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Ein Experiment zur ISO Zahl, Belichtungszeit und zum Stacken

Ich habe so viele widersprüchliche Dinge zu optimalen Belichtungszeiten und ISO Zahlen gehört, dass ich es einfach mal selbst ausprobieren wollte. Meine Hauptfragen waren:

  • Ist die ISO Zahl egal oder verliere ich bei einer zu niedrigen / zu hohen ISO Zahl Informationen?
  • Sind 3x10sec = 1x30sec Belichtungszeit, wenn ich die Bilder mit einem Mittelungsverfahren wie z.B. im DSS stacke.

 

Zum Testen habe ich in einem absolut dunklen Zimmer, ein gewisses Dokument von einem Herrn Schrödinger ^^ in einer Distanz von ca. 5m mit verschiedenen Einstellungen fotografiert. Die verwendete Kamera war eine Canon 1200D mit einem Tamron 70-300mm Teleobjektiv und einem 1.4x Extender (MC4 DGX von Kenko) also 420mm Brennweite bei einer 8er Blende. Image Stabilization und Auto Fokus waren natürlich aus. Ich habe nur die ISO Zahl und die Belichtung verändert und die Bilder danach einmal mit GIMP addiert und einmal mit den GIMP Astrotools gestackt. Hier könnt ihr den Aufbau sehen (Fotos sind mit dem Handy gemacht, deswegen so schlecht):

 

Ganz unten könnt ihr die beiden Tabelle mit den Ergebnissen sehen. Die Tabelle ist mit Sigma Median 2Pass gemittelt. Keine Dark-, Flat- oder Bias-Frames, ich wollte nur wissen bei welcher Einstellung ich die maximale Bildinformation bekomme / den Text am besten lesen kann.  Um die Bilder vergleichbar zu machen, habe ich den maximalen Wert des Histogramms noch jeweils etwas zu kleineren Werten verschoben. Das Ergebnis ist natürlich nicht allgemein gültig, aber zumindest kriegt man eine Idee von der Thematik. Die Bilder wurden natürlich im RAW Format aufgenommen und auch verarbeitet, erst am Ende habe ich die Bilder aus Platzgründen in das JPG Format konvertiert und musste die Bilder runterskalieren. Das Ergebnis ist qualitativ aber nicht beeinträchtigt. Hier das Ergebnis in Tabellenform:

Sigma Median 2Pass

Sigma Median 2Pass
Bilder/ISO ISO100 ISO400 ISO6400
3x10sec
2x15sec
1x30sec

1. Frage: Verliere ich Bildinformation bei einer zu niedrigen/zu hohen ISO Zahl?

Ja das kann schon passieren. Das Ganze ist allerdings eine sehr komplexe Angelegenheit, welche ich hier in der Kürze und vor allem für Anfänger nicht im Detail erklären möchte. Die Wahl der „richtigen“ ISO Zahl hängt von extrem vielen Parametern ab, um einige zu nennen:

  • Die verwendete Kamera
  • Das Setting, vom Hintergrund bis zum eigentlichen Objekt
  • Von der Temperatur
  • Von der Belichtungszeit
  • usw.

Als grobe Richtlinie, habe ich insbesondere für Anfänger einige Vorschläge(ich kann allerdings nicht garantieren, dass diese Vorschläge mit jeder Kamera und bei jedem Setting funktionieren, aber probiert es einfach mal aus):

1. Bei relativ kurzen Belichtungszeiten (ca. 10sec-60sec) durchaus eine etwas höhere ISO Zahlen nehmen. Bei meiner Kamera bin ich da bei einer ISO Zahl von 1600 oder 3200 immer gut gefahren. Von den Bildern aber bitte sehr viele machen, um später beim Stacken das Signal zu Rausch Verhältnis zu verbessern. Außerdem sollten Dark-, Bias- und Flatframes auf keinen Fall fehlen, um aus der wenigen Information das Maximum herauszuholen.
2. Mit steigender Belichtungszeit dann ruhig runter mit der ISO Zahl. Zwischen 60sec und 5min sollten die ISO Zahlen dann je nach Himmelshintergrund und Lichtstärke des Objekts so grob zwischen 200-800 liegen.
3. Bei sehr hohen Belichtungszeiten (>5min) die ISO Zahl sehr niedrig wählen, ISO 100-200 sind hier angesagt.

 

Um vielleicht nochmal einen Eindruck zu bekommen, wie sich ein Bild mit einer Belichtungszeit von 30sec bei verschiedenen ISO Zahlen verhalten kann, hier nochmal ein Beispiel. In diesem Beispiel gefällt mir persönlich ISO1600-3200 am besten:

Bilder
ISO Bild
800
1600 30sec bei ISO1600
3200 30sec bei ISO3200
6400  30sec bei ISO6400
12800 30sec bei ISO12800

Hier nochmal die Histogramme und die gestreckten Histogramm zu den Bildern:

Histogramme
ISO Originales Histrogramm Gestrecktes Histogramm
800 RGB Histogramm bei ISO800  Gestreckte RGB Histogramm bei ISO800
1600  RGB Histogramm bei ISO1600 Gestreckte RGB Histogramm bei ISO1600
3200 RGB Histogramm bei ISO3200
6400 RGB Histogramm bei ISO6400 Gestreckte RGB Histogramm bei ISO6400
12800 RGB Histogramm bei ISO12800 Gestreckte RGB Histogramm bei ISO12800

2te Frage: Ist ein 30sec belichtetes Bild dasselbe wie 3x10sec mit dem DSS gemittelt oder die Bilder einfach addiert?

Auf gar keinen Fall! Mit der Mittelung oder dem Sigma Kappa Median oder dem verrücktesten Mittelungsverfahren dieser Welt kann ich nur das Signal zu Rauschverhältnis verbessern und damit die enthaltene Information in meinem Bild besser vom Rauschen unterscheiden. Ein 10sec belichtetes Bild bleibt aber ein 10sec belichtetes Bild.

Was ist dann mit HDR?

Das ist nochmal etwas anderes, ich habe ein Bild bei weniger Belichtungszeit und eins mit mehr Belichtung. Nehmen wir z.B. den Jupiter mit seinen Monden. Der Jupiter ist mega Hell und die Monde sind total dunkel. Blöde Sache, wenn ich den Jupiter mit seinen Strukturen erkennen möchte, muss ich kurz belichten -> Jetzt sehe ich die Monde nicht mehr. Ok, dann mach ich noch ein Bild mit langer Belichtung -> Jetzt sehe ich die Monde, der Jupiter ist aber nur noch ein fetter weißer Fleck. Ich werd verrückt.
Kann ich diese Information nicht irgendwie zusammen packen, so dass ich von der langen Belichtungszeit die Monde und von der kurzen den Jupiter nehmen? Ja mit HDR, oder im DeepSkyStacker Entropy Weighted Average. Ihr seht, dass ist allerdings nochmal eine ganz andere Geschichte.
Klar, ich habe das Ganze natürlich stark vereinfacht dargestellt, aber ich denke die Prinzipien sollten so vielleicht etwas klarer werden. Und ich hoffe ihr merkt, wie komplex das ganze Thema eigentlich ist.