Kilka pytań dt. astrofotografii

LibMar · 20 Lipca 2012

Witam.

Ostatni raz zdjęcia nieba robiłem 3 lata temu, dopółki aparat się zepsuł (awaria). Właśnie dopiero co zamówiłem nowy i nie jestem zbytnio 100% rozeznany w dziedzinie astrofotografii. Mam do tego pare pytań, niektóre mogą być głupie, no ale cóż - chciałbym wiedzieć.

1) Czy ktoś ma lub wie gdzie w internecie mogę znaleźć taką tabelkę która przedstawia jasność najsłabszej gwiazdy (w idealnych warunkach i ciemnym niebie) np. w ekspozycji trwającej 3s, 5s, 10s, 15s itd? Na pewno w tym ilość ISO będzie potrzebne, ale ile to już zostawiam (jak np. ktoś ma do 200 to niech poda z 200 ISO, itd).

2) W zdjęciach sprzed około 3 lat najsłabsze gwiazdy które dałem rady sfotografować miały około 6.0 magnitudo (na pewno bym znalazł do 6.5, ale z 6 będzie łatwiej w tym pytaniu). Gdybym chciał sfotografować o 1 mag słabsze (do 7 magnitudo), bym musiał przedłużyć długość ekspozycji około 2,5x, a o 2 mag to 6,25x (2,5 razy 2,5)?

3) Podobne do pytania drugiego - w aparacie maksymalna długość ekspozycji to 15 sekund. Więc jeśli rzeczywiście sfotografowanie obiektu o 1 mag słabszego wymaga przedłużenia ekspozycji o 2,5x, to czy wystarczy zestackowanie 2,5 wykonanych zdjęć (trzeba przybliżyć do 3) aby taki efekt uzyskać? Czy więcej?

4) Zamówiony aparat to Canon PowerShot A1200 (maksymalna ekspozycja to 15 sekund) - wiem że istnieje pare softów (czy inaczej jeśli tak się nie nazywa) do przedłużania długości ekspozycji lub innych rzeczy, to czy istnieje taki do tego aparatu?

W sprawie obróbki fotografii takich zdjęć nieba - nie zajmowałem się nigdy i teraz jeszcze nie mogę: zdjęcia się pokasowały, a aparat jeszcze nie przysłali

r.ziomber · 20 Lipca 2012

4) Zamówiony aparat to Canon PowerShot A1200 (maksymalna ekspozycja to 15 sekund) - wiem że istnieje pare softów (czy inaczej jeśli tak się nie nazywa) do przedłużania długości ekspozycji lub innych rzeczy, to czy istnieje taki do tego aparatu?

CHDK niestety tego modelu nie obsluguje.

http://chdk.wikia.com/wiki/A1200

Mozesz w przyszlosci poszukac canon a1200 firmware, moze kiedys powstanie alternatywne oprogramowanie wewnetrzne do niego.

Swoja droga dla lustrzanek dedykowany jest Magic Lantern.

http://magiclantern.wikia.com

JaLe · 20 Lipca 2012

CHDK niestety tego modelu nie obsluguje.

http://chdk.wikia.com/wiki/A1200

Mozesz w przyszlosci poszukac canon a1200 firmware, moze kiedys powstanie alternatywne oprogramowanie wewnetrzne do niego.

Swoja droga dla lustrzanek dedykowany jest Magic Lantern.

http://magiclantern.wikia.com

ML to oprogramowanie stworzone do filmowania, ew. do TM dslrem.

LibMar · 20 Lipca 2012

Hmm, dziękuję za odpowiedź, byłem 99% pewien że nie obsługuje, teraz już na 100%. Może też zostać przy 15 sekundach, aktualnie starczy. Kiedyś pomyśli się nad nowym aparatem z czasem B (aktualny budżet ledwo pozwolił na ten aparat) i stworzy montaż paralaktyczny do fotografowania nieba. Teraz tylko czekam na odpowiedzi pozostałych pytań

astroccd · 21 Lipca 2012

1) Czy ktoś ma lub wie gdzie w internecie mogę znaleźć taką tabelkę która przedstawia jasność najsłabszej gwiazdy (w idealnych warunkach i ciemnym niebie) np. w ekspozycji trwającej 3s, 5s, 10s, 15s itd? Na pewno w tym ilość ISO będzie potrzebne, ale ile to już zostawiam (jak np. ktoś ma do 200 to niech poda z 200 ISO, itd).

Zielony piksel sensora ICX262AQ o czułości 270 mV/11.9 um^2 zebrał 60056 elektronów od gwiazdy 7.47 mag przy obiektywie o średnicy 10 cm z filtrem IR/UV i czasie ekspozycji 17.5 sec, szumy odczytu wynosiły 5 elektronów.

Dzielimy 60056 elektronów pochodzących od gwiazdy przez szumy odczytu wynoszące 5 elektronów, następnie dzielimy przez kolejne 5 bowiem gwiazda musi być 5 x jaśniejsza od szumu aby można ją było odróżnić od szumu, mamy 2402.24 przeliczamy na magnitudy 2.5 * log (2402.24) = 8.45 mag., dodajemy do jasności gwiazdy 7.47 mag., otrzymujemy 15.92 mag. To jest hipotetyczny zasięg tego sensora z tym obiektywem i czasem ekspozycji bez udziału light pollution, do pomiarów gwiazdy użyłem uśrednione 2 plany zielone matrycy bayerowskiej, takich planów mamy 4, dwa zielone, jeden czerwony i jeden niebieski. A więc użyte razem zwiększą jeszcze zasięg. Dodam że udział light pollution w mieście przy tym czasie ekspozycji wynosi 50% mamy mniej więcej po równo szumu odczytu i szumu light pollution.

http://www.astrosurf.com/buil/watec120n/test.htm

2) W zdjęciach sprzed około 3 lat najsłabsze gwiazdy które dałem rady sfotografować miały około 6.0 magnitudo (na pewno bym znalazł do 6.5, ale z 6 będzie łatwiej w tym pytaniu). Gdybym chciał sfotografować o 1 mag słabsze (do 7 magnitudo), bym musiał przedłużyć długość ekspozycji około 2,5x, a o 2 mag to 6,25x (2,5 razy 2,5)?

Jeśli rozpatrywać sprawę w sensie że zasięg ogranicza ci szum tła, czyli light pollution, to stosunek sygnał szum poprawia się o 3 db z każdym podwojeniem czasu ekspozycji, a więc żeby sfotografować gwiazdy o 1 mag. słabsze musisz użyć czasu 6,3 x dłuższego.

3) Podobne do pytania drugiego - w aparacie maksymalna długość ekspozycji to 15 sekund. Więc jeśli rzeczywiście sfotografowanie obiektu o 1 mag słabszego wymaga przedłużenia ekspozycji o 2,5x, to czy wystarczy zestackowanie 2,5 wykonanych zdjęć (trzeba przybliżyć do 3) aby taki efekt uzyskać? Czy więcej?

Podczas stackowania stosunek sygnał szum poprawia się o 3 db z każdym podwojeniem liczby klatek. Więc żeby sfotografować gwiazdy o 1 mag. słabsze musisz zebrać 6 x więcej klatek.

Wzrost zasięgu jest identyczny przy stackowaniu jak przy wydłużaniu czasu ekspozycji czyli 6 x 1 min = 1 x 6 min.

Niestety w kamerkach mamy jeszcze jedno ograniczenie szumy odczytu, powstało dużo kalkulatorów CCD, aby obliczyć optymalny czas ekspozycji przy którym szumy odczytu będą stanowić mniejszy procent szumu całkowitego. Nie powinno się schodzić poniżej tego czasu, gdyż wtedy mamy spadek stosunku sygnał szum o 6 db na każde 2 krotne zmniejszenie czasu ekspozycji. Zasięg spada o 1 mag. przy 2,5 krotnym skróceniu czasu ekspozycji. A więc 6 x 1 sec nie będzie równe 1 x 6 sec.

Przy długich czasach ekspozycji kiedy szumy odczytu mają niewielki wkład do szumu całkowitego 1 x 6 min będzie odpowiednikiem 6 x 1 min. Przy krótkich czasach ekspozycji kiedy szumy odczytu mają znaczny wkład 1 x 6 sec nie będzie odpowiednikiem 6 x 1 sec. Odpowiednikiem 1 x 6 sec będzie 36 x 1 sec, czyli liczba potrzebnych klatek to kwadrat różnicy czasów ekspozycji.

1 x 2 sec = 4 x 1 sec.

1 x 3 sec = 9 x 1 sec.

1 x 4 sec = 16 x 1 sec.

1 x 5 sec = 25 x 1 sec.

1 x 6 sec = 36 x 1 sec.

Edytowane 21 Lipca 2012 przez astroccd

riklaunim · 21 Lipca 2012

Tyle że sygnał fotografowanego obiektu musi być powyżej poziomu szumów. Inaczej krótsze ekspozycje "nie zadziałają" tak dobrze.

astroccd · 21 Lipca 2012

Tyle że sygnał fotografowanego obiektu musi być powyżej poziomu szumów. Inaczej krótsze ekspozycje "nie zadziałają" tak dobrze.

W ogóle nigdy nie odnoszę się do obiektu tylko do tła, o czym przekonał mnie symulator CCD, można na nim zobaczyć że galaktyka wygląda dobrze ma dostateczny stosunek sygnał szum, natomiast tło obok niej wygląda tragicznie, fotka staje się nie do zaakceptowania nie z powodu szumu galaktyki, ale z powodu szumów tła obok.

Normalnie w świecie fotonowym wraz ze wzrostem ilości fotonów rośnie szum statystyczny, aby wyświetlić obraz na monitorze musimy nałożyć krzywą gamma, dzięki tej krzywej szum utrzymuje się na stałym poziomie nie zależnie od jasności obiektu, szum jest taki sam na obiekcie i na tle, zdjęcie na monitorze wygląda dobrze. Niestety Light Pollution powoduje odwrotna sytuację szum w świecie fotonowym jest zawsze taki sam nie zależnie od jasności obiektu co powoduje że gdy nałożymy krzywą gamma poziom szumu rośnie wraz ze spadkiem jasności obiektu i tło staje się nie do zaakceptowania.

Specjalnie stworzyłem symulację na symulatorze CCD, wykreowałem nową kamerkę o szumach odczytu 0 i na całkowicie czarnym niebie zademonstruję galaktykę ze stałym szumem przy czasie 80 s:

oraz taką w warunkach light pollution z szumem rosnącym wraz ze spadkiem jasności obiektu przy 800 s:

To krzywa gamma wywala takie szumy tła, po jej wyłączeniu fotka staje się akceptowalna, ale obiekt zaczyna nam się przepalać, bo nie mamy jak skompensować dynamiki.

Gamma nie jest zbyt dobra do kompensacji dynamiki fotek astro, przydał by się inny wynalazek.

LibMar · 21 Lipca 2012

O właśnie o to chodziło, dzięki wielkie za odpowiedzi Poprawię tylko swoje obliczenia i będzie w porządku.

Pozdrawiam!

astroccd · 22 Lipca 2012

Jeszcze takie porównanie, symulacja fotki prawidłowej góra i zdegradowanej przez light pollution dół:

Nasze oko akceptuje tylko fotki ze stałym poziomem szumów, jeśli fotkę zdegraduje light pollution nie możemy włączyć krzywej gamma, musimy oglądać obraz liniowo, a to powoduje problem z przepalaniem się obiektu.

Szumy odczytu w taki sam sposób degradują fotkę co light pollution, jeśli stackujemy wiele krótkich ekspozycji to właśnie tak nasze fotki będą wyglądać jak ta na dole.