At bruge darks, eller ikke at…

[jesperDeltager Neutron star]

morten wrote:

Der har været en længere diskussion på diverse fora om bitdybde ved planetfoto. Emil Kraalkamp har regnet og målt sig igennem det, og her er alt andet end 8 bit spildt fordi det netop er via stackningen af de mange enkeltframes, at bitdybden fremkommer.

Jeg kan godt huske den diskussion og jeg mener faktisk det er forkert i nogle tilfælde. Det er uden tvivl rigtigt når vi tager planeter med vores beskedne teleskoper og bruger høj gain for at fylde histogrammet. Men hvis der er lys nok kan vi fylde pixelbrønden tilstrækkeligt til at 8 bit ikke er nok (ved lav gain). Det kunne være solen, månen eller planeter gennem et meget stort teleskop. I de tilfælde ville vi få et større dynamikområde i det stackede billede ved at optage med mere end 8 bit. Og dynamikområdet kan aldtrig blive for stort, især ikke da solsystembilledbehandling er meget brutal.

Hvad siger du Morten? Er det noget sludder?

[mortenDeltager Super Nova]

Jeg ved intet om solbilledbehandling

[mortenDeltager Super Nova]

morten wrote: Jeg ved intet om solbilledbehandling

Det var måske en hård udmelding på spørgsmålet. Jeg har ingen praktisk erfaring med solbilleder.

Teoretisk må det vel gælde at man til solbilleder kan gå ud fra, at udlæsningsstøjen betyder mindre, fordi man har rigeligt med fotoner?

D.v.s. der er to støjkilder, som er væsentlige, shotnoise og pixelleringsstøj. Shot noise er den samme i 8 og 16 bit. Pixelleringsstøjen er den støjkilde der ligger i afrundingsfejlen når man på den enkelte frame skal omsætte antallet af elektroner i en brønd til en ADU værdi.

Jeg har lavet et lille regneeksempel.

Chip med brønddybde på 25000 e-

Eksponeres til halv brønddybde, 12500 e-

Med shot noise vil SD af antallet af elektroner i brønden være 111,8 e-

To kameraer, et udlæses i 8 bit, et i 16 bit, der tages gennemsnit af 1000 frames, og regnes tilbage til elektroner. Spørgsmålet er så hvor meget den større afrundingsfejll bidrager til i den færdige stak

8 bit: SD: 117,3

16 bit: 113,5

Som man ser, tilfører 8 bit kun knapt 4% til støjen i denne stak. De 4% er måske endda lidt i overkanten. Har lavet beregningen 5 gange og fået middel øgning af SD på 3%

Så ja, pixelleringsstøjen bidrager, men bidraget er meget beskedent ved stakke på 1000

[jesperDeltager Neutron star]

Hej Morten,

Tak for det blødere svar. Jeg må indrømme at jeg har svært ved at forstå det, jeg er nok for tykhovedet.

Hvis dynamikområdet i en frame er større end 256, hvordan kan det så være ligemeget?

Hvis man nu har en brønddybde på 25000 e- , en udlæsningsstøj på 5 e- , næsten fuld eksponering i højlys og 1 e-/1 ADU gain, så ender man med et meget større dynamikområde end der kan gemmes i 8 bit. Det må da (?) også resultere i mindre dynamik i en stack.

Jeg skrev i øvrigt til Emil dengang, med de samme dumme spørgsmål, men han er en endnu hårdere mand end du, for han svarede slet ikke

[mikael_joeDeltager Super Nova]

Der har været diskussion om 8 bit vs 12 bit til planet-/sol-billeder og der var ingen mærkbar forbedring hvis nogen overhovedet.

[mortenDeltager Super Nova]

Dynamikken kommer af stakningen, og af at gennemsnittet gemmes med decimaler, dvs som et reelt tal. Stakken er jo en fits float – dvs 32 bit.

Hvis du bare har nok 8bit heltalsrepræsentationer af en større brønddybde, så rammer du præcist, hvis du tager gennemsnit af “nok” 8bit tal. Præcisionen ligger i decimalerne. Spørgsmålet er så hvad nok er. 1000 er næsten nok.

Giver det mening?morten2013-03-11 21:28:07

[mikael_joeDeltager Super Nova]

Det jeg tænker på er at få bedre dynamik i solbilleder med 16 bit. Få både protuberanser og overfladen med på en gang. Eller bruge 16 bit dynamiken til at få de svagere protuberanser frem uden at brænde de stærke ud.

[jesperDeltager Neutron star]

Jo jeg forstår det men det virker stadig kontraintuitivt på mig.

Jeg har selv erfaret at til hvidlys solbilleder er 12 bit en klar fordel fremfor 8 bit, da der er meget stor dynamisk forskel mellem den mørke del af pletterne og overfladen udenom. Der er også lys nok til at bruge optimal gain og dermed udnytte dynamikområdet udover 8 bit i de enkelte frames. Jeg er, efter at have eksperimenteret med det, helt overbevist om at det hjælper. Ikke mindst fordi man kan nøjes med færre frames på den måde og dermed cherry picke dem hvor seeingen er bedst. Ikke uvæsentligt i Danmark. Planeter er anderledes men jeg tror det hænger sammen med at der, med vores små teleskoper, ikke er lys nok til at lave det samme stunt.

Men endnu engang tak for hjælpen, selvom jeg altså stadig er skeptiker

Edit: H-alpha solbilleder er også et godt eksempel hvor der er meget stor forskel mellem protuberanser og overfladen.

Jesper2013-03-11 22:06:10

[mortenDeltager Super Nova]

OK, nu forstår jeg hvad du mener, men det er noget lidt andet end det jeg taler om.

Med 8 bit er det sværere at ramme den korrekte eksponering fordi der simpelthen er færre niveauer til rådighed. Dynamikområdet i den enkelte frame bliver også bedre og det skulle derfor være nemmere at undgå udbrænding, ved korrekt eksponering bør det dog også være muligt med 8 bit? Det er derfor givetvis sværere at bruge 8 bit i praksis.

Mine beregninger forudsætter at man rammer 50% af brønddybden i begge tilfælde. I det tilfælde betyder pixelleringsstøjen ikke noget. Min betragtning var alene støjbaseret, og jeg havde ikke taget de rent praktiske forhold i betragtning. Som du ser: Jeg ved intet om solfotografering.

morten2013-03-12 16:04:03

[jesperDeltager Neutron star]

Hej Morten,

Ja det er dynamikken mere end støjen der interesserer mig i dette tilfælde. Det virker jo ulogidk at man skulle kunne nå samme samlede dynamik med 8 bit hvis der fundamentalt set er mere tilstede i de enkelte frames.

Jeg har utallige gange kigget planetavier igennem og set at nogle få frames skiller sig ud ved at være nærmest upåvirkede af seeing. Desværre er der aldrig nok af dem til at lave en fornuftig stak. Det samme er tilfældet med solfoto i hvidlys, men her kan man godt nøjes med få frames i stakken hvis man bruger lav gain, korrekt eksponering og nok bits til at dække dynamikken uden tab. Samtidig er der lys nok til at holde eksponeringstiden nede på milisekunder,

Min tanke er så at man kan gøre præcis det samme med planeter, det kræver bare et teleskop i meterklassen for at levere lys nok. Og det er så den egentlige grund til at 8 bit er nok til planeter med vores små teleskoper.

Du må undskylde hvis det lyder nørdet og søgt, men det er noget jeg har prøvet at få et kvalificeret svar på i årevis. Jeg er som du ved for dum til matematik, hvilket er et handicap når man vil forstå noget.

[mortenDeltager Super Nova]

Dynamikken kan du få, hvis du har frames “nok” og eksponerer rigtigt.

Forslag prøv at lave en øvelse i excell (det gjorde jeg)

Tak en ccd med en brønddybde på 25000 e-, som fyldes halvt, d.v.s. 12500 e-.

Tilføj shot noise d.v.s. normaltfordelt støj med middelværdi 1 og SD 12500 (i excell inv.norm(slump();0;kvrod(12500)). Lav 1000 rækker med disse e- værdier med tilfældig shot noise, Den n’te række kan vi kalde A(n). Udlæst i 8 bit får vi følgende ADU A(n)/25000*256, udlæst i 16 bit: A(n)/25000*65536. Nu har du 3 søjler i dit excell regneark, en med elektroner, en med ADU i 8 bit og en med ADU i 16 bit. Tag gennemsnit og SD og regn tilbage til elektroner (det omvendte af ovenstående). Du finder at SD bliver lidt større med 8 bit, men der er ingen forskel på middelværdien. Dette skyldes at decimalerne på gennemsnittet (FITS float) giver den brønddybde der mangeler i den enkelte frame.

Jeg tror du skal lave regneøvelsen for at forstå det, det er ikke intuitivt før man får tænkt sig om og set det i virkeligheden. Jeg ved ikke hvordan jeg skal forklare det tydeligere.

PS: Shot noise er som bekendt Poisson fordelt, men denne er for praktiske forhold lig med normalfordelingen med middelværdier over 20

[Forfatter]

Indlæg