Kirjoittaja Aihe: Mikä on binning (1x1, 2x2, 3x3, 4x4) ja miten sitä hyödynnetään?  (Luettu 24528 kertaa)

0 jäsentä ja 1 Vieras katselee tätä aihetta.

mals77

  • Vieras
Tervehdys! Lyhyestä virsi kaunis, eli mikä on binning (1x1,  2x2, 3x3, 4x4) ja miten sitä hyödynnetään astrokuvauksessa?

Kiitos kun jaksat vastata!
-Mikko-

Poissa Lithos

  • Galaksijoukko
  • ****
  • Viestejä: 967
Binning oman käsitykseni mukaan yhdistää klusterin pikseleitä yhdeksi reaaliajassa ja siten aina vähentää tarkkuutta mutta lisää esim. valovoimaa ja voi myös osaltaan vähentää kohinaa. Kuvan mittasuhteet pysyvät samana joten käsittääkseni sitä käytetään esim. Kohteen rajauksessa ja etsinnässä koska tällöin tarvitaan huomattavasti lyhempiä valotuksia.

Herkällä kameralla binnattuna voi harrastaa lähes tuollaista tähtinäytös tyylistä videoruudulta katseluakin. Lopulliseen kuvaan resoluutio saattaa sitten olla liian pieni. 4x4 binning yhdistää esim 4x4 pikselin klusterin yhdeksi pikseliksi ruudulla näkyvässä kuvassa kameran ottamasta datasta, joten saat kameran jossa on vastaavasti vähemmän tarkkuutta ja neljä kertaa suuremmat (ja herkemmät) pikselit.

Toinen tapa jolla sitä käytetään on esim se että rgb komposiiteissä luminanssi otetaan täydellä tarkkuudella ja sitten värikanavat filtterien läpi binnattuna kun niissä yksityiskohdat eivät merkitse niin paljon, ja siten päästään lyhyempiin valotuksiin ja parempaan saantiin.
Mika Suoperä
Peilikaukoputket:
Sky-Watcher Explorer 200P, TAL-2M, Sky-Watcher Explorer 130PM
Linssikaukoputket:
Bresser Messier r102l, Celetron NexStar 102 SLT, Celestron 80ED
Jalustat:
2x EQ5, AZ4, HEQ5 Pro

Poissa kimmopaasiala

  • Periodinen komeetta
  • **
  • Viestejä: 95
Digitaalisen videon ja kuvan puolella tuota kutsutaan nimellä (chroma) subsampling.
http://en.wikipedia.org/wiki/Chroma_subsampling. Ideana on säästää bittejä sieltä missä ne vähiten vaikuttavat kuvanlaatuun.
Helios Quantum 4 15x70 kiikarit, Canon 1100D kamera.

Poissa mickut

  • Eksoplaneetta
  • ***
  • Viestejä: 458
    • Greens and Stars
Digitaalisen videon ja kuvan puolella tuota kutsutaan nimellä (chroma) subsampling.
http://en.wikipedia.org/wiki/Chroma_subsampling. Ideana on säästää bittejä sieltä missä ne vähiten vaikuttavat kuvanlaatuun.

Binning on hieman eri kuin subsampling, Lithos oli tässä siis oikeilla jäljillä. Kameran suorittaman binningin avulla saadaan vähennettyä myös lukukohinaa ja tällöin SNR paranee, toisin kuin ohjelmallisesti tehtynä laskemalla kasa pikseleitä yhteen, jolloin on vain vähemmän pikseleitä. Craig Starkilla muistaakseni oli tästä varsin tyhjentävä selvitys CCD:n lukukohinasta (4MB PDF) artikkelisarjassaan kuvaamisen ihmeellisestä maailmasta.

Binnatussa 2x2 pikselissä on siis neljän pikselin kohde signaali, taivaskohina ja pimeävirta, mutta vain yhden pikselin lukukohina. Täten se on hyödyllinen lähinnä lyhyillä valotuksilla joilla lukukohina dominoi. Pidemmillä valotuksilla (>5 min) en näe mitään etua binnaamisesta, koska menetettyä spatiaalista resoluutiota ei saa takaisin, eikä lukukohina enää ole niin merkittävä taivaskohinaan verrattuna.

-Antti

Poissa jmantyla

  • Rinnakkaisuniversumi
  • *****
  • Viestejä: 1205
Binnatussa 2x2 pikselissä on siis neljän pikselin kohde signaali, taivaskohina ja pimeävirta, mutta vain yhden pikselin lukukohina. Täten se on hyödyllinen lähinnä lyhyillä valotuksilla joilla lukukohina dominoi. Pidemmillä valotuksilla (>5 min) en näe mitään etua binnaamisesta, koska menetettyä spatiaalista resoluutiota ei saa takaisin, eikä lukukohina enää ole niin merkittävä taivaskohinaan verrattuna.
-Antti

Tuo olikin uusi tieto. Autoguidauksen tarkkuus siis mahdollisimman suureksi niin pääsee kuvaamaan Atik 383L:n täydellä resolla (CCD-kenno on Kodak KAF-8300 8 mpix). Binnaus pudottaa resoluutiota, eli tuosta kennosta saa noin 2mpix (1681x1268 pix) kuvan.

Eikös tästä kuitenkin seuraa jatkokysymys: tarkentaminen vaikeutuu, kun ei käytetä binnausta? Käsittääkseni tarkentaminen neljän pikselin alueelle on helpompaa kuin yhden 5,4 mikronin pikselin alueelle.

Luin JP Metsävainion haastattelun uudessa T+a 5/12 s. 61. Pitäisikö rakentaa tuollainen mäntäfokuseri, jotta pääsisi millimetrin tuhannesaosan tarkennukseen? 5,4 mikronia olisi noin 1/200 millimetrin tarkkuus, eli ihan niin vaikeaa, mutta vaikeaa silti. Vai laskinko oikein?

Joka tapauksessa mikronin tarkka tarkentaminen on niin Bahtinovin maskilla kuin esim. Artemis-tietokoneohjelman tarkennustoiminnon avulla melkoista onnen kauppaa. Se onnistuu, tai sitten ei, useimmiten ei?

Jorma M.
Kangasala

mals77

  • Vieras
Onko väärin päätelty, että esim. 2x2 binningillä, valotusaika puolittuu 1x1 nähden?

-Mikko-   

Poissa Lauri Kangas

  • Taivaanvahti
  • Rinnakkaisuniversumi
  • *****
  • Viestejä: 4583
  • Vostok @ #sirius (IRCNet)
Tasaista pintakohdetta (sumua) valottaessa 2x2 binnillä pikseli saa saman kirkkausarvon ei puolikkaassa, vaan neljäsosassa ajasta kuin vastaavasti 1x1 binnillä. Binnatessa siis pikselillä on nelinkertainen pinta-ala.

mals77

  • Vieras
Tasaista pintakohdetta (sumua) valottaessa 2x2 binnillä pikseli saa saman kirkkausarvon ei puolikkaassa, vaan neljäsosassa ajasta kuin vastaavasti 1x1 binnillä. Binnatessa siis pikselillä on nelinkertainen pinta-ala.

Vielä parempi, kiitos!

-Mikko-

Poissa Timpe

  • Multiversumi
  • ******
  • Viestejä: 7031
    • Valoa ja varjoja
Tasaista pintakohdetta (sumua) valottaessa 2x2 binnillä pikseli saa saman kirkkausarvon ei puolikkaassa, vaan neljäsosassa ajasta kuin vastaavasti 1x1 binnillä. Binnatessa siis pikselillä on nelinkertainen pinta-ala.

Tuo ei muistunut mieleen, kun aloittelin NGC 7538 kuvaani... (muistelin, että olin lukenut jostakin artikkelin 1x1 binnattujen värikanavien "paremmuudesta", mutten muistanut "pienellä printattua osuutta" valotusaikojen pidentymisestä :tongue:). Parin kuvausyön jälkeen tulikin jo ikävä 2x2 binnatun kuvaamisen nopeutta. Luminassi tuo kuvaan yksityiskohdat ja on siksi hyvä kuvata 1x1 binnattuna, luminanssin päälle tuleva väridata toimii hyvin vielä 2x2 binnattunakin. Pinoamisohjelma osaa sitten suurentaa (resamplata) nuo pienemmän resoluution 2x2 bin kuvat samaan resoluution kuin täysresoluution 1x1 bin kuvat. Pitää vain muistaa asettaa referenssikuvaksi jokin 1x1 bin kuva, jottei koko kuvapinoa pienennetä binnausresoon... :grin:
- Timo Inkinen

Poissa naavis

  • Taivaanvahti
  • Rinnakkaisuniversumi
  • *****
  • Viestejä: 2291
  • Samuli Vuorinen
    • Samuli Vuorinen - Portfolio
Taivasta kuvatessa pyritään siihen, että osavalotuksissa taustataivaan kohina dominoisi kameran lukukohinaa, jotta saadaan pinoamisesta mahdollisimman paljon hyötyä irti. Kuvaamalla binnattuna päästään tähän tavoitteeseen lyhyemmällä valotusajalla kuin binnaamattomana kuvaamalla, mutta spatiaalisen resoluution kustannuksella. Kuvauspaikan pitäisi vain olla älyttömän pimeä, että kenelläkään olisi ylipäätään vaikeuksia saada kuvia taivaskohinarajoitteisiksi järkevillä valotusajoilla, joten hyvin harvalla tämä on järkevä peruste binnata kuvia. Kaiken kaikkiaan ei ole kauheasti hyviä perusteita kuvata mitään valotuksia binnattuna.
« Viimeksi muokattu: 25-09-2012, 00:37:58 kirjoittanut naavis »

Poissa mickut

  • Eksoplaneetta
  • ***
  • Viestejä: 458
    • Greens and Stars
Eikös tästä kuitenkin seuraa jatkokysymys: tarkentaminen vaikeutuu, kun ei käytetä binnausta? Käsittääkseni tarkentaminen neljän pikselin alueelle on helpompaa kuin yhden 5,4 mikronin pikselin alueelle.
Luin JP Metsävainion haastattelun uudessa T+a 5/12 s. 61. Pitäisikö rakentaa tuollainen mäntäfokuseri, jotta pääsisi millimetrin tuhannesaosan tarkennukseen? 5,4 mikronia olisi noin 1/200 millimetrin tarkkuus, eli ihan niin vaikeaa, mutta vaikeaa silti. Vai laskinko oikein?

Tarkan fokuksen syvyys riippuu valokartion muodosta, eli optiikan aukkosuhteesta ja sen piirtämän tähdenkuvan koosta suhteessa kennon pikseliin ja aallonpituudesta. Noin karkeasti yleistäen CCD-kameralla kriittisen fokuksen alue on aukkosuhde*pikselin_koko, f/6:lla ja 5,4um pikselisellä kennolla fokusalue on tällä kaavalla siis reilut 30um. Tarkemmin kriittisen fokuksen alue on se, jossa tähden kuva on airy-kiekkoa pienempi (= 2 * aukkosuhde * airy_kiekko), approksimoituna 4,88 * aukkosuhde^2 * aallonpituus. OIII:n noin 500nm valolla tästä tulisi edellä mainitulle setupille 88um ja 650nm valolla 114um. Näistä suurempi luku ratkaisee, sillä CCD:n pikseleillä ei voi erotella teoreettista optiikkaa tarkemmin.

Joka tapauksessa mikronin tarkka tarkentaminen on niin Bahtinovin maskilla kuin esim. Artemis-tietokoneohjelman tarkennustoiminnon avulla melkoista onnen kauppaa. Se onnistuu, tai sitten ei, useimmiten ei?

Tarkka fokusointi on yllättävän helppoa, sillä se ei ole niin tarkkaa kuin luulisi. Fokusoidessa Suomen seeingeillä olen havainnut, että tarkin fokus tulee käyttäessä noin 1,5-3s valotuksia. Lyhyemmillä valotuksilla ilmakehän väreily tuntuu aiheuttavan turhan paljon ailahtelua peräkkäisissä kuvissa. Bahtinov-maskin kanssa kannattaa käyttää Bahtinov-grabberiä, se kertoo fokus-tarkkuuden mikrometreissä, kun on syöttänyt putken ja kameran tiedot. Se osaa myös teoriassa autofokusoida.

-Antti

Poissa Jyri Lehtinen

  • Taivaanvahti
  • Eksoplaneetta
  • *****
  • Viestejä: 160
Ammattipuolellakin olen törmännyt binnaamiseen lähinnä lukukohinan rajoittamiseksi erittäin himmeiden kohteiden spektreissä ja yhdistettynä kuvan ikkunoimiseen eli vain rajatun alueen lukemiseen haluttaessa puristaa lukuaika mahdollisimman lyhyeksi syystä tai toisesta.

Poissa rintape

  • Eksoplaneetta
  • ***
  • Viestejä: 396
Eli mitenkäs sitten kehittämäni teoria binnauksesta, meneekö edes sinnepäin:

Jos kuvaan melko pienillä pikseleillä, kuvitellaan vaikka että n. 700 millin kuvausputkella pääsen 2 kaarisekunttia/ pikseli erotuskykyyn (olen itsekseni päättänyt, että tuo on tavoittelemani optimiarvo). Jos nyt kasvatan kuvausputken polttoväliä 2000 milliin, niin erotuskyky menee reippaasti alle realistisen seeingin. Onko tässä tapauksessa järkevää binnata? Käytännössä en kuitenkaan pysty enää hyödyntämään tuollaista tarkkuutta ilmakehän häiriöistä johtuen.

Tuossa tapauksessa en menetä mitään binnaamalla, mutta saavutan paremman herkkyyden ja SNR suhteen. Vai?

Petri
Petri Rintala, Espoo
Panasonic DMC-GX8
Draco 80/500 APO
Celestron CGEM
QHY8L

Poissa naavis

  • Taivaanvahti
  • Rinnakkaisuniversumi
  • *****
  • Viestejä: 2291
  • Samuli Vuorinen
    • Samuli Vuorinen - Portfolio
Tuossa tapauksessa en menetä mitään binnaamalla, mutta saavutan paremman herkkyyden ja SNR suhteen. Vai?

Ottamiesi kuvien koko pienenee kun binnaat. Myönnetään, että niissä menetetyissä pikseleissä ei ole mitään järkevää spatiaalista informaatiota, koska kuva on ylisämplätty, mutta tällöin järkevämpi ratkaisu olisi hankkia lyhyempi kaukoputki tai suurempipikselinen kamera. :grin:

Poissa Timpe

  • Multiversumi
  • ******
  • Viestejä: 7031
    • Valoa ja varjoja
Ottamiesi kuvien koko pienenee kun binnaat. Myönnetään, että niissä menetetyissä pikseleissä ei ole mitään järkevää spatiaalista informaatiota, koska kuva on ylisämplätty, mutta tällöin järkevämpi ratkaisu olisi hankkia lyhyempi kaukoputki tai suurempipikselinen kamera. :grin:

Tämä on yksi syy miksi kuvaan binnattuja värikanavia 1500mm polttovälillä ja KAF-8300 kennolla (pikselireso on näillä jotain 0,75"/px eli selvästi ylisamplattu suhteessa seeingin sallimaan 1"...2" maksimierotteluun). Toinen syy on ajan säästö, koska hyviä kuvauskelejä ei tosiaankaan ole Suomessa kovin paljon.

Lisään tähän alle esimerkkikuvan punaisen kanavan 1x1 ja 2x2 binnatuista kuvista. Valitettavasti 2x2 binnatussa kuvassa on 8min valotus ja 1x1 binnatussa 5min valotus, joten suoraa vertailua ei pääse tekemään. 2x2 binnatussa kuvassa on kuitenkin selvästi enemmän kertyneitä fotoneita kuin tuossa 1x1 binnatussa kuvassa (vaikka valotusaikaa lyhentäisikin siinä vertailun vuoksi viiteen minuuttiin). Tässä toteutuu siis naaviksen "Taivasta kuvatessa pyritään siihen, että osavalotuksissa taustataivaan kohina dominoisi kameran lukukohinaa, jotta saadaan pinoamisesta mahdollisimman paljon hyötyä irti. Kuvaamalla binnattuna päästään tähän tavoitteeseen lyhyemmällä valotusajalla kuin binnaamattomana kuvaamalla, mutta spatiaalisen resoluution kustannuksella. " -lause tuosta yltä.
- Timo Inkinen