CCD kamery pro úzkopásmovou fotografii

[Konihlav]

vcera jsem jeste naposledy promeril sveho Atika 314L+ a pri teplote pouhych -5 stupnu (testovano doma v teple) je vysledek moc pekny.

reading BIAS frame bias_m05_1x1-001.tiff
reading BIAS frame bias_m05_1x1-002.tiff
reading BIAS frame bias_m05_1x1-003.tiff
reading BIAS frame bias_m05_1x1-004.tiff
reading BIAS frame bias_m05_1x1-005.tiff
reading BIAS frame bias_m05_1x1-006.tiff
reading BIAS frame bias_m05_1x1-007.tiff
reading BIAS frame bias_m05_1x1-008.tiff
reading BIAS frame bias_m05_1x1-009.tiff
reading BIAS frame bias_m05_1x1-010.tiff
reading FLAT frame flat_m05_E-001.tiff and FLAT frame flat_m05_E-002.tiff
gain#1 = 0.25938
reading FLAT frame flat_m05_E-002.tiff and FLAT frame flat_m05_E-003.tiff
gain#2 = 0.25947
reading FLAT frame flat_m05_E-003.tiff and FLAT frame flat_m05_E-004.tiff
gain#3 = 0.25911
reading FLAT frame flat_m05_E-004.tiff and FLAT frame flat_m05_E-005.tiff
gain#4 = 0.25986
Gain = 0.25945
reading BIAS frame bias_m05_1x1-001.tiff
StdDev#1 = 14.37790ADU
reading BIAS frame bias_m05_1x1-002.tiff
StdDev#2 = 14.38796ADU
reading BIAS frame bias_m05_1x1-003.tiff
StdDev#3 = 14.44190ADU
reading BIAS frame bias_m05_1x1-004.tiff
StdDev#4 = 14.47727ADU
reading BIAS frame bias_m05_1x1-005.tiff
StdDev#5 = 14.37214ADU
reading BIAS frame bias_m05_1x1-006.tiff
StdDev#6 = 14.42228ADU
reading BIAS frame bias_m05_1x1-007.tiff
StdDev#7 = 14.45198ADU
reading BIAS frame bias_m05_1x1-008.tiff
StdDev#8 = 14.48421ADU
reading BIAS frame bias_m05_1x1-009.tiff
StdDev#9 = 14.46259ADU
reading BIAS frame bias_m05_1x1-010.tiff
StdDev#10 = 14.42623ADU
StdDev = 14.43045ADU
Readout Noise = 3.74405e-
reading BIAS frame bias_m05_1x1-001.tiff
StdDev#1 = 15.34833ADU
reading BIAS frame bias_m05_1x1-002.tiff
StdDev#2 = 15.32024ADU
reading BIAS frame bias_m05_1x1-003.tiff
StdDev#3 = 15.27717ADU
reading BIAS frame bias_m05_1x1-004.tiff
StdDev#4 = 15.22107ADU
reading BIAS frame bias_m05_1x1-005.tiff
StdDev#5 = 15.28587ADU
reading BIAS frame bias_m05_1x1-006.tiff
StdDev#6 = 15.28719ADU
reading BIAS frame bias_m05_1x1-007.tiff
StdDev#7 = 15.29010ADU
reading BIAS frame bias_m05_1x1-008.tiff
StdDev#8 = 15.41912ADU
reading BIAS frame bias_m05_1x1-009.tiff
StdDev#9 = 15.26974ADU
reading BIAS frame bias_m05_1x1-010.tiff
StdDev#10 = 15.22385ADU
StdDev = 15.29427ADU
Total System Noise = 3.96817e-

CCD Camera Measurement:
-----------------------
Gain = 0.26
Readout Noise = 3.74e-
Total System Noise = 3.97e-


tak decka, mate nekdo kameru, kterou jsem jeste nemeril? IMG0H napriklad? cokoli postup viz:
http://www.astro-forum.cz/cgi-bin/yabb/ ... 3251/60#66

diky

[hokle]

Ahoj Pavle,
promiň, že jsem Ti snímky z IMG0H ještě neposlal, udělám dnes nebo zítra určitě. Nějak jsem nestíhal.

Honza

[Konihlav]

hokleho QHY IMG-0H:


CCD Camera Measurement:
-----------------------
Gain = 0.05
Readout Noise = 7.62e-
Total System Noise = 7.98e-


GAIN 26.

[deavi]

Toto sem bylo bylo přesunuto ze sekce snímky, protože chlazení CCD kamery s touto tématikou dost souvisí,
MMys

Sice nevím které fotoborce máš na mysli, ale podle mě u KAF senzorů to smysl má a v -20 by byl hřích chladit jen na -30. Když fotim doma tak neřeším spotřebu a ženu chlazení na nižší úroveň, v terénu na louce bych byl střízlivější.

[MMys]

No, právě že je rozdíl mezi jednotlivými typy, hlavně KAF vs. KAI, ale i v těch KAF jsou velké rozdíly. Zrovna KAF-8300 má ten temný proud vcelku malý (byť do Sony HAD je ještě daleko). Ale chladit to pod -30 už asi moc význam nemá. Zase si naděláš problémy s RBI (někde se tento jev zde už diskutoval), pokud ti pole snímku trochu cestuje, nebo děláš dithering.

[Sasa3]

to FunTomas:

QHY9 s KAF-8300 chipem, kterou jsem mel moznost promerit, mela temny proud 0.015e-/s/pixel pri T=-30C (presneji -29.5C). Za 15 minut se v pixelu nashromazdi naboj 13.5e-, odpovidajici sum temneho proudu je pak 3.7e-, coz je neporovnatelne mensi nez samotny vycitaci sum kamery, ktery byl 10e-. I kdyby bylo pozadi oblohy nulove, coz je krajni pripad a s 7nm nehrozi, tak by se sum diky temnemu proudu pri -30C zvedl z idealnich 10e- na 10.6e-. Sest procent v pomeru signal sum je prakticky neviditelne (odpovida to prodlouzeni expozice o 12%). Diky pozadi oblohy ten rozdil bude ale jeste mensi.

Chlazeni na -50C by melo vetsi efekt, kdyby ho daevi skombinoval s delsi expozicni dobou. Dejme tomu misto 15 minut by to bylo 40 minut. Pak by rozdil mezi -30C a -48C delal vylepseni SNR o 13%, coz odpovida asi ctvrtinove uspore casu. To uz je tak na hrane vsimnutelnosti. Efekt prechodu od 15ti minut k 40 minutam je ale znatelne vetsi, ten bude znamenat usporu v SNR faktorem 1.63, tedy vic jak 60% a to je hodne. Znamena to efektivni prodlouzeni celkove nasnimane doby faktorem 2.7x! To samozrejme za predpokladu nuloveho pozadi, s nenulovym pozadim ta uspora nebude tak velka. To ovsem plati i pro to chlazeni. Cili ano, chlazeni pod -30C pomuze, ale daleko vetsi rezerva je v prodlouzeni expozicni doby jednoho snimku. Podle mych odhadu by  pri realistickem pozadi na tmave obloze mohlo u QHY9 delat prechod z 15ti minut na 30 minut usporu faktorem 1.3x pro SNR (cili 70% uspory casu). Na mestske obloze uz jenom  1.16x (asi tretina uspory v case). Porad to jsou ale vetsi efekty nez prechod z -30C na -50C.

Jina situace s touhle kamerkou, kdy ma chlazeni pod -30C jednoznacne smysl, je pri binovani 2x2 u mene svetelnych soustav. Vycitaci sum 10e- zustava, ale temny proud bude 4x vetsi. Sum se pri -30C zvetsi na 12.4e-, coz uz pujde poznat. Chlazenim na -48C temny proud klesne faktorem 3 a vysledny sum bude 10.9e-. Takze to bude asi 15ti procentni vylepseni v pomeru signal sum, coz uz bude vsimnutelne, ale nebude to  nic vyrazneho.

Olati, kdyz lze vic chladit tak to nevadi (krome potencialniho problemu s RBI). Stejne jako nevadi prodlouzit jednotlive expozice (krome potencialnich problemu s pointaci , druzicemi  letadly). Pokud to nic nestoji, tak proc to tak neudelat. Jenom od urciteho okamziku je uz ten benefit maly a muze byt prevazen onemi potencialnimi problemy.

Jinak deavi, velmi pekny snimek. Zajimave je, ze v dalekohledu vnimam jenom obrysy Vanocniho stromecku tvoreneho hvezdami, ale samotny stred stromecku mi prijde temny. Tady je zas videt, ze je pekne cely vyplneny mlhovinou a ta ma pri trose fantazie taky tvar toho stromecku, stejne jako hvezdy otevrene hvezdokupy...

[FunTomas]

Sasa3: díky za perfektné vysvetlenie. Toto sú pre mňa argumenty, ktoré vyvážia chuť chladiť na čo najnižšiu teplotu. Takže ja to za seba uzavriem tak, že hoci by som tiež najradšej chladil na čo najmenšiu teplotu, po tomto peknom výklade ostanem radšej pri zemi a budem šetriť elektroniku kamery. Veľký dík.

[demonek]

Jina situace s touhle kamerkou, kdy ma chlazeni pod -30C jednoznacne smysl, je pri binovani 2x2 u mene svetelnych soustav.

Ahoj pánové.Když už jste u toho vysvětlování... Mohl by mně někdo prozradit co znamená binování 2x2 ?

[jezevec]

Ja to vidim tak ze...
pouzije sa polovicna velkost vystupneho obrazku a fotony ktore pred tym napadali do 2x2 pixelov (4 pixelov) sa scitaju do jedneho pixla.

Ten mas viac "svetly" na ukor znizeneho rozlisenie obrazku.

Mna by zas zaujimalo co je to RBI

"Dynamický rozsah lze
zvětšit zvýšením plnící kapacity sloučením nábojů ze
sousedních pixelů (vytvářením tzv. superpixelů, tj.
matic 2 × 2, 3 × 3, ..., n × n původních pixelů),
ovšem za cenu snížení plošného rozlišení
(rozlišovací schopnosti) senzoru. Proces slučování
pixelů do superpixelu se nazývá plnění (binning)
Vyšším plněním lze dosáhnout lepšího poměru
mezi aktivním signálem a teplotním šumem
Při plnění 1 × 1 je pro aktivní signál 10 elektronů a
temnotní šum 10 elektronů (při zanedbatelném
čtecím šumu) poměr signál šum 1 : 1. Při zvýšení
plnění (na 2 × 2 pixely) se aktivní signál zvýší 4×,
zatímco temnotní šum zůstane stejný, poměr signál
šum se tedy zvýší na 4 : 1."

[MMys]

Residual Bulk Image

Zjednodušeně řečeno, při hodně nízké teplotě zůstanou v hloubce substrátu, hlevně v místech, kde byl naexponován silnější signál,  uvězněné elektrony, které se při vyčítání z pixelu neodstraní, a při následné expozici "prodifundují" zpět do pixelu a po vyčtení tak předchozí obraz ovlivní ten následující.

Krásně si to můžeš vyzkouše tak, že nafotíš jeden snímek, vyčteš ho, pak hned uděláš uděláš dlouhý dark-frame, vyčteš ho a hodně ho stretchneš. Uvidíš v něm pozůstatky předchozího obrazu. Hlavně místa, kde bylo v předchozím snímku exponováno do saturace, se objeví.

V praxi to má vliv, pokud používáš dithering (posouvání pole mezi expozicemi), tak kolem jasné hvězdy ti vznikne takový "klikatý" obrazec, kopírující posuny při ditheringu.

Také to dokáže ovlivnit kalibrační snímky.

http://canburytech.net/QSI532/RBI.html
http://www.ptbmagazine.com/features/200 ... _0409.html
http://www.narrowbandimaging.com/residu ... g_page.htm

[jezevec]

aktivní signál zvýší 4×,
zatímco temnotní šum zůstane stejný, poměr signál
šum se tedy zvýší na 4 : 1.Tomu ale nerozumiem, signal je aj tak zachyteny do 4 pixlov ktory kazdy z nich ma svoj sum, cize ked nascitam signal z 4 pixlov do jedneho tak to scitam aj s ich sumom, z tych 4 pixlov ci?

[MMys]

Právě že ne. Když to pak vyčítáš, tak uděláš vždy dva posuny vertikálních registrů, tím vyklopíš do každého pixelu horizontálníhho registru dva pixely z vertikálů, a následně uděláš dva posuny horizontálního registru, čímž dostaneš do výstupního uzlu signál z té čtevřice. Pak teprve přečteš hodnotu ve výstupním uzlu CCD senzoru. Tedy v tomto případě tam máš čtecí šum 1x. Pokud to vyčteš bez binningu a uděláš SW binning 2x2, máš ve výsledném pixelu započtený čtecí šum 4x.

Samotný pixel nijak nešumí (pominu-li termální signál a k němu odpovídající šum, ale ten je velmi dobře eliminovaný chlazením). Čtecí šum vzniká až v okamžiku přečtení hodnoty napětí výstupního uzlu.

Další výhoda je, že máš 4x tak větší plochu "pixelu", tedy 4x větší akumulovaný počet elektronů, což zlepší poměr signálu k šumu (zde je to zase záležitost fotonového šumu).  

[deavi]

Díky Sasovi za vysvětlení celé situace ohledně nastavení teplot. Pokud nepoužívám dithering, tak mi RBI nezpůsobí žádné artefakty, když fotím pořád stejné pole, je to tak? Aspoň jsem nic doteď nezpozoroval, ale člověk nikdy neví

[MMys]

pokud se ti ani nestáčí pole, tak ne. Pokud se ti trošku stáčí, můžeš mít u jasné hvězdy malý "ocásek". Vzhledem k tomu, že se to ale při zpracování většinou stretchne dost nelineárně, tak se ten artefakt může schovat ve velkém kotoučku hvězdy.

Pokud neděláš vědomý dithering, neřešil bych to.

[Sasa3]

Sasa3: díky za perfektné vysvetlenie. Toto sú pre mňa argumenty, ktoré vyvážia chuť chladiť na čo najnižšiu teplotu. Takže ja to za seba uzavriem tak, že hoci by som tiež najradšej chladil na čo najmenšiu teplotu, po tomto peknom výklade ostanem radšej pri zemi a budem šetriť elektroniku kamery.  ;) Veľký dík.
Mozna by to chtelo presunout do vlakna o uzkopasmovem foceni (nekde tady na foru urcite je),  at neplevelime tema o deaviho fotografii.

Ja bych to spis formuloval tak, ze chlad na co nejmensi teplotu, ktera ti nezpusobuje problemy (RBI, roseni, vybiti baterek, dofoceni temnych snimku apod.) Stejne tak prodluz jednotlive expozice na maximum mozneho, tak aby to nezpusobovalo komplikace (ujeta pointace, apod.). To jsou v podstate zlata pravidla pro foceni s uzkopasmovymi filtry a plati pro prakticky vsechny kamery. Jedina vyjimka, kterou znam, je Atik 314L se Sony chipem (a pravdepodobne i jine kamerky s obdobnym nebo stejnym chipem). Pro ni to plati samozrejme taky, ale ma tak maly vycitaci sum a temny proud, ze se lze priblizit idealnimu vysledku jiz pri 10-20ti minutovych expozicich  (leda kdyby snad clovek fotil nekde na tmave obloze s 3nm filtrem a jeste k tomu f/10 dalekohledem...). Jen pro predstavu, vycitaci sum je jen 3.4e- (aspon u te moji) a temny proud tak maly, ze pri ~0C (ne pri -30C jako u KAF-8300) se vytvori jeden par elektron-dira v jednom pixelu v prumeru za 3 minuty.

Konkretne u QHY9 si myslim, ze je dulezitejsi prodlouzit expozici jednotlivych snimku na maximum mozneho nez rozdil mezi chlazenim -30C a -50C. A to proto, ze vycitaci sum je mnohem vetsi nez sum temneho proudu pri -30C. Clovek by musel delat 2 hodinove expozice, aby byl sum temneho proudu pri -30C stejny jako vycitaci sum (za tu dobu se v pixelu diky temnemu sumu ulozi naboj kolem 100e-, jeho statisticka fluktuace je onech 10e-). Jinak receno, dokud nebudes delat 2 hodinove expozice, tak by te nemelo ze sna budit to, ze nechladis na -50C, ale jenom -30C, a mel by jsi v klidu spat. U binovani 2x2 se sum temneho proudu vyrovna vycitacimu sumu po 30 minutach, coz uz je realna expozicni doba. Tady ten benefit lepsiho chlazeni tedy lze ocekavat. Tohle je jenom jinym zpusobem, mozna jednodussim a intuitvnejsim, receno, to co jsem psal v tom predchozim prispevku bez tech cisel kolem.

Vsechno tohle je samozrejme treba brat s rezervou. Pozadi oblohy setre jeste vic ty rozdily a ucini jak lepsi chlazeni ci prodlouzeni expozice bezvyzamejsim. Kde je ta hranice, na kterou ma smysl jit, ale zalezi prave na pozadi oblohy a to zase uz na mnoha dalsich parametrech: samotnemu jasu oblohy, sirce uzkopasmoveho filtru a svetelnosti dalekohedu. Zase by melo platit, ze v momente, kdy je sum svetelneho pozadi dominantnim sumem, tak ostani veci nehraji uz prakticky zadnou roli a prodlouzeni expozice ci zmenseni teploty chipu uz povede pouze k bezvyznamnym vylepseni. Toho lze dosahnout prave u ATIKu 314, u KAF-8300 to nejde ani na mestske obloze s 7nm filtrem (teda pokud nefotim na f/3, tak pak ale zase zacnou haprovat ty filtry...) Napr., kdyz fotim z Rican, tak bych v f/4.8 a 7nm Ha filtru ocekaval pozadi na urovni kolem 10 fotonu za minutu na pixel kamery QHY9 (pokud jsem se neseknul s prepoctem mezi Atikem 314L a QHY9). Pri kvantove ucinnosti kolem 50% to znamena, ze na 20ti minutove expozici mi pozadi oblohy vyrobi naboj 100e-. Jeho sum je 10e- a je shodny s vycitacim sumem. Cili nekde k 2-3 nasobku tehle doby, tj. nekam k 40-60 minutam, ma smysl prodluzovat expozicni dobu jednotliveho snimku. Pak uz si moc nepomuzu, protoze sum oblohy bude dominantni. Opet i z toho prikladu vychazi, ze u QHY9 hraje prodlouzeni expozicni doby opravdu tu nejvetsi roli a ze tady jsou nejvetsi rezervy.

A jeste poznamka na konci. Neni nutne to vzdy hnat az na hranu. Pekne snimky jdou udelat i kdyz clovek na 100% nevyuziva moznosti kamery.