Dobsonian Revolution

[Anton]

Один из снимков M20, экспозиция 8 минут, Cookbook CCD.

У автора:
Monochrome Image, 14.5"f/5 Newtonian
8:00 minutes (32x15sec)

Попрошу отметить, что 32 экспозиции по 15 секунд и одна в 8 минут - это две очень больших разницы.

[Pluto]

Вообще интересно, насколько метод сложения кадров с короткими экспозициями эквивалентен получению одного кадра с большой выдержкой. Может кто объяснит, слабоват я в теории ПЗС фотографии.
Если эти способы эквивалентны (что то мне говорит, что это не так), то у сторонников бартелизации есть серьезный козырь.

P.S. В пленочной фотографии эта эквивалентность не соблюдается, сложение снимков несколько повышает качество и несколько уменьшает шумы, причем рост качества замедляется с увеличением количества снимков. Однако фотография, выполненная с большой выдержкой, позволяет зарегистрировать значительно более слабые объекты, чем сумма кадров с малыми выдержками.

[Денис Никитин]

Попрошу отметить, что 32 экспозиции по 15 секунд и одна в 8 минут - это две очень больших разницы.

Антон, зачем же так эмоционально. Действительно – это две большие разницы. Разница в том, что 32 экспозиции по 15 секунд несказанно ЛУЧШЕ чем одна экспозиция длительностью 8 минут. Сложение коротких экспозиций позволяет существенно увеличить отношение сигнал/шум, или SNR (signal-to-noise ratio). Ниже приведен график для ПЗС камеры практически эквивалентной Cookbook CCD, то есть readout noise 25 electrons (30 electrons у Кукбука). По оси Y – отношение сигнал/шум. По оси X – длительность экспозиции. Желтая кривая – одна экспозиция. Красная кривая – сложение 60 экспозиций в одну эквивалентной длительности. Этот график показывает, что за счет увеличения SNR, на изображении, полученном сложением, будет зафиксировано гораздо больше подробностей и деталей, чем на одной непрерывной экспозиции.

Если эти способы эквивалентны (что то мне говорит, что это не так), то у сторонников бартелизации есть серьезный козырь.  

Исходя их вышесказанного у нас есть козырь, гораздо серьезней, чем это кажется на первый взгляд. В принципе, благодаря коротким экспозициям мы можем существенно снизить требования к механике телескопа.

[Денис Никитин]

Вот еще одна мощная страница по астрофотографии с Добсоном.
http://www.ghg.net/akelly/

[shandrik]

Ж8-[  ]

Слов нет. А эта http://www.ghg.net/akelly/conelarg.jpg вообще сродни Хаббловскому снимку. Потрясающе!

Ещё очень интересно сравнить профессиональное (тоже хаббловское)  фото
http://img.compulenta.ru/images/monoc/b.jpg с
http://www.ghg.net/akelly/v838lar2.jpg

Просто А-БАЛ-ДЕТЬ!

[Денис Никитин]

Хороший шанс дает метод сложения изображений дает владельцам ПЗС камер с высоким шумом, в принципе не предназначеных для астрофотографии, например переделанных Веб Камер. Вот график для камеры с readout noise 150 electrons.

[Nikolaich]

Денис,ну что за ересь ты несешь!
На тех-же графиках видно, что сигнал%шум больше для одиночной экспозиции.В случае мультиэкспозиции суммируется также шум считывания каждого составляющего кадра, поэтому С%Ш ну никак выше чем у аналогичного одиночного кадра быть не может.
Сложение кадров это не есть супертехнология, применяют ее только для ухода от гидирования, для предотвращения блюминга и для выборки стабильного состояния атмосферы при вебкам-планетных наблюдениях.
Плюс на практике получается очень нерациональное расходование времени(не все камеры быстро считываются,допустим Пиктор 216 Тимура считывался у меня 90секунд!!!!Прикинь сколько времени в помойку,если бы я попробовал 32х15 сделать!).
Олег Чекалин.

[Ernest]

На тех-же графиках видно, что сигнал%шум больше для одиночной экспозиции.В случае мультиэкспозиции суммируется также шум считывания каждого составляющего кадра, поэтому С%Ш ну никак выше чем у аналогичного одиночного кадра быть не может.

Как это не может? Шум это - статистика и складывается стохастически, а сигнал арифметически, то есть грубо говоря, шум усиливается пропорционально корню квадратному из числа сложенных фреймов, а полезный сигнал пропорционально их числу. То есть соотношение сигнал шум у суммарного снимка и одиночного должно расти пропорционально корню из числа сложенных фреймов (понятно, что при идеализированной статистике шумов и однородной экспозиции фреймов).

Или речь идет о соотн. сигнал/шум у мультиэксп. снимке и эквивалентном длительной? Тогда, конечно, все правильно - мультиэкспозиция средство борьбы с гидированием, неспокойной атмосферой и технологическими особенностями ПЗС приемников.

[Денис Никитин]

Денис,ну что за ересь ты несешь!

Ладно, ладно…Олег Николаич меня поймал, примите искренние заверения в моем почтении. Теперь зачем же собственно я это написал. В англоязычной сети витает миф о том, что путем сложения изображений можно существенно увеличить отношение сигнал/шум итогового кадра. Эту сказку я собственно и озвучил, хотя и привел графики явно опровергающего характера, что сразу бросилось в глаза Олегу Чекалину. Теперь кто встретит в сети нечто похожее, на то, что я написал, не верьте!

А теперь, чистая правда о сложении изображений. К сожалению, электроника ПЗС камеры вносит так называемый шум считывания (readout noise). См. формулы ниже. Поэтому с точки зрения отношения сигнал/шум, один непрерывный кадр лучше нескольких сложенных. Естественно эта разница тем меньше, чем лучше конструкция ПЗС камеры, а следовательно и шум считывания. Тем не менее, качество изображения у снимков, полученных сложением выше, за счет усреднения случайных различных шумов. О других преимуществах как уход от гидирования уже говорили.

считывался у меня 90секунд!!!!Прикинь сколько времени в помойку,если бы я попробовал 32х15 сделать!).

Николаич, про Кукбук же говорилось. А с Пиктором я не знаком, там что, матрица четырехмегапиксельная, почему так долго-то?

[Anton]

Денис,ну что за ересь ты несешь!

Ладно, ладно…Олег Николаич меня поймал,

Эх... А я то у же было воодушевился новой технологией... Переворачиваем в камере пельтье вверх ногами, греем ПЗС матрицу и складываем миллиард кадров с выдержкой 0.001 сек... Какие были перспективы...

[Денис Никитин]

Тут есть еще две большие разницы. Если нужны красивые картинки, как в журналах, то метода сложения изображений не избежать, и добавить сюда всякие фильтры типа Gammalog scaling и Deconvolution. А вот если нужны научные данные, например для фотометрии, тут интересны именно отдельные экспозиции. Интересно для чего наши астрофотграфы-любители снимают небо на пленку, для красивых картинок, или как?  

[Pluto]

>>Интересно для чего наши астрофотграфы-любители снимают небо на пленку, для красивых картинок, или как?

Главный критерий в астрофотографии (в том числе любительской) это максимальное использование возможностей имеющегося телескопа, как по проницанию так и по разрешению. Если это получилось, то и фотография будет красивой.

Как я понял из обсуждения, фокус со сложением кадров не заменяет длительной экспозиции (для Deep Sky). Т.е. высококачественный часовой привод все таки остается неизменным атрибутом астрографа. Никакого особенного козыря у сторонников бартелизации нет.
Кстати, при экспозициях в несколько секунд, хороший привод тоже необходим, иначе потери проницания неизбежны (как при расфокусировке). А кроме шумов считывания существует еще шум сложения кадров, которые невозможно сложить с точностью превышающей размер пикселя, но это уже мелочи.

>>Эх... А я то у же было воодушевился новой технологией... Переворачиваем в камере пельтье вверх ногами, греем ПЗС матрицу и складываем миллиард кадров с выдержкой 0.001 сек... Какие были перспективы...

Я тоже представил себе такую картинку!

[Anton]

Т.е. высококачественный часовой привод все таки остается неизменным атрибутом астрографа.

Да, в этой области пока революционных изменений нет и не предвидится. Пока все по старому: прецизионная механика, автогид, адаптивная оптика

[Nikolaich]

Да,еще забыл заметить, что для того,чтобы сложение пзс кадров выдавало теоретическое увеличение С/Ш(то есть квадратный корень из количества экспозиций) к каждому отдельному кадру должен прилагаться свой собственный темновой, иначе статистической независимости кадров не получается.
 Плюс это ведь опять дополнительное время.

Про 216 пиктор.Матричка там ТС255 323х242 пиксела!А времени эта зараза отнимает!!!
Олег Чекалин.

[Денис Никитин]

Олег Николаич, ничего не понимаю, у Cookbook примерно такое же разрешение как у Пиктора. Сам чип ТС245 755Х242 но за счет сложения пикселей получается 378Х242. Я вчера специально померял секундомером, Cookbook считывается за 3 секунды.

Как я понял из обсуждения, фокус со сложением кадров не заменяет длительной экспозиции (для Deep Sky). Т.е. высококачественный часовой привод все таки остается неизменным атрибутом астрографа. Никакого особенного козыря у сторонников бартелизации нет.

ЗАМЕНЯЕТ. Судя например по первому графику, 60 экспозиций общей длительностью 330 секунд эквивалентны одной экспозиции 225 секунд - грубо, и без учета прочих мелочей. К недостаткам можно отнести более продолжительное время получения изображения. Тот мужик, что сделал 32х15 секунд, потратил лишние полторы минуты при экспозиции, ну и потом сколько-то времени на обработку. В общем я так скажу, если этот метод позволяет мне использовать монтировку по качеству доступную моему карману, я готов жертвовать этими минутами и впредь.

Кстати про автогид. На обоих сайтах мужики используют автогиды из вебкамер.

[Arkady Vodyanik]

Вставлю и я свои копейки.

Насчет замены длительной экспозиции суммированием коротких - это как в анекдоте из курса интегрального исчисления:

- Сколько стоит капля водки?
-- Нисколько!
- Тогда накапай стаканчик!

В данном случае по-другому можно сказать: сумма целых частей чисел меньше суммы этих чисел; если же суммируемые числа меньше единицы, то сумма их целых частей равна нулю.
 
Аналого-цифровое преобразование есть по-сути взятие целой части числа - заряда, накопленного пикселом. Если за короткую
экспозицию заряда накопливается недостаточно, чтобы преодолеть барьер в несколько ADU, то забота о шуме и его соотношении с сигналом становится неактуальной, так уже нет самого сигнала.

Особенно это относится к ПЗС с 8-битными АЦП.

P.S.
О медленном Pictor 216XT. Он использует интерфейс RS232 при скорости до 56 Кбит/с. Его кадр состоит из 336 x 242 x 2 = 159 Kб, так что для передачи требуется не менее 30с.

[Денис Никитин]

Если за короткую экспозицию заряда накопливается недостаточно, чтобы преодолеть барьер в несколько ADU, то забота о шуме и его соотношении с сигналом становится неактуальной, так уже нет самого сигнала.

Ну понятное дело короткие экспозиции должны быть выбраны с расчетом, что бы получалось разумное превышение сигнала над шумом. Никто и не говорит, что можно делать бесконечное число сколь угодно коротких экспозиций. Кстати ПЗС камерам длительные экспозиции все равно не грозят. В случае тойже туманности M20, фотосайты на которые падает свет ярких звезд скопления переполняются уже через 20 секунд, и начинается утечка электронов в соседние пиксели - то бишь блюминг. Поэтому экспозиции 32х15 сек очень даже разумный выбор.

О медленном Pictor 216XT. Он использует интерфейс RS232 при скорости до 56 Кбит/с. Его кадр состоит из 336 x 242 x 2 = 159 Kб, так что для передачи требуется не менее 30с.

Теперь ясно, у Cookbook данные передаются через LPT ниблами по четыре бита. Интересно, каким органом создатели Пиктора думали, для чего RS-232, что б кабель можно было подлиннее сделать, что ли? Неужели время не дороже?

[Павел Бахтинов]

Кстати про автогид. На обоих сайтах мужики используют автогиды из вебкамер.

Да, действительно, автогид позволяет до некоторой степени компенсировать недостатки механики. Однако, это не значит, что в системе с автогидом механика может быть сколь угодно плохой! Интересно, что, с точки зрения автогида, наиболее критичны именно высокочастотные вариации скорости (с характерным временем порядка единиц секунд), от которых, кстати, не спасает и столь эмоционально здесь обсуждавшаяся мультиэкспозиция. Рассматривая конструкции моторизованных "добсонов" (неплохо работающих в режиме GOTO по Бартелсу), невольно возникает подозрение, что именно с высокочастотными ошибками у них не все в порядке (используются червячные пары из сомнительных материалов, нарезанные в кустарных условиях, фрикционные приводы на дисках с непонятно какой чистотой обработки, наконец, микрошаговый режим двигателей...).
Казалось бы, достаточно повысить быстродействие автогида, и все будет в порядке, однако быстродействие ограничено шумовыми характеристиками фотодатчика автогида (на практике - чувствительностью используемой матрицы и блеском ведущей звезды). Не будем забывать и о том, что на альт-азимутале с деротатром единственно разумная схема - внеосевой гид, а значит, выбор достаточно яркой ведущей звезды во многих случаях невелик. Может оказаться, что с имеющейся механикой будут доступны для качественной съемки лишь некоторые объекты, удачно расположенные рядом с яркими звездами.
Не буду утверждать, что задача качественной фотосъемки с "добсоном" вообще нерешаема, но тем, кто за нее возьмется, нужно быть готовым к серьезным доработкам конструкции. Интересно только, можно ли будет после этих доработок назвать полученный инструмент "добсоном" (т.е. телескопом, построенным из подручных материалов с использованием садово-строительного инструмента )?

[Arkady Vodyanik]

> Интересно, каким органом создатели Пиктора думали,
> для чего RS-232, что б кабель можно было подлиннее сделать,
> что ли? Неужели время не дороже?

Мозгом.

Во-первых, это было спроектировано не позже 1997. USB еще только начиналась, а LPT сильно зависел от скорости машины.
SCSI тоже был далеко не у всех (для тех, у кого есть - модели 416 и 1616). Так что надо было обеспечить совместимость даже с 286-ми. Не все же ЛА увлекаются бесконечным обновлениями машин.

Во-вторых, когда время экспозиции составляет хотя бы несколько минут, то время загрузки уже кажется небольшим.

В третьих, основное назначение этой камеры - это гидирование,а не imaging; для этого у нее есть специальный быстрый интерфейс.

[Денис Никитин]

В третьих, основное назначение этой камеры - это гидирование,а не imaging;

ПЗС камера с 16-ти разрядным АЦП, стоимостью под $700, предназначена прежде всего для гидирования? Вы вероятно шутите? Нет, это точно шутка! По крайней мере на сайте Meade про это нет ни слова.