Valotusaika

[Javs86]

Täällä on ollut hienoa seurata kuinka väki ottaa toinen toistaan hienompia kuvia. Samalla tulee väistämättä huomaamaan, että myös kokonaisvalotusajat vaihtelevat suuresti. Toinen ottaa 5h ja jotkut jopa yli 20h kokonaisvalotuksia.

Valotushan on hyvä säätää sellaiseksi, että kohteen signaali ylittää taustakohinan... Monen kuvan pinoaminen taas vähentää kuvasta kohinaa ja laatu paranee. Myös informaatiota tulee pinoamalla lisää sillä jokainen yksittäinen kuva on todellisuudessa hieman erilainen (pikseli tasolla).

Kohteen kirkkaus tietysti vaikuttaa oleellisesti kokonaisvalotuksen tarpeeseen, mutta en voi olla miettimättä, että missä vaiheessa kokonaisvalotuksien todellinen hyöty katoaa, eli missä vaiheessa siitä ei ole todellista hyötyä lisätä kokonaisvalotuksen määrää?

Osa saa hienoja ja tarkkoja kuvia myös pienemmilläkin valotusajoilla (kuitenkin tunteja), verrattuna näihin massiivisiin 20h + valotusaikoihin.... ja näistä en itse eroja välttämättä enää löydä. Siinäpä hieman pähkäiltävää. 😁

[avsl]

Hyvä esitelmä aiheesta Craig Starkilta (nebulosity / phd ) https://www.youtube.com/watch?v=EO4QFb3ydNM Missä käydään läpi juuri tätä aihetta. Tiivistelmänä voisi sanoa, että valosaasteeton sijainti vaikuttaa eniten laatuun ja sen jälkeen sitten muut tekijät. Tuossa näkyy, että yksittäisen valotuksen ja kokonaisajan kanssa saavutaan pisteeseen missä lisätunti tai yksittäinen valotus ei enää juurikaan vaikuta laatuun.

Hyviä käppyröitä ja tiedettä tuossa esitelmässä.

[kvahlman]

Itse ajattelisin niin että on tavallaan kaksi kynnysarvoa joihin valotusten pituuksilla pyritään.

Ensimmäinen on kohteeen kirkkaus eli "kunnes kohteesta on saapunut sopiva määrä fotoneja tavoitekirkkauteen loppukuvassa" ja sitä säädetään osavalotuksen pituudella.

Toinen on aidon signaalin löytäminen eli "kunnes on todennäköistä että loppuuvaan syntynyt pikseli perustuu saapuneihin fotoneihin eikä kennon ominaisuuksiin" ja tätä säädellään kokonaisvaloituksella (lisätään aidon signaalin todennäköisyyttä vs kohiseva pikseli).

Molempiin kohdistuu ulkoisia rajoitteitakin (valosaaste, keli) mutta pohjimmiltaan oikea vastaus siis perustuu kohteeseen ja kalustoon eikä mitään kaikenkattavaa lukua oikein voi olla.

Enemmän kyse siis on nimenomaan siitä miten paljon vaivaa on valmis näkemään kuvan eteen, mutta onneksi pinoamisen voi toistaa eli itselleen optimaalisen laadun saa kun sessioiden välissä testaa että joko kerätyllä datamäärällä saa "tarpeeksi hyvän" kuvan aikaiseksi 

[Lauri Kangas]

Yhteenveto siitä mitkä asiat valotuksen valintaan vaikuttavat:

https://www.avaruus.fi/foorumi/index.php?topic=10452.msg99888#msg99888

Kokonaisvalotuksen ylärajaa ei tuossa ole käsitelty. SNR:ää voi kaiketi parantaa lähes loputtomiin, eli tavallaan kaikista kuvista voit nelinkertaistaa valotuksen, jolloin SNR tuplaantuu, ja voit kaivaa puolet himmeämmän kohteen näkyviin. Rajoitus tulee sitten siitä, kuinka himmeitä detaljeja kohteissa ylipäätään on ja mitkä niistä ovat esiin kaivamisen arvoisia. Ja myös se, miten kuva käsitellään jos halutaan yhtäaikaa näkyviin todella kirkkaita ja todella himmeitä yksityiskohtia.

Esimerkiksi jos galaksista on jo näkyvissä kaikki näkemisen arvoinen, niin 100h -> 400h lisäyksellä valotusaikaan ei varmaan saavuteta paljon mitään. Mutta tilanne on ihan toinen, jos sieltä paljastuukin jotain nähtävää.

[wm-x]

Jos yksittäisen valoituksen kestosta puhutaan niin CN-foorumilla olenkin kysellyt tuon 20x lukukohinan säännön tarkennusta. Eli valoitetaan vain 20x lukukohinan verran. Sen pidemmällä valoituksella ei pitäisi päästä parempaan tulokseen, kokonais valoitus aika ratkaisee. Monella varmasti olisi optimoimista valoituksen kestossa.

En ole ymmärtänyt tuon asian perusteita, voisikohan joku avata suomeksi tätä asiaa?

[einari]

Lueskelin varmaan samaa ketjua CN:n foorumilla ja vähän epäilin sellaista 'optimaalista valotusta' kun muuttuvia tekijöitä on aika paljon.
Itse vaan tykkään maalaisjärkisäännöstä että valottaa niin pitkään kuin vallitsevat olosuhteet ja kalusto sallii ja katsoo kuinka pitkälle se riittää - kohtuuden ja jaksamisen rajoissa tietenkin  .

Jon Rista (joka kirjoittelee CN:n foorumille) on yrittänyt kehittää tieteellistä ohjeistusta ja tässä yksi mikä oli sivuillaan:
https://jonrista.com/the-astrophotographers-guide/astrophotography-basics/snr/
On tekemässä myös opastusta CMOS-kameroille kun niissä pelin säännöt on aavistuksen erilaiset.

[wm-x]

Lueskelin varmaan samaa ketjua CN:n foorumilla ja vähän epäilin sellaista 'optimaalista valotusta' kun muuttuvia tekijöitä on aika paljon.
Itse vaan tykkään maalaisjärkisäännöstä että valottaa niin pitkään kuin vallitsevat olosuhteet ja kalusto sallii ja katsoo kuinka pitkälle se riittää - kohtuuden ja jaksamisen rajoissa tietenkin  .

Jon Rista (joka kirjoittelee CN:n foorumille) on yrittänyt kehittää tieteellistä ohjeistusta ja tässä yksi mikä oli sivuillaan:
https://jonrista.com/the-astrophotographers-guide/astrophotography-basics/snr/
On tekemässä myös opastusta CMOS-kameroille kun niissä pelin säännöt on aavistuksen erilaiset.

Ymmärsin jotenkin niin, että taustataivas pitää vain olla yli bias arvon valoitettu tietyn määrän. Kuitenkin niin että mahdollisimman vähän tähtiä ylivaloittuu.

En tiedä onko tässä miten monta muuttujaa kuitenkaan? Koska lukukohina on vakio ja sitä verrataan taustataivaan aduun. Valosaasteesta/kuusta riippuen taustataivas kerää joko nopeammin tai hitaammin sen 20xlukukohinan. Pidän tästä matemaattisesta lähestymisestä, vaikka en ymmärrä sitä vielä.

Minua kiinnostaisi tietää, jos valoitan 60x10min vs. 120x5min. Jos kuitenkin molemmissa valoituksissa olen reilusti yli bias arvon? Kummassa on vähemmän kohinaa ja parempi SNR?

[einari]

Olen vähän ihmetellyt varovaisuutta tähtien saturoitumisesta.
Ymmärrän että sillä on merkitystä fotometriassa mutta muuten ?
No tähtien väriä voi menettää, mutta tähtiin voi ottaa sitten erikseen lyhyempiä valotuksia jos haluaa.

[vehnae]

Kameran lukukohina on kohinalähteistä ainoa, joka on vakio riippumatta valotuksen pituudesta. Joten kun sekä haluttu signaali että muut kohinalähteet ovat valotusaikaan verrannollisia, riippuu lukukohinan suhteellinen osuus vain valotusajan pituudesta. Jos lukukohinaa ei olisi, ei lyhyistä valotuksista olisi mitään haittaa, joten olisi ihan sama valottaako esim. 1000x1s vai 10x100s eli kaikki riippuisi vain kokonaisvalotusajasta. Vastaavasti jos lukukohinan suhteellinen osuus yksittäisissä ruuduissa jää hyvin pieneksi, ei osavalotusaikaa nostamalla saada enää parempaa lopputulosta.

Tähän liittyy tuo Jon Ristan lanseeraama "20x lukukohina" -sääntö, joka on siis että osavalotuksen pituus on riittävä kun taustataivas ylittää 20-kertaisesti lukukohinan. Käytännössä tuo 20x on kuitenkin vain hatusta revitty luku jolloin lukukohinan osuus on pieni eikä sitä pidemmillä osavalotuksilla saada enää lopputuloksen kannalta merkittävää hyötyä. Valosaasteisella taivaalla (kirkas taustataivas) tämä aika voi olla hyvinkin lyhyt, eli on myös oma asiansa että haluaako ottaa lukumäärällisesti niin paljon ruutuja :-).

Oma mielipide tähän on että tuo osavalotuksen pituudella pelaaminen on hienosäätöä, takkiin tulee lähinnä jos se on reilusti liian lyhyt. Toki asioita voi (ja pitääkin) hioa ja tehdä optimaalisella tavalla, mutta kokonaisvalotusaika on kuitenkin se mikä ratkaisee.

[Lauri Kangas]

En ole ymmärtänyt tuon asian perusteita, voisikohan joku avata suomeksi tätä asiaa?

Lukukohinaa tulee kuvaan vaikka valottaisit nolla sekuntia pelkkää mustaa tulppaa. Bias-ruutu koostuu 100% lukukohinasta.

Taivaalta tuleva valo kohisee kun fotonit tulevat vähän miten sattuu ryppäinä, sen takia ottamasi kuva ei kerro suoraan missä kohtaa kohde on kirkkaampi ja missä himmeämpi, vaan siinä on kohina päällä.

Tälle fotoneiden tekemälle kohinalle ei voi tehdä mitään muuta kuin valottaa pidempään, silloin kohinaa tulee suhteessa vähemmän. Tarkkaan ottaen siinä käy niin, että kun valotat pidempään niin kohina kasvaa, mutta signaali kasvaa vielä nopeammin. Siksi signaali-kohina-suhde paranee.

Lukukohina tulee kuitenkin koko kakun päälle aina saman suuruisena riippumatta paljonko valotettiin. Mitä pidempään valotat, sitä isompi osa kohinasta on sieltä taivaan fotoneista johtuvaa (= sitä jolle ei voi mitään) ja pienempi osuus on lukukohinaa. Riittävän pitkän valotuksen jälkeen lukukohinan voi katsoa olevan täysin mitätöntä verrattuna fotonien kohinaan.

Järkkärin histogrammista katsottuna tämä on suunnilleen se kohta jossa se iso taustataivaan tekemä piikki on reilusti irrallaan vasemmasta reunasta (jos kuva koostuisi pääosin lukukohinasta, se olisi kiinni siellä vasemmalla).

Siinä vaiheessa ei periaatteessa hyödytä mitään valottaa enempää, vaan voidaan käynnistää uusi samanlainen valotus (ks. poikkeukset tuosta linkkaamastani viestistä). Kun näitä napsii muutaman niin on kädessä kasa ruutuja, joiden kohinasta tiedetään että se on käytännössä kokonaan taivaan fotoneista tullutta ja että kuvat näyttäisivät lähes samalta vaikka niistä poistaisi sen suhteessa vähäisen lukukohinan kokonaan.

Mutta, ei ole olemassa mitään tarkkaa rajaa jonka jälkeen voi sanoa että lukukohina on mitätöntä, sen osuus vain hitaasti pienenee kun valotusaika kasvaa. Jotkut kuitenkin haluavat jotain selviä proseduureja joita noudattaa, niin on sitten vedetty hatusta raja että lukukohinaa saa olla enintään 5%. Kun syöttää erilaisia kameran kohinan ja valosaasteen määrän numeroarvoja laskureihin, se laskuri sitten kertoo että nyt kuuluu valottaa ainakin 180 sekuntia. Jos tuota 5% rajaa vaihtaa vaikka 1% tai 10%:ksi, saa ihan eri aikoja. Siispä tuota ei kannata ottaa kauhean vakavissaan.

Jos katsot noita uusia ASI-kameroita, niin niissä on saatu lukukohina aivan ennätyksellisen alhaiseksi, ja sen takia niillä voidaan kuvata galakseja vaikka osavalotus on vain sekunnin luokkaa tai jopa alle. Tällaisia ruutuja voi ottaa kymmeniä tuhansia, ja yhteenlaskettuna tulos on ihan sama kuin pitkässä valotuksessa (koska lukukohinaa tulee mukaan niin vähän). Etuna sitten on, että siitä välistä voidaan karsia huonon seeingin ruutuja pois.

Edit: Jari huijasi, kirjoitti lyhyemmän romaanin, niin sai sen julkaistua aiemmin!

[Timpe]

Itse vaan tykkään maalaisjärkisäännöstä että valottaa niin pitkään kuin vallitsevat olosuhteet ja kalusto sallii ja katsoo kuinka pitkälle se riittää - kohtuuden ja jaksamisen rajoissa tietenkin  .

Vähän samoilla linjoilla mennään einarin kanssa.
Tähän ensin malliksi vaikka tuon viime maaliskuussa kuvatun M82:n 10min LRGBHa raakakuvien näytteet SGP:n ruudulta kaapattuna.
Luvassa siis kuvausta ilman aivoja... 

6.3 yön luminanssikanava, Kuu möllötti Kaksosten jaloissa ja noin 65% valaistuna, kuvattu siis reilun 90 asteen verran sivuun Kuusta...
Näkee hyvin kuinka taustataivaan ADU-arvot nousevat päälle 12000 ADU:n.



Sitten samanlainen luminanssikanavan näyte ensin 25.3. illasta ja sen jälkeen 26.3 illasta. Nyt uuden kuun aikaa eli näkyvissä enää 6% aamuyön tunteina (näiden kuvien painoarvo noin 3/4 luminanssipinosta eli vain noin neljäsosa jäi tuolle kuutamo-luminassille. Eikä oikeastaan edes sitäkään, kun lasketin keskiarvo-loppupinoon mukaan kuvaamani RGB-kanavat osaksi luminanssia). Nyt nuo taustataivaan ADU:t pyörivät enää 4300:n tienoilla.





Nuo taustataivaan tasoerothan normalisoidaan loppupinossa, joten mikä muu haitta siitä kuutamo-luminanssista oli kuin kohteen himmeiden alueiden pyyhkiytyminen taustataivaan hehkun sekaan? Kun kuvataan täällä Suomessa, niin lasken mieluummin loppupinoon tulevien fotonien kokonaismäärää eli kuvaan mahdollisuuksien mukaan lisää materiaalia loppupinooni aina silloin kun se yleensä on mahdollista (=kohde ei ole Kuun vieressä ja taustataivaan läpinäkyvyys on riittävän hyvä kuvauksiin niin että yleensä kannattaa jotain kuvaamista yrittää). Muu on tietyissä tolkun rajoissa pysyen liikaa hifistelyä... 
Jälkiviisautena totean samalla, että tuossa olisin varmaan voinut kuvata luminanssit vaikka 6 minuutin valotuksilla, niin olisin saanut enemmän L-kanavan kuvia tilastolliseen pinoon, mutta aina ei voi voittaa (oma muistikuva sanoo, että kuvasin nuo M82-ruudut omien arkikiireideni keskeltä ja liika säätäminen on myrkkyä illan kuvauksiin ryhtyessä ts. vakiosäädöillä mentiin tuona maanantai-iltana).

Sitten ne RGB kanavat. Samaa 10min settiä 1x1 binnauksella, jolloin selvitään kalibroinnissa samoilla dark-kuvilla, mutta kuinka taustataivas käyttäytyy?
Nyt ollaankin lähempänä optimia eli ADU-arvot pyörivät enää 1800-2900 välissä 10min valotuksissa, vaikka reilu puoli-Kuu oli loimottanut sivulta samalle taivaalle.








Entä sitten kapeakaistainen Ha ja sen 10min valotus?
Nyt olisi pitänyt valottaakin jo 15...20min, mikä vaatii uusien dark-kuvien ottamista, mutta olisi tuonut M82-kuvaani Ha-sumuharsot paremmin esille. Pistetäänpä mieleen jatkoa varten...



Loppupinossa oli kumminkin mielestäni ihan riittävästi materiaalia tuon reilun kymmentuntisen M82:n loppukuvani aikaansaamiseen, kun vertailukohtana oli vuoden 2011 M82-järkkärikuvani 1,5h kokonaisvalotuksilla 
Liitteessä vielä valotusluettelo tästä M82-pinostani, jos joku haluaa tutkia yksittäisvalotusten suhteita tarkemmin.

[wm-x]

Vastaavasti jos lukukohinan suhteellinen osuus yksittäisissä ruuduissa jää hyvin pieneksi, ei osavalotusaikaa nostamalla saada enää parempaa lopputulosta.

Siinä vaiheessa ei periaatteessa hyödytä mitään valottaa enempää, vaan voidaan käynnistää uusi samanlainen valotus (ks. poikkeukset tuosta linkkaamastani viestistä). Kun näitä napsii muutaman niin on kädessä kasa ruutuja, joiden kohinasta tiedetään että se on käytännössä kokonaan taivaan fotoneista tullutta ja että kuvat näyttäisivät lähes samalta vaikka niistä poistaisi sen suhteessa vähäisen lukukohinan kokonaan.

Tämä on se syy miksi haluan ymmärtää tämän asian. Eli on olemassa ainakin periaatteessa, joku tietty raja minkä jalkeen ei pidemmästä valoituksesta ole hyötyä?

Jos esimerkiksi pystyisin pudottamaan valoituksen kymmenestä minuutista viiteen, olisi ditheröityjä ruutuja puolet enemmän. Tämä toisi paremman tuloksen bayer-drizzle pinoon.


Voisiko joku ystävällisesti selittää vielä, jos minun lukukohina on 3.3e-, Kaivon syvyys 19790e-, Bias 125ADU, Gain 0.96e/adu
Niin miten minä lasken missä (adu:ssa?) minun taustataivas pitäisi olla?

[vehnae]

Rajahan ei ole mitenkään absoluuttinen, mutta tuolla 20x-säännöllä saataisiin taustataivaan arvoksi raakaruudussa BIAS + 20*RN/GAIN = 125 + 20*3,3/0,96 = 193,75 ADU. Eli parisataa ADUa on ihan hyvä.

[Lauri Kangas]

Tämä on se syy miksi haluan ymmärtää tämän asian. Eli on olemassa ainakin periaatteessa, joku tietty raja minkä jalkeen ei pidemmästä valoituksesta ole hyötyä?

No miten sen nyt ottaa. Periaatteessa mitään rajaa ei ole olemassa. Mutta jos päätät että raja menee sen 5% lukukohinaosuuden kohdalla, niin sitten sellainen raja on, ja sitä voit noudattaa jos haluat.

Nyt en ole ihan varma menikö Jarin lasku oikein (tai siis lasku meni kyllä oikein, mutta laskettiinko siinä se mitä yritettiin?). Palataanpa asiaan.

[mickut]

Tämä on se syy miksi haluan ymmärtää tämän asian. Eli on olemassa ainakin periaatteessa, joku tietty raja minkä jalkeen ei pidemmästä valoituksesta ole hyötyä?

Rajahan ei ole mitenkään absoluuttinen,

Ainoa absoluuttinen yläraja osavalotuksen pituudelle saadaan siitä, että taustataivas palaa puhki. Silloin ei enää kuva parane valotusaikaa pidentämällä.

//Antti