Выбор гейна, офсета, iso, выдержки etc.

[Sanni]

Коков оптимальный гейн камеры QHY 5III 178C на 60 секундной выдержке?

[diant]

Коков оптимальный гейн камеры QHY 5III 178C на 60 секундной выдержке?

Саш, мало данных. Ты не говоришь, какой у тебя фон неба на пикселе на твоем сетапе.

[Sanni]

Ты не говоришь, какой у тебя фон неба на пикселе на твоем сетапе.

Антон, я не знаю какой у меня фон неба, могу лишь сказать что засветка у меня оранжевая.

[diant]

Саш, так судить не получится. Оранжевая мне мало говорит. Ты бы дал пару твоих соседних некалиброванных лайтов из какой-нибудь серии (чтобы субы там были не сильно короткие, а лучше длинные и ночь типичная).

[mo]

пару твоих соседних некалиброванных лайтов

Почему не калиброванных?

[diant]

Почему не калиброванных?

С калиброванными возникнет 100 новых вопросов. С некалиброванными - все однозначно.

[mo]

Почему не калиброванных?

С калиброванными возникнет 100 новых вопросов. С некалиброванными - все однозначно.

Ты про то, что бывает, калибруют плохо?

У лайта, калиброванного хорошим мастербиасом нет этого самого биаса.
У лайта опять таки, откалиброванного хорошим мастердарком нет темнового тока.

Зная пьедестал теперь можно видеть влияние фона неба, а не температуры на сенсоре, да температуры обвеса CCD камеры или влияние паттерна биаса / дарка.

Если кадр достаточно длинный, то грубо хватит среднего по биасу. Но как без него (или знания пьедестала после калибровки биасом) считать фон неба в е/сек я не соображу...
На дарк тоже некорректно забивать, так как на тёмном небе в узкополосниках, да ещё и на кодаках или горячих кэнонах, темновой может быть больше фона неба.

[diant]

Если кадр достаточно длинный, то грубо хватит среднего по биасу. Но как без него (или знания пьедестала после калибровки биасом) считать фон неба в е/сек я не соображу...

Олег, я просто данные производителя на дарк и RN возьму.
Пьедестал, паттерн - это же все вычтется. (я возьму два сырых лайта и вычту один из другого)

[mo]

Пьедестал, паттерн - это же все вычтется. (я возьму два сырых лайта и вычту один из другого)

Не соображу всё равно...

Берём две десятиминутки. Вычитаем один лайт из другого. Получаем 0 вместо [фон неба + биас + дарк]. А как теперь понять сколько ADU накопилось за 10 минут? Что разделить на 600 (десятиминутка)?

[PavelF]

Пока Антон работает и не может шмалять из главного калибра по свободному полету моей мысли , продолжу рассуждения.

Берем, так полюбившуюся нам формулу, (спасибо Антон):

SNR = S_obj*sqrt(N*t_sub) / sqrt[S_obj + S_sky + DC + RN²/t_sub]

Поскольку мы вправе сами определять tsub, принимаем за аксиому:
t_sub = 9RN²/S_sky или t_sub = 9RN²/DC. В зависимости от того, что больше. Сейчас для упрощения возьмем за аксиому первую формулу. Тогда:
SNR = S_obj*sqrt(N*t_sub) / sqrt[S_obj + S_sky + DC + RN²/(9RN²/S_sky)]
SNR = S_obj*sqrt(N*t_sub) / sqrt[S_obj + S_sky + DC + S_sky/9]

Отступление. Становится понятно, почему рекомендуют определять время серии с коэффициентом 3, а не 2. Тогда в итоговой формуле SNR, вклад последнего члена будет меньше почти на порядок и им можно будет пренебречь.

Важный момент! Мы вывели математически, при правильном выборе времени кадра, итоговый SNR серии не зависит от RN. Совсем. Иными словами, для любого RN можно подобрать такое время кадра, при котором SNR серии не изменится. Фактический SNR серии зависит только от S_sky и DC камеры, ну и, очевидно, яркости объекта и общего времени накопления серии. Поскольку RN производная от гейна, мы получаем возможность съемки с произвольным гейном. При этом SNR остается неизменным. И вот мы опять на Дерибасовской. Искали искали гейн, а он, оказывается, может быть произвольным. И как быть?

Предлагаю посмотреть на выбор гейна с другой стороны. У нас есть такая характеристика камеры, как ДД (динамический диапазон). Давайте посмотрим на него под другим углом. У нас есть яма (FullWell) которая по мере экспозиции наполняется электронами. Каждую секунду в яму падают электроны от разных источников, от сигнала, от шумов. Чем больше яма тем больше их туда поместится за время экспозиции.  Очевидно, что мы можем ввести такую характеристику как dFW, которая определяется так: dFW = FullWell/t_sub. Очевидно, чем больше эта характеристика, тем лучше. Тем больший поток электронов в секунду сможет принять яма без риска переполнится за время экспозиции.
И тут мы вспоминаем, что tsub = 9RN²/S_sky. Тогда dFW = FullWell/(9RN²/S_sky) = (FullWell*S_sky)/(9RN²) = k*FullWell/RN²
где k - коэффициент, отражающий текущие условия съемки, не связанные с параметрами камеры. Нас он сильно не беспокоит. Важно, мы получили зависимость dFW от FullWell/RN².
FullWell и RN являются физическими параметрами камеры и связаны друг с другом через Gain. Мы можем построить график FullWell/RN² от Gain. Если на графике определить глобальный и локальные экстремумы (максимумы естественно), то они и будут являться оптимальными значениями гейна для этой камеры, обеспечивать максимальный dFW. А нужный SNR мы получим определив оптимальный t_sub, по уже известным нам формулам.

Ой, сколько текста накатал. Жду замечаний и возражений.

[Csve]

Немного практики. Asi071, 250/4, широкополосная съемка. Серия снимков с низким (0) и юнити(90) гейном вперемешку. СШ померен фитстакером. Если расставить фон и объект чуть аккуратнее, результаты на юнити гейне становятся чуууть лучше, но все равно недостаточно хороши, чтобы жертвовать ради них большим ДД.

[PavelF]

Построил несколько графиков FullWell/RN² от Gain для разных камер. Интересные выводы напрашиваются. Попробую вас с ними ознакомить.
QHY163M. Ее график уже приводил. Чем он характерен? Достаточно ровная полка графика позволяет нам варьировать Gain в широких пределах, без существенной потери ДД. Зачем нам может это потребоваться? Очевидно, ограничение максимальной длительности кадра, которую может позволить себе сетап.
Идеальным является Гейн - 20. Если tsub, по уже известным формулам, получается слишком большим и превышает возможности сетапа или здравого смысла. Можем использовать другие гейны, например 100, или  какой-то гейн в диапазоне от 120 до 190. Потеря ДД при этом будет незначительной. % такой потери можно легко вычислить по графику. Помним, что SNR от выбора гейна не зависит.
Забегая вперед, скажу, камера меня удивила стабильностью ДД в очень широком диапазоне гейна.
Для справки привел таблицу расчета FullWell/RN² и времени экспозиций, рассчитанных для разных гейнов, для моего неба.

[PavelF]

Теперь графики для QHY183, сестрой QHY163.
Видно, что тут картина другая. FullWell/RN² с самого начала начинает валится вниз. До гейна = 10 еще соотношение dFW бедет на приемлемом уровне, а потом беда. О чем это там говорит. Камера требует низких гейнов и, как следствие, длинных выдержек. Величина t_sub может стать критичной при темном небе или работе с узкополосными фильтрами. За то она отлично, будет справляться с работой в зоне засветки в цветном варианте, где длинные выдержки лишены смысла.

[Csve]

У вас гейн 20, действительно, выглядит оптимальным.
Только зачем вы на квадрат шума делите?
Откуда цифры? Сами мерили? Какой то слишком ломаный график шум/гейн получается.

[PavelF]

Немного практики. Asi071, 250/4, широкополосная съемка. Серия снимков с низким (0) и юнити(90) гейном вперемешку. СШ померен фитстакером. Если расставить фон и объект чуть аккуратнее, результаты на юнити гейне становятся чуууть лучше, но все равно недостаточно хороши, чтобы жертвовать ради них большим ДД.

Добавим теории к Вашей практике.
В приложении кривая соотношения FullWell/RN². Которая говорит о том, что нет у Вас другого выбора, кроме как низкий гейн. Расчеты оптимальной экспозиции для моего неба также приведены в таблице.

[PavelF]

Только зачем вы на квадрат шума делите?
Откуда цифры? Сами мерили? Какой то слишком ломаный график шум/гейн получается.

Чуть выше, в моем сообщениие, много-много текста. Там все расписано.
Значения RN(Gain) и FullWell(Gain) взяты с сайта производителя.

[Csve]

нет у Вас другого выбора, кроме как низкий гейн

Еще как есть. На самом деле на юнити С/Ш самую малость лучше, как и должно быть.
Вы лучше физический смысл FullWell/RN2 поясните, выглядит как деление яблок на квадрат яблок. Зачем?

[PavelF]

Вы лучше физический смысл FullWell/RN2 поясните, выглядит как деление яблок на квадрат яблок. Зачем?

Тут читайте:
Выбор гейна, офсета, iso, выдержки etc.

[diant]

Берём две десятиминутки. Вычитаем один лайт из другого. Получаем 0 вместо [фон неба + биас + дарк]. А как теперь понять сколько ADU накопилось за 10 минут? Что разделить на 600 (десятиминутка)?

Все правильно ты пишешь, Олег. Но когда константы вычтутся - их шумы не вычтутся, а сложатся. Это простой факт в мат. статистике.

Пример: берем два биаса с одинаковым офсетом. Вычитаем их друг из друга - всё, в разности офсета больше нет. А вот шумы чтения не вычитаются, а складываются. - Потому что они суть случайные величины.

Таким образом в разности двух некалиброваных лайтов L1 - L2 будет 6 шумов: два RN, два DN, и два шума неба (BN). Первый и второй я подсмотрю у производителя, - и таким образом найду последнее неизвестное - шум неба BN.

А дальше просто. BN² = S_sky * t_sub
Отсюда находится S_sky

Отступление. Становится понятно, почему рекомендуют определять время серии с коэффициентом 3, а не 2. Тогда в итоговой формуле SNR, вклад последнего члена будет меньше почти на порядок и им можно будет пренебречь.

Павел, вы снова отклоняетесь от математики в сторону лирику. Так нельзя рассуждать. Кого волнуется, какой член меньше или больше "на порядок" и т.д.
Надо смотреть все значение знаменателя при обоих критериях и сравнивать их с идеалом (когда RN=0).
И тогда вместо лирических "почти на порядок" выйдет, что отличие от идеала будет - 12% (критерий 2RN) и 5% (критерия 3RN).

Важный момент! Мы вывели математически, при правильном выборе времени кадра, итоговый SNR серии не зависит от RN. Совсем. Иными словами, для любого RN можно подобрать такое время кадра, при котором SNR серии не изменится. Фактический SNR серии зависит только от Ssky и DC камеры, ну и, очевидно, яркости объекта и общего времени накопления серии.

Совершенно верно. Я бы только добавил: "Фактический SNR серии зависит только от Ssky и DC камеры, если выдержка суба не меньше оптимальной".

[Csve]

Идея ваша ясна, но дело в том, что есть и другие, куда более важные факторы, влияющие на выбор длительности экспозиции, например:
Если снимаете в условиях переменной прозрачности или изредка налетающего ветра слишком длинные экспозиции полетят в корзину все, а из относительно коротких можно выбрать дельные.
Если у вас ограничено время, надо снять хотябы 15-20 кадров, чтобы сигма могла эффективно отсеять самолеты, плохие пиксели и космики.
С другой стороны, если вы твердо нацелены на шедевр и решили копить неделю материала, представьте сколько объема и вычислительных ресурсов вам потребуется на обрадотку 5-минутных кадров.
Комета. Тут хочешь - не хочешь, придется снимать относительно короткими.

Я привел пример, чтобы показать, что почти трехкратное изменение гейна (e/adu) почти никак не влияет на С/Ш. Так стоит ли морочиться?