Вопросы по астрофото и железу без открытия отдельной темы.

[pe)I(uccep]

Количество электронов, помещающиеся в каждом пикселе. Выше FW, выше ДД (динамический диапазон). При прочих равных, конечно.

Благодарю.
А еще мб странный вопрос - могут ли встретиться ситуации, когда сенсор с низким FW является преимуществом?

[p.v.]

Выше FW, выше ДД (динамический диапазон). При прочих равных, конечно.

Это не совсем так. ДД определяется разрядностью. FW преобразуется в разрядность, но по-разному. Например, 178-я камера 14 разрядная с ямой в 15k. 294-я камера 14 разрядная с ямой в 60k. У какой их них ДД больше? Он одинаковый. При этом в 178-й звезды выгорели, а в 294-й нет. Почему? Потому что FW разложила их по разрядам с разным шагом. У 178-й при накоплении в ее яме сигнала, превышаюшего X разрядов, разряд увеличивается до X+1, у 294-й он продолжает оставаться X, пока ее яма не заполнится на достаточное значение для перехода на X+1. Яма глубже - терпения надо больше. В каком то смысле FW это ДД в пределах одного разряда.
Простая аналогия - переключение скоростей на авто с автоматом. У запора 3 передачи, у лады 9. Кто из них едет быстрее? Едут одинаково хреново, но на запоре двигло сгорит быстрее, потому что он на 1-й сотку жмет.
В результате имеем на обеих камерах макс. сигнал 14 бит, но с разной дискретизацией по m(кол-во дерганий рычага переключения скорости разное). Иными словами, на 178-й будет больше звезд с разрядностью Xmax (перегоревших и распухших), чем у 294-й. А если прямыми словами, то чем больше FW, тем линейнее матрица копит сигнал, при прочих равных, включая ДД.

[Reactor]

А номинальное значение - может оно уже не такое и большое? С чем и как сравнивать? С шумом чтения?

Вот вам трудное чтение. Вооружитесь терпением, бумагой с карандашом, и, возможно, учебниками

[mo]

178-я камера 14 разрядная с ямой в 15k. 294-я камера 14 разрядная с ямой в 60k. У какой их них ДД больше? Он одинаковый.

У 178 поставь gain = 1e/ADU. На 14 бит ты получишь 15к ADU = 15k e.
У 294 поставь gain = 4e/ADU. На 14 бит ты получишь 15к ADU = 60k e.

Шум квантоваяния будет. Будут другие проблемы малой разрядности АЦП.
Но ДД у пикселя 60к электронов будет в 4 раза выше ДД пикселя с 15к электронов (при прочих равных).

Разрядность можно постараться вернуть усреднением многих кадров.

[p.v.]

На глубокой яме надо заметно больше тянуть гистограмму, чтобы вытянуть фон, чем на малой яме. И верхний порог на глубокой яме недотягивает до потолка. Кадры банально темнее при прочих равных. Это поведение вписывается в схему, которую я описал.Чтобы говорить о разнице в ДД надо измерять и сравнивать SNR. Шум квантования определяется чувствительностью матрицы или квантовой эффективностью QE, а не гейном. Гейн усиливает уже накопленный сигнал. Он не вышибает электроны. От гейна зависит шум чтения, а не квантования. QE у 294 и 178 отличается не в разы и даже почти одинаков. Не вижу связи шумов с глубиной ямы. После вытягивания гистограммы (нормализации) я вообще не вижу разницы в ДД (в SNR) с суммой по малой яме. Они одинаковы, потому что разрядность одна. Единственная и ощутимая разница будет в более рыхлой картинке на малой яме.

[mo]

Шум квантования определяется чувствительностью матрицы или квантовой эффективностью QE, а не гейном

Нет. Шум квантования определяется разрядностью АЦП (вики).

На глубокой яме надо заметно больше тянуть гистограмму, чтобы вытянуть фон, чем на малой яме. И верхний порог на глубокой яме недотягивает до потолка

Не до конца понял твой тезис.
Давай в примерах и поэтапно.

Этап 1. Экспозиция.
Допустим, на пиксель 178 и 294 камер попало по 50 тысяч электронов.
Первая камера с малой ямой насытилась на 15к и на остальные 35 тыщ электронов забила.
Вторая камера с большой ямой набрала все 50 тысяч электронов. Ничего не проигнорировала.

На этом этапе, мы согласны, вторая камера имеет бОльший ДД? Т.к. воспринимает заряд бОльший (при прочих равных).

Этап 2. АЦП
Теперь с пикселя первой камеры надо, с помощью 14 бит АЦП считать накопленные 15к электронов. При gain = 1e / ADU получается 15к ADU. Появляется неизбежный шум (ошибка) квантования.

С пикселя второй камеры мы считываем накопленные 50к электронов с помощью того же 14 бит АЦП. Это узкое место и, если нужна глубоко динамичная картина (яркая туманность, например планетарка), то мы ставим gain = 4e / ADU и получаем те же 15к ADU. Появляется неизбежный шум (ошибка) квантования. В электронах она по размаху в 4 раза больше, шум стало быть в 2 раза больше. От этого не уйти ни в первой камере, ни во второй. Во второй это число выше. Но оно не несёт решающего значения (тут надо в цифрах, будет понятней).

При этом у нас нет шанса восстановить картину выше 15к электронов на первой камере. И есть простая возможность сделать это на второй камере. То есть от минимума до максимума у первой камеры в 4 раза меньше ДД. У второй есть проблемы в виде недостаточной разрядности АЦП. Ведушей к чуть-чуть большему шуму считывания (включая шум квантования). Для дипов это несущественно.

А вот ДД часто не хватает. Хоть и это сейчас не так критично. Когда понизился шум считывания, стало реально понижать выдержку и снимать сотни коротких. Но это тоже несёт свои издержки. Меньше КПД за счёт межкадровых подвижек и считывания. Дольше обработка. Больше фитов. Но есть и плюсы. Спутников стало больше, а больше кадров даёт больше статистики для их удаления.

Короче, инь-янь... медаль с двумя сторонами.


Другой пример попроще.
Ставим на двух камерах gain = 1e / ADU. На 178 получаем 15к максимум. На 294 получаем 16384 максимум. Имеем +8.4% в ДД. Хоть это слёзы рядом с кратным увеличением ДД при более высоких gain у второй камеры.

[ArtDen]

А есть где-нибудь описание что такое и как работает Full Well у матрицы?

[mo]

А есть где-нибудь описание что такое и как работает Full Well у матрицы?

Это просто ёмкость конденсатора пикселя.

15ке FW значит, что в конденсаторе пикселя может накопиться 15 тысяч электронов. Больше накопить он не может. Заряд будет стекать.

[p.v.]

Допустим, на пиксель 178 и 294 камер попало по 50 тысяч электронов.
Первая камера с малой ямой насытилась на 15к и на остальные 35 тыщ электронов забила.
Вторая камера с большой ямой набрала все 50 тысяч электронов. Ничего не проигнорировала.

На этом этапе, мы согласны, вторая камера имеет бОльший ДД? Т.к. воспринимает заряд бОльший (при прочих равных).

Ну как бы все так, но не совсем.
178-я набрала 15k и заполнила свои 14 бит. Соответственно вес 1 разряда у нее 15k/2^14
294-я набрала  60k и заполнила свои 14 бит. Соответственно вес 1 разряда у нее  60k/2^14
Это вес разряда в фотонах. Да, за одинаковое время их прилетит разное к-во. Но на выходе с матрицы мы этого не можем измерить. Мы измеряем эдс в вольтах. Они оцифровываютя в обоих случаях одинаково, в 14 бит.
И ДД у них обоих 14 бит. Почему? Потому что когда эти 14 бит покидают ацп и идут в fits, мы больше ничего не знаем про яму. Мы знаем только про 14 бит в фитсе. Другой инфы в нем нет. И оцениваем ДД (snr) только по нему, а не по яме.
На аппартном уровне, в пределах pn перехода мы можем говорить о емкости пикселя. Как его оцифровать, яма не знает. Знает ацп. А он 14 разрядов, а не 14х4. Но ацп ничего не знает про фотоны. Он измеряет (оцифровывает) заряд конденсатора в вольтах, а не в электронах. Пример - у нас есть бензиновый генератор, аккумулятор и стартер. Генератор работает на бензине, вырабатывает напряжение, аккумулятор копит заряд, который измеряется в a/ч. Вопрос, как мы будем измерять заряд акк - в литрах бензина или в вольтах? Стартер крутит ток. Ток не переводится обратно в литры, которые пошли на его генерацию. Но переводится в вольты и емкость (а/ч). Один и тот же акк мы можем зарядить разными генераторами за разное время. Изменится при этом емкость акк? Нет. Его условный ДД останется неизменным, 100 а/ч, например. Он может быть заряжен на 100%, но не на 400.
Второй пример. У нас есть бочка 200л и канализационная труба одинаковой, метровой высоты. Они стоят рядом. У кого на дне давление будет больше? Прикрутим к ним снизу шланг и с удивлением обнаружим, что давление в шланге будет одинаковое и оно зависит только от высоты сосуда, а не от его объема.
И причем здесь шум квантования, я не понял. Да, он у них одинаковый, на уровне 1-2 разрядов. И что это меняет? Был бы ацп 14х4 разрядов, шум квантования был бы меньше.
Предположим, фотонов у них на матрицу падает одинаковое к-во в ед. времени. Поскольку  178-я заполнит свои 14 бит раньше, чем 294-я, то и выдежка ей нужна меньшая. Соответственно, при одинаковой выдержке, 178-я даст большее заполнение гистограммы, а 294-я выдаст недодержанный кадр. И наоборот, на 178-й все сгорит, пока 294-я заполнит свои 14 бит.

[Loken]

Всем здравствуйте! Не уверен, что пишу куда нужно, но если что, потрут.
На днях успешно провернул эксперимент по переводу Nikon D5100 в монохром. Получилось с третьей попытки, но зато теперь точно знаю, что и как делать. В этой связи вопрос: есть ли смысл пилить пост с пошаговой инструкцией по астромодификации (с этой моделью легко может справиться каждый) и моно модификации этой тушки?

[Олег Чекалин]

........ есть ли смысл пилить пост с пошаговой инструкцией по астромодификации (с этой моделью легко может справиться каждый) и моно модификации этой тушки?

Конечно имеет смысл. Интересная тема и многим реально поможет сэкономить на покупке камеры.

[pe)I(uccep]

Вот что пишет zwo по 183й камере:
"Full-well capacity of 15ke– – reduces the risk of oversaturated stars in longer exposures"

В контексте вышенаписанного, вроде получается, что должно быть наоборот?
В каком месте не врубаюсь?

[scred]

Вот что пишет zwo по 183й камере:
"Full-well capacity of 15ke– – reduces the risk of oversaturated stars in longer exposures"
В контексте вышенаписанного, вроде получается, что должно быть наоборот?
В каком месте не врубаюсь?

В том месте что вы читаете рекламный листок.

[mo]

В том месте что вы читаете рекламный листок.

Лучше в замерах, согласен.

По данным ZWO, ДД на минимальном gain (там ДД максимальный) у 294 13.2 бит против ДД у 178 камеры 12.3 бит.

У меня аргументы закончились, что FW=50k лучше FW=15k при прочих равных.

[p.v.]

Про аргументы. бОльшая яма лучше мелкой. С этим никто не спорит.
У меня был вопрос почему? Сам себе ответил. Потому что большая яма копит сигнал с большей линейностью. Как результат звезды меньше пухнут.
В идеаьном случае лучше копить фотоны вечность и складывать их в долгий ящик. затем взвесить его точными весами с 14 делениями.
В маргинальном случае можно получить 1 фотон , положить его в очень мелкую кубышку и измерять весами поменьше, но тоже с 14 делениями.
Какой способ точнее определит яркость источника (к-во испускаемых им фотонов)? Понятно, что первый. Просто потому, что измерения за длительный период будут точнее.
Но ты говорил, что на большей яме больше ДД. Я про это решил поспорить. Твоих аргументов мне не хватило. И по моим представлениям мин. gain не дает макс. ДД. Но не суть.
Технически в этом вопросе наверно много аспектов и нет повода не доверять zwo.
Вот видео, где расписывается связь между gain и ДД. Чисто для общего развития, если хочется залезть в дебри. Мне не хочется, но интересно
https://youtu.be/CLN7VdJ5agg

[scred]

Три мысли вселилось в меня сегодня на эту тему:
1. Гейн лучше делать как можно бОльшим но так чтобы не ограничивались яркие звезды. Это позволит использовать весь диапазон АЦП и уменьшить шум квантования.
Причем на отношение шум/сигнал это никак не влияет, думаю.
2. Имейте в виду, что хотя шум квантования и квантовая эффективность имеют одинаковый корень, это совсем разные вещи.
3. Сразу извиняюсь если кто ест, но моя яма на даче имеет очень большой ДД, ни разу за 13 лет пользования не вызывал машину, наверное на всю жизнь хватит этого ДД. 

[Reactor]

Народ, я еще раз призываю всех перечитать эту тему. Антон там все очень грамотно и со всеми выкладками разжевал.

[Reactor]

Сразу извиняюсь если кто ест, но моя яма на даче имеет очень большой ДД, ни разу за 13 лет пользования не вызывал машину, наверное на всю жизнь хватит этого ДД.

ДД это, вообще говоря, отношение максимального регистрируемого сигнала к минимальному. Минимальный определен уровнем собственных шумов. А что у вас там выступает в качестве полезного сигнала, вот вопрос

[scred]

Народ, я еще раз призываю всех перечитать эту тему. Антон там все очень грамотно и со всеми выкладками разжевал.

Тема очень полезная, давно искал такую. Спасибо! Полезный сигнал - радуга конечно (запрещена на территории России).

[ArtDen]

Это просто ёмкость конденсатора пикселя.

15ке FW значит, что в конденсаторе пикселя может накопиться 15 тысяч электронов. Больше накопить он не может. Заряд будет стекать.

А что тогда могут означать настройки съёмки типа "High Full Well Mode"? Получается, камера как-то может управлять величиной Full Well. Но не совсем понятно как это возможно.