Общие вопросы планетной съемки

[p.v.]

Поскольку в планетных темах периодически возникают вопросы, что первично - курица или яйца,  т.е. телескоп или камера, т.е. гистограмма или fps, т.е. фотошоп или регистакс, давно возникло желание вынести обсуждение всех этих актуальных вопросов в отдельную тему и углубиться в выяснение истины по самое ни хочу.  С тем, чтобы в профильных темах планетчики публиковали свои достижения не отвлекаясь на ерунду. Думаю, многим будет интересно послушать бывалых людей.

Сразу оговорюсь, эта тема не предназначена для публикаций фото. Здесь мы будем задавать какие то полезные технические и теоретические вопросы и, по возможности, получать на них исчерпывающие ответы.

На мой взгляд, сообщество планетных фотографов не в последнюю очередь заботят следующие вопросы, по которым периодически возникают споры:

На что влияет повышение fps и что оно дает
Влияет ли на что-нибудь разрядность камеры и как
Как влияет количество кадров на результат сложения
На что  влияет заполнение гистограммы
Как влияют шумы камеры на итоговый шум суммы
Как влияет сиинг и апертура на КПД системы

Вот и давайте с ними разберемся.
В качестве затравки, я подготовил маленький отчет по одному эксперименту. Подопытным кроликом был Сатурн. Яркость его невелика, висит низко, и представляет определенные трудности для съемки. При этом, наряду с Юпитером это очень интересный и сложный объект.

Суть эксперимента проста - набрать больше хороших кадров в экстремальных условиях. По результату я составил одну иллюстрацию и пару графиков.
Иллюстрация иллюстрирует, что Сатурн, например, можно снимать при практически нулевой яркости картинки, идущей с камеры, и при этом что-то выжимать из стека. Графики показывают некоторые общие тенденции и зависимости в планетной фотографии, как я их понимаю.

Сразу оговорюсь, цифры на графиках условные и призваны отображать только тенденции, а не конкретные показатели. Для каждой отдельной системы телескоп/камера надо строить свой собственный график.

p.s. Просьба к участникам дискуссий придерживаться правил хорошего тона и говорить по существу вопроса. Оставим выяснение отношений за рамками этой темы. Спасибо за понимание.

Поехали)

[p.v.]

Пояснение к рисункам и графикам. Падение яркости картинки с камеры до определенного предела, близкого к нулю, мало влияет на итоговый результат. Это безусловно приводит к повышению шума отдельного кадра. Но оно отлично компенсируется увеличением кадров в стеке. Лишь после падения яркости ниже определенного критического предела, происходит необратимая деградация стека. В приведенном примере именно такой случай. Например, Autostakkert расставляет какие-то alignment points только при нулевом пороге яркости. А PIPP из 15000 кадров оставил только 200. Т.е. ролик хуже некуда. И что мы видим в итоге? Вполне нормальную картинку. Точнее, почти нормальную.
При деконволюции вылезает шум, потому как исходный сигнал изначально находился на уровне шума.
В аналогичных условиях был снят похожий ролик, https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,3496.msg2830059.html#msg2830059 с чуть большей яркостью(уровень определения в Autostakkert 5%). Там этих проблем уже не возникало. Отсюда можно сделать выводы о нелинейной зависимости шумов стека от заполненности гистограммы исходников. А дальше можно спроецировать заполнение гистограммы на fps и убедиться, что повышение fps (не доводя дело до определенного катастрофического падения яркости) несет в себе кучу бонусов и практически никаких негативных последствий.

Далее. Раньше я говорил, что съемка в 16 бит дает существенное снижение шумов в кадре и на сумме. Результаты эксперимента это подтверждают и позволяют сделать вывод, что 16 бит позволяет вытащить более зашумленные детали, на границе чувствительности, а, значит, и увеличить S/N суммы стека. А, значит, позволяет снимать с более высоким fps при том же заполнении гистограммы и S/N.

Нижний график  показывает зависимость качества суммы от количества кадров в стеке для разных атмосферных условий. А также показывает необходимость повышения fps при ухудшении сиинга для достижения нужного качества суммы при заданном количестве кадров. И еще он условно показывает влияние апертуры на эти зависимости, т.е на зависимость кпд апертуры от сиинга. Проще говоря, чем больше апертура, тем все это актуальнее для нее, чтобы она работала на все 100.

[Дмитрий Маколкин]

Будьте любезны, сделайте пожалуйста оговорку, что экспериментальные данные получены на конкретной камере и пожалуйста приведите её название.

[Дмитрий Маколкин]

И ещё вопрос: как меняется у Вашей камеры отношение сигнал/шум при уменьшении выдержки?

[p.v.]

Использовалась камера, что у меня в подписи, т.е. Point Grey Flea3, mono, 3.2 mb, USB 3.0. Думаю, что все сказанное выше относится к любой ч/б камере в полной мере, если не использовать thirdparty софт типа FireCapture. Т.к. алгоритмы обработки влияют на результат напрямую.
По второму вопросу  Вам лучше мануалы посмотреть. Я не интересовался.  А поскольку я пользуюсь родным софтом от PG, то там нет такого измерителя шума. Чисто на глаз никак не меняется. Падает яркость и контраст, и все. При увеличении gain шум растет и на максимуме (24db) заметен визуально. Но дело в том, что этот шум никак не влияет на шум суммы, о чем и говорит первый  график. Т.е. всегда можно подобрать такое N, чтобы его нивелировать, и при условии, что яркость кадра выше порога, ведущего к деградации суммы. Поэтому, на шум отдельного кадра я не обращаю внимания. Более важно достичь оптимальной яркости и контраста визуально, что и приводит к максимальному S/N в итоге.

[bigol]

уровень определения в Autostakkert 5%

Это что?

Раньше я говорил, что съемка в 16 бит дает существенное снижение шумов в кадре и на сумме. Результаты эксперимента это подтверждают и позволяют сделать вывод, что 16 бит позволяет вытащить более зашумленные детали, на границе чувствительности, а, значит, и увеличить S/N суммы стека. А, значит, позволяет снимать с более высоким fps при том же заполнении гистограммы и S/N.

Точно, говорил. Но не убедил. По конкретной камере - возможны любые чудеса. В целом - не соответствует действительности.

[p.v.]

Мы уже на ты?) А должен был кого-то убедить? У меня нет такой миссии в свою веру обращать.
В AS есть такой вверх/вниз контрол, Min. Bright называется. Находится в окне, где точки расставляются.

Перейдем от словоблудия к делу.

В целом - не соответствует действительности.

Ваши основания делать такие заявления? Вы исследовали этот вопрос в целом? На каких камерах? Где можно посмотреть результаты?

[bigol]

В AS есть такой вверх/вниз контрол, Min. Bright называется. Находится в окне, где точки расставляются.

А, понятно. Тогда, имхо, лучше так и писать, как называется, чтобы не было лишних вопросов.

Ваши основания делать такие заявления? Вы исследовали этот вопрос в целом? На каких камерах? Где можно посмотреть результаты?

Лично я - нет. Только на своей. Просто ваши утверждения практически противоположны множеству утверждений других людей. Поэтому я могу допустить, что ваш опыт связан с какими-то очень своеобразными особенностями конкретной камеры и ПО к ней, но делать из этого широкие обобщения - нет оснований. Впрочем, Дмитрий уже это отметил.

[Fantom]

Падение яркости картинки с камеры до определенного предела, близкого к нулю, мало влияет на итоговый результат. Это безусловно приводит к повышению шума отдельного кадра.

1 Не совсем понятно что такое яркость картинки
2 Я так понимаю что вы утверждаете что с падением "яркости картинки", то есть отдельных кадров увеличивается шум?
3 Первое предложение/утверждение вообще не понял.

Если не сложно конкретизируйте.

[p.v.]

ваш опыт связан с какими-то очень своеобразными особенностями конкретной камеры и ПО к ней, но делать из этого широкие обобщения - нет оснований. Впрочем, Дмитрий уже это отметил.

Может этот ответ вас удовлетворит:

Думаю, что все сказанное выше относится к любой ч/б камере в полной мере, если не использовать thirdparty софт типа FireCapture. Т.к. алгоритмы обработки влияют на результат напрямую.

Я не могу, конечно говорить за все камеры, с одной стороны. С другой стороны, речь идет не о камерах вовсе, а о том, что на форуме многими утверждается, что шум стека напрямую зависит от шума кадра и этот шум никак не может быть компенсирован увеличением стека. А так же о пагубном влиянии увеличения fps на шум отдельного кадра и, как следствие, на качество стека. Подобные утверждения здесь введены в ранг религии. Возможно, эти мифы просто кому-то выгодны. А также возможно, что это искренние заблуждения, связанные с недостатком опыта или информации.
Поэтому я тут не свою камеру продвигаю, а совсем другим занимаюсь. По этой причине было бы неплохо переключить разговор с обсуждения моделей камер на физику, например. Или на математику. Известно, что при сложении N кадров S/N растет пропорционально N/Sqr(n). Шум отдельного кадра, независимо от его природы и источника здесь будет коэффициентом в числителе. Так что..

Падение яркости картинки с камеры до определенного предела, близкого к нулю, мало влияет на итоговый результат. Это безусловно приводит к повышению шума отдельного кадра.

1 Не совсем понятно что такое яркость картинки
2 Я так понимаю что вы утверждаете что с падением "яркости картинки", то есть отдельных кадров увеличивается шум?
3 Первое предложение/утверждение вообще не понял.
Если не сложно конкретизируйте.

1.Что непонятного в термине яркость? Плотность фотонов на единицу площади. Так понятней?))
2.Увеличивается шум в отношении сигнала. т.е 1/ (s/n). При пропадании сигнала, например, из-за дымки, шум в кадре остается. Куда он денется? Поэтому S/N падает. Что то не так?
3. Я тоже не понял, что вы не поняли. Если не сложно конкретизируйте.

Господа, я предлагаю увести разговор из формата пресс-конференции. Все, что имел сказать, я уже сказал. Почему бы вам не поделиться собственными опытами между собой, вместо того, чтобы засыпать меня вопросами?

[Дмитрий Маколкин]

Нет ничего, знаете, ли приятней, чем разрушать кем то и зачем-то придуманные миф, особенно если он себя изжил. Возможно, это миф просто кому-то выгоден.

Ваша страсть к разоблачительству сыграла с Вами дурную шутку. Люди просто уходят и не желают вести с Вами вдумчивую дискуссию.

[Aleksandrrr]

Возможно, это миф просто кому-то выгоден

Миф о чем, о том, что шум стека зависит от шума отдельного кадра? 
И сами же ниже пишете формулу, подтверждающую этот "миф". А также тот "миф", согласно которому падение отношения сигнал/шум нельзя компенсировать пропорциональным увеличением числа кадров, т.к. отношение нелинейно.

[p.v.]

шум стека зависит от шума отдельного кадра

А кто с этим спорит?

падение отношения сигнал/шум нельзя компенсировать пропорциональным увеличением числа кадров, т.к. отношение нелинейно.

А кто говорит, что оно линейно? На графике как раз и показана эта нелинейность N/Sqr(n). И что значит "пропорциональным "? S/N измеряется в децибелах, количество в штуках. Какие между ними пропорции? )) Если только математические. А если есть пропорции, то почему же нельзя? Для меня это загадка.
В тексте написано, что при определенной критически низкой яркости, когда сигнал на уровне шума в кадре, восстановить его до полноценного большей суммой возможно даже в этом случае, но он не будет полноценным, т.е. сравнимым с суммой нормальных кадров. Кто и где сказал, что это падение нельзя компенсировать? Посмотрите на рис.1 в этой теме. Там на отдельном кадре просто нет сигнала, а шум есть, т.е S/N стремится к нулю. И посмотрите на сумму. Вы хотите сказать, что у них одинаковый S/N? Или что Вы хотите сказать?

сами же ниже пишете формулу, подтверждающую этот "миф".

Эта формула говорит о том, что имея фиксированный шум кадра, шум суммы будет стремиться к нулю при увеличении N.
Об этом же и говорят приведенные выше графики. Об этом же говорит скриншот вверху. Но никак не об обратном. Вот и все мифы.

[Fantom]

Автору: тема снова пустая. Либо очередная попытка доказать таблицу умножения, либо совершенно безответственная игра терминами.

Падение яркости картинки с камеры до определенного предела, близкого к нулю, мало влияет на итоговый результат. Это безусловно приводит к повышению шума отдельного кадра.

Увеличивается шум в отношении сигнала. т.е 1/ (s/n). При пропадании сигнала, например, из-за дымки, шум в кадре остается. Куда он денется? Поэтому S/N падает. Что то не так?

То мы говорим об уровне шума, тут же выкручиваемся и говорим о SNR. Это разные вещи! В итоге оба утверждения ложны.  Уровень сигнала на кадре от объекта не влияет на уровень шума, а в дроби S/N меняется не N, а S. Именно за счет уровня сигнала от объекта и меняется дробь. Так же не понятно почему изначально мы говорим о шуме квантования и тут же приплетаем дымку.
Короче снова ни о чем. Это не физика а демагогия.

[p.v.]

Никакого смысла в ваших постах, вообще никак не относящихся к обсуждаемому вопросу, я не вижу. Что сказать то хотели, в очередной уже раз? Что у вас больше опыт по планетам? Или что все как то иначе обстоит, чем на самом деле? Ну так излагайте свою теорию, подтверждайте ее своими работами, или хотя бы чужими. Только флудить заканчивайте уже. Вы как-то болезненно реагируете на мои посты. С этим надо что-то делать. И большая просьба не заниматься домыслами. Я нигде не говорил ни о шуме квантования, ни вообще о природе шумов. Почитайте внимательно о чем идет речь и говорите по делу, коль так хочется поговорить.

[bigol]

на форуме многими утверждается, что шум стека напрямую зависит от шума кадра и этот шум никак не может быть компенсирован увеличением стека. А так же о пагубном влиянии увеличения fps на шум отдельного кадра и, как следствие, на качество стека. Подобные утверждения здесь введены в ранг религии. Возможно, эти мифы просто кому-то выгодны. А также возможно, что это искренние заблуждения, связанные с недостатком опыта или информации.

Жесть. Недостаток опыта, говорите? Кому вы это говорите? Людям, некоторые из которых десяток лет этим занимаются? И кто говорит? Человек, без году неделя в астрофото, не имеющий ни одного действительно хорошего снимка, но постоянно толкающий очередные "гениальные" теории в астросъемке? Ранее был дипскай, теперь вот - планеты. То перефокусировка по каждому кратеру Луны, то преимущества 16 бит, то вот теперь "гарантированный результат" при практически отсутствии объекта в кадре, зато съемке в 200 и более фпс?
Чтобы увеличить SNR в 10 раз, нужно количество кадров увеличить в 100. Т.е. вместо выбранных 2000 из 10000 стека, придется выбрать 20000 из 100000 стека, при условии, что эти 20000 хороших кадров ТАМ ЕСТЬ. Я уж не говорю о совершенно не нужных затратах в смысле объема этих роликов и необходимости их хранения, времени на обработку и т.д. И это еще без учета, что представленный вами "призрак Сатурна" на одиночном кадре имеет наверняка SNR даже не в 10 раз хуже нормального, а в еще в разы хуже.
Нужно еще учесть, что слабые детали, при съемке одиночного кадра имеющие сигнал ниже уровня шума, так и НЕ ПОЯВЯТСЯ на сумме при ЛЮБОМ количестве складываемых кадров. Вы это понимаете?
У вас перед глазами ПРЕКРАСНЫЕ результаты людей, использующих традиционную, доступную всем методику, не требующую какого-то особенного оборудования или софта.  Почему не воспользоваться их опытом?
Никакие ваши теории не дадут результата при посредственной атмосфере. При нормальной - результат будет без всяких 200 фпс.
Если объект настолько яркий, что позволяет использовать более высокий фпс БЕЗ снижения SNR - этим можно пользоваться. В итоге ролики набираются быстрее, кадров в них будет больше. Артефактов деротации Юпа будет меньше, к примеру. Но снижение SNR просто ради увеличения ФПС - не имеет смысла.

[Дмитрий Маколкин]

Вы с чем не согласны то конкретно, по теме разговора? Я не вижу возражений по существу.

Конкретно по теме разговора. Вы предельно безапелляционно обобщаете выводы, сделанные для конкретной камеры, которая в этом форуме есть только у Вас на вообще все камеры, которыми пользуются здешние астрофотографы.
Покупать такую же как у Вас камеру чтобы проверить Ваши наблюдения тут никто не будет, жаль даже не столько денег, сколько наблюдательного времени, которого никогда не бывает слишком много.
В результате мы тут можем обсуждать Ваши выводы, даже не выводы а обобщения, которые резко противоречат как теории, так и практике. Только и всего.
Если же Вы хотите делать обобщения, то не сочтите за труд проверить свои выводы и рекомендации на других камерах, например на той же планетной камере от Баслера или PG на 618-м чипе. Ну или не проверяйте, но тогда воздержитесь от обобщений.

[p.v.]

В результате мы тут можем обсуждать Ваши выводы, даже не выводы а обобщения, которые резко противоречат как теории, так и практике.

Вы не могли бы привести хоть одно мое утверждение, которое противоречит какой либо теории и чьей либо практике?
В чем именно противоречие, чему и чьей практике? Конкретизируйте свои обобщения.

Я не просил ни Вас, ни кого либо другого обсуждать мои теории, подходы, камеры или жизненную философию. Тем более что-либо покупать и перепроверять. Тема была создана не для этого. А для того, чтобы тут обсуждались вопросы планетной съемки теми, кому это интересно. Именно для этого я выложил в нее, а не в какую-то другую результаты своих наблюдений и свои собственные выводы. По существу дела не поступило ни одного вопроса. Вместо этого идет какой то флуд и морализаторство. Вы можете выложить свои. Они у вас есть?

Вы всегда можете выступить с опровержением, если написанное в теме лично вас, как то оскорбляет или наносит непоправимый вред вашим жизненным устоям или убеждениям.

И еще. Вы не могли бы впредь воздерживаться от советов, кому, как и что делать? Конкретно, как и что снимать, как и что об этом писать, в какой форме излагать, как и на что обобщать? Вы сделали бы лично мне большое одолжение. Спасибо.

[Aleksandrrr]

справедливости ради стоит сказать, что действительно без 16 бит иногда не обойтись. Например. если картинка при вменяемых выдержке и усилении очень темная, а повышение усиления в данной камере приводит к резкому проявлению разного рода паттернов и других неблагоприятных эффектов, то все-таки нет иного выхода, кроме как снимать в 16 бит, ибо при малом заполнении гистограммы риск потерять детали и усилить шум из-за малой разрядности неизбежно повышается.

[p.v.]

Все верно. Вот иллюстрация по шумам для 16 и 8 bpp. Структура шума, его вес в сигнале и суммарный S/N кадра совершенно разные. Обратите внимание на край диска, насколько он резок и контрастен в 16 бит и насколько "размыт" фоном и "грубее" в 8 битах. И это при "вменяемой"яркости и fps. Ну и динамический диапазон получается совершенно разный. Это хорошо видно по полутеням на краю диска. В экстремальных условиях все усугубляется. И хотя на сумме шум нивелируется и там, и там, в 16 бит на сумме "вылезут" менее контрастные и более тонкие детали.
100% тут http://img-fotki.yandex.ru/get/9326/7035564.8/0_137808_ba38d3c2_orig

Еще одна иллюстрация, показывающая разницу в 70 и 120 fps, или 150 (точно не помню) при съемке с балкона. При увеличении fps до определенного значения, смазанное изображение начинает "раскладываться" на несколько хаотично "прыгающих" вокруг основного изображения двойников. При этом четкость основного изображения возрастает. После выравнивания кадров PIPP, при сборке изображения в AS, с большим fps  сумма получается более четкой и "собранной", с большим разрешением, в то время как при уменьшении fps происходит "замыливание". На приведенных кадрах в 1-м случае (f4.3м, 20.04.14) сама атмосфера была стабильнее, чем во 2-м (f3.8м, 9.04.14).