Darks bei DSLR - notwendig? Und wie am besten?

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tommy_nawratil
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Darks bei DSLR - notwendig? Und wie am besten?

Beitrag von tommy_nawratil »

hallo,

scheinbar ausgetretene Pfade nochmal zu hinterfragen kann sich durchaus lohnen, entweder man lernt was draus oder die Pfade sind vielleicht doch verbesserungswürdig...

Also habe ich einen kleinen "Labor" Test mit internen versus externe Darks (und Masterdark) gemacht. Zwei Serien mit 30" Fotos bei ISO 400 in die dunkle Zimmerecke geschossen, und dann einmal mit Masterdark, einmal mit internen Darks und einmal ohne Darks in DSS per Kappa-Sigma-Median gestackt (ohne Ausrichtung der Einzelbilder).

Weiters wurde eine Serie von 9x7min am live Himmel mit Dithering einmal mit und einmal ohne Masterdark-Verrechnung gestackt (mit Ausrichtung).

Um die Werte besser vergleichbar zu machen, habe ich die ungestreckten Summenbilder im erweiterten Histo von PS vermessen.

Summenbild 9x7mimn ISO400 Canon 450da 12°C gedithert Hintergrund
mit externen Darks: Mittelwert 11,80 Abweichung 2,42
ohne Dark-Verrechnung: Mittelwert 12,11 Abweichung 2,49

Summenbild 10x30sek ISO400 Canon 450da "in die Zimmerecke" 22°C nicht gedithert
ohne Dark-Verrechnung: Mittelwert 8,08 Abweichung 5,53
mit internen Darks: Mittelwert 6,94 Abweichung 4,13
mit 10 externen Darks: Mittelwert 7,71 Abweichung 5,33
ein einzelnes Dark: Mittelwert 0,07 Abweichung 0,27

Ich habe versucht identische Stellen aus dem Hintergrundrauschen zu sampeln.

Bei der Interpretation stosse ich auf Schwierigkeiten, vielleicht ist auch der ganze Ansatz aus irgendeinem Grund unsinnig. Die Bilder ohne Dark-Verrechnung und mit 10 externen Darks gleichen sich sich so sehr, dass ich Muster im Rauschen wiedererkennen kann. Dagegen sieht das Bild mit internen Darks völlig anders aus, ist dunkler und beim Hochziehen der Gradation deutlich körniger, die anderen beiden fast wie weichgezeichnet. Das widerspricht den Werten bei der Abweichung, die eigentlich den Rauschanteil repräsentieren soll (so stehts im Scotty).

Die live-Bilder mit Dithering zeigen, dass die Hotpixel durchs Dithern fast genau so gut entfernt werden als durch Darks - da ist ja kaum ein Unterschied.

Vielleicht können mir die erfahreneren Fotografen hier weiterhelfen bei der Interpretation. Folgende ketzerische Fragen drängen sich ja auf:

Sind Darks bei Dithern überhaupt notwendig? Bringen externe Darks überhaupt was?

Verändern interne Darks das Bild nun in positiver oder negativer Weise? Das Rauschen wird ja nicht einfach reduziert sondern komplett verändert.

Und wo im Bild ohne Dark-Abzug sind die Hotpixel denn geblieben, denn die wollten wir ja eigentlich mit den Darks entfernen...?

Hier die unbearbeiteten Samples im 16bit tiff Format zum selber Analysieren:

http://www.vibes.co.at/images/Dark_Test_Eos450da

bitte um eure hochgeschätzte Meinung!

lg Tommy
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Daniel_Guetl
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Beitrag von Daniel_Guetl »

Hallo Tommy,

ich würde sagen, Darks sind bei DSLR optional, Dithern nicht.

Bei der CCD muss ich aber sagen sind Darks zwingend notwendig, da man sonst Artefakten draufhat (mein KAF8300 zeigt Bias Aufhellungen im linken und rechten Bereich des Bildes) Hier sindsie aber auch viel einfacher anzulegen, durch die geregelte Kühlung. Ein Beispiel eines 30x30min Master darks in CCD Stack erstellt und gescaled: http://astrostyria.at/uploads/masterdark30min.jpg

Dieses Bild enthält natürlich die typischen Biasartefakte, die horizontalen Linien und die Aufhellungen. Lediglich die wenigen Hotpixel kommen von der langen Belichtungszeit.

Viele Grüße

Daniel
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tommy_nawratil
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Beitrag von tommy_nawratil »

hallo Daniel,

ich mache das um etwas Helligkeit in diese Kalibrierungs Geschichten zu bringen. Im Lehrbuch steht: ja Darks sind das wichtigste wegen der Hotpixel. Und durch ein Masterdark verringert sich das zufällige Ausleserauschen wegen der Mittelung. Aber wo sind die Hotpixel, und da verringert sich so gut wie nichts.

Im DSS soll man Bias/Offsets auch reintun damit der das verwurschtet, obwohl die ja schon in den Darks enthalten sind. Die nächsten sagen, nö ich mach nur interne Darks. Die nächsten sagen Blödsinn, man muss nur dithern. Dann gibts CCD-ler die ihre Darkbibliothek wegschmeissen, weil unnötig - aber sie dithern nicht mal. Und du sagst nun mit CCD braucht man Darks, mit DSLR nicht.

Ich sehe ohne Darks auch keine Hotpixel, schon gar nicht wenn gedithert wird, und das Masterdark bewirkt so gut wie gar nichts. Das interne Dark macht irgendwas, aber ein zweites Light das man stattdessen in derselben anfertigen könnte verringert das Rauschen (die Abweichung) ja stärker (durch Wurzel 2).

Also was tun, aber wirklich sinnvoll? Und mit Begründung!

lg Tommy
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Daniel_Guetl
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Beitrag von Daniel_Guetl »

Hallo Tommy,

aus meiner Sicht ist das so am klügsten:

Masterdark wird von Lights abgezogen. Wegfallen tun hier: Hotpixel, Ausleseartefakte, linearer Dunkelstromanteil. Zufälliges Rauschen wird leicht erhöht (kann mit vielen Darks minimiert werden)

Biasframes werden von Flats abgezogen: wegfallen tun hier: Ausleseartefakte (Zufälliges Rauschen wird auch hier erhöht, mehr Bilder mitteln)

Alternativ: Flatdarks werden von Flats abgezogen (zb. bei Schmalbandflats, die länger belichtet werden). Wenn man Flatdarks hat, sind Biasframes komplett für die Katz.

Zurück zu deinen Fragen:

Warum im Lehrbuch steht dass Darks wegen der Hotpixel wichtig sind verstehe ich nicht, die fallen eh bei einer Sigma Maskierung raus. Das Lehrbuch stammt wohl aus der Zeit wo es nur Mean/Average stacking gab.

In deinem Bild steigt das Rauschen durch abzug des Masterdarks. Und zwar umso stärker, je mehr dein Masterdark rauscht. Wenn du also nur ein Dark abziehst, steigt das zufällige Rauschen maximal.

Der DSS is mir nicht geheuer, programme die irgendwas automatisch machen ohne mir zu sagen was da Mathematisch passiert, mag ich nicht mehr. Mit MAXIM DL isses das gleiche. CCD Stack ist in diesem sinne viel angenehmer, dafür mussma mehr mit der Hand machen.

Dass du keine Hotpixel im gestackten Bild siehst, kommt vom Sigma Combine algorythmus. Wenn du im RAW einzelbild keine siehst, dann macht deine Canon Intern irgendwas ohne dass du es mitkriegst.

Dass interne Darks selten Sinn machen ist klar, die doppelte Belichtungszeit ohne Darkabzug ist überlegen. Ich hab mir ziemlich fest an den Kopf geschlagen als mir der eine Fotograf auf Astronomie.de verzählt hat dass er in Namibia internen Darkabzug verwendet. Auweia (schade um die Belichtungszeit unter perfektem Himmel!). Wobei dass bei alten DSLRs, die Verstärkerglühen haben (analog meiner Helligkeitsgradienten im CCD Darkframe) das sinnvoll sein kann um des 100% wegzukriegen.

Ich sage Darks sind dann wichtig wenn du einen Gradienten im Dark hast (so wie in meinen Darkframes), ob dieser Gradient jetzt ein Verstärkerglühen oder ein CCD Artefakt ist ist egal, wichtig ist dass die Rohdaten schonmal schön "Flat" sind, weil in der Bildbearbeitung des auszugleichen gelingt nie 100%.

Viele Grüße

Daniel
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markusblauensteiner
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Beitrag von markusblauensteiner »

Hallo Daniel,

wenn das alles so korrekt ist (ich nehme es an, klingt logisch), dann hast du da die kürzeste verständliche Erklärung verfasst, die man einem Einsteiger in die Hand drücken kann. :idea:

LG, Markus
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tommy_nawratil
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Beitrag von tommy_nawratil »

hallo,

das "Lehrbuch" ist der Koch/Martin und er erwähnt die Möglichkeit des Ditherns sehr wohl und beschreibt auch die Sigma-Median Stackmethode (S.253 grauer Kasten "Wenn nur ine Bias-Korrektur erfolgt").

Trotzdem wird für DSLR der interne Darkabzug stark favorisiert, sogar mit dem Beisatz, dass "der Rausch-Zuwachs wegen des einzelnen internen Darks... nicht feststellbar ist. Es empfiehlt sich stattdessen, viele Einzelaufnahmen mit internen Darks anzufertigen und diese zu mitteln."

Meine Versuche zeigen, dass bei meiner Eos 450 ein Masterdark wenig korrigiert. Bei Dithern schon gar nicht und bei Nicht-Ausrichtung auch nicht. Ich wiederhole:
ohne Dark-Verrechnung: Mittelwert 8,08 Abweichung 5,53
mit 10 externen Darks: Mittelwert 7,71 Abweichung 5,33

Die internen Darks verringern die Hintergrundhelligkeit und auch das Rauschmuster. Was tut die Canon da?

Als nächstes werde ich mal ein Einzelbild mit internem Dark und eines ohne Dark subtrahieren und anschauen was die Canon da macht. So bekomme ich vielleicht ein internes Dark mal zu Gesicht.

Es wäre auch schön wenn jemand anderer die Versuche und Auswertungen mit seiner Kamera wiederholen würde. Da ergeben sich vielleicht neue Aspekte und ich muss nicht alles allein tun. Wozu haben wir denn hier ein Forum :-) :-) :-)

lg Tommy
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markusblauensteiner
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Beitrag von markusblauensteiner »

Hallo Tommy,

ja, der Koch/Martin ist gut. Aber schon "älter". Ebenso die darin behandelten kameras. Ich glaube, dass sich da sehr viel getan hat. Wenn aber ein internes dark das Rauschmuster ändert, wirds suspekt, weil dann tut sie mehr als nur abziehen. Was, keine Ahnung, aber "irgendwas". Und das ist vielleicht schon zu viel.....

LG, Markus
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Daniel_Guetl
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Beitrag von Daniel_Guetl »

Hallo Tommy,

so wie du das beschreibst macht das interne Dark irgendwas, das Master Dark kaum was, und kein Dark is auch net schlecht. In dem Fall würde ich der einfachheit nur Bias abziehen und es dabei belassen, da der interne Darkabzug bei optimaler Nutzung der Belichtungszeit sowieso nicht zur Diskussion steht.

In dem Fall würde ich eine Messerie am Himmel vorschlagen, mit einemal Biaskorrektur und einmal Masterdarkkorrektur. Wenn sich durch die Darkkorrektur nichts signifikant verbessert, warum dann?

Viele Grüße

Daniel
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Beitrag von M13 »

Hallo!

Ich habe zwar keine Meßreihen oder Experimente durchgeführt, aber kann eigentlich nur bestägigen, dass man die Hotpixel der 450er auch z.B. per PixInsight ganz ohne Darks wegbekommt, wenn man dithert (was der Mgen sowieso automatisch macht).

Ich bin jetzt nur ein bißchen verwirrt, da stets die Bedeutung von Darks so betont wird - und dann haben sie auf einmal doch nicht so einen Effekt?!

Finde es gut, dass es immer wieder erfahrene kritische Geister gibt, die nicht einfach so alles glauben und nachmachen, sondern selbst ausprobieren und dann eben wie hier zu überraschenden Ergebnissen kommen!

lg,
Martin
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Josef
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Beitrag von Josef »

Hallo Leute!

Beim internen Dark verschwindet auch noch der letzte Rest an irgendwelchem Glühen das durch irgendetwas zustande kommt. (Verstärkerglühen!)
Da hatte ich auch mit Unmengen an externen Darks immer wieder Probleme!

Die Bilder sehen auch irgendwie glatter aus vom Gefühl her, aber mit Werten wie sie Tommy hat kann ich nicht dienen da kenn ich mich zuwenig aus.

Beim internen Dark verwende ich auch keine Bias und Flat mache ich ein Künstliches.
Zuletzt geändert von Josef am 27.06.2011, 20:42, insgesamt 1-mal geändert.
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tommy_nawratil
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Beitrag von tommy_nawratil »

hallo,

ich hoffe noch immer dass ihr selbst solche Experimente unternehmt, um einfach eine breitere Datenbasis mit verschiedenen Kameras zu bekommen!!!
Und einen Systemfehler meinerseits zu erkennen.

Eine weitere Idee wäre es, so interne Darks aus der Kamera rauszukitzeln und dann wie ein externes Masterdark abzuziehen. So könnte man die volle Belichtungszeit nutzen und dennoch das Verstärkerglühen loswerden, bei den Kameras die noch Probleme damit haben. Meine Canon 450 zählt nicht dazu.

lg Tommy
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markusblauensteiner
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Beitrag von markusblauensteiner »

Hallo Tommy,

ich werde mal bei Schlechtwetter folgendes machen:

1 Datensatz mit gleich vielen Darks wie Lights verarbeiten, den selben mit nur einem Dark und ein Mal ohne Dark.
Dann werde ich die drei Ergebnisse mal auf exakt die selbe Art in PS verarbeiten und schauen was rauskommt.
Als zweites werde ich die drei Bilder je so verarbeiten, dass das (mir )bestmögliche daraus rauskommt und den Aufwand vergleichen.
Denn letztlich ist alles messen und werken lobenswert, aber ins Ergebnis muss es sich auswirken! Erleichterungen beim Belichten werden gern in Kauf genommen, aber nicht wenn das Endergebnis leidet oder um so mehr Arbeit macht.

LG, Markus
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Beitrag von ilkr »

tommy_nawratil hat geschrieben:Trotzdem wird für DSLR der interne Darkabzug stark favorisiert, sogar mit dem Beisatz, dass "der Rausch-Zuwachs wegen des einzelnen internen Darks... nicht feststellbar ist. Es empfiehlt sich stattdessen, viele Einzelaufnahmen mit internen Darks anzufertigen und diese zu mitteln."
[...]
Als nächstes werde ich mal ein Einzelbild mit internem Dark und eines ohne Dark subtrahieren und anschauen was die Canon da macht. So bekomme ich vielleicht ein internes Dark mal zu Gesicht.
Hallo Tommy,

das mit dem nicht vorhandenen Rauschzuwachs muss irgendwie Unsinn sein, außer das Rauschen des internen Darks wird vor der Subtraktion irgendwie von der Kamera geglättet. Dann würd ich mich aber auch davor fürchten.

Ich muss aber ganz ehrlich sagen, ein internes Dark ist ohnehin völlig illusorisch. Ich seh im Forum Belichtungszeiten von 4, 5, 6 Stunden aufwärts, wenn daraus 8, 10, 12 Stunden werden, was hat das für einen Reiz? Dass ich in 3 Monaten einmal das Material für 1 Bild zusammenbekomme? :shock: Ist schon klar, einige im Forum machen langfristige Dinge, aber ist nicht gerade die Mehrzahl, die sich auf diese Weise die Freude am Hobby erhalten kann...

Ich habe mit externen Masterdarks bei meiner EOS350D folgende Erfahrung gemacht: Temperatur nicht mehr als +/-5°C bei tiefen Temperaturen, (<0°C) nicht mehr als +/-3°C bei hohen. Masterdark nicht viel mehr als ein paar Monate früher oder später als das Bildmaterial, sonst eliminieren sie die Hotpixel nicht so gut. (Neue kommen später dazu bzw. waren früher noch nicht da.)

Daniel hat recht, man könnte die ganze Sache mit den Hotpixeln auch mit dem Dithern und Sigma Clipping wegbekommen, aber was, wenn man nicht Clippen will, weil man z.B. Kleinplaneten nicht wegclippen will? :roll:

Ich hatte auch einmal versucht, das zusätzliche (thermische) Zufallsrauschen mit unterkühlten Darks zu unterdrücken, und dafür die Belichtungszeit geringfügig zu erhöhen, sodass das Verstärkerglühen dennoch korrekt korrigiert würde. Leider folgt die Inhomogenität duch den Verstärker nicht jener der kleinräumigen Chipinhomogenitäten, daher bin ich damit auf die Nase gefallen. Wenn's jemand versuchen sollte, spart Euch die Mühe!

LG
Reinhard
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