Bez przepychu ... co robię źle?

Adam_Jesion · 16 Maja 2018

28 minut temu, Behlur_Olderys napisał:

Nie, nie chodzi o zmienne w czasie sygnały: żeby pomiar ADC był wiarygodny mierzony sygnał musi być stały w czasie jednego pomiaru, lub - dla oversamplingu - w czasie X pomiarów. To szum zmienia się z pomiaru na pomiar, co wykorzystujemy.

ADC mierzy napięcie elementu fotoczułego (nie wiem, co tam jest, fotodioda, nieistotne) więc sygnał jak najbardziej jest analogowy - zamiana fotonu na napięcie już się dokonała, i wszystkie możliwe szumy już się pododawały.

Nie widzę tutaj żadnej różnicy pomiędzy stackowaniem a oversamplingiem, może poza tym, że jeśli sygnał zmienia położenie z piksela na piksel to nie uśredniamy z jednego tylko z wielu ADC.

Odnośnie głównego tematu dyskusji - ciekawe zdanie: sam sygnał LP można odjąć, ale nie jego szum:

https://jonrista.com/the-astrophotographers-guide/astrophotography-basics/snr/

Rewelacyjny artykuł. Potwierdza wiele z naszej dyskusji. No i świetna ilustracja, jak multiplikator ilości klatek wyciąga nam ciemne detale:

Spuentować można go następująco - jak mieszkasz tam, gdzie jest LP, to możesz uzyskać zaskakująco dobre efekty stackując odpowiednio wiele klatek oraz dodanie filtra blokującego LP, co ułatwi walkę o wyższy S/N.

HAMAL · 16 Maja 2018

9 minut temu, Adam_Jesion napisał:

Rewelacyjny artykuł. Potwierdza wiele z naszej dyskusji.

Ale też i neguje. Padła tu sugestia o sumie dłuższych klatek i jej odpowiedniku krótszych klatek, a to tak nie działa, krótszych trzeba więcej (suma czasów), a przy bardzo krótkich, niewspółmiernie więcej (suma czasów), niż iż sumy w dłuższym wydaniu.

Edytowane 16 Maja 2018 przez HAMAL

dziki · 16 Maja 2018

2 godziny temu, Adam_Jesion napisał:

Idąc tą ścieżką myślową mam chęć zrobić zdjęcie drogi mlecznej z centrum Warszawy.

Już na to ktoś wpadł jakiś czas temu

https://fotoblogia.pl/904,droga-mleczna-sfotografowana-w-miescie-dzieki-ettr-to-mozliwe

ZbyT · 16 Maja 2018

46 minut temu, Behlur_Olderys napisał:

Nie, nie chodzi o zmienne w czasie sygnały: żeby pomiar ADC był wiarygodny mierzony sygnał musi być stały w czasie jednego pomiaru, lub - dla oversamplingu - w czasie X pomiarów. To szum zmienia się z pomiaru na pomiar, co wykorzystujemy.

ADC mierzy napięcie elementu fotoczułego (nie wiem, co tam jest, fotodioda, nieistotne) więc sygnał jak najbardziej jest analogowy - zamiana fotonu na napięcie już się dokonała, i wszystkie możliwe szumy już się pododawały.

Nie widzę tutaj żadnej różnicy pomiędzy stackowaniem a oversamplingiem, może poza tym, że jeśli sygnał zmienia położenie z piksela na piksel to nie uśredniamy z jednego tylko z wielu ADC

jednak to nie jest dokładnie to samo. Oversampling czyli nadpróbkowanie to wykonanie dodatkowych pomiarów tego samego sygnału. W audio wykorzystywany jest do zmniejszenia szumu kwantyzacji przez pomiar pośrednich wartości sygnału

my robimy coś innego. Sygnał zależy od czasu ekspozycji. Częstsze wykonywanie pomiarów to skracanie ekspozycji, a tym samym zmniejszenie sygnału. Poza tym fotony są dyskretnymi porcjami energii, a fakt, że nie liczymy ich bezpośrednio nie ma tu znaczenia bo poszukiwaną przez nas informacją jest właśnie ilość fotonów, a nie napięcie na kondensatorze ... to tylko wartość pośrednia służąca do policzenia fotonów

52 minuty temu, Behlur_Olderys napisał:

Odnośnie głównego tematu dyskusji - ciekawe zdanie: sam sygnał LP można odjąć, ale nie jego szum:

https://jonrista.com/the-astrophotographers-guide/astrophotography-basics/snr/

po to robimy wiele ekspozycji by LP wraz z szumem sprowadzić do stałej wartości. Obiekty słabsze od LP i tak znajdą się ponad tym poziomem

spójrz na obrazek, który zamieściłem wyżej. LP znajduje się niemal w połowie histogramu. Szerokość tego piku reprezentuje szum fotonowy związany z LP ... a to tylko 142 subekspozycje. Mimo ogromnej wartości zaświetlenia słaby obiekt znalazł się ponad nim

LP spowodowało, że połowa histogramu nie niesie żadnej wartości, a to oznacza, że rozpiętość wartościowego sygnału zmniejszyła się o połowę czyli o jeden bit. Aby uzyskać taką samą rozpiętość bitową jak pod ciemnym niebem powinienem zebrać 2 razy więcej materiału, a w/g podlinkowanego przez ciebie pdf-a nawet 4 razy więcej

pozdrawiam

Behlur_Olderys · 16 Maja 2018

Chciałbym tylko jeszcze dopowiedzieć:

Jeśli szum fotonowy jest proporcjonalny do pierwiastka z sygnału, to przy dużym LP trzeba napstrykać znacznie więcej fotek do usunięcia jego efektu. Dlaczego?

(typowa sytuacja z rodzaju: pod miejskim niebem nie widać DS-ów, bo LP jest od nich jaśniejsze):

Powiedzmy że na jednej klatce LP jest M = 4x silniejsze niż sygnał obiektu:

sygnał od obiektu (S) daje 4ADU, a LP (L = M*S) daje 16ADU. Szum od sygnału (Ns) będzie proporcjonalny do 2ADU, a szum od LP (Nn) - 4ADU.

SNR idealny = S / Ns = 4 /2 = 2

EDITED: (wg sugestii ZbyT)

SNR rzeczywisty: (zakładając idealne odjęcie LP od sygnału) : SNR = S / sqrt(S + L) = 4 / sqrt(20) = 4 / 4.47 = 0.89

Wniosek: na 1 zdjęciu nawet po odjęciu LP nic nie widać, bo sygnał jest na mniej więcej podobnym poziomie co szum.

Stackujemy teraz 100 takich zdjęć:

sygnał = 100x4 = 400

LP = 100x16 = 1600

N = sqrt(400 + 1600) = ~45

SNR idealny = 400/20 = 20 (polepszenie 10x, jak byśmy oczekiwali po stacku 100 klatek)

SNR rzeczywisty: 400 / (45) = ~9. Tutaj też mamy polepszenie SNR 10x

Widzimy więc, że stosunek idealnego SNR do rzeczywistego jest niezmiennikiem operacji stackowania - tylko jeśli potrafimy idealnie odjąć sygnał LP!

Wniosek jest taki, że zarówno pod ciemnym niebem jak i pod jasnym stackowanie polepszy nam jakość w taki sam sposób.

Ale LP wprowadza nam stałe pogorszenie SNR rzeczywistego wobec idealnego, nawet jeśli idealnie odejmujemy sygnał LP (DBE czy czymś takim)

Jak duże jest to pogorszenie?

SNRi / SNRr = (S / Ns) / (S / (Ns + Nn)) = Ns + Nn / Ns = sqrt (S + LP) / sqrt(S) = sqrt (S * (1 + M)) / sqrt(S) = sqrt(1 + M), gdzie M to stosunek sygnału LP do sygnału obiektu.

W tym wypadku M = 4, więc widać, że ze wzoru wychodzi ~2.23, co potwierdzają obliczenia. Co znaczy, że SNR jest ~2.23 razy gorsze niż idealne, a więc trzeba zwiększyć liczbę klatek (M+1) razy, żeby uzyskać ten sam SNR.

A zatem jeśli interesuje nas uzyskanie konkretnego SNR poprzez stackowanie, to LP powoduje, że zaczynamy na dzień dobry od gorszego SNR.

Wracając do przykładu:

Jeśli nasz obiekt ma na 1 klatce 4ADU, a satysfakcjonujące SNR = 20, to zupełnie bez LP wystarczy zrobić stack 100 zdjęć.

Jeśli przy tych samych założeniach mamy LP 4x jaśniejsze, niż nasz obiekt, to klatek trzeba ustrzelić 500!

Z drugiej strony, jeśli mamy dużo sygnału od obiektu a LP jeszcze mieści nam się w sensorze (tutaj głębia bitowa ma znaczenie!!!) to poprawiamy sytuację:

Naświetlamy klatkę 100x dłużej:

S = 400, Ns = 20,

LP = 1600 (UWAGA! potrzeba przynajmniej 11bit żeby nie zaświetlić klatki na maxa!!!)

szum tak jak wcześniej N ~ 45.

Efekt teoretycznie taki sam, jakby zrobić 100x 100-krotnie krótszych ekspozycji.

Dla jednej klatki mamy już:

idealny SNR = 20 (docelowy!)

rzeczywisty SNR ~ 9

Tak, jak wcześniej trzeba zrobić 5x więcej klatek, żeby wygładzić SNR do poziomu docelowego (20)

Kolejny więc wniosek: Nie ważne, czy dużo krótkich, czy mało długich klatek - tak długo, jak zastanawiamy się nad szumem od obiektu i LP powinno to być bez znaczenia.

(tylko że teraz trzeba się zastanowić nad szumem termicznym, prądem ciemnym, szumem odczytu....)

To takie obliczenia "serwetkowe" bez brania pod uwagę żadnego innego szumu, niż fotonowy. Proszę sprawdzić to rozumowanie

Edytowane 16 Maja 2018 przez Behlur_Olderys

ZbyT · 16 Maja 2018

17 minut temu, Behlur_Olderys napisał:

To takie obliczenia "serwetkowe" bez brania pod uwagę żadnego innego szumu, niż fotonowy. Proszę sprawdzić to rozumowanie

mam jedno zastrzeżenie

czy szum fotonowy można tak sobie dodawać?

chodzi mi konkretnie o to SNR = S / (Ns + Nn) = 4 / 6 = 0.66

jeśli sygnał to 4 ADU, a LP to 16ADU to szum fotonowy wyniesie sqr(4+16)=4,47

co da dla sygnału od obiektu SNR=0,89

statystyki matematycznej uczyłem się 35 lat temu więc mogłem coś pokręcić

pozdrawiam

Behlur_Olderys · 16 Maja 2018

12 minut temu, ZbyT napisał:

mam jedno zastrzeżenie

czy szum fotonowy można tak sobie dodawać?

chodzi mi konkretnie o to SNR = S / (Ns + Nn) = 4 / 6 = 0.66

jeśli sygnał to 4 ADU, a LP to 16ADU to szum fotonowy wyniesie sqr(4+16)=4,47

co da dla sygnału od obiektu SNR=0,89

statystyki matematycznej uczyłem się 35 lat temu więc mogłem coś pokręcić

pozdrawiam

Zastanawiałem się nad tym. Chyba jest rzeczywiście tak, jak mówisz, ale nie mam czym się oprzeć, żeby potwierdzić na 100%.

Co to zmienia?

Zmienia się wzór na "pogorszenie" SNR przy LP względem idealnego:

SNRi / SNRr = (S / Ns) / (S / (Ns + Nn)) = Ns + Nn / Ns = sqrt (S + LP) / sqrt(S) = sqrt (S*(1+M)) / sqrt(S) = sqrt(1 + M)

Dla naszego M = 4 wychodzi pierwiastek z 5 (~2.23) zamiast 3. I wystarczy zrobić 5x więcej klatek, a nie 9x. (albo 5x dłuższą ekspozycję) To trochę lepiej

Dzięki!

Edytowane 16 Maja 2018 przez Behlur_Olderys

Tayson · 16 Maja 2018

W dniu 15.05.2018 o 10:22, Tayson napisał:

skoro w kamerach CCD aby np. zarejestrować więcej elementow mgławic w Ha lub więcej elementow otoczki galaktyk przez L po prostu wydluza się exp z załóżmy 15min do 30min, to co zrobić w przypadku cmos gdzie dluzsze palenie ( z tego co tu czytam) nie przynosi zadnych korzyści?

czy na prawde zwiększenie ilości cmosowych klatek (np. z 120x5min do 240x5min) pomoze uzyskac podobny efekt jak wydluzenie czasu exp w ccd?

kurde nie sadzilem, ze moje pytanie az tak bardzo rozwinie dyskusje!

16 Maja 2018

Twoje?

Krzychoo226 · 16 Maja 2018

No i już temat ma 2 ojców, co się dzieje z tą astro społecznością ostatnimi czasy? :ermm:

16 Maja 2018

Spoko, my z Tomkiem się dogadamy ja już jestem dziadkiem i na kolejnym ojcostwie jakoś mi już nie zależy

Nowok76 · 16 Maja 2018

Nie zależnie od ilości ojców, temat bardzo pożyteczny.Jednak dla mnie nie zamknięty. RadekK i Jesion wiele mi wyjaśnili, ale teoria teorią. Zobaczymy co wyjdzie w praktyce.:-)

HAMAL · 16 Maja 2018

Godzinę temu, Krzychoo226 napisał:

No i już temat ma 2 ojców, co się dzieje z tą astro społecznością ostatnimi czasy?

Problem zawsze istniał, ale na poziomie podkradania sobie klocków i smoczka, ludzie dorośli, problemy poważniejsze więc i roszczenia adekwatne

16 Maja 2018

9 hours ago, Adam_Jesion said:

Inaczej mówiąc - długie ekspozycje CDD tylko pod ciemnym niebem. Im więcej LP, tym subekspozycje powinny być krótsze.

Dokładnie tak!

RMK · 16 Maja 2018

2 godziny temu, Nowok76 napisał:

RadekK i Jesion wiele mi wyjaśnili, ale teoria teorią. Zobaczymy co wyjdzie w praktyce.:-)

W praktyce wyjdzie to, że LP okaże się zdecydowanie gorsze niż mówi teoria. Zwłaszcza silne LP, które na różne klatki naświetlane wraz z ruchem obiektu po niebie wpływa inaczej - tu będzie bardziej różowo od działającego nieopodal klubu ;) zaraz obok gratis gradiencik w innym kolorze. Niezależnie, w którym miejscu algorytm ma coś wyłonić (metoda akwizycji, metoda stackowania, charakterystyki filtrów foto, algorytm działania plug-inu do PSa czy cokolwiek innego, gdzie wyznaczamy cechy dystynktywne przez charakterystykę procesu) do nagrody Nobla (i uzyskania satysfakcjonującego efektu) droga daleka. Ze względu na warunki, w których od lat fotografuję chciałbym się mylić.

Krzychoo226 · 16 Maja 2018

Szczerze mówiąc nie widzę innego powodu by skracać klatki niż ten że histogram się odkleja od lewej strony i grozi przepaleniem klatki... W walce z LP liczy się sumaryczny czas, ze statystyką nie wygracie, no ale eksperymentujcie, będziemy bogatsi o doświadczenia.

Edytowane 16 Maja 2018 przez Krzychoo226

16 Maja 2018

W teorii, praktyka nie różni się od teorii, w praktyce tak

A na poważnie robiłem ostatnio testy jakości sygnału użytecznego przy dużym LP (Warszawa) przy różnych czasach ekspozycji i różnej ilości klatek (CCD). W wielkim skrócie na CCD możemy zapomnieć o tym, że uzyskamy jakikolwiek zadowalający efekt zwiększając ilość klatek i zmniejszając ekspozycję. Dlaczego? Szum odczytu, który rośnie wraz z ilością klatek zabija użyteczny sygnał. Przy znacznie mniejszym szumie odczytu na CMOSach ten problem nie występuje lub jest znacznie mniej dotkliwy i stąd różnica podejścia w fotografowaniu nieba.

HAMAL · 16 Maja 2018

W walce z LP najlepsza jest ogniskowa im dłuższa tym lepiej, od tego zacznijcie.

MateuszW · 16 Maja 2018

4 godziny temu, HAMAL napisał:

W walce z LP najlepsza jest ogniskowa im dłuższa tym lepiej, od tego zacznijcie.

Wiele razy słyszałem o tym, ale za nic w świecie nie mogę zrozumieć, jakim cudem to ma działać.

HAMAL · 17 Maja 2018

Ciemnieje tło nieba. Weź teleskop co najmniej 300mm na podmiejskie niebo, weź okular 35mm oraz 10mm z dużym polem, poszukaj sobie jasnej galaktyki i poobserwuj pod ciemna kurtką okularem 35mm apotem tym 10mm a zrozumiesz. Mnie widok M82 z 10mm rozwalił

Piotr4d · 17 Maja 2018

W przypadku mikrego FOV na pewno gradient jest pomijalny, ale czy można to samo powiedzieć o wpływie LP. Według mnie jedyne co przemawia za tym twierdzeniem jest fakt iż, rejestrowany obiekt wypełnia większość kadru i miejsca na tło jest mało, przez co wydaje się ciemniejsze w stosunku do jasnego obiektu zasadniczego. Poza tym może przy stackowaniu takich zdjęć algorytmowi jest "łatwiej" odróżnić sygnał od obiektu, który wybija sie ponad nawet zaświetlone przez LP tło. Podobnie w wizualu kiedy obiekt świeci w oko wypałniając niemal całe pole okularu.

Hmmm... HAMAL. Jak to widzisz?

17 Maja 2018

Ja bym też tak to widział. Mniejszy FOV to mniejsze gradienty, ale stosunek luminacji poziomu tła do poziomu obiektu zostaje taki sam.

HAMAL · 17 Maja 2018

Ale oglądając na podmiejskim niebie galaktyki w małym powiększeniu widzę mniej słabych rejonów niż w większym :uhm:

Jestem starym wizualowcem galaktyk ale też i fociarzem, więc mam porównanie.

Behlur_Olderys · 17 Maja 2018

Nie

5 godzin temu, HAMAL napisał:

Ale oglądając na podmiejskim niebie galaktyki w małym powiększeniu widzę mniej słabych rejonów niż w większym

Jestem starym wizualowcem galaktyk ale też i fociarzem, więc mam porównanie.

Co innego wizual a co innego foto. Tutaj wchodzą w grę jakieś kwestie stylu źrenicy wyjściowej itp. więc nie mieszałbym tych dwóch rzeczy.

Może bardziej chodzi o kwestię: im większy numer przesłony (im ciemniejszy obiektyw) tym ciemniejsze tło?

HAMAL · 17 Maja 2018

Ale z doświadczenia, pod tym samym niebem mała skala 200mm f5 da nam białe tło nieba i ledwo widoczne galaktyki, wielka skala 1500mm f5 da nam ciemniejsze tło nieba i lepiej widoczne galaktyki :uhm: