Выбор гейна, офсета, iso, выдержки etc.

[PavelF]

Я помню, вы тут побрезговали биасами. Я тогда объяснил, что этого не надо делать.

Мои рассуждения следующие:
Флеты калибровать биасами – разумно. Буду так делать.
Дарки всегда снимаю при той же температуре и длительности что и лайты. Для чего использовать при калибровке биасы, имеющие другую базу отсчета?

[diant]

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?

Ув. Fellet (пожалуйста! перестаньте меня так называть, иначе так и будем друг друга "ув."-ть)

(1) Да, можно снимать и с более длинными субами, чем оптимальные, но тогда мы начнем терять ДД и часто FWHM и вообще субы охотнее пойдут в корзину. Кто может похвастать монтировками, у которых 10 мин субы столь же идеальны (в смысле % брака) как 1-мин? Хотя вот Саша (Aleksandr_V) и сейчас снимает 30-минутными на лебеде.

(2) Второй вопрос я не понял. Что за достаточное кол-во фотонов? Мы ведь не выбираем интенсивность потока от снимаемого ДСО. Ето его врожденная характеристика. Вы можете собирать этот поток эффективнее (наращивая апертуру и светосилу, поднимая QE и т.д.). Но вы не можете его изменить. Уж какой есть. Даже если там 0.01 e/s - все равно будет столько, сколько он дает. И ровно столько вы и словите. Не хватит для приемлемого SNR? Тогда остается наращивать N*tsub, апертуру скопа и т.д.

Вот, загляните на этот чудесный калькулятор.
Там есть строка (сразу после загрузки):
"Shot noise limited signal and visual Mag: 0.00063 e/s, 27.49 mag/arc-sec^2"
Это - реальный сигнал, который мы могли бы зафиксировать с SNR=3 за 4 часа, если бы у нас были (1) идеальная камера (QE=100%, RN=0, DC=0), идеальный телескоп (T=100%) и идеальное небо SQM=100+.
Смотрите, какой поток - 0.00063 е/с (!) За всю сумму мы наскребем 9 электронов.
Это можно считать достаточно? Однако законы физики неумолимы.
При идеальных описанных условиях SNR будет равен 3, хоть ты тресни.
Так и у нас - учтем реальные шумы, получим реальный SNR.
А что такое "достаточное кол-во фотонов"?

[diant]

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?

Совершенно верно. Программы готовят себе именно такой мастер-дарк (он еще называет калиброванным). В нем уже нет биаса.
С таким мастер-дарком запросто можно проделать такую штуку:
- отмасштабировать его немного в разные стороны (он правильно масштабируется)
- применить несколько раз отмасштабированные варианты к нашему Лайту
- выбрать полученный вариант с минимальным шумом
Кажется, Пикс так умеет.

Я когда писал о получении мастер-дарка, имел в виду просто его ручное получение - нормированным сложением.

[diant]

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[Sobj + RN2/tsub2]  /  sqrt[Sobj + RN2/tsub1]
SNR1 /SNR2 =  sqrt([1 + 82/1]  /  [1 + 82/3600]) = sqrt(65 / 1,018) = sqrt(62.88) = 7,92

Картина радикально изменилась.

...

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

Похожа, накосячили чуток.
Ну во первых 8*8=64    Но это ерунда в данном случае.
Принципиальная ошибка вот в чем. 1 фотон за всю экспозицию, это совсем не значит, что Sobj = 1
Это значит, что Sobj = 1/3600 - то есть мизерная величина.
Тут (я уже думал об этом) надо один раз все подытожить.
S - этими буквами мы обозначаем удельные потоки по времени (e/pix/sec). В секунду!
Поток Sobj = 1 - это очень яркий сигнал. Это в сущности сигнал от ярких звезд, которые уже перегорят на яме 2000е за 3600 сек эскпозиции.
Когда кошка дает на 1 фотон за всю экспозицию - это реально слабый сигнал. У него поток - Sobj=1/3600.

Я уже настроился написать итоговый пост, чтобы там это все ясно проговорить, только сил и времени сейчас маловато. Но скоро соберусь с духом. Вот там будет "косяков"! Надеюсь мы их все выправим.

[Fellet]

Ув. Fellet (пожалуйста! перестаньте меня так называть, иначе так и будем друг друга "ув."-ть)

(1) Да, можно снимать и с более длинными субами, чем оптимальные, но тогда мы начнем терять ДД и часто FWHM и вообще субы охотнее пойдут в корзину. Кто может похвастать монтировками, у которых 10 мин субы столь же идеальны (в смысле % брака) как 1-мин? Хотя вот Саша (Aleksandr_V) и сейчас снимает 30-минутными на лебеде.

(2) Второй вопрос я не понял. Что за достаточное кол-во фотонов? Мы ведь не выбираем интенсивность потока от снимаемого ДСО. Ето его врожденная характеристика. Вы можете собирать этот поток эффективнее (наращивая апертуру и светосилу, поднимая QE и т.д.). Но вы не можете его изменить. Уж какой есть. Даже если там 0.01 e/s - все равно будет столько, сколько он дает. И ровно столько вы и словите. Не хватит для приемлемого SNR? Тогда остается наращивать N*tsub, апертуру скопа и т.д.

Вот, загляните на этот чудесный калькулятор.
Там есть строка (сразу после загрузки):
"Shot noise limited signal and visual Mag: 0.00063 e/s, 27.49 mag/arc-sec^2"
Это - реальный сигнал, который мы могли бы зафиксировать с SNR=3 за 4 часа, если бы у нас были (1) идеальная камера (QE=100%, RN=0, DC=0), идеальный телескоп (T=100%) и идеальное небо SQM=100+.
Смотрите, какой поток - 0.00063 е/с (!) За всю сумму мы наскребем 9 электронов.
Это можно считать достаточно? Однако законы физики неумолимы.
При идеальных описанных условиях SNR будет равен 3, хоть ты тресни.
Так и у нас - учтем реальные шумы, получим реальный SNR.
А что такое "достаточное кол-во фотонов"?

1 - я смотрю с точки зрения съемки полей побольше (читать угл сек на пиксель >>1), при стабильной атмосфере (даже стабильно плохой), то FWHM будет одинаково на 1 мин и на 10мин. Но в целом ясно.
2 - это скорее такой любительский вопрос с точки зрения художественности фото. Я имею ввиду, что если у нас несколько коротких экспозиций (мб + узкополосники), применили калибровку и часть пикселей получили значение 0, то это художественно выглядит не красиво и редактором не поправить (не беру случай, когда шумы помогли тригернуть пиксель на +1 значение). В теории, зная поток, можно посчитать выдержку (либо кол-во кадров), чтобы после сложения не иметь нулевых значений. Или я в целом не в ту сторону смотрю?

[Ihtamnet II]

Кажется, Пикс так умеет.

Максим тоже. Думаю, что большинство программ, где предусмотрен процесс изготовления калибровочных файлов и самой калибровки делает так же.

Я когда писал о получении мастер-дарка, имел в виду просто его ручное получение - нормированным сложением.

Понятно, но это нужно тогда специально отметить, поскольку это не "мастер-дарк" , а скорее просто "сумма одиночных дарков".

[PavelF]

Похожа, накосячили чуток.
Ну во первых 8*8=64    Но это ерунда в данном случае.
Принципиальная ошибка вот в чем. 1 фотон за всю экспозицию, это совсем не значит, что Sobj = 1
Это значит, что Sobj = 1/3600 - то есть мизерная величина.

Уели Считаем, что это был тест на Вашу внимательность Там должно было быть 8^2.

А теперь по делу. Да, Вы правы, S_obj -характеристика потока. Тогда, в моем примере с кошкой, S_obj = 1/3600

Полная формула, без всяких пренебрежений
SNR₁ /SNR₂ =  sqrt[(S_obj + RN²/t_sub2 )/ (S_obj + RN²/t_sub1 )] =  sqrt[(1/3600 + 64/1 )/ (1/3600 + 64/3600 )] = 57.6 раза.

Да, результат оказался гораздо ближе к Вашей цифре, чем к нашей с Fellet-ом.

[diant]

2 - это скорее такой любительский вопрос с точки зрения художественности фото. Я имею ввиду, что если у нас несколько коротких экспозиций (мб + узкополосники), применили калибровку и часть пикселей получили значение 0, то это художественно выглядит не красиво и редактором не поправить (не беру случай, когда шумы помогли тригернуть пиксель на +1 значение). В теории, зная поток, можно посчитать выдержку (либо кол-во кадров), чтобы после сложения не иметь нулевых значений. Или я в целом не в ту сторону смотрю?

Тут уже я чего не понимаю. Вы каким то образом выделяете цифру 0. Чем она заслужила вашу нелюбовь?
Чем она хуже 1, или -1, или 2, или -2.
Вроде и градиент между нею и соседями такой же, как между 3 и 4, как между 10 и 11 (везде равен 1).
Ведь не видим же мы круглый ноль на экране, когда смотрим картинку?
Ну в конце концов левелсами всегда можно ее сместить куда угодно. Например картинку с диапазоном [0...100] можно сместить в диапазон [10..110]
Чем 0 заслужил такое отношение?

Если у вас опасение, что из-за нуля в "каких-то" субах вы теряете какую-то информацию, то это точно нет!
Ваши фотоны, которые попали в другие субы, выбили там свои электроны (с учетом QE конечно), как им и положено. Вы ВСЕ РАВНО соберете все фотоэлектроны от слабого объекта, которые можно было собрать за полное время съемки - даже если вы разобьете ее на субы длительностью 1 мкс.

Ну как бы это еще объяснить. Ну смотрите. У богача есть 5 монет для нищих. Вот он идет мимо церкви. И тысяча рук тянутся к нему, он бросает им монеты и - как ни крути - на эти тысячу рук выпадут в сумме все его 5 монет. Ни больше, ни меньше.
Однако ясно, что 995 нищих будут иметь в руке ноль. Однако это ничего не меняет в общей сумме - они стали ровно на 5 монет богаче (эти 1000 бедняков).

[mo]

Максим тоже. Думаю, что большинство программ, где предусмотрен процесс изготовления калибровочных файлов и самой калибровки делает так же.

Максим да, умеет оптизировать дарк. Но делает это так убого, что они сами не рекомендуют пользоваться этой настройкой.

Auto-Scale is recommended for most situations. This works with FITS and SBIG format files, extracting the exposure time from the image header and automatically scaling to match the exposure duration. Note that MaxIm DL will automatically attempt to find the group with the closest matching exposure time; if Auto-Scale is set but there is a group with an exactly matching exposure time, no scaling will be performed. So Auto-Scale is a safe default setting.

Auto-Optimize is especially useful if your camera is not temperature regulated, or the exposure duration is unknown. It attempts to find the scaling that produces the least RMS noise in the final image. If the temperature of the light frame closely matches the dark frame, then Auto-Scale is recommended instead.

[Ihtamnet II]

Ничего не увидел здесь про "убогость" и "не рекомендуют". Рассмотрены два варианта - "масштабирование" и "оптимизация" и даны указания, когда какой следует использовать.

[Олег Чекалин]

........ Таким образом, итоговый правильный мастер-дарк как бы "свободен" от биаса. Или нет?

Иногда термин "thermal frame" используют, чтобы неясностей было поменьше.

[Fellet]

Вроде и градиент между нею и соседями такой же, как между 3 и 4, как между 10 и 11 (везде равен 1).

В целом, направление ясно. Я вот просто как размышлял (грубо) - за 10 минут получили мы, допустим, последовательность (1,1,2,5). Потом сняли 3 кадра по минуте, и получили например (0,0,0,1), (1,0,0,1), (0,0,0,2) со средним (0.3,0,0.3,1.3). В таком случае градиент получается другой - но, действительно, между 0.3 и 1.3 будет так же нарушение градиента и 0 тут не причем. Тут потенциально "пугает" ситуация получить (0,0,0,1), (0,0,0,2) и уже из-за 0 потерять намек на градиент, но врятли такая ситуация произойдет.

Да, результат оказался гораздо ближе к Вашей цифре, чем к нашей с Fellet-ом.

Поспешили пренебрегать)

[diant]

В целом, направление ясно. Я вот просто как размышлял (грубо) - за 10 минут получили мы, допустим, последовательность (1,1,2,5). Потом сняли 3 кадра по минуте, и получили например (0,0,0,1), (1,0,0,1), (0,0,0,2) со средним (0.3,0,0.3,1.3). В таком случае градиент получается другой - но, действительно, между 0.3 и 1.3 будет так же нарушение градиента и 0 тут не причем. Тут потенциально "пугает" ситуация получить (0,0,0,1), (0,0,0,2) и уже из-за 0 потерять намек на градиент, но врятли такая ситуация произойдет.

Fellet , я предлагаю вам представить эту ситуацию с другой стороны.
Все фотоны - ваши. Будь их миллион или один.
Просто вы их собираете разными коробочками (черпками, т.е. субами).
А потом все равно складываете субы вместе, то есть - всё, что нападало в отдельные субы, складывается в большой ящик. И там-то и окажется все тот же миллион или один.

[Fellet]

Fellet , я предлагаю вам представить эту ситуацию с другой стороны.
Все фотоны - ваши. Будь их миллион или один.
Просто вы их собираете разными коробочками (черпками, т.е. субами).
А потом все равно складываете субы вместе, то есть - всё, что нападало в отдельные субы, складывается в большой ящик. И там-то и окажется все тот же миллион или один.

Я фантазирую на тему,  что коробочков не хватило (облачность пришла, съемка закончилась) и один единственный фотон там не оказался, QE не 100% допустим или фотон прилетел между кадрами во время подвижек (стезя теории вероятности пошли, я так понимаю). Т.е. как ранее добивались ситуации, что один из шумов доминирует, так и тут добиваемся ситуации, что фотон схвачен. Может быть моя ошибка в том, что я заранее отрицаю, что "все фотоны мои".
Меня не покидает ощущение, что это все бесполезное рассуждение и я только отвлекаю от вектора темы, просто возник такой вопрос Тут в любом случае спасибо за трату времени и разъяснение непонятных аспектов

[warbird]

Ну как бы это еще объяснить. Ну смотрите. У богача есть 5 монет для нищих. Вот он идет мимо церкви. И тысяча рук тянутся к нему, он бросает им монеты и - как ни крути - на эти тысячу рук выпадут в сумме все его 5 монет. Ни больше, ни меньше.
Однако ясно, что 995 нищих будут иметь в руке ноль. Однако это ничего не меняет в общей сумме - они стали ровно на 5 монет богаче (эти 1000 бедняков).

Ничего себе объяснение  В реальной жизни вполне себе нормальная ситуация, что какая-то часть "ловителей-бедняков" не поймает и монетка упадет на землю и в траве затеряется безвозвратно. Аналог квантовой эффективности сенсора QE. Смышленый  богач на следующий день изобразит бросание монеток, но по факту не будет их кидать, а скажет - я бросил вам 5 монеток, но вы рукожопы их не поймали. Понятно, что при  QE 0.5 потерять 5 монеток маловероятно, но так же и возможно. Для предотвращения в дальнейшем жульничества богача,  беднякам было бы логичным потребовать кидать больше монеток.  Разве не? 

[diant]

Может быть моя ошибка в том, что я заранее отрицаю, что "все фотоны мои".

Похоже на то. Еще точнее - все фотоны ваши, которые положены вам статистикой за полное время интеграции суммы.

В реальной жизни вполне себе нормальная ситуация, что какая-то часть "ловителей-бедняков" не поймает и монетка упадет на землю и в траве затеряется безвозвратно.

Да ну!
Мне кажется, если рядом с умирающим от голода бедняком (модераторы, прошу прощения за офтоп) упадет на землю монета, а он ее не заметит, то дальше произойдет следующее.
Его собственная интуиция, включив гейн на 200, нет даже на 300, и поддав офсету по самые немогу, прокричит этому бедняку в ухо: "Ты что, сдурел, старый, на старости лет! Такие шансы упускаешь, как мы с тобой вообще протянем еще хотя бы неделю?!"

Для предотвращения в дальнейшем жульничества богача,  беднякам было бы логичным потребовать кидать больше монеток.

Так дойдем и до того, что потребуем и от ДСО, чтобы он кидал нам больше фотонов!

Статистический факт:
Если от конктретного ДСО на небе - по его скудности - вам выпадает в среднем только 1 фотон за час, то вы его поймаете одной корзиной размером в 3600 секунд РОВНО С ТАКОЙ ЖЕ вероятностью, что и 3600 корзинами емкостью по 1 сек каждая. Я могу написать это формулами, но по-моему факт очевиден без них. Или не?

[warbird]

Так дойдем и до того, что потребуем и от ДСО, чтобы он кидал нам больше фотонов!

Просто стараться,  минимальную выдержку делать такой, что бы  от объекта было больше 1 ADU.
 

Если от конктретного ДСО на небе - по его скудности - вам выпадает в среднем только 1 фотон за час, то вы его поймаете одной корзиной размером в 3600 секунд РОВНО С ТАКОЙ ЖЕ вероятностью, что и 3600 корзинами емкостью по 1 сек каждая.

Если в вашем утверждении заменить "1 фотон от ДСО в час"  на 1 ADU в час , то будет совершенно верно. Вот только 1 фотон от ДСО в час не всегда регистрируется сенсором и вы это знаете. По этому у меня недоумение - все ваши расчеты верны, если оперировать уже зафиксированными электронами, но вы  часто оперируете "фотонами от ДСО" , что на мой взгляд, возможно не верный, ошибочно.

[Ihtamnet II]

вам выпадает в среднем только 1 фотон за час, то вы его поймаете одной корзиной размером в 3600 секунд РОВНО С ТАКОЙ ЖЕ вероятностью, что и 3600 корзинами емкостью по 1 сек каждая.

С практической точки зрения - конечно, нет. Ведь есть еще время считывания кадра, за которое на камеру ничего не ловится. И оно бывает десятки секунд.

[PavelF]

Поспешили пренебрегать)

На ошибках учатся. За то лучше уяснили смысл.

[diant]

С практической точки зрения - конечно, нет. Ведь есть еще время считывания кадра, за которое на камеру ничего не ловится. И оно бывает десятки секунд.

Это да, разумеется.
Но мы в своих рассчетах имеем в виду конечно чистое время, как в хоккее. Только тогде появляется эквивалентность.

Просто стараться,  минимальную выдержку делать такой, что бы  от объекта было больше 1 ADU.

Для чего?

Если в вашем утверждении заменить "1 фотон от ДСО в час"  на 1 ADU в час , то будет совершенно верно. Вот только 1 фотон от ДСО в час не всегда регистрируется сенсором и вы это знаете.  По этому у меня недоумение - все ваши расчеты верны, если оперировать уже зафиксированными электронами, но вы  часто оперируете "фотонами от ДСО" , что на мой взгляд, возможно не верный, ошибочно.

warbird, давайте разбираться вместе. Попробуем посчитать.
Итак, возьмем очень слабый источник, который дает нам в среднем поток S = 10^-2 фотонов/pix/sec
Пусть QE=0.5
(1) снимаем его 1 субом длительностью t1=1000 сек.
(2) снимаем его 1000 субами длительностью t2=1 сек.

Считаем (для отдельного пиксела):

(1) В среднем на одном субе мы ловим n1 фотонов:
n1 = S*QE*t1= 10^-2 * 0.5 * 1000 = 5 фотонов (то есть 5 фотоэлектронов в ящике)

(2) В среднем на каждом 1-сек субе мы ловим n2 фотонов:
n2 = S*QE*t2 = 10^-2 * 0.5 * 1 = 0.005 фотонов
или другим языком - только каждый 200-й суб будет с пойманным фотоном (то есть с фотоэлектроном в 1-сек корзинке)
Просуммировав улов во втором случае мы получаем 5 пойманных фотонов (то есть фотоэлектронов в конечном ящике).

Дальше, конверсия в ADU идет по фиксированному коэффициенту K - и мы получаем К*5 (ADU) сигнала в обоих конечнных файлах (суммах).

warbird, если видите у меня ошибку - укажите ее.