Techniky Astrofotografie, zpracování snímků

[MMys]

pokud jsou si počty snímků rovny, je poměr signál/šum u složeniny i u master dark snímku stejný. Takže si aplikací DF nepokazíš poměr signál šum.

Pokud jich bude méně, teoreticky již obraz trochu degraduješ. Každopádně větší přínos má celkové zvýšení počtu obojího. Ne jen přidávat počet DF. Jako maximum (obojího) bych viděl počet 20-30. Více už nemá význam.

[GaP]

Chceš říct Martine, že nemá smysl s DSLR pořizovat více jak 30 expozic? 20-30 chápu jako optimum pro běžné objekty, tedy ty poměrně jasné, viditelné. Pokud však doluji ty nejslabší partie zvláště u mlhovin, tak se dostvám velice snadno na hranici šumu. Myslíš, že řekněme s 50 nebo i více expozicemi bych si již v našich běžných podmínkách nepomohl.

Pavel Gaugg

[MMys]

Myslím že ne (nebo už jen prakticky neznatelně). Ale pomůžeš si, když těch 30 expozic prodloužíš, samozřejmě pokud budeš mít odpovídající master dark-frame ze stejného počtu snímků.

[ceres]

GaP napsal: Chceš říct Martine, že nemá smysl s DSLR pořizovat více jak 30 expozic? 20-30 chápu jako optimum pro běžné objekty, tedy ty poměrně jasné, viditelné. Pokud však doluji ty nejslabší partie zvláště u mlhovin, tak se dostvám velice snadno na hranici šumu. Myslíš, že řekněme s 50 nebo i více expozicemi bych si již v našich běžných podmínkách nepomohl.

Pavel Gaugg
On by ten pocet expozicii mal fungovat s mocninou dvoch. Teda (cca) 4, 8, 16, 32, 64... Cize, ak chces oproti 30 expoziciam dosiahnut este lepsi vysledok, musis ich urobit zhruba dvojnasobok...

[KDan]

Počet expozic přece vůbec nemusí být vyjádřen mocninou dvou. Jen platí, že teprve při zdvojnásobení počtu expozic obdržíme "pozorovatelně lepší výsledek", což je dáno fyziologií vnímání. Můžeme ale klidně fotit v řadě 3, 6, 12, 24 snímků ... atd.

Jinak se chci zeptat: nevíte někdo o nějakém pramenu, v němž by byly popsané matematické procedury, užívané při míchání vrstev v PS (color dodge, vivid color, screen, soft light, hard light ...)

[KDan]

Platí ale, že jakmile jsou od jistého počtu složených expozic úrovně jednotlivých šumů pod hodnotou 1 ADU, nemá už ve skládání význam pokračovat - protože výsledek nijak rozumně neuplatníme. Kdesi jsem to už pro běžné hodnoty čtecího šumu počítal a opravdu jako dostatečné vychází něco kolem 30 expozic.

[MMys]

ceres napsal:

On by ten pocet expozicii mal fungovat s mocninou dvoch. Teda (cca) 4, 8, 16, 32, 64... Cize, ak chces oproti 30 expoziciam dosiahnut este lepsi vysledok, musis ich urobit zhruba dvojnasobok...
Nojo, jenomže pokud po určitém počtu zprůměrovaných expozic klesne výsledný čtecí šum pod 1ADU, už si nic nepomůžeš. Veškeré ostatní defekty v obraze jsou už systematického charakteru. Nejvýraznější je dobře "nepasující" darkframe, protože pořídit darky při stejné teplotě jako snímky je víceméně vyloučené. Teplota se mění za provozu, s okolní teplotou a podobně. Mám zkušenosti, že šum (vlastně to už není náhodný šum ale systematický offset pixelů) se již nesnižuje po nějakých 25-30 snímcích a stejném počtu DF (u 300D). A pokaždé to vyjde trochu jiank, záleží na tom, jak dark pasuje ke snímku. A objeví se to hlavně když lovím slabé partie snímku.
-------------------------------
Heh - KDan byl rychlejší. Právě ta jeho poznámka mě asi před měsícem vyprovokovala k pokusu, a má pravdu.

[KpS]

KDan napsal:
Jinak se chci zeptat: nevíte někdo o nějakém pramenu, v němž by byly popsané matematické procedury, užívané při míchání vrstev v PS (color dodge, vivid color, screen, soft light, hard light ...)Možná bude užitečný odkaz http://www.nathanm.com/photoshop-blending-math/ . Uvedené vzorce ale bude kvůli přehlednosti asi vhodné přepsat např. do tvaru, jaký je použit v tam uvedeném druhém odkazu (ten sám má ještě i pokračování).

[ceres]

Osobne si myslim, ze kazda expozicia navyse nieco prinesie... Ked ale na to skladanie pozerate ako na priemerovanie, je to samozrejme tak, ako pisete. Kedze ja preferujem skladanie pripocitavanim, nieco take sa mi nikdy nestane... Vysledok - vypriemerovane pozadie - dostanem i tak a zvysuje sa mi odstup signal/sum. Jeden z najlepsich clankov na tuto temu je tu:

http://starizona.com/acb/ccd/advtheoryexp.aspx

Cize, priemerovanim dvoch expozicii stupne uroven signalu na dvojnasobok a uroven sumu (kedze je nahodny) na nasobok odmocniny dvoch, teda 1,4x. Preto teda tie mocniny dvoch pri expoziciach a nie dvojnasobky (to len tak na okraj pre KDan). Rozvedenim tychto uvah o nahodnom sume a pomere S/N mozno tiez prist k zaveru, preco je lepsich 10x5minut expozicie, ako 5x10minut expozicie. Nechcem tu opakovat rozne argumenty, precitajte si clanok v odkaze. Je tam toho zhrnuteho naozaj vela a velmi kvalitne...

[KDan]

To ceres: Obávám se, že to, co jsi popsal, úplně správně není (asi jsi nechtěně zaměnil součet za průměrování; nechápu, proč by průměrováním dvou expozic měla dvakrát stoupnout úroveň signálu). Článek v Tvém odkazu je sice pěkným a jednoduchým shrnutím této problematiky, ale nijak si s tím, co jsem uvedl, neodporuje.
Rozhodně z něj nic neplyne o tom, že by počty expozic musely být mocninou dvou. Vždyť pro dva snímky sice vzroste poměr signálu k šumu 1.41x, ale pro tři hned 1.73x! Opravdu - není důvod, proč by měly být počty expozic dány řadou 2, 4, 8, 16, 32. Snad jen ten, že to vypadá hezky a jednoduše. Každým zdvojnásobením počtu expozic se zlepší odstup signál-šum 1.41x - a to je oč tu běží. Když vypočítáme dvacetinásobek logaritmu odmocniny ze dvou, 20log(sqrt(2)), dostaneme vylepšení šumové bilance v decibelech (konkrétně 3dB). A to je ta hodnota zvětšení kvality, kterou lidské smysly považují za "jednoznačně vyhodnotitelnou". Platí to nejen pro zrak, ale například i pro sluch.

[MMys]

Ano, ano, tento odkaz znám, u CCD to je takřka ideální a dominuje čtecí šum. Jenomže u DSLR jsem opravdu limitovaný vždy nedokonalým odstraněním termálního signálu jednotlivých pixelů. Ještě nikdy se mi nepodařilo udělat flaty tak, aby tam nějaké více nateklé, nebo naopak tmavší (příliš odečtené) pixely nevznikly.

Snažil jsem se to eliminovat malým posunem foceného pole při jednotlivých skupinách snímků (vždy aspoň třech), aby po registraci nepadly na sebe stejné pixely, a pak použít nějakou z metod k eliminaci odchýlených hodnot. Výsledky se tím značně zlepšily, ale hodně by pomohlo mít každý snímek posunutý trošku jinak.

[KDan]

Koukám, že ta chyba s průměrováním a následným zdvojnásobováním úrovně signálu je hned v úvodu onoho článku. Podle mě tam má správně být, že průměrováním dvou expozic zůstane úroveň užitečného obrazového signálu ve výsledném snímku stejná, zatímco úroveň šumu se relativně vůči němu 1.41x sníží.

Každopádně, ke stejným výsledkům i závěrům se dá dojít i jiným pořadím úvah. Já postupuju při focení na DSLR tak, že udělám několik zkušebních expozic a změřím signál pozadí foceného objektu. Jakmile ten má od čtecího šumu odstup větší než 40dB (tj. je min. 100x větší) a pokud zároveň není objekt přeexponovaný, považuju to za expozici s dobrou výchozí podmínkou pro výsledný odstup signál-šum. Takových expozic potom vyrobím co nejvíc, ale stačí mezi 20 až 30, většinou při 800 nebo 1600ASA (když spěchám). Různým počítáním, od striktně rigorózního po selské úvahy, mi vychází, že výsledný snímek získaný tímto postupem "je rozumným způsobem blízký" (tj. méně než 3dB) maximu, které lze v daných podmínkách získat.  

[FunTomas]

MMys napsal: .....ale hodně by pomohlo mít každý snímek posunutý trošku jinak...
To posúvanie je všeobecne známe pravidlo astrofotografov (Lodriguss, Schedler, ...). Ja som dosť lenivý aby som po každej expozícii prestavoval montáž a autoguider. Je to jednoduché, stačí posunúť kríž o pár pixlov, montáž sa sama nastaví na novú polohu. Len sa toto celé nedá zautomatizovať spolu s fotografovaním, pokiaľ sa nejedná o počítačom riadené snímanie. V takom prípade sa dá naskriptovať hocičo a ovládať aj fotoaparát.
Ja dávam zatiaľ prednosť spánku počas niekoľkohodinového exponovania, pretože len tak som schopný na druhý deň existovať a budovať "kapitalizmus" .

[MMys]

Z toho důvodu to posouvám ručně vždy po skupině snímků, dojde-li na to čas.

Už mne asi před měsícem napadlo udělat do TVGuideru i spoušť na DSLR, že by sis tam v menu nacvakal časové sekvence, a matici posunů, pro počet do 9 snímků třeba matici posunů 3x3 v RA a DE, pro více jak 9 už 4x4, atd... Zadal posun a TVGuider by pěkně mezi expozicemi vždy pohnul foťákemv RA a DE.

Bohužel, není tam na desce na to nyní žádný výstup. Třeba udělám nějakou modifikaci desky, s malým jack výstupem navíc. Teda jestli je volný nějaký výstup na MCU. Mám pocit, že to bylo nějak nadoraz...

[ceres]

KDan napsal: Koukám, že ta chyba s průměrováním a následným zdvojnásobováním úrovně signálu je hned v úvodu onoho článku. Podle mě tam má správně být, že průměrováním dvou expozic zůstane úroveň užitečného obrazového signálu ve výsledném snímku stejná, zatímco úroveň šumu se relativně vůči němu 1.41x sníží.
Nemyslim si to. Podla mna scitanim dvoch snimkov sa uroven signalu nejakeho zdroja zdvojnasobi (resp. scita na uroven signal 1 + signal 2 - nemusia a ani nemaju vzdy rovnaku hodnotu, aj ked pri zaokruhleni sa to da povazovat za dvojnasobok), no uroven pozadia sa scita nie na dvojnasobok, ale na hodnotu 2× priemer signalu z pozadia. Vo vseobecnosti z toho vyjde ta odmocnina 2, pretoze sum je v danom bode so suradnicami x, y nahodny. Takze chyba tam podla mna nie je...

Kazdopadne nikdy nepriemerujem. Uvedomme si, ze pri priemerovani sice rastie pomer S/N, ale nezvysuje sa dynamika snimky (pri DSLR je to tych 12 bit s prizmurenim oboch oci, pri najnovsich 14 bit, pri CCD kamerach je to od 12 do 16 bit, hoci tych 16 bit je skutocnych len pri tych najdrahsich kamerach, i ked aj tie lacnejsie maju 16-bitovy A/D prevodnik, ale to je len take natahovanie pre lepsiu predajnost).

Pri scitani sa dynamika zvysuje, pretoze sa jednoducho navysuje hodnota pixelov (30×12 bit > 17 bit; 30×4000 urovni > 120000 urovni). Ak ma objekt pri 12 bit prevazne hodnotu 3000 a pozadie 150, pri scitani 30 zaberov dosiahne objekt 90000 a pozadie 4500. Pomer sa sice nezmeni, vzrastie vsak rozdiel (dynamika). Navyse, pozadie sa vyhladi, teda nebude mat v praxi tych 4500, ale povedzme len 3200 (delene sqr(2)). Teda, vzrastie aj S/N z 20 na 28... Takze, preto scitam... 8)