Выбор выдержки при съёмке в узкополосниках.

[Дмитрий Иванов]

Неоднократно слышал, что, мол, не так важно какой длинны выдержка, сколько общее время накопления сигнала. Некоторый опыт съёмки в На-фильтрах, подсказывает, что чем дольше одиночная экспозиция, тем более слабые туманности начинают прорабатываться. При сложении увеличивается SNR, т.е. происходит улучшение по проницанию и детальности, но появления более слабых облаков водорода я что-то не замечал.
Возможно, я дико ошибаюсь, опыта мало и жалко тратить ясные ночи на эксперименты. Так до какого предела целесообразно увеличивать экспозиции и нужно ли это? И насколько сильно шум считывания влияет на конечный результат, полученный при относительн малых выдержках, но сложенный из огромного количества кадров? ( имеется в виду вариант, скажем, 15Х40мин. или 40Х15 мин., ну или 10Х60мин.)

[Mikhail Nalivkin]

Неоднократно слышал, что, мол, не так важно какой длинны выдержка, сколько общее время накопления сигнала.

Без разницы, в узкополосниках или нет - время экспозиции будет определять отношение сигнал/шум для каждого кадра, а сложение позволит его повысить. Нужно стремиться к максимальным экспозициям для конкретных условий съемки.

[Ivan7enych]

Я думаю так, с ростом экспозиции яркость растет линейно, но как-то растет и шум.
Суммирование уменьшает шум в корень из числа кадров, значит пока шум одного кадра растет медленней чем корень от выдержки, увеличение экспозиции (при одинаковом суммарном времени) даст улучшение.

Шумы у нас есть -
1. Шум считывания, он одинаковый не зависимо от выдержки. Тут понятно, чем больше выдержка, тем лучше кадр.

2. Тепловой шум, надо смотреть как он растет у конкретной камеры - сделать несколько темновых, 5мин, 10мин, 20мин, 40мин... откалибровать и посмотреть как сильно после калибровки растет шум в зависимости от времени.
Если шум 20минутки вырос более чем в 1.4 раза (корень из двух) по сравнению с 10минуткой - значит увеличивать выдержку уже бессмысленно. А если меньше (на охлаждаемой чб камере 1мин и 10мин почти не отличаются), то увеличивать конечно стоит.

3. Шум засветки неба, вернее шум электронов. При одной выдержке сравните шум темнового кадра, и шум флета - флет шумит намного больше. Как я понимаю, если в "яму" каждого пикселя попало примерно 100 электронов, среднее отклонение будет корень из ста = 10, если 1000 - шум =31. То есть шум фона растет как корень от яркости фона, и если шум фона стал выше остальных шумов, все, выдержку увеличивать уже бесполезно и лучше просто копить кадры.

Кроме того, есть еще ограничения по длине выдержки -
1. Провисания.
2. Стабильность неба и вообще условий съемки, если ходят редкие облака, они гораздо легче испортят 1-часовую выдержку чем 10минутную. Потерять один 10мин кадр из шести, или потерять часовой кадр - разница существенная.
3. Минимальное число кадров для работы. Для меня минимальная серия - 7 кадров, на меньшем числе гораздо сложнее выкидывать космики, случайные горячие пиксели (сигма клиппинг уже не справляется)

[Дмитрий Иванов]

3. Шум засветки неба, вернее шум электронов. При одной выдержке сравните шум темнового кадра, и шум флета - флет шумит намного больше. Как я понимаю, если в "яму" каждого пикселя попало примерно 100 электронов, среднее отклонение будет корень из ста = 10, если 1000 - шум =31. То есть шум фона растет как корень от яркости фона, и если шум фона стал выше остальных шумов, все, выдержку увеличивать уже бесполезно и лучше просто копить кадры.

А в чём фотонный шум измеряется?
Вот тут цитата:  http://www.sspm.ru/article/tvcam.htm
Фотонный шум является следствием дискретной природы света. Любой дискретный процесс подчиняется закону Пуассона (статистике). Поток фотонов также следует этой статистике, согласно ей, фотонный шум равен квадратному корню из числа фотонов. Таким образом, отношение сигнал/шум в потоке фотонов, падающем на пиксель ПЗС сенсора, будет также равно корню квадратному из числа фотонов. Соответственно, шумовая составляющая зарядового пакета будет также равна корню квадратному из среднего значения числа электронов в потенциальной яме пикселя ПЗС сенсора

Я правильно понимаю, что из 100 фотонов 10 шумных, а из 1000 - 31? т.е. во втором случае SNR выше?

[Ivan7enych]

Я правильно понимаю, что из 100 фотонов 10 шумных, а из 1000 - 31? т.е. во втором случае SNR выше?

Да, все правильно. Я хотел сказать, что если у тебя попер фон (и шум засветки стал выше всех остальных), то практически все равно - сделать один кадр с 1000фотонов и получить шум 31, или сложить десяток кадров по 100 фотонов, и получить тот же шум =31.

[LifeIsGood]

Надо еще учитывать, то слишком длительные выдержки могут пересветить самые яркие части туманности.
Кроме того пролет спутников, самолетов и пр. При слишком малом кол-ве кадров их будет сложно "отсеять"

[NKV]

При одной выдержке сравните шум темнового кадра, и шум флета

Flat или Light?

[Ivan7enych]

При одной выдержке сравните шум темнового кадра, и шум флета

Flat или Light?

Флета. То есть ровный белый фон и ровный черный шумят по разному.

[Дмитрий Иванов]

Можно поснимать белый лист бумаги в полумраке ночной кухни, с чёрными и серыми фигурами, нарисованными на нём. Сделать несколько суммарных кадров с разными экспозициями, потом  изучить, что там вышло. Как вам такой эксперимент?

[onwlad]

Неоднократно слышал, что, мол, не так важно какой длинны выдержка, сколько общее время накопления сигнала. Некоторый опыт съёмки в На-фильтрах, подсказывает, что чем дольше одиночная экспозиция, тем более слабые туманности начинают прорабатываться.

Чем больше, тем лучше. 

Математически это вычисляется. Нужно только померять получаемый шум от засветки неба в месте наблюдения и с соответствующим фильтром
После чего сюда: http://www.starrywonders.com/snr.html
Теория и ссылка на калькулятор оптимизации субэкспозиций. Все хорошо расписано.
Реально же, даже при съемке в узкополосниках  в пригороде предел составляет несколько часов.
Тут как верно было замечено предел наступит по механическим причинам: вращения поля из-за неточной полярки, случайный порыв ветра или проход ежика. Ну и облака...

Расчет на конкретные параметры своей камеры (СБИГ-2000 XM, температура чипа - 20 С, засветка от фона неба при 7 нм аш-альфе в месте наблюдений 1,5 электрона в минуту) дал следующие результаты:
- переход с 10 минутной выдержки на 20 минутную дает прирост сигнал/шум в серии - 19 %;
- переход с 20 минутной выдержки на 30 минутную дает прирост сигнал/шум в серии - 8 %;
- переход с 30 минутной выдержки на 40 минутную дает прирост сигнал/шум в серии - 4,3 %;
- переход с 30 минутной выдержки на 60 минутную дает прирост сигнал/шум в серии - 9 %.

После чего, несколько поразмыслив, решил остановиться на получасовых экспозициях при съемке в аш-альфа.
Вообщем, эксперементировать не надо, все уже подсчитано до нас 

[VD]

Неоднократно слышал, что, мол, не так важно какой длинны выдержка, сколько общее время накопления сигнала. Некоторый опыт съёмки в На-фильтрах, подсказывает, что чем дольше одиночная экспозиция, тем более слабые туманности начинают прорабатываться.

Чем больше, тем лучше. 

Это если только о внешних частях туманностей говорить.  При больших выдержках на светосильной оптике у туманностей выгорает и центр и всё, что вблизи центра.  Звезды пухнут, как снежные шары. 
Так что лучше всего большое общее время накопления при разных выдержках, когда при самых длительных из них яркие звезды еще не пухнут.   

[Юрий Гилев]

Чтобы звезды не пухли, используйте настройки, при которых динамический диапазон максимален, например для кэнон 350Da - iso100. Далее рихтуйте динамиеский диапазон различными растяжениями, но если звзеды все-так персвечены, придется снимать их отдельно, потом делать HDR.

Я за максимально длинные субэкспозиции для данных условий - качества неба, точности полярки, провисания гида.

[Юрий Торопин]

...уху, на ISO100 необходимы действительно оооочень длинные выдержки, без них - просто не обойтись...

[VD]

Чтобы звезды не пухли, используйте настройки, при которых динамический диапазон максимален, например для кэнон 350Da - iso100. Далее рихтуйте динамиеский диапазон различными растяжениями, но если звзеды все-так персвечены, придется снимать их отдельно, потом делать HDR.

Я за максимально длинные субэкспозиции для данных условий - качества неба, точности полярки, провисания гида.

Я должен извиниться за неточность, которую допустил.  Ведь речь в топике про узкополосные фильтры!  А при этом звезды сильно не пересветят даже на светосильной оптике.  Так что набора выдержек,  должен диктоваться динамическим диапазоном туманности.
Для туманностей типа М16 надо несколько выдержек от 2-3 мин (центр) до получаса для периферии.   

[Дмитрий Иванов]

http://www.starrywonders.com/subexposurecalculator_V3.xls

 В САО с На-фильтром 6нм. у меня выходит 4 Е\мин. Посчитал на шум считывания 8-10Е.
Для достижения 90% от максимального SNR. Необходима выдержка 68 - 106 мин. а я использовал 40 мин., что соответствует 80-85% . Надо бы ещё точно шум считывания подсчитать.

[onwlad]

http://www.starrywonders.com/subexposurecalculator_V3.xls

 В САО с На-фильтром 6нм. у меня выходит 4 Е\мин. Посчитал на шум считывания 8-10Е.

Ага, он самый.
4 Е/мин - это для относительного 5,5? Дарк вычитал?

У меня с 7 нм аш-альфой в Краснодаре (миллион почти, однако  ) фон 2,5 е/мин в околозенитной области, в  10 км от черты города - 1,5  е/мин, в Мезмае (1200 метров, аналог САО по небу) выходило порядка 0,7...0,8 е/мин. Относительное 7,5. 
Для справки - в Краснодаре в широкополосном диапазоне (400-700 нм) при относительном 1:13 фон неба получался более 300 е/мин, отсюда вывод -  астрофото в городе без фильтров невозможно... 

[Дмитрий Иванов]

Ага, он самый.
4 Е/мин - это для относительного 5,5? Дарк вычитал?

Да, относительное 5,5. Фон неба вычислил не так как рекомендуется в описании, просто померил фон на 40 мин. калиброванном снимке, = 500ADU, не знаю насколько это правильно...
Без фильтра получилось 1450ADU за 30 мин. - 18Е/мин.

[onwlad]

Фон неба вычислил не так как рекомендуется в описании, просто померил фон на 40 мин. калиброванном снимке, = 500ADU, не знаю насколько это правильно...
Без фильтра получилось 1450ADU за 30 мин. - 18Е/мин.

Можно и так.  Только учел ли значение "пьедестала"?
Максим автоматически прибавляет по 100 ADU (по умолчанию) ко всем калиброванным кадрам с целью ухода от отрицательных значений.

[Дмитрий Иванов]

У Каннистры в калькуляторе задаётся программа, в которой делалась калибровка, пъедестал отнимается автоматически.
Правда, я поставил в Максиме пъедестал = 300ADU. Т.е. нужно от 500 ещё 200 отнять?

[onwlad]

Получается еще 200, калькулятор то не знает, что пьдестал на самом деле 300, а не  100 ADU.