital.sensor.performance.summary/#full_well

Nehmen wir weiter an, der A/D-Wandler hat 14 Bit (haben die meisten aktuellen DSLRs von Canon mit Ausnahme der "vierstelligen" Modelle).
14 Bit sind 16384 Stufen. Also kann man bereits ab ISO200 alle Elektronen "sehen". Ab dem Punkt kann man auch digital am PC verstärken. Bei höherem ISO könnte das Rauschen evtl. geringer sein, aber man hat bereits bei 200 das gesamte "Licht" im RAW-Bild.

Irgendwann sind wir jedoch an dem Punkt, an dem wir nachführen müssen, um überhaupt noch ein Signal zu erreichen, weil die höchste ISO unserer Kamera erreicht ist. Man kann also nicht beliebig kurz belichten und die Aufnahmen danach stacken.

Doch, kann man. Man muss das ISO nicht hochdrehen bis man ein korrekt belichtetes Bild hat. Das kann man auch nachträglich am PC machen

 

[Markus42]

Als bestes Beispiel gegen Maximus' Meinung ist doch, wenn ich 1000 Bilder mit ner 1/4000 Sekunde belichte, so habe ich auch mit den 1000 Bildern ein schwarzes Bild, da garkein Licht in der Zeit auf den Sensor treffen kann.

Das stimmt nicht. In 1/4000s trifft natürlich auch Licht auf den Sensor. Natürlich nur 1/1000 von dem Licht bei 1/4s.

 

[Fokustest]

Doch, kann man. Man muss das ISO nicht hochdrehen bis man ein korrekt belichtetes Bild hat. Das kann man auch nachträglich am PC machen

Das geht nur, wenn genug Spannung (=genügend Photonen) an den jeweiligen Pixeln abgegriffen wurde, dass ihr digitaler Wert im RAW >0 ist. Damit geht es nicht um korrekte Belichtung, sondern darum, ob überhaupt ein Wert im digitalen RAW vorhanden ist.
In unserer Praxis hier, die wir schicke Bilder machen und nicht den schwächsten aller Stern erfassen wollen, dürfte das Problem aber kaum auftreten.

Darüber hinaus ist es nicht egal, ob man in Kamera verstärkt mit höherer ISO oder später am PC. Wie genau die ISO in den modernen DSLRs wirkt weiß ich nicht, aber es ist ganz sicher keine einfache digitale Verstärkung.

 

[Maximus]

Das geht nur, wenn genug Spannung (=genügend Photonen)

Lies seinen Post nochmal, er hat erst gezeigt, dass diese Bedingung gilt und dann die von die zitierte Aussage geschlussfolgert.

 

[Fokustest]

Ich sehe die Schlussfolgerung nicht. Meine Aussage (irgendwann...) war ja nicht auf das konkrete Zahlenbeispiel bezogen.
Es mag sein, dass für einen gegebenen Stern evtl. die kürzeste Belichtungszeit einer DSLR auch bei ISO 100 noch ausreicht, aber als generelle Aussage bleibe ich dabei: Man kann nicht beliebig kurz belichten.

 

[Markus42]

Das geht nur, wenn genug Spannung (=genügend Photonen) an den jeweiligen Pixeln abgegriffen wurde, dass ihr digitaler Wert im RAW >0 ist. Damit geht es nicht um korrekte Belichtung, sondern darum, ob überhaupt ein Wert im digitalen RAW vorhanden ist.
In unserer Praxis hier, die wir schicke Bilder machen und nicht den schwächsten aller Stern erfassen wollen, dürfte das Problem aber kaum auftreten.

aber angenommen Du willst nicht einfach nur ein gleichförmig helles Bild, sondern helle und dunkle Stellen im Bild, dann wär das für die dunkleren Stellen im Bild doch wichtig.

Darüber hinaus ist es nicht egal, ob man in Kamera verstärkt mit höherer ISO oder später am PC. Wie genau die ISO in den modernen DSLRs wirkt weiß ich nicht, aber es ist ganz sicher keine einfache digitale Verstärkung.

Die Kamera verstärkt bis etwa ISO1600 analog beim Auslesen des Pixels und darüber hinaus (zusätzlich) digital. Das macht man aber wegen des Rauschens, das Licht ist trotzdem bereits bei ISO200 da.