Астрофотография начинающих (Deep Sky)

[KuliS]

Я видел это галло изначально, но убрать до конца не смог. ((( Надо было перед сессией прочитать 13-е правило. Когда на небе Луна, снимай Луну. )))))

[KuliS]

Павел, а флеты были норм или тоже кривые?

[TavelGhosP]

Павел, а флеты были норм или тоже кривые?

Да в принципе нормальные, только биасы я свои подсунул для их калибровки 

[Tiand]

Альбирео, на ваши замечания отвечу чуть позже, там посложнее, чем вопросы Максима.

Пусть:
Шум неба-SN;
шум чтения-RN;
шум темновой-DN;

тогда  для оборудования, приведенного выше(одинаковые сетапы с одинаковым небом, различаются только камеры размером пикселя), справедливы следующие соотношения:
(1) При SN>>(RN+DN) т.е. когда шумы камеры утоплены в шуме неба, SNR пропорционален размеру пикселя,
(2) При жестком лаки:
При RN>>(DN+SN), если SNR=const, то RN пропорционален размеру пикселя?

(1) В точности, да. С одной оговоркой - что побеждены все пространственные шумы (по-простому, подвижки были, и не скупые, если уж мы хотим очень высокое SNR).

(2) В точности, да. С той же оговоркой.
И вот еще что. В этом простом утверждении скрыта одна глубокая и простая истина, которую не замечают многие, кто мучительно выбирает себе камеру или мучается мыслями про апгрейд. Мысль такая: по большому счету два главных параметра современной охлаждаемой ч-б камеры с точки зрения ее DSO-чуйки (при LRBG съемке), это QE и удельный шум чтения (RN/d). Поскольку QE-макс у нас сейчас крутится у всех примерно около 80-90%, он маловариативен. Поэтому я, когда смотрю на камеру - первым делом моментально стреляю глазами ее RN/d - это для меня самый золотой ее параметр, из которого я дальше могу что-то выжать. Разумеется, RN зависит от гейна, поэтому я пробегаю одним глазом по всей кривой падения RN с ростом гейна, а другим в это время подсматриваю на кривую падения глубины ямы с ростом гейна, и обычно интуиция сразу подсказывает мне, комбинируя эти кривые, какие гейны будут у меня рабочими в обычной серийной съемке. Можно даже составить себе таблицу для разных камер по этому параметру. В любительском астрофото (не в охранках!) удельный шум чтения выходит на первое место - по той простой причине, что любой нормальный астрофотограф снимает дипы в "Правильном режиме" (когда SN>>RN+DN), и дальше все решает RN/d, если хорошенько над этим подумать и если, конечно, темновой ток у нас значительно ниже потока фотонов от неба (в узкополосной съемке под темным небом это приходится обязательно проверять, иначе там можно не только каждую вторую ложку мимо рта проносить, но 9 из 10). А что именно он решает? Он решает ширину интервала, точнее, полуинтервала "Правильной съемки", которая будет у меня в руках. Одно дело когда "П" начинается с 300 сек и тянется до бесконечности, и совсем другое дело, когда "П" начинается с 5 сек и тянется до бесконечности.

Также правильно ли я делаю вывод, что шум неба в примерах, приведенных формчанином diant, взят как корень из потока засветки для упрощения, а в действительности он равен корню из РАЗНОСТИ фона неба двух разных кадров, ибо поток величина+- постоянная, а шум это как раз неравномерность этого потока? По аналогии темновой шум не равен корню величины(яркости) дарка, а корню из разницы 2-х дарков? Так же и с шумом чтения в биасах?

Нет! Шум для любого нормального потока фотонов - это всегда корень и этого потока. Тут никакого упрощения нет. Это называется теоремой Пуассона. И еще - все потоки фотонов с неба (если я не отстал от жизни) у нас всегда пуассоновские! Если найдены уже другие - это будет для меня открытием. Но в лаборатории, пожалуйста, легко создаются потоки фотонов, не подчиняющиеся закону Пуассона (субпуассоновские и суперпуассоновские).
Еще  - поправлю вас: "корню из РАЗНОСТИ" это не верно. "корню из РАЗНОСТИ, предварительно поделенной на корень из 2" - это верно. - тут глупость написал, не надо это читать.
Все эти вычитания одного кадра из другого делаются только ради того, чтобы выбросить за борт все пространственные шумы. (Видимо рано или поздно придется и о них потолковать.)

Также хочу понять, увеличивается ли шум неба в с увеличением экспозиции?

Ну конечно.
Пример.
Небо накидывает мне 10е в секунду в пиксел на моем сетапе и камере.
- 10-сек суб: небо накидало мне 100е в пиксел, значит шум равен 10е
- 100-сек суб: небо накидало мне 1000е в пиксел, значит шум равен 32е
- 1000-сек суб: небо накидало мне 10000е в пиксел, значит шум равен 100е
И т.д. до бесконечности. Речь идет не просто об астрактном шуме неба, а именно о шуме неба в пикселе кадра конкретной длительности.

[1c 110i]

Еще раз спасибо за объяснения!
Сейчас непонятным осталось только это:

Все эти вычитания одного кадра из другого делают только ради того, чтобы выбросить за борт все пространственные шумы. (Видимо рано или поздно придется и о них потолковать.)

А можно я сначала попробую отговорить вас от этого?
Во первых, повижки наше всё. Кто их делает и не жалеет на них пикселов, покрывает все опасности этой бяки.
И во-вторых, если мы пустимся в это дело, то начнем с аналога пространства Минковского и мысленных его сечений. Вам это надо?

Боюсь, что фигурирование во всем этом пространства Минковского только подогревает интерес.

[Tiand]

Из этого следует вывод, что если шум засветки значительно превышает собственные шумы матрицы, то нет смысла использовать крупный пиксель для сьемки дипов. Поскольку отношение сигнал/шум на выходе получится почти такое же, но детализация с крупным пикселем будет хуже.

Альбирео, вашу мысль между строк я понял, и она правильна, но как вы сформулировали - это конечно абсурд.
Смотрите, есть параметры так сказать "врожденные", "неотъемлемо присущие" любой вещи или объекту, а есть вариативные - вплоть до полной свободы выбора. Вы можете сказать - "ах мне уже 60, и 40 раз я не подтянусь, вот когда я был молодым..." (пользуюсь примерами из соседней ветки). Тут понятно, возраст это ваш "присущий" параметр, менять который вы не в силах. Но никто в своем уме не скажет, подойдя к роднику и выпив глоток воды - "не напился, видимо, мне суждено умереть". Он просто сделает столько глотков воды, сколько нужно, чтобы напиться, и не умрет. Количество выпитой воды в данном случае вариативный параметр.
А теперь сами прочитайте и подумайте, что вы написали: "Из этого следует вывод, что если шум засветки значительно превышает собственные шумы матрицы..."
Вы же сравниваете полностью вариативный параметр с врожденным параметром камеры. Здесь не надо умирать от жажды делать выводов про "нет смысла..."
Если что-то вас не устраивает, берете вариативный параметр и меняете его так, как хочется.
А так мысль правильная, камера с пикселом 3мкм и RN=2e ни в чем не уступит при прочих равных камере с пикселом 6мкм и RN=4e (у них одинаковый удельный шум чтения), а в разрешении, если оптика и атмосфера позволит, может и выиграть. А может и нет - зависит от сетапа и атмосферы.

[7lbireoA]

Из этого следует вывод, что если шум засветки значительно превышает собственные шумы матрицы, то нет смысла использовать крупный пиксель для сьемки дипов. Поскольку отношение сигнал/шум на выходе получится почти такое же, но детализация с крупным пикселем будет хуже.

А теперь сами прочитайте и подумайте, что вы написали: "Из этого следует вывод, что если шум засветки значительно превышает собственные шумы матрицы..."
Вы же сравниваете полностью вариативный параметр с врожденным параметром камеры. Здесь не надо умирать от жажды делать выводов про "нет смысла..."
Если что-то вас не устраивает, берете вариативный параметр и меняете его так, как хочется.

Интересно, как я могу поменять уровень городской засветки? Разбить все фонари в радиусе 2 км?  Конечно, я раз в 20 снижаю уровень засветки, применяя узкополосник На+ОIII на эмиссионных туманностях, но там все равно уровень шума засветки в три раза больше шумов камеры. (Помните, вы как-то рассчитали это по моей фотографии?) А если взять камеру с охлаждением, то разница вырастет еще раза в 2-3 наверно. Тогда и получим как раз то, про что я писал - камера с мелким пикселем + охлаждение + резкий объектив в диапазоне 135-200/f2,8 будут отлично работать в условиях засветки мегаполиса через узкополосный фильтр. (Предполагаю). И такой легкий сетап с астротрекером можно будет без проблем перевезти куда угодно в сумке. А без узкополосного фильтра в крупном городе вообще отстой. Даже в Подмосковье в RGB шумы засветки в несколько раз больше шумов камеры наверно. Если только в ИК или УФ диапазонах как-то пытаться.

Конечно, можно уехать в тьмутаракань вместе с 30 кг, если есть такая возможность. Но это уже другая история, не у всех есть такая возможность. Так можно вообще сказать, что заниматься астрофотографией можно только в Северной Корее и в пустыне Атакама.

[Tiand]

Правда, мне кажется, тут не учитывается еще один аспект. Если я не ошибаюсь, при сьемке дипов камера с пикселем в 4 раза большей площади потребует в 4 раза меньшей экспозиции для получения одинаковой картинки. Ну, если как вы пишете, привести картинку с мелкопиксельной камеры к такому же размеру. 4 мелких пикселя не будут суммироваться по яркости при переводе их в 1 крупный пиксель при ресайзе изображения. Просто яркость этого нового пикселя будет равна средней яркости четырех мелких, из которых он был преобразован. (Или я ошибаюсь?) А если у большого исходного пикселя накопился сигнал в 4 раза больше, чем у мелкого, то и на выходе электронов будет в 4 раза больше. И поэтому яркость этого крупного пикселя будет в 4 раза больше, чем у тех четырех мелких, которые преобразуются в один.

Теперь вот эта ваша мысль, Альбирео - "А если у большого исходного пикселя накопился сигнал в 4 раза больше, чем у мелкого, то и на выходе электронов будет в 4 раза больше." - сама по себе правильная. Но (1) голые сигнальные электроны при съемке дипов никому не интересны, они сами по себе ничего не решают. Решает SNR. У крупного пиксела SNR выйдет в 2 раза лучше, но и разрешение в 2 раза хуже. Когда мы ресемплируем мелкопиксельный кадр к грубому - сравняются и SNR и разрешения, я уже все это объяснял.
И (2) существует множество способов ресемплинга и вообще масштабирования исходных данных. Но я всегда привожу все к яблокам, то есть фотонам, потому что только в их пространстве работает закон Пуассона. Когда вы усредняете 4 пиксела вместо их сложения - пожалуйста, но тогда помните, какому количеству реальных фотоэлектронов отвечают цифры в этом усреднении и уже по ним ищите ПРАВИЛЬНЫЙ SNR. И все снова сойдется. Но это очень путанно, закон Пуассона придется обвешивать коэффициентами, в них легко запутаться. С фотонами все гораздо проще и нагляднее, как с яблоками и корзинками в букваре.

По поводу "уровень городской засветки" - у вас мысль не туда пошла. Я же выше написал, что шум неба - не абстрактная вещь, сама по себе она НЕ СУЩЕСТВУЕТ. Она появляется в кадре РЕАЛЬНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ. Смотрите пример выше.
Я могу сделать кадр длительностью "мало-мало" и тогда шум неба в нем выйдет "мало-мало". А могу сделать кадр длиной с полночи, и шум засветки в нем выйдет "огого".
Вы абсолютно вольны выбрать себе длительность кадра от 0,001 с до всей ночи. Значит вы можете как хотите варьировать шум засветки в одиночниках - от нуля до условно бесконечности.
Правда, чтобы делать очень длинные субы и ни о чем не жалеть, в наше время надо иметь очень много всего, что не каждому по карману. Но это решаемые вопросы.

Сегодня редкий день над Москвой - очень низкое давление и чистое небо весь день! Может и на ночь пороха у природы хватит?
В эту ночь сиинг был, надо признаться, большую часть времени очень хорошим. Я уже думал до августа сиинг досвидания, ан нет.

[Tiand]

Вчера, пользуясь сиингом, попробовал разбить на звезды в рефр 100ку ngc2158 (далекое скоплением прямо около M35). Под темным небом в большой доб оно все искрилось звездами, хорошо это помню, а вот в Москве его вообще не видать, как будто нет. И разбилось таки, обязательно попробую еще подкопить, если сиинг и небо дадут.

(кликните для показа/скрытия)

sv503, cg4wd, asi533mm, G, 27 минут в сумме субами по 2 сек.

[;рий'Ю]

ngc2158

У ярких звёзд заметны пятиконечные лучи. Интересно откуда такие взялись?

[Tiand]

У ярких звёзд заметны пятиконечные лучи. Интересно откуда такие взя

Не знаю, то ли оптика как-то пережата, то ли что еще. Но в тракте нет 5-конечных диафрагм, отверстий и т.п. Рефрактор sv503, слайдер для фильтров и камера, вот весь тракт.

[;рий'Ю]

то ли оптика как-то пережата

Вот и я так же подумал. У меня появлялись похожие "кремлёвские" звёзды на морозе.

[Tiand]

Тест фильтра L-enhance в городских условиях.
Abell 21. Собрал пока чуть более часа. За это время начала проступать яркая часть Медузы. Слабая часть, конечно, в условиях Москвы едва ли проявится и за 3 часа.

(кликните для показа/скрытия)

sv530 102mm, cg4wd, asi533mm, L-enhance, 75 мин субами по 4 сек.

[7lbireoA]

По поводу "уровень городской засветки" - у вас мысль не туда пошла. Я же выше написал, что шум неба - не абстрактная вещь, сама по себе она НЕ СУЩЕСТВУЕТ. Она появляется в кадре РЕАЛЬНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ. Смотрите пример выше.
Я могу сделать кадр длительностью "мало-мало" и тогда шум неба в нем выйдет "мало-мало". А могу сделать кадр длиной с полночи, и шум засветки в нем выйдет "огого".
Вы абсолютно вольны выбрать себе длительность кадра от 0,001 с до всей ночи. Значит вы можете как хотите варьировать шум засветки в одиночниках - от нуля до условно бесконечности.
Правда, чтобы делать очень длинные субы и ни о чем не жалеть, в наше время надо иметь очень много всего, что не каждому по карману. Но это решаемые вопросы.

Длительность кадра влияет не только на шум засветки, но и на полезный сигнал.
Вы уже выше разобрались раньше, что есть некая точка "2" на графике, выше которой идут оптимальные по длительности кадры. Если снимать с меньшей экспозицией, то по шумам станет только хуже. Поэтому хоть мы и можем в теории выбрать любую экспозицию, на практике выбор ограничен снизу точкой "2". А сверху - моментом, когда гистограмма начинает упираться в правый край (выгорание кадра, которое при сильной засветке наступает рано). И еще максимальной длительностью ведения кадра без смаза, которое может обеспечить монтировка.
Короче, в итоге получается, что мы ставим максимально возможную экспозицию кадра для данной ситуации. А все остальные варианты приведут к худшему значению SNR. То есть, регулировать длительность одиночного кадра мы конечно можем, но только в меньшую сторону. И это только ухудшит результат. Поэтому, фактически, не можем.

PS: В Мск второй день противная высотная дымка. Вчера немножко. А сегодня уже по полной.

[@oht]

Все выходные был в разъездах, мельком читал, но писать с сотового неудобно было...
Антон, спасибо огромное за разъяснения с примерами. Очень полезная информация!
Очень благодарен за "художественный метод" определения оптимальной длительности выдержки!
... информации много для размышления, буду все вдумчиво еще раз перечитывать. По ссылке на тему с оптимальными усилениями и выдержками - пока голова пухнет. (Интересно, но сложно...) Попробую разобраться
В любом случае, уже появляется общее понимание физики - это уже много стоит.
Спасибо за Ваш труд и готовность помочь разобраться в этих вопросах!

[Tiand]

Спасибо за Ваш труд и готовность помочь разобраться в этих вопросах!

По возможности всегда отвечу, если это кому-то полезно. Сам все это достаю из закоулков памяти, изучал шумы матриц лет 15 назад, давно это было, да и по сути было побочкой в другой работе.

Поэтому хоть мы и можем в теории выбрать любую экспозицию, на практике выбор ограничен снизу точкой "2".

Не 2, а 1 вообще-то я имел в виду. Но ниже 1 и даже 2 никто не запрещает лазить, там сидят все лакисты, также как все, у кого, как у вас, нет гидирования и негожие монтировки. Я и сам сейчас в съемной квартире сижу на eq3 с простыми моторчиками и все на нее снимаю, да еще между березами, поэтому вокруг точки 1 кручусь. Но я, в отличие от вас, волен свободно менять шум неба в кадре от очень большого, до мизерного. У меня в Москве на рефре 100/700 кадр не засвечивается даже на сотнях секунд. Небо шумит в 1сек кадре не более 10е на пиксел, а яма у всех моих матриц более 10ке. Также я спокойно могу снимать субсекундные выдержки и иногда это делаю в хитрых задачах.

Еще раз спасибо за объяснения!
Сейчас непонятным осталось только это:
...
Боюсь, что фигурирование во всем этом пространства Минковского только подогревает интерес.

Максим, хорошо. Смотри, я могу через математику, а могу на кошках. Если тебе Минковский ближе, то давай математикой, так конечно короче - формулу написал и можно рта не открывать (шучу). Хотя я уже придумал, как на кошках, но пока это опустим.
Итак Минковский соединил три пространственных координаты и одну временную и получил 4-мерное про-во (X,Y,Z,t).
Его можно сечь сечениями разным мерностей. Два сечения нам будут важны. Если мы зафиксируем t - то получим замершее во времени наше обычное трехмерное пространство. Если зафиксируем какую-то из трех первых координат - получим сечения с вариативным временем. Если все три простр. координаты зафиксируем, получим пространственную точку с открытым временем.
Шумы - это случайная величина, зависящая от какой-то (каких-то) параметров.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ 1. Назовем временными шумами случайные процессы, наблюдаемые в сечениях пространства Минковского с фиксированными простр. координатами.
ОПРЕДЕНЕНИЕ 2. Назовем пространственными шумами случайные процессы, наблюдаемые в сечениях пространства Минковского с фиксированным временем и открытями пространственными координатами.

Собственно все.
Матрица у нас 2-мерный объект, с ней даже проще, ибо когда мы к ее двум координатам (x,y) добавим время t - у нас получится упрощенное пространство Минковского - (X,Y,t). Его даже можно себе реально представлять и голова не треснет, в отличие от 4-мерного.

Я могу еще по памяти назвать собственно временные и собственно пространственные шумы матрицы (но что-то наверное упущу по причине слабости памяти).

ВРЕМЕННЫЕ:
- DN (темновой)
- RN (шум чтения)
- шум дискретизации (надеюсь, производители включают его прямо в RN)
- SkyN (шум фона неба)
- SignalN (пуассоновский шум полезного сигнала)
- телеграфный шум (эта такая зараза, что меня от нее воротит, но пришли кпомы и притащили ее с собой в некогда тихий мир ccd)

ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ:
- фикс-паттерн
- PRNU (не-униформность усиления пикселов)
- паттерны, привносимые конечностью реальных калибровочных мастер-ДАРКОВ, БИАСОВ и т.д.
- ... кажется есть что-то еще, но уже совсем не помню.

[TavelGhosP]

- шум дискретизации (надеюсь, производители включают его прямо в RN)

Вот тут меня гложут весьма сильные сомнения.

[Tiand]

- шум дискретизации (надеюсь, производители включают его прямо в RN)

Вот тут меня гложут весьма сильные сомнения.

Да я и сам тут ни в чем не уверен. Написал так просто из соображений здравого смысла, ибо с трудом представляю, как на КОМП матрице измерить шум чтения отдельно от шума дискретизации. Когда АЦП отдельно, как на CCD, там да. А тут подумалось, что никто не будет устраивать себе сложности и пытаться вытащить чистый RN.

[ВерёгаСергееС]

... еще одна попытка обработать Подсолнух. Красная зона и дымка.

[KuliS]

...Еще одна попытка обработать подсолнух. Красная зона и дымка.

Вам, Сергей, как и мне, нужно учиться пос обработке! Недавно Павел из моих исходников вытянул такое, что моя самооценка упала ниже плинтуса, и это плюс для меня. Начал более подробно изучать, как они это делают. Ниже пример Павла как примерно должно быть.