Сьемка с вычитанием континуума

[Garmisch]

Небольшая иллюстрация к сказанному. Участок неба с водородными туманностями, снятый на абсолютно темном чилийском небе практически в одинаковых условиях (одинаковые светосилы, экспозиции, и т.д.). Слева направо:

1. Фильтр R
2. Фильтр H_alpha (~3.5 nm)
3. Фильтр H_alpha - continuum

[Pilgrim]

Небольшая иллюстрация к сказанному. Участок неба с водородными туманностями, снятый на абсолютно темном чилийском небе практически в одинаковых условиях (одинаковые светосилы, экспозиции, и т.д.). Слева направо:
1. Фильтр R
2. Фильтр H_alpha (~3.5 nm)
3. Фильтр H_alpha - continuum

Внушает!
Юра, а можно подробнее про методику вычитания continuum и что это за фильтр такой? Что-то сеть не очень гуглится на эту тему.

Это что-то вроде вычитания из узкополосного снимка широкополосного?

[Garmisch]

Юра, а можно подробнее про методику вычитания continuum и что это за фильтр такой? Что-то сеть не очень гуглится на эту тему.

Вычитание континуума - это методика отделения чистой "H_alpha" от излучения звездного населения. Как известно, в водородных туманностях газ светится в эмиссии (излучение идет в одной линии). Спектры звезд являются непрерывными (continuum) с разным количеством линий поглощения (а также иногда и излучения, в зависимости от типа звезды). Для отделения эмиссий используют специальный фильтр (как правило, тоже узкополосный), который имеет следующую особенность - он пропускает излучение в небольшой окрестности от самой линии H_alpha, но саму линию он не пропускает. Получается такой вот двугорбый конек (см. график с пунктирными линиями ниже) Техника следующая - делается два последовательных снимка: один с обычным фильтром H_alpha, а второй - вот с таким специальным фильтром. Затем из первого изображения вычитают второе. В результате получаем чистое изображение в линии.

Нужно сказать, что какое-то время назад любители на Западе пытались заняться подобной сьемкой, но быстро от нее отказались, ввиду больших временнЫх затрат.

[Pilgrim]

Юра, а можно подробнее про методику вычитания continuum и что это за фильтр такой? Что-то сеть не очень гуглится на эту тему.

Вычитание континуума - это методика отделения чистой "H_alpha" от излучения звездного населения. Как известно, в водородных туманностях газ светится в эмиссии (излучение идет в одной линии). ..........
.........Затем из первого изображения вычитают второе. В результате получаем чистое изображение в линии.

Нужно сказать, что какое-то время назад любители на Западе пытались заняться подобной сьемкой, но быстро от нее отказались, ввиду больших временнЫх затрат.

Юра спасибо! Вот уж век живи, век учись, всё равно дураком помрёшь!
Технология заманчивая, очень много водорода выявляет! Но есть пара вопросов.

1) Можно ли обойтись без Ha-континуум фильтра, использовав R-канал или G-канал (в котором водорода практически нет). Точнее будет ли толк?
2) Правильно ли я понимаю, что хорошо себя проявляет такая методика лишь на очень тёмном небе. И/или на мега-светосильной оптике. Или есть смысл в городском/среднезагородном использовании?
3) Длительность экспозиции в континууме должна быть несколько короче, чем в Ha, потому что ширина полосы пропускания континуума выше. Насколько короче - подбирается опытным путём по соотношению яркостей непересвеченных звёзд на Ha и Ha-continuum (на итоговом кардре в континууме те же звезды в идеале должны иметь то же значение ADU, что и в линии Ha) .

Если п.3 верен и суммарная ширина полос (точнее коэффициент пропускания фильтра) в континууме раза в три больше, чем в Ha, то и общего времени на съемку понадобится всего на 30% больше, чем на съемку просто в Ha (выдержка в континууме будет лишь ~1/3 от Ha). Тогда не совсем понятно почему "быстро от нее отказались, ввиду больших временнЫх затрат".

П.2 пожалуй можно только самому проверить, однако сильно амфибия душит еще один фильтр покупать. Встречал ли кто ли ссылки на чужой опыт по любительскому применению?

Нашел ссылочку по теме (Обзор южного неба в линии водорода), там плюсы вычитания континуума ещё более заметны. Можно кликнуть на карте, покажутся снимки до вычитания и после. Но это тоже снято на великолепном черном небе.

[StasV]

Действительно, данная техника представляется интересной. Оригинальное и красивое решение
Не понятно что остановило западных астрофотографов. Присоединяюсь к вопросу Игоря

[martalex]

Действительно, данная техника представляется интересной. Оригинальное и красивое решение
Не понятно что остановило западных астрофотографов. Присоединяюсь к вопросу Игоря

время... только время

[kost973]

двойное время...а за двойное время и в На будет результат совсем не тот,чем за одно
кто смотрел более внимательно,есть картинки сравнения с каких то попсовых обьектов...было бы очень интересно

[StasV]

Игорь уже задал вопрос

Если п.3 верен и суммарная ширина полос (точнее коэффициент пропускания фильтра) в континууме раза в три больше, чем в Ha, то и общего времени на съемку понадобится всего на 30% больше, чем на съемку просто в Ha (выдержка в континууме будет лишь ~1/3 от Ha). Тогда не совсем понятно почему "быстро от нее отказались, ввиду больших временнЫх затрат".

Я его поставлю шире.
Дано: ограниченное время суммарной экспозиции, время на замену фильтра пренебрежимо мало (считаем что используем колесо фильтров, фильтры считаем перфокальными)

Задача: Определить оптимальный способ съемки по критерию максимального С/Ш. Либо все время с Ha, либо часть с Ha, а часть с Ha continuum

[kost973]

даже если этот фильтр и чуть более широкий,то по идее чем больше время с фильтром тем больше получишь контраст в На,так что время все таки должно быть соизмеримо или даже больше чем в На...имхо:)

[Garmisch]

Имелось ввиду, что народ пробовал снимать в двух узкополосниках с последующим вычитанием. К сожалению, у меня нет сейчас численных результатов под рукой (а вообще нужно как-нибудь посчитать), но мы обсуждали эту тему с Даниелем Вершатсе, который пробовал сей подход. В итоге, он пришел к выводу, что намного проще вычитать обыкновенный R-канал из H_alpha. Контраст в линии в этом случае тоже повышается, что вполне достаточно для получения красивой картинки.

На профессиональных же обсерваториях мы часто используем методику отделения континума с соответствующими фильтрами. Но там для нас важны в том числе и количественные измерения, поэтому специальный континуумный фильтр желателен.

[StasV]

Имелось ввиду, что народ пробовал снимать в двух узкополосниках с последующим вычитанием. К сожалению, у меня нет сейчас численных результатов под рукой (а вообще нужно как-нибудь посчитать), но мы обсуждали эту тему с Даниелем Вершатсе, который пробовал сей подход. В итоге, он пришел к выводу, что намного проще вычитать обыкновенный R-канал из H_alpha. Контраст в линии в этом случае тоже повышается, что вполне достаточно для получения красивой картинки.

Дело в том, что в сигнале, который будет вычитаться (будь то R или continuum) есть случайный шум. Этот шум будет прибавляться к шуму Ha. Т.о., если экспозиции  в R/continuum канале будет недостаточно, шум итоговой картинки резко возрастет. Это может свести на нет преимущества увеличения контраста. Как бы количественную оценку сделать

[StasV]

Попытаюсь далее анализировать съемку в режим Ha-R.
R канал включает в себя  Ha канал. Если уровень водородных туманностей в R канале будет соответствовать уровню в Ha канале, вычитание потеряет смысл. Водород на разностном снимке просто будет равен нулю.
Другое дело, что Ha убирает разнообразное излучение кроме узкой полосы в районе линии водорода (паразитное по отношению к излучению водорода). Это паразитное излучение есть и в линии водорода. Я так понимаю, именно на удаление этой составляющей сигнала и предназначена методика вычитания континуума.
При использовании R канала, мы делаем предположение, что спектр паразитного излучения равномерен в пределах полосы пропускания R фильтра. Т.е. измерив паразитный сигнал в широкой полосе, мы считаем, что он будет таким же и в узкой полосе Ha фильтра.
Для правильного вычитания мы должны взять участок кадра, свободный от водородного излучения (или почти свободный) и подобрать коэффициент при R сигнале таким образом, чтобы уровень сигнала на данном участке в R и Ha каналах был одинаковый. А уже потом вычитать полученный k*R канал из Нa.
Учитывая что в R канале паразитный сигнал будет набираться гораздо быстрее, чем в Ha, время экспозиции в R канале может быть существенно меньше, чем в Ha.
Получается, что я сам опроверг свое первое высказывание. Прошу поправить, если что не так.

[Pilgrim]

Стас себя опроверг, но итоге пришел ИМХУ к правильному выводу.

Более того, для одинаковой проработки звёзд в R и в Ha потребуется на порядок разное время экспозиции. Ведь ширина пропускания обычного R фильтра более 100нм против 4-7нм водородников. На таких коротких R-экспозициях водорода практически не будет, поэтому сам себя он почти не вычтет. А звёзды вычтутся. И шумов в R-кадрах будет мало, если отснять столько же кадров что и в Ha то ИМХУ они картину заметно не ухудшат.

Короче алгоритм на пробные наблюдения мне видится следующим.

1) Снимаем сколько-то 30-минутных кадров в водороде и 3-минутный в R-канале (разница в 10 раз "на обум", чтобы звёзды уверенно проработавшиеся через На не пересветились в R).
2) Выбираем на Ha-кадре несколько опорных звёзд в небогатых водородом частях кадра. Замеряем их яркость в ADu, усредняем, получаем К_Ha.
3) Замеряем те же звёзды на R-кадре, усредняем, получаем К_R
Теперь коэффициент на который надо уменьшать экспозицию будет K = 10*К_R/K_Ha.  Этот коэффициент будет постоянным для этого приёмника и конкретной пары R и Ha фильтров.

4) Далее снимаем в R-канале столько же кадров что отсняли в водороде, но с экспозицией = 30/К минут.

P.S. Дайте же неба наконец!!! 

[Хлебников Сергей]

Я чего то не понял, почему береться именно R канал? не проще ли взять например B или G? Там ведь точно небудет водорода, а звезды будут те же.

[Garmisch]

Игорь, мыслишь верно. Измеряешь звезды на обоих снимках, затем считаешь поправочный коэффицент и вперед. Кстати, тут еще такой момент - дело в том, что PSF на разных снимках может отличаться. Чтобы нивелировать эту разницу (для лучшего вычитания), можно попробовать привести все изображения к одному ее значению (не знаю правда, есть ли в Iris-e такая функция)

[Pilgrim]

Я чего то не понял, почему береться именно R канал? не проще ли взять например B или G? Там ведь точно небудет водорода, а звезды будут те же.

Водорода на коротких R-кадрах будет с гулькин нос (при тех же звёздах) поэтому сильно он не вычтется.

А B-G-каналах блеск звёзд будет гулять туда-сюда (на целую зв. величину и более) в зависимости от спектрального класса. Теоретически он будет немного гулять и для R-канала по сравнению с Ha, поэтому правильные спецы пользуют continuum-фильтры чтобы снимать звёзды в максимально приближенном к водороду участке спектра. А нам пока сойдёт и так 

Да, с PSF будут проблемы. На коротких экспозициях звёзды будут чуть помельче, могут случиться бублики. Не знаю каким софтом можно привести их к одному виду, в Ирисе кажись такого нет. Возможно поможет очень слабый Gaussian Blur на 0.1-0.3 пиксела для R-канала. Вобщем надо пробовать и шаманить.

[Хлебников Сергей]

Спасибо! В принципе так и думал, но не придал этому особого значения, так как недумал что различия в звезной будут столь велики.

[StasV]

Да, с PSF будут проблемы. На коротких экспозициях звёзды будут чуть помельче, могут случиться бублики. Не знаю каким софтом можно привести их к одному виду, в Ирисе кажись такого нет. Возможно поможет очень слабый Gaussian Blur на 0.1-0.3 пиксела для R-канала. Вобщем надо пробовать и шаманить.

Тут еще может повлиять фактор хроматизма, при использовании линзового астрографa
Звезда через R фильтр и через Ha будет строится по-разному. На Юпитере-21 уж точно разница будет заметна.


Отличия между предложенным нами алгоритмами заключается в том, что я предложил использовать фон неба, а ты звезду.
Я рассуждал примерно так: Удалить в 0 звезды - идея заманчивая и способ представляется хорошим, но конечной целью является повышения контраста самой водородной туманности и поэтому, может лучше привязаться к фону неба.
Вопрос что лучше?
Или звезды и фон в R будут прорабатываться пропорционально, а по звезде просто замер сделать легче и точнее?

[Pilgrim]

Вопрос что лучше?
Или звезды и фон в R будут прорабатываться пропорционально, а по звезде просто замер сделать легче и точнее?

По-моему всё таки звёзды лучше. Дело в том, что спектр фона это спектр свечения ночного неба (эмиссионный, линейчатый) плюс спектр засветки (тоже в основном эмиссионный от ртутных и натриевых ламп фонарей). Как лягут линии и попадут ли на водород я не знаю, но в ту или иную сторону пропорция нарушится. К тому же фон ночного неба в пределах небольшого углового поля зрения практически "плоский", вычтя его ничего не получишь - слабые градиенты мы и программно убирать умеем, а мелкомасштабных деталей в нём нет - в сухом остатке получим почти то же что и вычесть одну константу из всех пикселей (или подвинуть "уровни").

А вот "звёздный фон" в окрестностях млечного пути неравномерен и почти такой же сплошной (даже если видно просвет между звёзд, его уровень несколько выше из-за уймы не проработавшихся звёзд которые там есть). К тому же действительно к относительно ярким, без пересвета, звёздам проще привязаться, а звёздный фон им будет строго пропорционален. Вот его-то если вычесть, водород предстаёт во всей красе.

Я делал такие штуки программно, правда с огромной потерей разрешения самих водородных облаков. Но выглядит это многообещающе.

Кроме того никто не мешает пошаманить потом "Ha-минус-R" -канал с целью увеличения контраста водорода разного рода фильтрами и масками, а потом обратным сложением "вернуть звёзды" - будет интересно с чисто-художественной точки зрения. И гораздо качественнее, и натуральней на вид, чем отделение звёзд высокочастотными "звёздными масками".

А если так же поработать с SII и O-III то - аж жуть, чего можно наворотить! 

[blackhaz]

WOW! Хочу увидеть результаты!