О пользе и вреде часовых выдержек

[Олег Чекалин]

Алексей, неохота в чужом материале ошибки искать. Вот мое сравнение. 4х10 и 40 минут одиночка, FLI ML16803.

[mo]

Давным-давно перешёл я с Canon 450Da на QHY8L. Отснял пятиминутный кадр и ... удивился, что судя по фону, можно снимать аж 11ч до момента, когда фон станет лишь 32к, то есть половина диапазона. Цифры не точные, давно дело было, но порядок верный - десяток часов.

К тому же времени я перешёл на внеосевик и сабы по 10...20 и даже разок 30 минут уже не были столь впечатляющими. Поэтому зарядил час и пошёл спать . Чтобы не нервничать.

[mo]

Не прочувствовал я пользу часовика совершенно, ни одного плюса. Конечно, вполне может быть что это не тот вид объекта (слабая галактика), может быть на туманностях и там где нужно пыль вытянуть - будет эффект.

Дело нужное.
Как погода будет, отсниму тот же М106 часом и четырьмя пятнадцатиминутками.

[onwlad]

Саша, неохота в чужом материале ошибки искать. Вот мое сравнение. 4х10 и 40 минут одиночка, FLI ML16803

Олег, это узкополосник?

[Олег Чекалин]

Саша, неохота в чужом материале ошибки искать. Вот мое сравнение. 4х10 и 40 минут одиночка, FLI ML16803

Олег, это узкополосник?

Влад, это Ha 7нм. Фрагменты Симеиза-147.

[onwlad]

Влад, это Ha 7нм. Фрагменты Симеиза-147.

Ясно. 
Тогда все правильно. При съемке в узкополосниках выдержка должна выбираться по принципу - "Чем больше тем и лучше".
Фон неба задавлен, шум считывания нет.
При съемке в широкополосном канале шум считывания, при достаточно длинной величине субэкспозиции, может потонуть в шуме от фона.

 

[mo]

Ясно. 
Тогда все правильно. При съемке в узкополосниках выдержка должна выбираться по принципу - "Чем больше тем и лучше".
Фон неба задавлен, шум считывания нет.
При съемке в широкополосном канале шум считывания, при достаточно длинной величине субэкспозиции, может потонуть в шуме от фона.

Что приводит к обобщению: "В RGB лучше снимать ~двадцатиминутки край, в часовых нет смысла"?

[Олег Чекалин]

Влад, это Ha 7нм. Фрагменты Симеиза-147.

Ясно. 
Тогда все правильно. При съемке в узкополосниках выдержка должна выбираться по принципу - "Чем больше тем и лучше".
Фон неба задавлен, шум считывания нет.
При съемке в широкополосном канале шум считывания, при достаточно длинной величине субэкспозиции, может потонуть в шуме от фона.

 

Конечно,  под каждую задачу, нужно свою калибровку режима проводить, причем времени не жалеть. Но, для горных условий, правило "чем больше, тем лучше" будет работать почти всегда, нужно только верхние ограничения определить - яма, геометрия, случайные ошибки сопровождения.
ПС. Посмотрел картинки в L канале. FSQ-106 F/5, камера FLI ML 16803, Шатжатмаз. Фон на калиброванной картинке за 5 минут ниже 900. То есть по крайней мере до 100-150 минут мы фоном не ограничиваемся.

[Олег Чекалин]

А вот, чтобы понимать за что боремся, разность двух биасов с этой камеры.

[san2002]

Давным-давно перешёл я с Canon 450Da на QHY8L. Отснял пятиминутный кадр и ... удивился, что судя по фону, можно снимать аж 11ч до момента, когда фон станет лишь 32к, то есть половина диапазона. Цифры не точные, давно дело было, но порядок верный - десяток часов.

К тому же времени я перешёл на внеосевик и сабы по 10...20 и даже разок 30 минут уже не были столь впечатляющими. Поэтому зарядил час и пошёл спать . Чтобы не нервничать.

Олег, 32К - фон?! У меня 6К на часовике вышло - и то что с ним дальше делать непонятно. Объект выбран был не очень удачно, мало что на нем можно сравнить. Но допустим была бы туманность с множеством слабых деталей - не потонет в таком фоне? Шум неба и окружающей среды в любом случае присутствует, даже вне города. У меня подозрение что он задавит детали, ради которых стоило бы столько копить сигнал

[Якут]

   Может быт, для каждого неба и камеры подобрать свою макс. выдержку?

[mo]

Олег, 32К - фон?! У меня 6К на часовике вышло - и то что с ним дальше делать непонятно. Объект выбран был не очень удачно, мало что на нем можно сравнить. Но допустим была бы туманность с множеством слабых деталей - не потонет в таком фоне? Шум неба и окружающей среды в любом случае присутствует, даже вне города. У меня подозрение что он задавит детали, ради которых стоило бы столько копить сигнал

32к - это экстрим . Расчётный фон на ~11ч выдержке. Просто я впервые держал в руках астрокамеру и не мог понять, почему я тратил своё время на съёмку на кэнон.

Да не, я не призываю 11ч сабы делать. Мне интересно теперь разобраться нужен ли в RGB этот час выдержки или же смысла нет.

Поснимаю, сравню.
Я поддержу Олега Ч в тезисе "для каждой камеры проведём исследование и сделаем выводы". Хоть это несколько печально - я думал будет теоретическое обобщение "часовые рулят" или "в часовых нет смысла". Но слишком тонкие моменты затрагиваются. Темновой сенсора, шум считывания конкретной камеры (который отличается у QHY9, QSI 583 и SBIG 8300, хоть и сенсор один), фон неба...

И вот, раз в итоговом ответе участвует неконтроллируемая переменная "фон неба", общий совет даже только для моего астрографа вовсе сложно дать

[Олег Чекалин]

Олег, 32К - фон?! У меня 6К на часовике вышло - и то что с ним дальше делать непонятно. Объект выбран был не очень удачно, мало что на нем можно сравнить. Но допустим была бы туманность с множеством слабых деталей - не потонет в таком фоне? Шум неба и окружающей среды в любом случае присутствует, даже вне города. У меня подозрение что он задавит детали, ради которых стоило бы столько копить сигнал

32к - это экстрим . Расчётный фон на ~11ч выдержке. Просто я впервые держал в руках астрокамеру и не мог понять, почему я тратил своё время на съёмку на кэнон.

Да не, я не призываю 11ч сабы делать. Мне интересно теперь разобраться нужен ли в RGB этот час выдержки или же смысла нет.

Поснимаю, сравню.
Я поддержу Олега Ч в тезисе "для каждой камеры проведём исследование и сделаем выводы". Хоть это несколько печально - я думал будет теоретическое обобщение "часовые рулят" или "в часовых нет смысла". Но слишком тонкие моменты затрагиваются. Темновой сенсора, шум считывания конкретной камеры (который отличается у QHY9, QSI 583 и SBIG 8300, хоть и сенсор один), фон неба...

И вот, раз в итоговом ответе участвует неконтроллируемая переменная "фон неба", общий совет даже только для моего астрографа вовсе сложно дать

Уменьшение количества субов всегда уменьшает шум картинки. Но, при очень высоком фоне неба может возникнуть ситуация, когда влияние шума считывание будет малозначительным.
Про  исследование для каждой камеры - я писал про выбор оптимального режима калибровки кадров. Режим экспонирования вопросов не вызывает.

[onwlad]

Что приводит к обобщению: "В RGB лучше снимать ~двадцатиминутки край, в часовых нет смысла"?

Где-то так.
Но, конкретная величина зависит от темноты неба, камеры и светосилы оптики.

В моем случае: 9" телескопа при масштабе 0,9" на пиксель на чипе KAI-4022 и в месте как "сине-зеленая" зона по засветке выходило порядка 23-25 минут в канале светимости.  Это расчетные данные, исходя из конкретного неба и определенной связки скоп-камера с известными характеристиками. Это означает, что полчаса или час может и было лучше, но не кардинально.  Поэтому, именно в широкополосных каналах лично для себя принял решение ограничиваться не более 20 минутными субами.

Основные соображения по широкополосным субам:

1. 20 минут заметно легче получить. Выше вероятность, что не прийдет шальное облачко, выпадет роса или наступит рассвет...
2.  Для алгоритмов сложения сигма-клиппингом  желательно хотя бы десяток кадров, но совсем будет уже хорошо, чтобы их было порядка 25-30 штук. Тогда и этот бл. жирный спутник наискосок через весь кадр не имеет никакого значения.
3. При съемке относительно ярких объектов на фоне МП или при наличии большого числа ярких (8-10 зв. величины) в кадре может показаться, что и 20 минут то много - яркие звезды начинают безбожно пухнуть и количеством забивать туманность.

Каждый астрофотограф сам себе злобный Буратино, определяющий себе процесс.
Можно поставить и два часа выдержки и выиграть  5-10 %  по SNR по сравнению с суммой 20-минутников. 
Но проанализировав данные своих сессий по тому же SNR и увидев, что SNR по отдельным кадрам может меняться раза эдак в два (это четыре раза разница по времени накопления!), в зависимости от высоты объекта над горизонтом (в разумных пределах)  или прозрачности конкретной  ночи. А там еще постобработка: на итоговом изображении недобитый горячий пиксель или трек спутника все замечают сразу, а вот возможный 5 % проигрыш по SNR - никогда.

[san2002]

И вот, раз в итоговом ответе участвует неконтроллируемая переменная "фон неба", общий совет даже только для моего астрографа вовсе сложно дать

Неконтролируемая, но скорее всего измеримая. Приборчики типа SQM меряющие качество неба как я понимаю в том числе и засветку и световой шум меряют, по крайней мере косвенно. Еще есть всякие калькуляторы для вычисления "оптимальных" субов, у меня в автопилоте есть вот такая страничка (см скрин), но вникнуть в суть и попробовать все руки не доходят. На старизоне кажется тоже что-то похожее видел.

[Олег Чекалин]

Это калькулятор для киборгов, им сразу понятно, что такое "вклад темнового/считывания в столько-то процентов", он под эти проценты и посчитает результат. А для человека это хрень собачья наукообразная.
Нам необходимо в общем виде найти ответ на другой вопрос - какими путями можно улучшить результат на конкретном телескопе. И как частность - какова оптимальная продолжительность субов в каждом конкретном случае.

[Astrolighter]

Каждый астрофотограф сам себе злобный Буратино, определяющий себе процесс.

Чётко всё расписал. Как практик 

[serzg]

с точки зрения брака статистически невыгодно работать с часовиками - потенциальный процент потерянного времени гораздо больше чем с 20 минутками

20 минут заметно легче получить. Выше вероятность, что не прийдет шальное облачко, выпадет роса или наступит рассвет...

Абсолютно.

[passer_by]

Что то то же потянуло на подвиги
Рассуждения:
1. Что мы хотим получить в результате съемки? - Как можно более слабые детали объекта, какие позволяют условия неба в данный момент, с данным оборудованием. И с наименьшим шумом.
Понятно, что матрица шумит, небо фонит. Глубже фона неба не прыгнешь. Получается нужно снимать с такой выдержкой на одиночном кадре, что бы фон неба ушел в полезный сигнал, то есть был равен или выше уровня шумов матрицы. И дальнейшее повышение выдержки не приведет к выявлению новых деталей. Просто фон неба будет сдвигаться вправо на гистограмме. Опять упираемся в эту неизвестную величину. Причем по гистограмме одиночного кадра для конкретной связки оптика/матрица сложно определить все это.
Пощелкав N_ое количество кадров с различными выдержками получил следующие:
Из одиночного кадра вычитаем одиночный Bias и сравниваем гистограмму этого "калиброванного" кадра с гистограммой Bias_а. Если пик гистограммы "калиброванного" кадра лежит левее пика Bias_а - выдержка недостаточна, кадр будет зашумлен. Если пики сравнялись или у "калиброванного" правее, то все хорошо - это минимальная выдержка для данных условий. Поехали снимать, набирать количество. На мой взгляд это объясняет парадокс, приведенный Олегом в примере ранее. Одиночный кадр менее шумный чем сумма. Просто снимая в узкополосниках, да еще и под хорошим небом не увел, на коротких выдержках, фон неба за шум матрицы и суммой это не поправишь.
Что не так?
Примеры грубые, конечно, но вроде суть отражают.

[Александр Ростов]

Получается нужно снимать с такой выдержкой на одиночном кадре, что бы фон неба ушел в полезный сигнал, то есть был равен или выше уровня шумов матрицы. И дальнейшее повышение выдержки не приведет к выявлению новых деталей.

Теоретически – да. Вот пример аналогичного исследования по выбору оптимальной экспозиции: http://www.hiddenloft.com/notes/SubExposures.pdf
Более того, предлагается и обосновывается метод, как можно ~2n+1 вдвое более короткими экспозициями добиться того же SNR (или сопоставимого), что и в точке, где фон неба начинает превосходить собственные шумы матрицы (соответственно, меньше головняков с калибровкой и т.д.).

Что не так?

А вот практически, у меня например засветка такая, что фон неба сравнивается с шумами матрицы за 5-10 секунд. Но мы ведь не шумы снимаем, и не фон неба. На таких выдержках сам объект (или его участок) зачастую не преодолевает этого уровня. И только "длительные" экспозиции (насколько это возможно при данной засветке) могут проработать детали, позволяют именно "прыгнуть глубже фона неба". Поэтому не уверен, может ли этот критерий служить оптимальным. Думаю, исходить нужно из специфики объекта съемки в первую очередь. А также из конкретных задач (к примеру – ограниченное суммарное время экспозиции) и, как было замечено, "конкретной связки оптика/матрица".