Tool zum Berechnen des Signal zu Rausch Verhältnis

Hier könnt ihr euch eine Abschätzung der optimalen Parameter für eine Aufnahmesituation am Himmel berechnen.
An der Stelle möchte ich mich bei Norbert aus dem astrotreff Forum bedanken (Spitzname nobbi), er hat mir insbesondere bei der Theorie wirklich sehr weiter geholfen.

Auf der X-Achse der Diagramme finde ihr immer die Einzelbelichtungszeit für das Stacken, die Gesamtbelichtungszeit bleibt natürlich erhalten. Also z.B. bei einer Gesamtbelichtungszeit von 10min, bedeuten 60sec auf der X-Achse: 10x60sec.

Signal zu Rausch Verhältnis berechnen:
Durchmesser Teleskopöffnung in mm
Durchmesser Teleskopobstruktion (Fangspiegel) in mm
Effektive Brennweite in mm
Scheinbare Helligkeit des Objekts [mag]
Winkelausdehnung des Objekts [Bogenminuten] /
Gesamtbelichtungszeit [Minuten]
Sensortemperatur [°C]
Fotografischer Filter
Lichtverschmutzung
Kamera





 

 
Folgende Dinge werden nicht beachtet oder sollte man wissen:

  • Bei höheren ISO Zahlen sinkt der Dynamikumfang der Kamera erheblich. Also sollte man bei ähnlichem S/N Verhältnis eher zu niedrigeren ISO Zahlen tendieren. Die maximale Sättigung ist allerdings berücksichtigt und wird mit Full angezeigt.
  • „Verstärkerleuchten“ bei hohen ISO Zahlen ist hier auch unberücksichtigt.
  • CLS Filter ist nur eine Abschätzung, genauso wie der Himmelshintergrund. Ich muss hier abschätzen, wie viele Photonen im Schnitt durch den Hintergrund auf den Sensor fallen, bzw. wie viele Hintergrund Photonen der CLS abblockt. Man kann sich vorstellen, dass das nicht so einfach ist ^^
  • Dark- und Bias Frames werden nicht berücksichtigt
  • Hat ein Sensor sehr kleine Pixel, so ist das hier eher unvorteilhaft. Man muss allerdings bedenken, dass man bei sehr hohen Auflösungen die Bilder später meist runter skaliert. Dabei erhöht sich das S/N nochmals. Das wird hier nicht berücksichtigt.
  • Bei den Werten für den Himmelshintergrund bin ich leider noch relativ unsicher, falls ihr da Erfahrungswerte habt: Immer her damit 🙂
  • Viele der Parameter ändern sich natürlich über eine nächtliche Foto Session, das kann und soll hier auch gar nicht berücksichtigt werden.
  • Das Tool gibt sicher nicht 100%ig die Realität wieder, wie schon gesagt werden viele Dinge nicht berücksichtigt. Aber es kann euch Parameter wie ISO Zahl und Belichtungszeit für die nächste Foto Session schon deutlich eingrenzen. Auch ob eine Kühlung nötig ist oder nicht, denn in vielen Fällen bringt eine Kühlung weniger als man denkt.

Hier einige Erklärungen und Beispiele für Anfänger, hier gibt es auch einige Beispiele was diverse Hardware Upgrades eigentlich bringen:
Signal zu Rausch Verhältnis einige Beispiele und welche Upgrades treiben mein S/N in die Höhe

Die Theorie hinter dem Tool könnt ihr in folgender PDF nachlesen:
Rauschen

Falls eure Kamera nicht dabei sein sollte, dann schreibt mich einfach an. Wenn ihr mir folgende Bilder zuschickt, dann füge ich die Kamera mit ein:
4-6 Darkframes ( jeweils 2 bei einer Temperatur, also z.B. 2 Darks bei 10°C + 2 Darks bei 20°C )
2 Biasframes
2 Flats
Die Bilder müssen alle bei einer ISO Zahl eurer Wahl gemacht sein. Nehmt am besten eine „mittlere“ ISO Zahl die bei eurer Kamera gut funktioniert, z.B. 800 war bei meiner EOS 1200D immer eine gute Wahl. Schickt mir die Bilder dann an:
a.schmitz@gns-net.de

2 Gedanken zu „Tool zum Berechnen des Signal zu Rausch Verhältnis

  1. Hallo Andreas

    Du hast auf meine Frage zu „Canon 7Dii oder Nikon D750 für gekühlte Kamera“ / moritz8712 geantwortet und so bin ich auf deine Seite gekommen und bin wirklich begeistert davon. Ich versuche nun mit deinem PDF und der Webpage das alles besser zu verstehen.

    Ein paar Dinge verstehe ich nicht recht: Ich habe Canon 6D gewählt und schaue da die Grafik „Standardabweichung Ausleserauschen“ an. Bei 1600 ISO habe ich gemäss Sensorgen 3.1e Ausleserauschen pro Aufnahme. Ich wähle Gesamtbelichtungszeit 60 min und lese in der Grafik bei ISO1600 und 360 sec pro Aufnahme 33.8e Standardabweichung. Meine Erwartung wäre: ich machen 10 x 360 sec Aufnahme und habe somit vom Ausleserauschen (10*3.1e^2)^0.5 = 9.8e. Was stimmt an meiner Überlegung nicht?

    Dann habe ich den Chart mit dem Thermischen Rauschen angeschaut. Es ist logisch, dass es hier keine Rolle spielt, in wie viel Einzelaufnahmen ich die 3600 sec Gesamtbelichtungszeit aufteile und welche ISO Einstellung ich verwende. So weit ok. Um den Einfluss der Temperatur zu testen habe ich einmal +30C und einmal -30C eingestellt. Das Thermische Rauschen geht dabei von 3.9e auf 20.2e. Ein Temperaturunterschied von 60°C. Beim Dark Current hat man ja sonst pro 5-6°C etwa eine Verdoppelung. Somit Müsste sich der Dark Current um den Faktor 1’000 (2^(60°C/6°C)) erhöhen und abgeschätzt das dark Noise um 1000^0.5=33. In der Grafik ändert sich das thermische Rauschen aber nur um einen Faktor 5 (20.2/3.9). was verstehe ich da falsch?

    Beste Grüsse,

    Moritz

    1. Moin Moritz,
      also alle Achtung, dass dir das aufgefallen ist. Beim Ausleserauschen hatte ich einen Fehler in der Datenbank, ich hatte bei der 6D aus Versehen die DR Stops eingetragen statt des Read Noise ^^
      Jetzt sollte es passen.

      Der Thermal Noise bei der 6D kann ich dir auch erklären. Die Formel mit der Verdopplung alle 5-6°C ist einfach nur eine grobe Faustformel. Für eine Temperaturdifferenz von 60°C gilt die noch weniger ^^ Wenn du dir die Beispiele bei Clarkvision anschaust, wirst du schnell feststellen, dass diese Faustformel ziemlich ungenau ist und bei größeren Temperaturdifferenzen wird das nicht besser. Zudem ist die Exp.-Funktion bei der 6D aber auch nicht wirklich gut gewählt, hast du ja selbst schon festgestellt.

      Viele Grüße
      Andreas

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.