Długie ekspozycje z webkamery bez przeróbek

Lampka · 25 Stycznia 2006

Słyszeliście o metodzie "składania ekspozycji" zwanej "Off Chip Video Integration". Podobno jest to alternatywa do przerabiania kamerek na długie czasy. Bawił się ktoś w te klocki? Jeśli tak, to z jakimi efektami?

Wyczytałem gdzieś, że potrafi to robić program AstroVideo:

http://www.coaa.co.uk/astrovideo.htm

Edytowane 25 Stycznia 2006 przez Lampka

sumas · 25 Stycznia 2006

mi się wydaje, że to nic innego tylko po prostu stackowanie takich klatek i kwestia tylko ich ilości żeby wyrównać zbyt krótki czas ekspozycji

z tego co udało mi się jeszcze wyszukać to:

http://www.cometdust.demon.co.uk/QCUIAG/Vi...ation/index.htm

http://www.astroadventure.com/index2.php?o...=7&pop=1&page=0

o, a na której wpost pisze, że: "..technique pioneered by the QCUAIG call off chip video integration. Also known as image stacking."

pozdrowienia

Edytowane 25 Stycznia 2006 przez sumas

Lampka · 25 Stycznia 2006

No tak, wszystko wydaje się być tak, jak piszerz. Ale w programie AstroVideo jest wyraźne rozróżnienie w setupie między kamerami nieprzerobionymi a przerobionymi. Z punktu widzenia dodawania obrazów nie miało by to sensu - tu i tu stackuje się przecież poszczególne klatki. Chyba, że są jakieś specjalne algorytmy obróbki dla kamer nieprzerobionych. I o to w zasadzie pytam.

25 Stycznia 2006

No tak, wszystko wydaje się być tak, jak piszerz. Ale w programie AstroVideo jest wyraźne rozróżnienie w setupie między kamerami nieprzerobionymi a przerobionymi. Z punktu widzenia dodawania obrazów nie miało by to sensu - tu i tu stackuje się przecież poszczególne klatki. Chyba, że są jakieś specjalne algorytmy obróbki dla kamer nieprzerobionych. I o to w zasadzie pytam.

Kamerki nieprzerobione generuja filmy w formacie AVI z ktorych program "wyciaga" i stackuje poszczegolne klatki sam.

Maja tez opcje "strzelania" pojedynczych fotek - bitmap o ktore tu pewnie chodzi.

W tym przypadku Ty sam pokazujesz programowi jakie pojedyncze pliki chcesz "skladac".

Kamerki przerobione generuja obrazy nieruchome np. TIFF czy RAW (nie wiem dokladnie) w dlugich naswietlaniach.

sumas · 25 Stycznia 2006

tylko, że jest różnica pomiędzy np. 1000 szt x 1sek a np. 1 szt. x 1000 sek

zresztą najlepiej, jak poczytasz na stronie papatkiego: http://www.astrofotografia.pl/porady/czasy_st/czas_stack.htm

a wracając do setupu sterownika, przełacznik na długie ekspozycje (w przerobionej kamerce) zmienia zupełnie jej działanie, bo to już nie będzie film, bo nieda się zrobić filmu np. z predkością np. 15 fps i czasie ekspozycjji pojedynczej klatki dłuższej niż 1/15sek prawda? :rolleyes:

a w astrofoto, celem jest uzyskanie fotografii, na której po prostu jak najwiecej widać, tylko, że to nieustanna gra kompromisów, ideałem byłoby nacelować na jakiś obiekt i prowadzić pojedynczą ekspozycję np. przez parę godzin, czasem nawet i przez wiele wiele nocy,

ale: przedewszystkim: montaż i jego prowadzenie skutecznie nam to uniemożliwiają, druga sprawa to nie prześwietlić materiału, trzecia sprawa szumy matrycy, czyli trzeba dobrać tak te wszystkie elementy, żeby uzyskać jak najlepszy materiał, ale jednak starać się, jak najdłużej naświetlać pojedynczą klatkę, a w nieprzerobionym webcamie, to chyba o ile pamiętam max czas otwarcia migawki to 1/12 sek, a już byle jaki montaż potrafi zapewnić nam o wiele dłuższy czas i dlatego się je przerabia

pozdrowienia

Edytowane 25 Stycznia 2006 przez sumas

Piotrek T. · 25 Stycznia 2006

No właśnie, tak jak pisze Sumas:

tylko, że jest różnica pomiędzy np. 1000 szt x 1sek a np. 1 szt. x 1000 sek

Różnicy by nie było, gdyby stackowanie odbywało się jeszcze na poziomie analogowym. Po przejściu na cyfrowy - do tego jeszcze zaledwie 8-bitowy - efekt będzie marny... Tę sztuczkę wykorzystuje właśnie chyba StellaCam2000.

Edytowane 25 Stycznia 2006 przez Piotrek T.

astroccd · 27 Stycznia 2006

No właśnie, tak jak pisze Sumas:

Różnicy by nie było, gdyby stackowanie odbywało się jeszcze na poziomie analogowym. Po przejściu na cyfrowy - do tego jeszcze zaledwie 8-bitowy - efekt będzie marny... Tę sztuczkę wykorzystuje właśnie chyba StellaCam2000.

Jest coś takiego jak bindowanie, polega na sumowaniu ładunku z sąsiednich pikseli w rezultacie otrzymujemy stosunek sygnał szum tyle razy lepszy ile pikseli zsumowaliśmy. Ten sam proces zrobiony na fotce w komputerze da nam przyrost stosunku sygnału szum tylko o pierwiastek z liczby pikseli. Bindowanie jest możliwe na kamerze Starlight-Xpress, osobiście je stosowałem, niestety nie nadaje się do kamer kolorowych ze wzgledu na to że mamy w nich mikro filterki w różnych kolorach obok siebie i tracimy kolor.

Podobno kamera wolno sczytuje ładunek z detektora CCD, i dla kamer które nie posiadają migawki tak jak aparat cyfrowy, stosuje się specjalne detektory, które po zrobieniu zdjęcia ukrywają ładunek przed światłem, następuje przeskok ładunku o jeden piksel na piksel schowany przed światłem i dopiero potem matryca jest sczytywana w całości.

I tak myślę że to może chodzi o bindowanie piksela schowanego z nie schowanym.

Jarek · 1 Lutego 2006

Jest coś takiego jak bindowanie, polega na sumowaniu ładunku z sąsiednich pikseli w rezultacie otrzymujemy stosunek sygnał szum tyle razy lepszy ile pikseli zsumowaliśmy.

Potwierdzam, mam cos takiego w kamerze czarno-białej przy mikroskopie elektronowym. Nie wiem, jak to to jest realizowane sprzętowo, ale faktycznie polega na zmniejszeniu rozdzielczości matrycy porzez pogrupowanie pixeli, np. binning 2x2 u mnie oznacza przejscie z rozdzielczości 1024x1024 do 512x512. w takim układzie grupy po 4 pixele pracują jako pojedynczy pixel. Konsekwencją jest wzrost czułości. Zapewne szum się uśrednia, a sygnał rośnie tyle razy, ile razy wiekszy stje sie pojedynczy detektor.

Pozdrawiam

-Jarosław

sp2ukx · 1 Lutego 2006

Sposób, który opisujecie ma jednakowoż jedną podstawową wadę. Otóż aby naświetlić piksele słabiutkim światłem obiektów DS potrzeba niestety czasu. Nie pomoże stakowanie nawet tysiąca klatek na których nic się nie nagra. Long exp. służą poprostu temu aby na poszczególnych pikselach matrycy CCD zdążyło się zakumulować choć trochę światła od tych słabiutkich obiektów. Przy krótkim czasie naświetlania matrycy fotony nie uaktywnią matrycy i nic się nie zapisze (mówimy o słabiutkich obiektach) - będzie czarno i tyle. Zestakowanie takich klatek da w rezultacie zsumowanie czarnego obrazu i tyle. Nic lepiej nie będzie.

qbanos · 1 Lutego 2006

Sposób, który opisujecie ma jednakowoż jedną podstawową wadę. Otóż aby naświetlić piksele słabiutkim światłem obiektów DS potrzeba niestety czasu. Nie pomoże stakowanie nawet tysiąca klatek na których nic się nie nagra. Long exp. służą poprostu temu aby na poszczególnych pikselach matrycy CCD zdążyło się zakumulować choć trochę światła od tych słabiutkich obiektów. Przy krótkim czasie naświetlania matrycy fotony nie uaktywnią matrycy i nic się nie zapisze (mówimy o słabiutkich obiektach) - będzie czarno i tyle. Zestakowanie takich klatek da w rezultacie zsumowanie czarnego obrazu i tyle. Nic lepiej nie będzie.

A czy to nie chodzi o to ile fotonów ze słabego obiektu trafi w matrycęw ciagu określonego czasu? jeśli trafia np jeden na minute to podczas ekspozycji 4 minut zarejestrują sie 4 fotony co da jakis tam obraz DS'a.A np naświetlając 30sekund możemy otrzymac podobny efekt bo częstotliwośc padania fotów jest taka sama więc na co którejś klatce się zarejetruje powiedzmy jeden foton co przy stackowaniu bardzo duzej ilości klatek da nam obraz tego obiektu Tyle że jest to metoda nieekonomiczna bo potrzeba bardzo wielu klatek :rolleyes:

Nie wiem czy dobrze ruzmuje ale tak właśnie robie ze swoim kompaktem - max klatek..

Edytowane 1 Lutego 2006 przez qbanos

sp2ukx · 1 Lutego 2006

No tak ale mówienie o czasie 1 minuty to jest mówienie o long exp. Nieprzerobione kamerki mają czas ok. 1/30sek i w tym czasie słabiutkie DS-y nie naświetlą matrycy. Obraz będzie więc czarny. Stakowanie czarnego obrazy da w wyniku czarny obraz. 0+0=0. Choćby nie wiem ile zer dodawać zawsze będzie zero. Poprostu do pobudzenia matrycy potrzebna jest pewna ilość fotonów. Jeden foton nie pobudzi matrycy. Ales klar? Myślę, że dobrze wytłumaczyłem. Oczywiście rozważamy DS-y. Przy fotografowaniu gwiazd można obyć się bez long exp. ale ograniczymy tym samym zasięg gwiazdowy. Wiadomo.

Edytowane 1 Lutego 2006 przez sp2ukx

qbanos · 1 Lutego 2006

Ok, moze faktycznie 1/30 sek to troche przy krótko :mellow:

Ale to w takim razie jak to bedzie z 15sekundami w moim kompakcie? Jest jakas granica? np tak slabe obiekty ktorych juz nie dam rady zarejestrowac choćbym nie wiem ile klatek stackował?jesli jest to gdzie?

Edytowane 1 Lutego 2006 przez qbanos

tomekL · 1 Lutego 2006

Na moje w przypadku 15s idea jest taka sama, tzn. naświetli się oczywiście więcej obiektów ale w przypadku tych które się już nie załapią, to nie ma cudu i ilość klatek nic tutaj nie pomoże.

qbanos · 1 Lutego 2006

Na moje w przypadku 15s idea jest taka sama, tzn. naświetli się oczywiście więcej obiektów ale w przypadku tych które się już nie załapią, to nie ma cudu i ilość klatek nic tutaj nie pomoże.

No tak ale np jest różnica paru mag przy stackowaniu np 30x15sek i 200x15sek, dlatego pytam czy to tak bedzie rosło w nieskonczoność i jaka to jest zależność (oby liniowa )?

McArti · 1 Lutego 2006

No tak ale np jest różnica paru mag przy stackowaniu np 30x15sek i 200x15sek, dlatego pytam czy to tak bedzie rosło w nieskonczoność i jaka to jest zależność (oby liniowa )?

no pewnie, że nie jest liniowa. jeżeli obiekt nie jest w stanie podac tyle fotonów aby zgromadzić w studni potencjału informacje o sobie czyli podnieść wartość pixela o jeden to sie nie zarejestruje. i chowanie statystyczne szumu nic tu nie pomoże.

tomekL · 1 Lutego 2006

No tak ale np jest różnica paru mag przy stackowaniu np 30x15sek i 200x15sek, dlatego pytam czy to tak bedzie rosło w nieskonczoność i jaka to jest zależność (oby liniowa )?

Oczywiście, że będzie rosło liniowo i w momencie kiedy dołożysz w registaxie nieskończoną klatkę na staku uzyskasz obraz nieskończonego wszechświata :lol:

Ale na serio, myslę że nie ma jednej, wspólnej i dokładnej dla różnych aparatów zależności, która odpowiedziałą by Ci na to pytanie. Zależność ta w każdym razie oczywiście nie jest liniowa, po prostu dokłądając klatek możesz wyciągać lepiej to co się zarejstrowało, jeśli np. jakaś gwiazda będzie się rejstrowała środnio na 2 klatkach na 100 to jest szansa, że stakujac uda ci się ją wyciągnąć. Nie mniej jest pewien próg, kiedy nic więcej już się na detektorze nie naświetli i ilość kaltek tutaj nic nie pomoże.

sp2ukx · 1 Lutego 2006

Dokładnie tak jak napisał McArti i TomekL. Innymi słowy - rejestrować można tym słabsze obiekty im dłuższy jest czas ekspozycji. Stackowanie to już inna sprawa. Ważne jest słowo rejestrować. Jeśli matryca nie zarejestruje nic to żaden stack nie pomoże. Reasumując - nieprzerobione kamerki nie są zdolne rejestrować słabych obiektów bowiem w tak krótkim czasie ekspozycji ich matryca nie zostanie naświetlona na tyle odpowiednią ilością światła aby zareagowała elektrycznie. Stan poszcz. pikseli będzie "0".

Piksele mogą przyjmować wartość od 0-255. Wartość zależy od czasu naświetlania i nie jest liniowa. Wniosek z tego płynie taki (w drugą stronę), że piksel po osiągnięciu wartości 255 nie naświetli się więcej choćbyśmy dalej go naświetlali. Za to nastąpi szkodliwy wpływ na sąsiednie piksele i nastąpi zjawisko tzw. saturacji. Ech dużo by o tym pisać.

astroccd · 1 Lutego 2006

Sposób, który opisujecie ma jednakowoż jedną podstawową wadę. Otóż aby naświetlić piksele słabiutkim światłem obiektów DS potrzeba niestety czasu. Nie pomoże stakowanie nawet tysiąca klatek na których nic się nie nagra. Long exp. służą poprostu temu aby na poszczególnych pikselach matrycy CCD zdążyło się zakumulować choć trochę światła od tych słabiutkich obiektów. Przy krótkim czasie naświetlania matrycy fotony nie uaktywnią matrycy i nic się nie zapisze (mówimy o słabiutkich obiektach) - będzie czarno i tyle. Zestakowanie takich klatek da w rezultacie zsumowanie czarnego obrazu i tyle. Nic lepiej nie będzie.

Jest różnica pomiędzy kamerkami internetowymi, a kamerami astro. Kamerki internetowe pokazują zero w ciemności i nic się nie ze stackuje. Natomiast kamery astro np.: moja Starlight Xpress w ciemności pokazuje szum na poziomie 25 elektronów dlatego można stackować teoretycznie nieskończoną liczbę klatek.

Prawda jest taka że detektor CCD pomimo efektywności kwantowej blisko 100% posiada szum na poziomie 25 fotonów i dlatego stackowanie działa. Ale nawet gdyby wymyślono CCD które nie generuje szumu to kamera astro pozwala przyporządkować jeden foton jednemu stopniowi jasności ekranu, dlatego filmując z czasem ekspozycji 1 sek. obiekt który wysyła jeden foton na minutę można zestackować i uzyskać mocny dobrej jakości obraz. Oczywiście nie dotyczy to kamerek internetowych w których jeden foton jest za słaby na cokolwiek. Aczkolwiek przyjmując że CCD lub CMOS w kamerce internetowej generuje szum na poziomie kilkudziesięciu fotonów możemy stosując różne sztuczki jak np.: ustawianie suwaków balansu bieli RGB na maksimum spowodować że kamerka nie będzie pokazywać zera w absolutnej ciemności tylko dość pokaźny szum http://www.piotrkow.net.pl/~astroccd/Prywatne/Niebo2.gif który można teoretycznie zestackować w nieskończoność, warunkiem jest oczywiście odpowiednie oprogramowanie np.: K3CCD tools który wynik stackowania klatek 8-mio bitowych pokazuje na 16-tu bitach, lub MaximDL pracujący nawet na 32 bitach.

Zachęcam też to zapoznania się z generatorem szumów Astroarta "Edit/Fill/Inside" i tam trzeba wpisać value i noise. Noise to poziom szumów.

Teraz należy zmierzyć szum wybierając "View/Statistics" gdzie Std.deviation oznacza poziom szumów.

No i możemy testować o ile nam spadną szumy po uśrednieniu czterech, dziewięciu lub szesnastu klatek. Ciekawe czy ktoś z was wie.

Prawda jest taka że 4 klatki dadzą 2 krotne poprawę.

9 klatek - 3 krotną

16 klatek - 4 krotną

Spadek szumów to pierwiastek z liczby uśrednionych klatek i wynik nie może być lepszy, może być gorszy gdy stackowanie przeprowadzimy niepoprawnie bez odejmowania czarnych ramek, których liczba musi być równa liczbie klatek, na pewno dla kamery jest gdzieś granica stackowania, bo jest coś takiego jak prąd ciemny, kamera sama generuje elektrony, ale mocno tą granice przesuwa w stronę nieskończoności pewien trick polegający na tym by nie naświetlać obrazu gwiazdy na tym samym pikselu dla każdej klatki.

sp2ukx · 1 Lutego 2006

Brawo. W ten sposób proste pytanie przerodziło się w fachową dysputę. To świadczy tylko o tym jak rozległy jest ten temat.

astroccd · 1 Lutego 2006

Brawo. W ten sposób proste pytanie przerodziło się w fachową dysputę. To świadczy tylko o tym jak rozległy jest ten temat.

Oczywiście prąd ciemny ogranicza też pojedyncze ekspozycje o długim czasie naświetlania, przy krótkich czasach ograniczenia stackowania nakłada przede wszystkim BIAS http://www.piotrkow.net.pl/~astroccd/Dark.gif na rysunku widać 100 uśrednionych ciemnych klatek o krótkim czasie ekspozycji. BIAS to prawdopodobnie droga ładunku po czipie CCD, bowiem by go odczytać przeskakuje on kolejno przez poszczególne piksele aż do miernika, http://www.piotrkow.net.pl/~astroccd/Rys2.jpg niestety każdy przeskok pozostawia widoczny ślad. Dlatego ważne jest by odejmować czarne klatki i nie naświetlać obrazu gwiazdy cały czas na tym samym pikselu.

astroccd · 1 Lutego 2006

Ale jak sądze głównym wątkiem w tej dyskusji jest fakt że pan sp2ukx kupił kamerkę która obcina najciemniejsze rejony fotografii, ale tak wcale nie musi być, nie wszystkie kamerki internetowe obcinają najciemniejsze rejony, niektóre są w stanie pokazać dość znaczny szum w ciemności przy krótkich czasach, jako przykład podam te http://www.piotrkow.net.pl/~astroccd/Ftp/K...5x,%20640x480)/

astroccd · 1 Lutego 2006

Obcinanie najciemniejszych rejonów fotografii (które występuje na niektórych kamerkach internetowych) jest PROGRAMOWE i niema nic wspólnego z czułością detektora CCD.

Ale uwaga nawet jeśli ktoś widzi szum w swojej kamerce to nie znaczy że widzi cały, często jest tak że widzimy 10% szumu który generuje detektor CCD, a to mocno ogranicza czułość i zdolność kamery do stackowania.

Tylko specjalne kamery do zastosowań astro gwarantują że szum nie będzie obcinany. Aby się przekonać czy nasza kamerka obcina szum należy zrobić histogram, rysunek pierwszy http://www.piotrkow.net.pl/~astroccd/Prywatne/Szum1.gif przedstawia sytuację gdy szum nie jest obcinany, a rysunek drugi obcięcie szumu do połowy http://www.piotrkow.net.pl/~astroccd/Prywatne/Szum2.gif

Edytowane 1 Lutego 2006 przez astroccd

Lampka · 1 Lutego 2006

Dyskusja zrobiła się niezmiernie ciekawa. Dużo interesujących informacji wychodzi też na:

http://astro4u.net/yabbse/index.php?topic=7695.0

Może jeszcze doświadczeni użytkownicy kamer i tych internetowych i profesjonalnych, mogliby się wypowiedzieć, jak te wszystkie kwestie (np. szum) mają się w najbardziej popularnych kamerach, np. Philipsach ToUcam.

To taka prośba laika, żeby w ciekawe informacje teoretyczne wpleść trochę informacji praktycznych, dotyczących konkretnych modeli urządzeń.

Edytowane 1 Lutego 2006 przez Lampka

astroccd · 2 Lutego 2006

Panie Lampka. Lampka też się może przydać. Bowiem świecąc latarką w obiektyw kamery (nie na wprost tak po skosie) podnosimy jasność tła i możemy się przekonać że to co obcinała nasza kamerka staje się widoczne. I wcale mi nie chodzi o oświetlanie obiektu tylko detektora, obiekt nadal jest tak samo ciemny.

Oczywiście nie namawiam nikogo do focenia w ten sposób, po prostu w ten sposób można się przekonać czy kamerka coś obcina, jeśli świecąc latarką w obiektyw odnotujemy znaczny wzrost czułości to kamerka do kosza.

sp2ukx · 2 Lutego 2006

Ja newt nie wiem czy moja kamerka coś obcina bo poprostu nie sprawdzałem. A głównym tematem jest nie moja kamerka tylko pytanie zadane w pierwszym poście tego wątku przez kol. Lampkę.