Skocz do zawartości
MateuszW

Dyskusje o szumie, sygnale i SNR

Rekomendowane odpowiedzi

12 godzin temu, kubaman napisał:

Behlur, myślę ciągle o Twoim drugim poście. Wydaje mi się że dokonałeś nadużycia zakładając, że matryca jest z gumy. Załóż że matryca ma tyle samo pikseli w obu przypadkach.

Dwie rzeczy musimy uznać za oczywiste:

1. Światło dostaje się przez aperturę teleskopu. Nie ma innej drogi. Jeśli dwa teleskopy mają tą samą aperturę, to dostają tyle samo światła z jakiegoś odległego obiektu. Tutaj nie ma magii.

2. Obraz obiektu na matrycy jest wprost proporcjonalny do ogniskowej. Innymi słowy, rozmiar R [mm] jakiegoś obiektu o rozmiarze kątowym (na niebie) równym a [w stopniach] na matrycy położonej w ognisku teleskopu o ogniskowej f [mm] będzie równy:

R = a*f*(pi/180)

 

Wniosek: dla dwóch teleskopów o różnych ogniskowych ale tych samych aperturach obraz tego samego obiektu będzie miał różne rozmiary (większy w teleskopie z większym f) ale całkowita jasność obu obrazów będzie identyczna. Tymczasem powierzchniowa jasność będzie większa w teleskopie z mniejszą ogniskową (czyli z "szybszym" f/ratio).

 

Czy w związku z tym zdjęcia nie będą się różnić? Przy minimalnym wpływie szumów, po odpowiednim resizie, zdjęcia powinny być prawie nie do odróżnienia :)

Pytanie: czy po to mamy kamerę z małym pikselem, żeby robić resize? Czy nie lepiej załatwić to sprzętowo, niż software'owo? Wchodzimy ogólnie w podobne rozważania, co hardware binning vs software binning. Dopóki mamy dość sygnału różnica nie powinna być specjalnie widoczna. Ale już w "ciemnych" partiach obrazu zaczyna się liczyć każdy elektron szumu, i to tam zarówno hardware binning, jak i używanie "szybszego" teleskopu powoli zaczyna się opłacać (tym bardziej, im więcej szumu i im słabszy sygnał).

 

Naprawdę z chęcią obejrzałbym porównanie np. achromatu 127 f/5 do Maka 127 f/11 - ta sama matryca, ten sam obiekt (m42 kontra jakieś IFN czy coś równie ciemnego), te same czasy, to samo LP. Stawiam, że M42 po resize nie byłoby specjalnej różnicy między setupami, ale IFN z achromatu by majaczył, a z Maka w ogóle by nie było widać.


Jeśli chcemy wykorzystać maksimum skali (nie resizować dla polepszenia SNR, dodatkowo - nie samplować niepotrzebnie seeingu), i maksimum studni potencjału każdego piksela (co minimalizuje wpływ szumu) przy jednoczesnej minimalizacji czasu naświetlania, to oczywiste jest, że "szybkie" teleskopy będą zdecydowanie lepsze niż "wolne" przy tej samej aperturze.

 

Jeśli jednak robimy zwykłe, popularne, jasne obiekty - to wydaje się, że f/ratio jest bez znaczenia. Tylko apertura... przy okazji - foci ktokolwiek w ogóle aperturami 11" obiekty typu Rozeta? Poza RASA? Czemu nie? :D :)

 

@kubaman - nie martw się, Twoja RASA to kozacki telep, i bardzo Ci zazdroszczę, pewnie nie tylko ja. Spróbuj machnąć nią coś ciemnego, naprawdę ciemnego, myślę, że wtedy ten sprzęt pokaże pazur, i bez teoretycznych rozważań będzie widać jak na dłoni przewagę szybkiego f/ratio.

 

 

 

 

Edytowane przez Behlur_Olderys

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
5 minut temu, Behlur_Olderys napisał:

, po odpowiednim resizie, zdjęcia powinny być prawie nie do odróżnienia :)

Zapominasz o polu widzenia. W teleskopie ciemnym, po resizie, zdjęcie będzie rozmiaru znaczka pocztowego i obejmować tylko wycinek z pola jasnego teleskopu. Dlatego nie robi się tak dużego resizie i dla tego w efekcie ciemne teleskopy są w praktyce ciemne :)

  • Dziękuję 1

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
16 minut temu, Behlur_Olderys napisał:

hardware binning vs software binning

Jakie są wady i zalety obu trybów i przy jakich okazjach z nich korzystacie?

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
51 minut temu, MateuszW napisał:

Zapominasz o polu widzenia. W teleskopie ciemnym, po resizie, zdjęcie będzie rozmiaru znaczka pocztowego i obejmować tylko wycinek z pola jasnego teleskopu. Dlatego nie robi się tak dużego resizie i dla tego w efekcie ciemne teleskopy są w praktyce ciemne :)

Nie zapominam, tylko nie uwzględniam w rozważaniach. To już indywidualna kwestia rozmiaru matrycy i wielkości plamki światła teleskopu. Pewnie można włożyć do f/2 matrycę 1/4" a do f/8 - 4/3" i będzie też ciekawe porównanie pól widzenia... ;)

 

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Behlur, nie mam zastrzeżeń co do Twoich wyliczeń. Nie obawiam się tez o mój sprzęt, wiem że jest bardzo dobry.

 

Chodzi mi o praktyczną stronę zagadnienia. W praktyce nie mamy matrycy z gumy, tylko ma ona określoną wielkość. W tym wypadku na daną matrycę, będzie padać wielokrotnie więcej światła przy F2 niż przy F10 i praktycznie będzie to miało wpływ na pracę z zestawem. Tu oczywiście pojawia się nierozłączny drugi temat - pole widzenia, który moim zdaniem doskonale uzupełnia zagadnienie praktycznie. Otóż by oświetlić przy F10 cała matrycę tak samo jak przy F2 i wykorzystać 100% strumienia światła, musimy rozważyć użycie mniejszej apertury. A więc ograniczyć sobie ilość zbieranych fotonów. W praktyce oznacza to, że układ z F2 jest o wiele efektywniejszy w zbieraniu fotonów. Tylko tyle i aż tyle.

Edytowane przez kubaman
  • Lubię 3

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
42 minuty temu, kubaman napisał:

Behlur, nie mam zastrzeżeń co do Twoich wyliczeń. Nie obawiam się tez o mój sprzęt, wiem że jest bardzo dobry.

 

Chodzi mi o praktyczną stronę zagadnienia. W praktyce nie mamy matrycy z gumy, tylko ma ona określoną wielkość. W tym wypadku na daną matrycę, będzie padać wielokrotnie więcej światła przy F2 niż przy F10 i praktycznie będzie to miało wpływ na pracę z zestawem. Tu oczywiście pojawia się nierozłączny drugi temat - pole widzenia, który moim zdaniem doskonale uzupełnia zagadnienie praktycznie. Otóż by oświetlić przy F10 cała matrycę tak samo jak przy F2 i wykorzystać 100% strumienia światła, musimy rozważyć użycie mniejszej apertury. A więc ograniczyć sobie ilość zbieranych fotonów. W praktyce oznacza to, że układ z F2 jest o wiele efektywniejszy w zbieraniu fotonów. Tylko tyle i aż tyle.

Kosztem detalu... Przynajmniej do granicy seeingu. Potem już 100% racji. 

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
2 minuty temu, Behlur_Olderys napisał:

Kosztem detalu...

tak , ale w praktyce tu w grę wchodzi jeszcze jakość samej optyki porównywanych układów (akurat RASA ma ją na bardzo wysokim poziomie).

Edytowane przez kubaman

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
2 godziny temu, Behlur_Olderys napisał:

Nie zapominam, tylko nie uwzględniam w rozważaniach.

Uważam, podobnie jak Kuba, że to fundamentalny błąd. Jasne, Twoja rozważania w oderwaniu od matrycy są prawdziwe, ale żaden z nich pożytek w prawdziwym świecie :) Żeby to miało sens praktyczny, musimy spojrzeć na zagadnienie w całości. I w tym kontekście, uważam że światłosiła nie jest żadnym mitem, jeśli spojrzymy na nią łącznie z całością zagadnienia.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
2 godziny temu, MateuszW napisał:

Uważam, podobnie jak Kuba, że to fundamentalny błąd. Jasne, Twoja rozważania w oderwaniu od matrycy są prawdziwe, ale żaden z nich pożytek w prawdziwym świecie :) Żeby to miało sens praktyczny, musimy spojrzeć na zagadnienie w całości. I w tym kontekście, uważam że światłosiła nie jest żadnym mitem, jeśli spojrzymy na nią łącznie z całością zagadnienia.

"Fundamentalny błąd" to mocne słowa ;)

 

Ja tylko chciałbym przedstawić trade-offy. Podsumujmy - przy założeniu tej samej apertury, tego samego czasu naświetlania i tej samej matrycy:

 

Duża światłosiła (krótka ogniskowa)

+ Dużo światła na jeden piksel

- Mało pikseli na jeden obiekt

+ Duże pole widzenia

- Mała skala

- Mała rozdzielczość*

 

 

Mała światłosiła (długa ogniskowa)

- Mało światła na jeden piksel

+ Dużo pikseli na jeden obiekt

- Małe pole widzenia

+ Duża skala

+ Duża rozdzielczość*

 

 

Oczywiście część parametrów wynika jeden z drugiego. Najważniejsze to że trade-offy są proporcjonalne do światłosiły. Coś za coś. Nie ma bezwzględnego wygranego / przegranego.

 

Najważniejszy trade-off moim zdaniem może nie być widoczny na pierwszy rzut oka

Pole widzenia <-> Skala

Jeśli mamy dużo czasu to po prostu zbierzemy więcej materiału długą rurą, ale pola widzenia ani o milimetr zwiększyć się nie da.

Z drugiej strony, jeśli w krótkiej rurce nie widać pewnych detali, to choćby naświetlać rok i dzień to detalu drobniejszego niż wynika ze skali - nie będzie. 

 

Kwestie natężenia światła są w pewnym sensie pochodne, wtórne, i wynikają z tego podstawowego wyboru: jaką skalę chcemy robić? Jakie chcemy pole widzenia?

 

 

Decyzja: skala czy pole widzenia to oczywiście dylemat tak długo jak do dyspozycji mamy tylko jedną kamerę.

 

Podobnie kwestia apertury: najlepiej jak największa, ale technicznie lepiej niż f/2 to chyba za dużo teleskopów nie ma :)

No i budżet też nie jest z gumy :D

 

 

 

 

* Rozdzielczość w znaczeniu: jak drobne detale się zapisały na zdjęciu. Ten parametr ma sens tak długo, dopóki skala nie przekracza seeingu, ew. dla "lucky imagingu" ogranicza nas równa w obu przypadkach granica rozdzielczości wynikająca wyłącznie z apertury.

  • Lubię 1

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
7 godzin temu, Behlur_Olderys napisał:

Czy w związku z tym zdjęcia nie będą się różnić? Przy minimalnym wpływie szumów, po odpowiednim resizie, zdjęcia powinny być prawie nie do odróżnienia :)

Tak tylko z ciekawości zapytam, bo nie śledzę uważnie (mea culpa). Czy szum fotonowy był uwzględniany w tych rozważaniach? Przy tej samej średnicy efektywnej szybszy obiektyw uzyska wielokrotnie większe natężenia światła na matrycy w jednostce czasu. APO-75 (Sigma 135/1.8) vs TSQ-71 (TS 450/6.3) - dla pierwszego wystarczy 8 minut @ ISO100 pod wiejskim niebem by naświetlić je prawidłowo (w pół histogramu), drugi kadr będzie w tym czasie niedoświetlony prawie 4EV. Trzeba wywrotki dodatkowych ekspozycji aby pozbyć się   szumu i zbliżyć jakością do klatki z APO-75mm, nie mówiąc o stacku kilkudziesięciu takich klatek z APO-75.

 

/WS

 

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
7 godzin temu, count.neverest napisał:

Jakie są wady i zalety obu trybów i przy jakich okazjach z nich korzystacie?

Nie da się odpowiedzieć na to pytanie, nie znając konkretów. Na przykład w CMOSach w ogóle nie istnieje nic takiego, jak binning (każdy piksel ma swój przetwornik ADC, więc cała idea binnigu upada). W przypadku CCD na całą matrycę jest jeden przetwornik, więc w przypadku bin 2x piksel względnie się powiększa 4-krotnie, ale sczytywany jest tylko 1 raz, więc zostanie obciążony też tylko jedną dawką szumu odczytu. I to jest jedyna zaleta binningu, trzeba tylko mieć CCD klasyczne. Tzw. software binning to po prostu zmniejszone zdjęcie (np. 2x), więc dziedziczy szum odczytu dla każdego piksela - niezależnie od wielkości downsamplingu.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
25 minut temu, Adam_Jesion napisał:

w CMOSach w ogóle nie istnieje nic takiego, jak binning

Ja mam Asi 178 MM i w niej CMOS (Sony IMX178). Kiedy włączam FireCapture, mogę zastosować binning w zakresie x2-x4. I faktycznie ma to znaczenie na czas ekspozycji vs rozdzielczość. Ale dodatkowo w ustawieniach mogę zaznaczyć "hardware binning", wtedy prędkość zbierania materiału spada.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
1 godzinę temu, Adam_Jesion napisał:

Na przykład w CMOSach w ogóle nie istnieje nic takiego, jak binning (każdy piksel ma swój przetwornik ADC, więc cała idea binnigu upada).

Niestety wytłuszczona część powyższego stwierdzenia jest absolutnie niezgodna z rzeczywistością dlatego, że musiałoby być na powierzchni chipu parę milionów przetworników analogowo cyfrowych a dokładnie tyle ile jest pikseli. Liczba przetworników w rzeczywistości jest taka jak ilość kanałów wyjściowych sygnału cyfrowego (a ilość kanałów jest zdeterminowana wymaganą szybkością transmisji sygnału wyjściowego liczona w ilości pełnych klatek na sekundę).

Bining analogowy jest silnie utrudniony przez fakt, że każdy piksel ma swój własny "konwerter" ładunku (wyrażanego w elektronach) na napięcie (wyrażane w mikrowoltach), które jest podawane następnie na wejście odpowiedniego przetwornika analogowo cyfrowego (i to jest w gruncie rzeczy całe zło matryc CMOS polegające na istnieniu tzw. fixed pattern, które bardzo trudno jest wyeliminować w stakowaniu i późniejszym postprocessingu gdyż ze wzrostem ilości stakowanych klatek fiksed pattern staje się bardziej widoczny). Przy takiej architekturze matrycy binning przeprowadzany jest w domenie cyfrowej (procesor DSP w kamerze lub oprogramowanie przetwarzania obrazów w kompie.

  • Lubię 1

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
1 godzinę temu, trouvere napisał:

Niestety wytłuszczona część powyższego stwierdzenia jest absolutnie niezgodna z rzeczywistością dlatego, że musiałoby być na powierzchni chipu parę milionów przetworników analogowo cyfrowych a dokładnie tyle ile jest pikseli. Liczba przetworników w rzeczywistości jest taka jak ilość kanałów wyjściowych sygnału cyfrowego (a ilość kanałów jest zdeterminowana wymaganą szybkością transmisji sygnału wyjściowego liczona w ilości pełnych klatek na sekundę).

Bining analogowy jest silnie utrudniony przez fakt, że każdy piksel ma swój własny "konwerter" ładunku (wyrażanego w elektronach) na napięcie (wyrażane w mikrowoltach), które jest podawane następnie na wejście odpowiedniego przetwornika analogowo cyfrowego (i to jest w gruncie rzeczy całe zło matryc CMOS polegające na istnieniu tzw. fixed pattern, które bardzo trudno jest wyeliminować w stakowaniu i późniejszym postprocessingu gdyż ze wzrostem ilości stakowanych klatek fiksed pattern staje się bardziej widoczny). Przy takiej architekturze matrycy binning przeprowadzany jest w domenie cyfrowej (procesor DSP w kamerze lub oprogramowanie przetwarzania obrazów w kompie.

No trochę mnie faktycznie poniosła wyobraźnia. Tylko aktywne CMOSy mają na każdym pikselu ADC, a w przypadku typowych CMOS ma go najcześciej na każdej kolumnie. Na każdym pikselu jest za to wzmacniacz (readout amplifier). Tak czy siak, problem pozostaje ten sam.

 

Cytat

(i to jest w gruncie rzeczy całe zło matryc CMOS polegające na istnieniu tzw. fixed pattern, które bardzo trudno jest wyeliminować w stakowaniu i późniejszym postprocessingu gdyż ze wzrostem ilości stakowanych klatek fiksed pattern staje się bardziej widoczny)

Całe to zło likwiduje w zasadzie w 100% dithering. Dlatego nie raz ewangelizowałem, żeby przy CMOSach bezwględnie go używać.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
3 godziny temu, count.neverest napisał:

Ja mam Asi 178 MM i w niej CMOS (Sony IMX178). Kiedy włączam FireCapture, mogę zastosować binning w zakresie x2-x4.

Możesz zastosować, ale jedyny benefit to prędkość odczytu i zajętość dysku (czyli żadne). Efekt będzie dokładnie taki sam, jakbyś sobie potem software'owo to zdjęcie pomniejszył w komputerze. 

  • Lubię 1

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Dołącz do dyskusji

Możesz dodać zawartość już teraz a zarejestrować się później. Jeśli posiadasz już konto, zaloguj się aby dodać zawartość za jego pomocą.

Gość
Dodaj odpowiedź do tematu...

×   Wklejono zawartość z formatowaniem.   Usuń formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Odnośnik został automatycznie osadzony.   Przywróć wyświetlanie jako odnośnik

×   Przywrócono poprzednią zawartość.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz bezpośrednio wkleić grafiki. Dodaj lub załącz grafiki z adresu URL.


  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

  • Polecana zawartość

    • Amatorska spektroskopia supernowych - ważne obserwacje klasyfikacyjne
      Poszukiwania i obserwacje supernowych w innych galaktykach zajmuje wielu astronomów, w tym niemałą grupę amatorów (może nie w naszym kraju, ale mam nadzieję, że pomału będzie nas przybywać). Odkrycie to oczywiście pierwszy etap, ale nie mniej ważne są kolejne - obserwacje fotometryczne i spektroskopowe.
        • Lubię
      • 3 odpowiedzi
    • Odszedł od nas Janusz Płeszka
      Wydaje się nierealne, ale z kilku źródeł informacja ta zdaje się być potwierdzona. Odszedł od nas człowiek, któremu polskiej astronomii amatorskiej możemy zawdzięczyć tak wiele... W naszym hobby każdy przynajmniej raz miał z nim styczność. Janusz Płeszka zmarł w wieku 52 lat.
        • Smutny
      • 161 odpowiedzi
    • Małe porównanie mgławic planetarnych
      Postanowiłem zrobić taki kolaż będący podsumowaniem moich tegorocznych zmagań z mgławicami planetarnymi a jednocześnie pokazujący różnice w wielkości kątowe tych obiektów.
      Wszystkie mgławice na tej składance prezentowałem i opisywałem w formie odrębnych tematów na forum więc nie będę się rozpisywał o każdym obiekcie z osobna - jak ktoś jest zainteresowany szczegółami bez problemu znajdzie fotkę danej mgławicy na forum.
        • Kocham
        • Dziękuję
        • Lubię
      • 20 odpowiedzi
    • SN 2018hhn - "polska" supernowa w UGC 12222
      Dziś mam przyjemność poinformować, że jest już potwierdzenie - obserwacja spektroskopowa wykonana na 2-metrowym Liverpool Telescope (La Palma, Wyspy Kanaryjskie). Okazuje się, że mamy do czynienia z supernową typu Ia. Poniżej widmo SN 2018hhn z charakterystyczną, silną linią absorpcyjną SiII.
        • Dziękuję
        • Lubię
      • 11 odpowiedzi
    • Zbiórka: Obserwatorium do poszukiwania nowych planet pozasłonecznych
      W związku z sąsiednim wątkiem o zasadach przyjmowania stypendiów, po Waszej radzie zdecydowałem się założyć zbiórkę crowdfundingową na portalu zrzutka.pl. W tym wątku będę informował o wszelkich aktualizacjach, przychodzących także po zakończeniu.
        • Kocham
        • Dziękuję
        • Lubię
      • 85 odpowiedzi
×
×
  • Dodaj nową pozycję...

Powiadomienie o plikach cookie

Umieściliśmy na Twoim urządzeniu pliki cookie, aby pomóc Ci usprawnić przeglądanie strony. Możesz dostosować ustawienia plików cookie, w przeciwnym wypadku zakładamy, że wyrażasz na to zgodę.