Выбор гейна, офсета, iso, выдержки etc.

[PavelF]

Я таки не пойму эту гонку за малым RN.
Если есть возможность снимать пятиминутки, а то и выше.

В том, что Вы говорите, определенно есть смысл. В формуле SNR. RN участвует в виде RN^2/t. Если подумать, увеличив время экспозиции одиночного кадра в 4 раза можно, без ущерба для SNR общей суммы, компенсировать двукратный рост RN. Очевидно, что при для перегорания звезд на том же уровне, при увеличении выдержки в 4 раза нужно увеличить яму в 4 раза.

Посмотрим на QHY163М.При изменении гейна с 200 до 80, мы получаем увеличение RN в двое (с 0.91 до 1.8 ). Яма вырастает с 1500 до 6000. Очевидно, при этом ДД вырастает с 10 до 12 стопов. Для сохранения того же SNR серии кадров, нам потребуется увеличить время оптимальной выдержки в 4 раза, с 700 до 2800 сек.

Т.е. для этой камеры ничего не поменяется, за исключением увеличения риска потерь одиночного кадра и увеличения влияния такой потери на общий результат.

[mo]

700 секунд с ямой в 1500е никак не стыкуются

[PavelF]

700 секунд с ямой в 1500е никак не стыкуются

Так и 2800 секунд с ямой 6000 не стыкуются. Тут вопрос не в их стыковке, а во взаимосвязи. Вопрос выбора. Что мы хотим? Получить максимальный SNR слабого объекта, наплевав на перегоревшие звезды. Или спасти звезды, потеряв слабые детали. Пока никто не предложил методику, как достичь обеих целей разом без хитростей HDR и т.п.

Если хотим первое, то методика описана в этой теме. Если второе, то уменьшаем гейн или выдержку, чтобы звезды не перегорали. Методика оценки, что выбрать гейн или выдержку, так же тут описывалась. Ну и про HDR не забываем.

У меня такие мысли в голове.

[mo]

Мне кажется этот подход не жизненный. Точнее сказать, компромисс может сильно изменить вводные.

[PavelF]

Мне кажется этот подход не жизненный. Точнее сказать, компромисс может сильно изменить вводные.

Например?

[PavelF]

Олег, у Вас же небо есть почти каждый день и  оборудования, под рукой, немерянно. Может быть сможете провести и опубликовать тесты по пересвету. Снять несколько кадров чтобы понять какой величины звезды выгорают при каких параметрах съемки, при какой глубине ямы. Очевидно, что требуется понимание на какой телескоп снималось.

Если такая информация будет, можно будет прикинуть, звезды какой величины уйдут в пересвет, при какой глубине ямы, величине экспозиции, оптике.

Я бы и сам это сделал. Но неба у нас нет и не предвидится в ближайшие недели.

[diant]

Вот и возникает вопрос "почему?". Почему SNR от 1с*3600шт << 3600с*1шт. Только потому, что шум чтения камеры > 0e?

Только поэтому.

Но если 3600 кадров набрать, значит шум будет в 60 раз ниже. Допустим, обычная олдскульная 8300 с ~8е шумом считывания. 8 / 60 = 0.13е. Не ноль, конечно, но таки близко к нему.

А разница SNR, меж тем, между 3600*1 и 1*3600 фатальна! Я проверял. В цифрах не помню, правда.

Олег, так разница шума в 60 раз - это что, не фатально? SNR в 60 изменить...
Как по мне - там вообще ничего невозможно будет разглядеть.
У меня есть чувство, что ты когда поделил 8 на 60 и получил шум 0.13е, то пытаешься приложить это к накопленному сигналу за 3600 сек, а это неправильно.

Ты либо (А) приведенную к исх. диапазону сумму рассматривай, либо (В) непреведенную.
(А) Stotal = (S1+S2+S3+...S3600) / 3600
(B) Stotal = S1+S2+S3+...S3600

В приведенной сумме шум действительно будет 0.13е, но и сигнал будет соответствовать накоплению за 1 сек.
В неприведенной сумме шума получится уже 8*60 = 480е-, вот тогда можно брать сигнал, накопленный за 3600 сек и сравнивать с этим шумом (что тоже невесело получится, даже слишком).

Сказать по правде, даже на твоем небе разница в SNR будет не 60 раз между этими подходами, но все равно огромной.

[PavelF]

Сказать по правде, даже на твоем небе разница в SNR будет не 60 раз между этими подходами, но все равно огромной.

Вчера, уважаемый Fellet (к сожалению не знаю, как правильно по имени), упражняясь с математикой, получил цифру около 8. Откуда взялась цифра 60?

[diant]

Вчера, уважаемый Fellet (к сожалению не знаю, как правильно по имени), упражняясь с математикой, получил цифру около 8. Откуда взялась цифра 60?

Павел, я по вашей формуле считал для итоговой суумы субов (если не ошибся):
SNR_sub = S_obj*sqrt(N*t_sub) / sqrt[S_obj + S_sky + DC + RN²/(t_sub)]

N*t_sub для обоих случаев = 3600, то есть числитель константа.
В знаменателе, если допустить, что RN²/(t_sub) в обоих случаях доминирует - разница будет в 60 раз (корень из 3600).
Но конечно в случае одиночной экспозиции член RN²/(t_sub) не будет доминировать, поэтому я и сделал приписку, что реальная разница не в 60 раз. Определяется небом или темновым током.

Павел, я также прошу прощения, что все еще не могу продолжить там наши три задумки. Как только будет достаточно времени и сил - сделаю, просто сейчас не успеваю.

[PavelF]

В знаменателе, если допустить, что RN2/(tsub) в обоих случаях доминирует - разница будет в 60 раз (корень из 3600).

Здесь ошибка и вкралась.
В одном случае мы имеем RN^2, в другом RN^2/3600. Вторым членом можем пренебречь в силу его малости. Остается RN^2, под корнем. По условиям задачи RN = 8. SQRT(RN^2)=8

Есть еще логический довод. Если предположить, что сотношение SNR зависит только от соотношения времен кадров sqrt(t1/t2), то при RN камеры равном нулю, это соотношение, не должно меняться. Очевидно, это не так. Уважаемый Fellet, вывел зависимость SNR от времени одиночного кадра, при допущении, что мы можем пренебречь другим шумом.

SNR1/SNR2 = RN/sqrt(t2), 

где
RN - шум чтения камеры
N - количество кадров
t2 - длительность короткого кадра
t1=t2*N - длительность всей серии
SNR1 - соотношение сигнал шум, при экспозиции t1.
SNR2 - соотношение сигнал шум серии, при экспозиции t2

Очевидно, выведенное соотношение, справедливо только для больших N.
Важно! Мы сравниваем не одиночный кадры с разными длительностями, а результат большой серии кадров с короткой выдержкой и одиночного кадра с тем же временем накопления, что и все кадры серии.

p.s. Если быть более точными по будет так:
SNR1/SNR2 = sqrt(1+RN^2/t2)
В нашей задаче единицей мы пренебрегли, но для малых RN это может быть существенно. Например, для QHY163М с RN = 0.91, SNR1/SNR2,  в этой задаче, равно sqrt(1+0,91*0,91)=1,35, на 35% .
Удивлен результату, но математика упрямая вещь.

[Fellet]

p.s. Если быть более точными по будет так:
SNR1/SNR2 = sqrt(1+RN^2/t2)
В нашей задаче единицей мы пренебрегли, но для малых RN это может быть существенно. Например, для QHY163М с RN = 0.91, SNR1/SNR2,  в этой задаче, равно sqrt(1+0,91*0,91)=1,35, на 35% .
Удивлен результату, но математика упрямая вещь.

SNR1/SNR2 = sqrt(1+RN^2/Sobj) -- Sobj в знаменателе, а не t2
Да, еще добавлю, что я допускал заранее, что N1*tsub1=N2*Tsub2, в противном случае из формулы их выкидывать нельзя, если уж в будущем захочется SNR1/SNR2 считать для разных накоплений.

И пара вопросов к ув. Diant, думал после темы FWHM задать, но невтерпеж
1. Почему время для достижения BN = 2RN называется оптимальным, а не минимальным? Далее snr начинает расти сильно медленнее, но до этого времени snr меньше и вроде как мы боремся за него.
2. Мы достигли нужного snr, но как определить время, что мы словили достаточное кол-во фотонов? Ну т.е. своими словами, по гистограмме нам нужно, чтобы как минимум был "отрыв гистограммы" слева. Вроде это не обсуждалось, или я пропустил\недопонял?

[PavelF]

SNR1/SNR2 = sqrt(1+RN^2/Sobj) -- Sobj в знаменателе, а не t2

А ведь и правда! Спасибо. Чуть позже внесу изменения в свой пост выше.

[diant]

Здесь ошибка и вкралась.
В одном случае мы имеем RN^2, в другом RN^2/3600. Вторым членом можем пренебречь в силу его малости. Остается RN^2, под корнем. По условиям задачи RN = 8. SQRT(RN^2)=8

Павел, "можем принебречь в силу его малости" - это не всегда верно.
И я как раз выбрал случай, когда это не верно, а наоборот - этот член доминирует.
Я сделал это специально, чтобы найти объяснение (или правильный практический пример) словам Олега про разницу в шуме в 60 раз.
Она действительно может быть в 60 раз - именно потому что RN^2/3600 останется доминирующим членов в подкоренной сумме.

Еще раз посмотрим на нашу формулу для итоговой суммы:

SNR_total = S_obj*sqrt(N*t_sub) / sqrt[S_obj + S_sky + S_DC + RN²/t_sub]

А теперь реальный пример, предложенный Олегом - 8300я камера, t_sub = 3600.

   RN = 8е-
      RN²/t_sub = 0.018е-
   S_DC = 0.006 e/pix/s (при -25С)
   S_sky =  ~0.005 e/pix/s (через 3нм фильтр астродон, небо 21.5, труба f/5)
   S_obj = 0 e/pix/s (смотрим участок бездонного космоса между звездами)

Описана самая реальная ситуация, когда RN^2/3600 остается доминирующим членом (камим был и RN^2 на 1сек субах). И тогда разница в SNR действительно будет в 60 раз. Другое дело, что скорее всего Олег снимал свой пример без 3нм фильтра, поэтому в его случает разница была меньше чем в 60 раз, но все равно неслабой.

[mo]

Олег, у Вас же небо есть почти каждый день и  оборудования, под рукой, немерянно. Может быть сможете провести и опубликовать тесты по пересвету.

Моё время практической астрономии уже прошло. Возможно, наступит ещё раз, но не сейчас. Так что паритет. У тебя нет погоды, у меня нет желания ей пользоваться (ничего, что на "ты"?).

Однако, при прочтении этой темы, я понял, что и теоретическая астрономия с кучей математики не для меня.

Так что пока выступлю внимательным слушателем только.

[Ihtamnet II]

SDC = 0.006 e/pix/s (при -25С)

Тут ошибочка. На самом деле, 0,002 при -10С. Так что при -25С это будет раз в 5 меньше. Так, на всякий случай, для точности.

[diant]

Однако, при прочтении этой темы, я понял, что и теоретическая астрономия с кучей математики не для меня.

Олег, жаль что сдаешься. Чувствую себя виноватым, честно говоря...
Это я формулами замучал тебя наверное. Но я их писал для Павла (он просил математику). Тебе надо было подождать, когда мы доберемся до итога и пропустить все эти простыни...
Вообщем не знаю, жаль, что сдаешься, короче.

Павел сегодня у меня передых от детей, может быть будут силы и я продолжу про отложенные вопросы. Тут бы и итог подвести промежуточный надо. В воскресенье точно уже буду по свободнее, да и в себя приду немного.

Сейчас пока вот что напишу. Я помню, вы тут побрезговали биасами. Я тогда объяснил, что этого не надо делать. Еще раз сфокусирую ваше снимание на этом вопросе.
Биасы, Дарки и Флэты - это в принципе обязательный минимум, если вы действительно хотите получать максимальный SNR на своем оборудовании. Если коротко, то идея такая.

Да, в дарке содержится биас внутри. Но он сшит аддитивно с самим дарком. Если вы делаете мастер-дарк, он тоже будет состоять из аддитивно сшитых мастер-биаса и чистого (bias-free) мастер-дарка.
Такой мастер-дарк можно применить к точно соответствующему ему лайту, но такой мастер дарк невозможно масштабировать - ни по времени, ни по температуре. Никакая заумная программа не сможет этого корректно сделать (а они умеют и это тоже очень полезно!) - просто потому что сумма биаса и дарка в таком файле аддитивна.

Второе, почему очень важен биас. Я уже писал, что флэт, отснятый вами, и даже мастер-флэт - это всего лишь сырец, им нельзя пользоваться не имея биаса.
Потому что флэт - это снова аддитивная сумма биаса и чистого флэта (дарк за малостью тут опускается, ибо флэты не снимаю часами, а просто "щелк").
Чтобы получить чистый флэт (которые и даст нам правильные коэфф. для калибровки всех пикселов), из него нужно удалить этот биас. Смотрите тут еще какая тонкость есть. Удалить нужно не просто пьедестал (константу), а удалить нужно реальный мастер-биас, потому что...

Потому что... помимо шумов, которые мы тут рассматриваем, существуют еще три шума - о которых мы пока не говорили, и которые носят совсем другой характер - не временной, а пространственный.

Шумы временные:
- темновой (тепловой)
- шум фона неба
- фотонный (дробовой, пуассоновский, шум сигнала - все его имена)
- RN (его можно тоже сюда отнести, ибо он не пространственный)

Шумы пространственные:
- паттерн биаса
- паттерн дарка (темновой ток течет с разной скоростью на разных пикселах)
- паттерн QE (он же - PRNU, pixel response non-uniformity; или по простому - разная чувствительность пикселов)

Так вот, последний из них может очень здорово подпортить вам ваш SNR.
А вы его никак не выправите, иначе как хорошим и ПРАВИЛЬНЫМ мастер-флэтом.
А хороший и ПРАВИЛЬНЫЙ мастер-флэт вы никогда не получите, если не вычесть из вашего флэта-сырца мастер-биас.

Если говорить совсем простым языком - флэты обязательно нужно калибровать биасом, удаляя тем самым из них аддитивную добавку паттерн-нойза биаса. Только тогда вы и получите в калиброванном флэте истинную картину паттерна QE (естественно с учетом виньетирования системы, но эта вещь на SNR практически не влияет, в отличии от PRNU).

Я не знаю, насколько в современных матрицах пикселы однородны по своей чувствительности. Возможно даже очень однородны. Но вот микролинзы (эти пластиковые капельки) - едва ли они все идеально повторяют форму и симметричность друг друга. А они столь же влияют на QE пиксела, как и сам собственно wafer фотодиода.

Тут ошибочка. На самом деле, 0,002 при -10С. Так что при -25С это будет раз в 5 меньше. Так, на всякий случай, для точности.

Ой, спасибо. У меня этой материцы собственно и не было никогда. Я подсмотрел в чей-то даташит, уже не помню куда. Вообще хорошая видать матрица из недорогих. Мы тут как раз собираемся ее испытать на нашем дворцовском ШК14.

[Ihtamnet II]

Да, в дарке содержится биас внутри. Но он сшит аддитивно с самим дарком. Если вы делаете мастер-дарк, он тоже будет состоять из аддитивно сшитых мастер-биаса и чистого (bias-free) мастер-дарка.
Такой мастер-дарк можно применить к точно соответствующему ему лайту, но такой мастер дарк невозможно масштабировать - ни по времени, ни по температуре. Никакая заумная программа не сможет этого корректно сделать (а они умеют и это тоже очень полезно!) - просто потому что сумма биаса и дарка в таком файле аддитивна.

Не совсем понял. правильные программы готовят мастер-дарк из одиночных калибровочных путем создания мастер-биаса и вычитания его из каждого дарка, а затем их сложения. Таким образом, итоговый правильный мастер-дарк как бы "свободен" от биаса. Или нет?

[PavelF]

И тогда разница в SNR действительно будет в 60 раз.

Не дает мне покоя задача, подкинутая Олегом.

Упростим ее максимально и предположим, что мы снимаем черную кошку в черной комнате. Двумя способами. Одним кадром 3600 сек. и серией кадров в 3600 по 1 сек. Камерой с RN = 8. Поищем соотношение SNR таких серий.

Формулу SNR мы знаем наизусть, спасибо Антону:

SNR_total = S_obj*sqrt(N*t_sub) / sqrt[S_obj + S_sky + S_DC + RN²/t_sub]

Казалось бы, какое соотношение SNR мы собираемся искать, если SNR нулевого сигнала априори равно нулю. Но не тут то было. Вспоминаем матан из институтской программы и, понимаем, что можем. Итак:
S_sky = 0
S_DC = 0
S_obj = 0
t_sub1 = 3600
t_sub2 = 1
RN = 8

Тогда:
SNR₁ /SNR₂ =  sqrt[S_obj + S_sky + S_DC + RN²/t_sub2]  /  sqrt[S_obj + S_sky + S_DC + RN²/t_sub1]
SNR₁ /SNR₂ =  sqrt[(RN²/t_sub2 ) / (RN²/t_sub1)]
SNR₁ /SNR₂ =  sqrt[t_sub1  / t_sub2 ]
SNR₁ /SNR₂ =  sqrt[t_sub1  / t_sub2 ]  = sqrt[3600  / 1 ] = 60

Антон, в этот момент кажется, что Вы, в очередной раз, оказались правы. Однако, если предположить, что кошка, за все суммарное время серии, один раз, приоткрывает глаз и испускает фотон.  Он попадает в камеру и выбивает электрон. Тогда:

SNR₁ /SNR₂ =  sqrt[S_obj + RN²/t_sub2]  /  sqrt[S_obj + RN²/t_sub1]
SNR₁ /SNR₂ =  sqrt([1 + 64/1]  /  [1 + 64/3600]) = sqrt(65 / 1,018) = sqrt(62.88) = 7,92

Картина радикально изменилась. Существенный вклад в итоговый результат расчета внес сигнал S_obj, которым мы пренебрегли в первом варианте расчета.
Как не парадоксально, но в случае единичного сигнала, мы можем пренебречь, именно, RN²/t_sub1 и преобразовать формулу к виду:

SNR₁ /SNR₂ =  sqrt[1 + RN²/t_sub2]

Об этом уже писал ранее.

А в случае неединичного сигнала, наше пренебрежение членом RN²/t_sub1 еще более правомерно, а формула будет выглядеть так:

SNR₁ /SNR₂ =  sqrt[(S_obj + RN²/t_sub2 )/ S_obj ]

Вот и место в знаменателе для S_obj нашлось, спасибо Fellet.

p.s. Математика тут простая, не мог же я и тут накосячить…

[PavelF]

Павел сегодня у меня передых от детей, может быть будут силы и я продолжу про отложенные вопросы. Тут бы и итог подвести промежуточный надо. В воскресенье точно уже буду по свободнее, да и в себя приду немного.

Тогда держитесь
У меня масса информации для обсуждения и вопросов для ответов

[PavelF]

Вы не туда смотрите:

Да, Вы правы. Удалил свое предыдущее сообщение.