Zahřívání foťáku během exponování a temné snímky

JP · #1

Zajímalo by mě, jak pořizujete temné snímky u digitálních foťáků (bez chlazení čipu). Šum, který chci temným snímkem odečíst se vlastním zahřátím foťáku během několika expozic zvedne na několikanásobek viz. http://hvezdarna.plzen-city.cz/technika ... ivani.html

U temných snímků si ještě dovedu představit, že je budu dělat při určitých konstatních podmínkých (zahřátý foťák na provozní teplotu). Při nočním fotografování ale mezi snímky mám různě dlouhé pauzy a ani z důvodu výdrže baterek, ztraceného času, apod. nevidím příliš reálné zapínat foťák hodinu předem.
Nebo by bylo naopak lepší nechat foták vždy vychladnout? To asi taky není příliš reálné.

Potom by mi vycházelo nejlepší nějakým způsobem (zkušeným pohledem ) určit zašumění fotky a vybrat si temný snímek s odpovídajícím šumem bez ohledu na délku expozice.

Jak to děláte vy?

#2

Temné snímky dělám až na konci fotografování, hned po skončení, zatímco balím. Vzhledem k tomu, že fotím nejvýše na 800ASA, není uvedený jev zdaleka tak výrazný. Vlastní objekt je pak vyfotografovaný obvykle na jeden zátah, mám také časovač.

Přesnost je evidentně dostačující účelu, ke kterému ten foťák používám (tj hezké snímky objektů, se kterými nechci dělat žádnou vědu) na fotometrii a tak by to samozřejmě nebylo, ale to i z mnoha dalších důvodů, takže to je jedno.

MP · #3

Delam to stejne, po skonceni foceni proste zadekluji dalekohled a zmacknu spoust casovace jeste jednou, bez zmeny expozice nebo poctu snimku. Pokud balim moc rychle a potrebuji uklidit dalekohled, tak serii prerusim, sundam fotak z dalekohledu, necham jej venku, zavru krytkou a pokracuji.

Mam spis opacny problem, nez zahrivani provozem. Behem jasne noci casto vyrazne klesne teplota a tak je na konci fotak studenejsi, nez na zacatku. Asi budu delat par darkframu i pred focenim a pak to zprumeruji.

Tady bude mozna rozdil mezi Canony s procesory DIGIC ( D60, D30, 300D, 10D, 1D, 1Ds ) a DIGIC II ( 350D, 20D, 5D, 1D Mark II, 1Ds Mark II ). Ty nove maji mensi prikon, takze se mene zahrivaji. A jeste vic topi fotaky s CCD chipy ( tedy skoro vsechny krome Canonu a Nikonu D2H ).

MP · #4

Tak aby bylo videt, jaky zmatek muze vzniknout, predkladam tri darkframy, vsechny focene 320sec/ISO1600 okamzite po sobe s pauzami 3 sekundy. Gama je vytazena na hodnotu 6 :

Ano, bylo to focene v tomto poradi, fotak tedy chladnul a sum se menil dost rychle. Bylo to tim, ze jsem prave sundal Canona z dalekohledu a nechal jej lezet na tasce asi 20cm nad zemi. A pri zemi bylo vyrazne chladneji, nez o metr vys na vytahu Newtona. Takze pokud chcete opravdu kvalitni darkframe, nesmite s fotakem hybat a musite ty temne snimky delat pred kazdou fotkou i po ni. Ale ja bych z toho nedelal takovou vedu.

Psion · #5

Temné snímky se dají u EOS používat při průměrné okolní teplotě +/- 2°C. Je pravda, že provozem se čip foťáku zahřeje po delší době více než na začátku. Nejlepší je jak psal kdysi HonzaS, že udělat na začátku jeden 300s zahřívací snímek a pak začít teprve "načisto". Pokud teplota klesá více doporučuje se udělat temné snímky na začátku a na konci focení a pak je zprůměrovat. U CCD kamer se dokonce nedoporučuje používat starší dark frame než 1 rok, protože CCD kamery mění trochu stárnutím vlastnosti.

JP · #6

Dovolím si nesouhlasit s tvrzením, že to příliš nevadí. K čemu je mi, že udržím teplotu okolí na konstantní hodnotě, když se mi vnitřní teplota čipu zveden o 20 stupňů (vyčteno z grafu u 5 min. expozice)?
Při kratších expozicích nebo nižší citlivosti to samozřejmě není tak výrazné. Předpokládám ale, že když MMys fotí na 800ASA, tak zase používá delší expozice, takže celkově se dostane na podobné hodnoty.

Ještě jsem doplnil do grafu další hodnoty šumu pro různé teploty a expozice. Všechny expozice byly dělány na 3200 ASA, pauza mezi snímky je 5 s, pokud není uvedeno jinak.

MP · #7

Ne, ze by to nevadilo. Ale tezko s tim muzes neco delat. Nahore jsem predvedl, ze to pri foceni "v terenu" muze byt i naopak a chip muze postupne chladnout. To poznas az kdyz si darkframy prohlednes a vytahnes u nich kontrast. Pak muzes vybrat ty, u kterych je flek od elektroluminiscence zesilovace nejpodobnejsi tomu na snimcich a zprumerovat je. Nic lepsiho mne nenapada, mereni teploty chipu behem expozice nevidim realne a odvozovat ji z teploty okoli jak videt take neni nejpresnejsi. A spolehat na to, ze stoupa nebo klesa podle nejake krivky je v chladne noci za promenliveho vetru take dost blahove.

#8

Já bych z toho takovou vědu nedělal. Určovat míru šumu velikostí JPG může být značně zavádějící. Téměř stoprocentně se nejedná o lineární vztah mezi mírou šumu a velikostí jpg.

Standardně fotím snímky 4-8minut na 800ASA. Darkframy 8minut na 800ASA se mi pohybují velikostí v rozsahu zhruba od 5.5 do 6.5MB, bez ohledu na to, jestli bylo -5st. nebo +15st.

Když dělám sekvenci temných snímků po focení, tak rozdíl ve velikosti mezi prvním a poslední třeba v řadě deseti, je minimální: konkrétní příklad 5.976MB a 6.106MB

Sekvenci snímků jednoho objektu fotím taktéž naráz časovačem, a vlastní nahřátí foťáku proběhne ve většině případů na snímcích kdy ostřím a ladím kompozici. Navíc u 800ASA je evidentně závislost na teplotě výrazně menší.

Já bohužel momentáleně nemám čas, udělat konkrétní testy s mým postupem, ovšem z velikosti JPG opravdu usuzovat nelze. Zpracování RAW->JPG, tak jak ho dělá firmware ve fotáku, je značně nelineární a adaptuje se evidentně zčásti podle obsahu obrazu. Pro jednoznačné posouzení šumu je třeba porovnávat data přímo v RAW souborech, nebo zkonvertovaných Adobe DNG rawech. To umí třeba SubRAW od Honzy Špuláka. Jediné jednoznačné porovnání, je střední hodnota a směrodatná odchylka obrazového signálu.

Zkrátka jednoduše řečeno, při obvyklém použití nevidím rozdílu mezi jednotlivými pořízenými temnými snímky, dokonce mohu (a také tak činím) bez problémů používat starší snímky, pořízené za přibližně stejné teploty (venkovní, tu si poznamenávám).

Celé zpracování odečtu DF, aplikace flatfieldu a interpolace míst hot pixelů (tj. plně saturovaných) se odehrává pomocí speciálního SW ještě v lineárních neinterpolovaných 12bitových RAW datech, a teprve nakonec se provede konverze a interpolace do RGB, a pouhé zprůměrování jednotlivých snímku v Registaru.

Opačný postup odečtu temných snímku v JPG nebo TIFF (tedy až po interpolaci) je takřka nepoužitelný, i když dark sedí velmi dobře. Konverze+interpolace hotpixely a šum rozmaže, a protože je na interpolaci použit nějaký adaptivní algoritmus, je rozmazání hotpixelů pokaždé jiné, podle toho, jak je rozložen šum okolo hotpixelu, a výsledek za moc nestojí.

MP · #9

To je vsechno jasne, jen znovu upozornuji na ty 3 darkframy, ktere jsem vlozil vyse. Ja vim, je to extrem, bezne se mi to nestava, ale proste to tak muze byt. Jsou nafocene tesne po sobe, bezprostredne po "ostrych" expozicich. Takovy rozdil zpusobilo jen presunuti fotaku z dalekohledu blize k zemi. Takze doporucuji si pro jistotu prohlednout, co vlastne clovek do vysledneho darkframu prumeruje.

K posouzeni miry sumu : linearne prevest na TIFF nebo PSD, nacist do PhotoShopu, zobrazit histogram a zapsat si median rozlozeni intenzity.

#10

Ještě jedna drobná poznámka k šumu:

To, čemu běžně říkáte šum ve snímku, má dvě složky:

Nejvýraznější složka (alespoň u EOS 300D) však není šum, ale rozdílný temný proud jednotlivých pixelů. Tento je u každého pixelu stále stejný, a závislý na teplotě (jak, to jsem nikdy nezkoumal). Lze ho odstranit odečtením PRůMĚRNÉHO temného snímku.

Pak je tam opravdový šum, ať již fotonový (vzhledem k délkám expozice asi minimální) nebo vyčítací. Ten se odečtením temných snímků samozřejmě nevyeliminuje, na to pomůže pouze skládání více snímků. I tento šum je evidentně závislý na teplotě.

Otázkou je nyní která část toho, jak říkáme, "šumu" je jak moc teplotně závislá. Podle zběžného prohlédnutí mých archivovaných temných snímků a také zpracovaných snímků s odečtenými temnými snímky to vypadá, že teplotně závislý je hlavně ten temný proud jednotlivých pixelů, zatímco šum, který zbyde ve snímcích po odečtení DF, tedy pravý náhodný šum, je závislý víceméně jen na nastavené citlivosti, a na teplotě prakticky nezávisí.

Na přesné měření bohužel momentálně opravdu nemám čas. Pokud se do toho někdo z Vás chce ponořit, mohu kdyžtak dodat návod, jak to udělat.