Цифровой фотоаппарат с произвольной выдержкой

Кстати, после сведения одинаковых, но шумных снимков, шум уйдёт.

Не уйдёт, но уменьшится. При сложении сотни снимков отношение сигнала к шуму улучшается в среднем до 10 раз.

Я сводил пяток снимков белого снега и белого неба, знакомился с тем, что такое hdr. Шум ушёл полностью, хотя был изрядный.

https://sites.google.com/site/asinitsin2/snow_volga_001.jpg снято компактной камерой.

С пятка снимков шум снизится примерно вдвое, что даёт полный стоп. Скажем, переведя машинку с ISO800 на ISO400 тоже можно увидеть «почти полное» исчезновение шума. Тут примерно похоже.

Просто бывают случаи, когда полезный сигнал почти теряется на фоне шума, тогда двукратного улучшения S/N будет мало.

Просто бывают случаи, когда полезный сигнал почти теряется на фоне шума,

Не, ну такое...

Не, ну такое...

Просто у меня основное применение сложения снимков — это астрофото. А там самые мелкие детали как раз и теряются на фоне шума :) Типа такого:

https://lh6.googleusercontent.com/-S1UvGf6TSTo/UJ764HVjyrI/AAAAAAAALNo/HoFe55...

А после сложения трёх десятков фото уже хотя бы такое вытянуть можно:

https://lh5.googleusercontent.com/-xsui_kjTuFc/UJ70-g1431I/AAAAAAAALMs/HyxQAw...

И это ещё сами условия поганые, засветка неба натриевыми фонарями в Москве сравнима с шумом матрицы, но, в отличие от них, уже постоянна и потому сложение от неё почти не спасает.

Сегодня уже кидал на ЛОРе, но, вроде, не тут, а в параллельной теме :)

А вот где небо темнее, там шумы лезть начинают. И чтобы от них избавиться, народ реально сотни фото складывает. А иногда - тысячи, это обычно кадры из видео при планетном фото. Там уже не только шумы убираются, но и незаметные ранее детали вылезают. Вот мой пример, одиночный кадр (и не худший, из лучших) из исходного видео:

http://www.balancer.ru/img/forums/1205/MVI_4661.MOV.example.jpg

После сложения нескольких сот кадров получается так:

http://www.balancer.ru/img/forums/1205/MVI_4661_001-crop.jpg

Тут ещё и результат увеличен вдвое, т.к. новые детали позволяют.

Уровень шума на матрице — параметр нормальный. До какой-то выдержки (обычно единицы секунд) ещё растёт, а потом уже нет. 30 секунд или 30 минут — разницы по шумам почти не будет. Она и за 30 сек. накопит шумов сколько можно :)

Ага, сферические матрицы в жидком азоте не нагреваются. А вот в зеркалке они квадратные и азота нет.

Видеозапись? У неё же вроде хуже характеристики? А если просто серия обычных снимков? Выдержку побольше, все дела.

Ага, сферические матрицы в жидком азоте не нагреваются.

Нагреваются. И что? У меня при съёмке длинной серии матрица летом под +40°C нагревается. Даже как-то +45°C, вроде, было.

Всё равно шумы имеют определённое значение.

Тепловой шум в идеале растет пропорционально корню температуры, а в некоторых камерах матрицы умудряются дохнуть от перегрева.

Ну так тепловой шум-то пропорционален времени экспозиции! Не даром же дарки делают при обработке.

Видеозапись? У неё же вроде хуже характеристики?

Ну да. Когда снимаешь серию фото, то там, понятно, одни RAW'ы идут. Никакой постобработки, потерь, фильтров. А с видео — пожатых 8 бит. Но даже такого хватает, чтобы вытянуть информацию в случае планетного фото. Те, кто занимается вопросом серьёзнее, используют веб-камеры (как обычные, так и астрокамеры), которые гонят несжатую картинку сразу на ноут, но это сразу усложняет процесс. Таскать с собой ноут ломает :)

В общем, отдельный кадр хуже, зато этих кадров МНОГО. И это реально компенсирует их качество в этом случае.

А если просто серия обычных снимков? Выдержку побольше, все дела.

Наоборот, планетное фото характеризуется высокой яркостью, поэтому и можно снимать видео. Тот же Юпитер снимать — вообще выдержку приходится до 1/400..1/800 зажимать. А вот для глубокого космоса видео не задействуешь, так как там максимальные для видео 1/25...1/30 сек. — ничто. На нынешних матрицах хоть какие-то объекты только от выдержек в 8..16 секунд начинаются.

Ну так тепловой шум-то пропорционален времени экспозиции!

Только до какого-то предела.

Грубо говоря, ячейка может выбросить с некоторой вероятностью определённый шумовой уровень. Который определяется конструкцией, температурой и т.п.

Если снять на короткой выдержке, то таких выбросов будет очень мало. Если выдержку начать наращивать, то вероятность того, что в ячейке что-то не то словит будет расти. Шумы растут. Скоро каждая ячейка уже будет зашумлена. И дальше уже экспозиция может расти сколько угодно, т.к. итак уже шумы в 100% ячеек и с максимальным значением.

Картина сильно упрощена, реально шумы, всё же, будут расти, но уже намного меньше, чем на начальном этапе.

Скажем, на моём 550D принципиальной разницы в шумах при 30 сек. и 60 сек. выдержки уже нет. Вообще, можно будет как-нибудь интереса ради измерить на практике рост уровня шумов от выдержки. Тупо на чёрных кадрах. Надо будет попробовать.

а в некоторых камерах матрицы умудряются дохнуть от перегрева

То ли матрицы греются при считывании, то ли их процессор с экраном греет. Но факт, что когда я, после долгой подгонки кадра, фокуса и т.п. в LiveView, начинаю потом снимать серию, температура матрицы падает. Иногда, особенно когда воздух холодный, сильно. Скажем, с +37°C (в начале серии, когда камера ещё горячая была) до +26°C (в конце, через пол-часа съёмки или около того) в какой-то из серий, где обращал внимание, было.

Только до какого-то предела.

Да нет там никакого предела.

Да нет там никакого предела.

Факт, что по мере роста выдержки у меня прибавка шумов начинает снижаться. Вот нарочно измерю по случаю, благо, погода и небо для этого не нужны :)

Впрочем, у меня тут есть же Dark'и под рукой. Сейчас в Iris гляну средний уровень сигнала.

ISO 3200 (хотя для RAW это не важно),
Выдержка [сек], шум мин, шум макс, шум средний, шум медианный
1, 1525, 2802, 2048, 2047
2, 1513, 2708, 2048, 2045
4, 1393, 2758, 2048, 2048
8, 1412, 3188, 2053, 2050
15, 1426, 3489, 2047, 2044
30, 1474, 4910, 2053, 2037

Правда, с температурой как попало, но тенденция. В общем, я как-то крайне обескуражен результатом :) Видно, что растут максимальные выбросы, но среднее и медианное значение остаются на том же уровне, значит, выбросов реально мало.

Надо бы оценить на сверхдлинных выдержках. Но готовых RAW'ов нет, а жену с дочкой будить не хочу, ковыряясь в шкафу с аппаратом.

При чём явно не враньё с цифрами. Вот на пересвеченном кадре с Юпитером:
8, 836, 15517, 2722, 2305.

Да, интересно :) Надо продолжить эксперименты.

Чёрт! Я тормоз! Это же кадр с биасом/оффсетом/пьедесталом. Подъёмом сигнала, чтобы избежать отрицательных величин. Судя по всему, на Canon он равен, как раз, 2048. Сейчас попробую ещё раз, с вычитанием bias'ов.

Ты байесы вычти еще

Второй заход. Вычитаю тупо 2048, без мастер-биасов. Дальше среднее и медиана около нуля болтаются, так что толку с них нет, вместо них привожу сигму. Т.е. теперь:

Выдержка, мин, макс, сигма:

1/4000 (собственно, bias), -651, 804,

1, -854, 2868, 33.50
2, -645, 4856, 35.43
4, -1376, 11575, 41.57
5, -1323, 11624, 59.88
8, -1078, 11616, 51.09
15, -762, 11660, 45.03
30, -1115, 11606, 45.06

Вот это ближе к тому, что я представляю. Минимальные и максимальные значения тут не интересны, выбросы будут расти до пределов разрешения АЦП, а вот сигма — то, что надо. Видно, что она где-то после 4..8 сек почти не растёт.

Пока данных маловато для убедительных выводов, надо слепить скрипт, что дарки переименует с учётом ISO, выдержки и температуры, чтобы в них быстро разбираться, тогда можно будет статистику полнее набрать.

Тьфу, с этими исправлениями забыл сигму для самого оффсета указать: 30.75

Слепил скриптик. Собрал в кучу 178 дарков с температурой от +10°C до +39°C :)

Как назло, ни одного на 60 сек. выдержки нет. Снова оценка шумов, тоже поверхностная, но теперь, вроде, со всеми факторами.

Сперва оценка стабильности статистики от температуры. Поскольку я не знаю, как в IRIS посмотреть статистику по всему кадру, равно как и не знаю, как выделить весь его, выделяю только часть, что на экране, порядка полутора мегапикселов. Сперва оценка точности по измерениям в разных частях одного кадра:

ISO, Выдержка, температура, сигма:
3200, 30, 28, 63.99
3200, 30, 28, 68.16
3200, 30, 28, 61.99

Другой кадр:
3200, 30, 28, 55.72
3200, 30, 28, 56.47
3200, 30, 28, 56.31

Третий (близкая температура):
3200, 30, 29, 61.69
3200, 30, 29, 60.78
3200, 30, 29, 60.82

Ну, в общем, разброс примерно ясен.

Теперь ряд выдержек и по одному куску кадра.
1600, 1/8, 33, 17.92
1600, 1/4, 33, 17.78
1600, 1/2, 33, 18.00
1600, 1, 33, 18.57
1600, 2, 33, 19.48
1600, 4, 27, 18.70

Больших выдержек в дарках на ICO1600 нет, да и последняя при меньшей температуре. Короче, тут шумы малы, до насыщения в этом диапазоне далеко. Следующее ISO, температуру беру повыше:

3200, 1, 34, 33.38
3200, 2, 34, 35.83
3200, 4, 34, 37.34
3200, 8, 34, 49.66
3200, 15, 33, 53.49
3200, 30, 33, 79.12

По 6400 данных мало. При одной температуре только:
6400, 8, 11, 63.27
6400, 15, 11, 65.18

В общем, по 3200 непонятно. С одной стороны, на выдержке 8 → 15 прирост шумов малый, я по нему в целом и судил, с другой, на 30 — прирост довольно сильный. Мало данных, чтобы оценить, не выброс ли это какой.

http://www.balancer.ru/img/forums/1212/3200-34.png

Посмотрю для другой температуры:

3200, 1, 26, 35.26
3200, 2, 28, 36.43
3200, 4, 26, 38.69
3200, 8, 27, 44.89
3200, 15, 26, 50.47
3200, 30, 26, 56.48

http://www.balancer.ru/img/forums/1212/3200-26.png

Вот, тут рост шумов ближе к тому, что я ожидаю. В общем, надо продолжить тест уже с синтетическими данными на минутных и далее выдержках.

Выложил в более причёсанном виде на http://www.balancer.ru/tech/forum/2012/12/t87241--shumy-na-matritsakh-zerkalo...

Ну, пора и работать идти :)

А вообще в принципе для фотографий с телескопа годится любой фотоаппарат или надо что-то специально подбирать?

А если телескоп без компенсации суточного вращения, значит ли это что фокус с видео уже не пройдёт?

А вообще в принципе для фотографий с телескопа годится любой фотоаппарат или надо что-то специально подбирать?

Для полноценной съёмки — любой, с которого можно скрутить объектив и под который есть переходники на T-mount (к телескопам обычно через этот байонет вешают фотоаппараты). Есть, конечно, извращения, когда снимают не в прямом фокусе, а в окулярной проекции, заставляя фотоаппарат «смотреть» через окуляр, но это — извращение :)

А если телескоп без компенсации суточного вращения, значит ли это что фокус с видео уже не пройдёт?

Пройдёт, но не надолго. Т.е. снимать придётся короткими роликами и потом их вместе сводить.

Для ярких планет, в принципе, как раз пойдёт. Вот для глубокого космоса — уже никак.

А сколько будет стоить камера, которую можно оставить на несколько часов чтоб она сама раз в пару минут делал снимок?

Можно и самому по будильнику делать снимки. Или для электронного троссика таймер поставить. Так говоришь, будто этот дополнительный самопальный спуск дороже камеры, которая из коробки умеет ненормально большие выдержки делать

а в окулярной проекции, заставляя фотоаппарат «смотреть» через окуляр, но это — извращение

А для этого подойдёт любой фотоаппарат с резьбой под штатив или нет? Почему извращение?

А как проверить, есть ли на телескопе T-mount или вообще что-то для съёмки не в окулярной проекции?

А если на телескопе изначально нет часового механизма, но монтировка экваториальная, его можно добавить потом?

А для этого подойдёт любой фотоаппарат с резьбой под штатив или нет?

В общем, да. Я, правда, не уверен на счёт того, в каком режиме он снимает. Может, только макро нужен, может, в любом поймать фокус можно.

Почему извращение?

Качество получается очень низкое.

А как проверить, есть ли на телескопе T-mount

В спецификации обычно прямо указывается. Хотя не всегда. В общем, обычно для конкретной модели информацию всегда нужно в разных источниках перерывать.

А если на телескопе изначально нет часового механизма, но монтировка экваториальная, его можно добавить потом?

Зависит от типа монтировки. Азимутальные изначально некомпьютеризированные потом не моторизируются. Экваториальные простейшие, типа SkyWatcher EQ1 — тоже. Вот EQ3 и выше — моторизируются. Про EQ2 не помню. Модели, типа EQ6 или HEQ5 не только моторизируются, но и компьютеризируются (привязка по небу + самонаведение). А, вспомнил, EQ3 тоже компьютеризируется.

Азимутальные моторизированные и некомпьютеризированные не бывают (так как там надо нелинейно по двум осям сразу вертеться).

Ну предположим ТАЛ-1 возьмём, как самую распространённую модель телескопа, которую вроде проще всего найти.

Монтировка у него экваториальная, в комплекте есть какая-то штука для прикручивания фотика и солнечный экран, но как фотик приделать как-то по источникам в инете не ясно.

Качество получается очень низкое.

Насколько очень низкое? Хуже чем с суперзумом (30x) без телескопа?

Ну предположим ТАЛ-1

Насколько я помню, там резьба на фокусёре есть, но нестандартная. Точнее, какого-то непопулярного стандарта. Нужно заказывать переходник. Т.е. переходник и на T-mount тоже заказывается (кстати, T-mount - это метрическая резьба 42 мм c шагом 0.75мм (M42 — те же 42 мм, но с шагом 1мм)), но их в Китае как пирожки штампуют.

Кстати, я торможу. Хотя у самого T-mount на фокусёре есть, я использую такое решение (из-за необходимости ставить линзу Барлоу, а то выноса фокусёра на телескопе не хватает): ... Упс, а с foto.ru сей девайс исчез. Ну, в общем, я тут в деталях расписал подвешивание своего фотика: http://ls.balancer.ru/blog/astronomy/18.html

Так что решение для любого 1.25" фокусёра годится.

Насколько очень низкое? Хуже чем с суперзумом (30x) без телескопа?

Вообще, порылся я тут не по топикам начинающих на форуме (т.к. более опытные окулярную проекцию не используют), а по Гуглю — беру свои слова обратно. В окулярной проекции народ вполне приличные фото снимает. Скажем:

http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?topic=7048.msg119591#msg119591

Но чаще, всё же, выходит что-то типа такого:
http://pix.academ.org/img/2011/10/09/0db6054d9e7b87ca0544355240dbf74e.jpg