Kirjoittaja Aihe: Osavalotukset  (Luettu 2425 kertaa)

0 jäsentä ja 1 Vieras katselee tätä aihetta.

Poissa tojuliin

  • Periodinen komeetta
  • **
  • Viestejä: 10
Osavalotukset
« : 05-04-2021, 16:14:23 »
Hommasin tammikuussa ASI294:n ensimmäiseksi tähtivalokuvauskamerakseni ja olen käyttänyt sitä C8 putken kanssa (OAG) Avx-jalustalla. Alku on mennyt arvatenkin seurannan järjestämisen opettelussa, kun polttoväli on lyhentäjästä (0,63x) huolimatta varsin pitkä. Testasin eilen enimmäistä kertaa kuvaamista astetta vaikeammissa olosuhteissa mökilläni Hauholla ja kohteena oli M101. Tuuli oli nimittäin varsin voimakasta ja lähimmän mittauspisteen mukaan 8 m/s (puuskat 12 m/s). Ajattelin kuitenkin yrittää lyhyillä 30 sekunnin osavalotuksilla ja tulos oli ehkä jopa ennakoitua parempi, vaikka PHD2:n arvot hyppivät puuskissa vähän miten sattuu. Kelpuutin kuvista vajaat puolet, 45 otosta, jotka pinosin Astro Pixel Processorilla. Valotusaikaa tuli vain 22,5 minuutin verran ja kuva on muutenkin kaukana alkutaipaleeni parhaista otoksistani, mutta herätti joitakin kysymyksiä, joihin kaipaisin vastauksia.

Useilla foorumeilla harrastajat tavoittelevat mahdollisimman pitkiä osavalotusaikoja, enkä ole täysin sisäistänyt syytä tähän. Toki lukukohinan osuus pienenee pitkissä valotuksissa, mutta toisaalta olen lukenut, että nykyisillä CCD-kameroilla kohinan merkitys alkaisi olla varsin minimaalinen. Tähän mennessä olen saanut parhaat tulokset lyhyillä, 60 sekunnin osavalotusajoilla. APP on onnistunut pinoamaan hieman hyppelehtivät osavalotukset lähtötilanteeseen nähden varsin hyvin. Taas 120 sekunnin otoksilla tulokset ovat olleet huonompia. Yleensä PHD2:n seurantatarkkuus pyörii 1,5-2,0 kaarisekunnin paikkeilla, enkä ole vielä ehtinyt kunnolla perehtyä seurannanohjauksen hienouksiin tai käyttämään jalustan omaa PEC-korjausta. Parempaan siis voisi varmaan päästä.

Kysyisinkin kuitenkin nyt viisaammilta, mitä hyötyä on tavoitella pidempiä osavalotusaikoja ja voisiko 60 sekunnin valotusaika olla normiolosuhteissa optimi omalla kokoonpanollani (taustataivas n. 21,3 mag/arcsec) vai pyrkiäkkö pidempään? Miten pitkät osavalotusajat konkreettisesti näkyvät otoksissa ja onko lukukohinalla kuitenkin merkitystä?

Tässä liitteenä tuulisissa oloissa tehty käsittelemätön räpsäisy M101:stä (30s x 45).
« Viimeksi muokattu: 05-04-2021, 17:20:29 kirjoittanut tojuliin »
Celestron SC 8", Advanced VX, 0,63x reducer, OAG, ASI294MC Pro, ASI120 Mini

Poissa vehnae

  • Ryhmäaktiivit
  • Galaksijoukko
  • ****
  • Viestejä: 640
    • AstroBin-galleria
Vs: Osavalotukset
« Vastaus #1 : 05-04-2021, 18:53:35 »
Kun taustataivan kirkkaus on tiedossa, niin voidaan tehdä pieni laskuharjoitus.

http://tools.sharpcap.co.uk/ löytyy laskuri, jolla voi arvioida että montako elektronia kennon pikseliin kertyy sekunnissa. Laitoin seuraavat lähtöarvot:
- SQM 21,3
- F-Ratio 6,3
- Pixel Size 4,63
- QE 70% (arvio)
- Color

ja lopputuloksena laskuri kertoo että Sky Electron Rate 0,38e-/pixel/s.

Maailmalla käytetty kriteeri "varmasti riittävän pitkälle" osavalotukselle on 10 * lukukohina^2  elektronia, missä kohtaa kameran oman kohinan osuus on käytännössä merkityksetön. https://astronomy-imaging-camera.com/product/asi294mc-pro-color voidaan käydä käppyrästä lunttaamassa paljonko kamerassa on lukukohinaa, oletan nyt tässä että käytät gainia 120 jossa kamera vaihtaa "high gain" moodiin ja lukukohina tippuu radikaalisti. Arvioidaan kuvaajasta että lukukohina voisi tällöin olla vaikka 1,8 e- (rms).

Kun laitetaan lukuja yhteen, saadaan tavoitteeksi kerätä kuhunkin osavalotukseen vähintään 10*1,8^2 = 32,4e- verran signaalia. Nyt kun taivaan kirkkaus ja sieltä kertyvän valon määrä on myös tunnettu, niin tämähän tapahtuu ajassa 32,4e-/px / 0,38e/px/s = ~85 sekuntia.

Minuutin ja ehkä jopa puolentoista osavalot kuulostavat siis ihan tavoiteltavalta ratkaisulta. Mutta 30s ei tässä tosiaan ole mitenkään huono tai kuvaa pilaava tilanne, mielummin kannattaa valita lyhyemmät valotukset ja pyöreät tähdet sillä niitä on ikävä korjata jälkikäteen. Pidempiä valotuksia puoltaa taas osavalotusten määrän vähentäminen pidempää kuvausprojektia tehdessä. Kuvan syvyyden yms kannalta pidemmillä osavalotuksilla ei ole juuri merkitystä sen jälkeen kun kameran kohinan suhteellinen osuus on pieni, kokonaisvalotusaika on kuitenkin aina se ehdottomasti tärkein kriteeri.

(sivumainintana nykyiset kamerat on todella maagisia vehkeitä, f/6,3 ei ole millään kriteerillä erityisen nopea putki ja silti päästään tällaisiin lopputuloksiin näin lyhyillä valotuksilla)

Poissa einari

  • Multiversumi
  • ******
  • Viestejä: 6243
    • Einarin astrosivut
Vs: Osavalotukset
« Vastaus #2 : 05-04-2021, 20:03:24 »
Laskeskelin kanssa omien olosuhteiden mukaan (Sky Magnitude 19.00, f/6.3, RN = 3.5 e- RMS), siis vanhempi CCD kamera.
Luminanssiin sain 12 s ja kapekaistaan 532 s.

Näillä vanhemmilla CCD-höyrykoneilla pitää valottaa pidempään kuin moderneilla CMOS-kameroilla.
___
Tapio

Poissa tojuliin

  • Periodinen komeetta
  • **
  • Viestejä: 10
Vs: Osavalotukset
« Vastaus #3 : 07-04-2021, 20:13:34 »
Kiitos! Sain tuon asian avaamisesta kaavan muodossa paljon irti. Käyttämäni gain oli siis tuo 120. Periaatteessa siis ainoa merkittävä syy pidentää osavalotuksia on lukukohinan vähentäminen, jollei otosten määrä muuten haittaa. Tuolla C8 + Avx yhdistelmällä ei taida yleisestikään kauhean pitkiin valotusaikoihin päästä. Jalustan hammasrattaiden välyksiäkin yritin jo korjata jalustaa avaamalla, mutta paljon en uskaltanut jumiutumisen ja pahempien ongelmien pelossa tehdä. Kevään kylmät yöt ovat vieneet halut seurannan ohjelmallisen puolen viilaamiselta, mutta ajattelin kehittää sitä puolta selkeinä kesäöinä, sillä eiköhän seurantatähtiä löydy valoisuudesta huolimatta riitävästi.
Celestron SC 8", Advanced VX, 0,63x reducer, OAG, ASI294MC Pro, ASI120 Mini

Poissa einari

  • Multiversumi
  • ******
  • Viestejä: 6243
    • Einarin astrosivut
Vs: Osavalotukset
« Vastaus #4 : 07-04-2021, 20:59:57 »
Ilmeisesti AVXn suurimmat ongelmat on laadunvalvonnan puutteet ja backlash (varsinkin deklinaatio).
Mitä olen lukenut niin siellä olisi muovisia laakereita.
Täällä esim siitä juttua ja tuunauksesta:
https://www.cloudynights.com/topic/578878-celestron-avx-rebuild/page-3
Mutta joillakin hyviäkin yksilöitä.
___
Tapio

Poissa tojuliin

  • Periodinen komeetta
  • **
  • Viestejä: 10
Vs: Osavalotukset
« Vastaus #5 : 25-04-2021, 17:36:22 »
Voisinpa kysästä viisaammilta vielä yhtä asiaa, joka on tässä viime aikoina mietityttänyt. Unohdetaan lukukohina ja puhutaan taustakohinasta. Jos olen ymmärtänyt oikein, niin valotusajan nelinkertaistaminen parantaa signaalin ja taustakohinan välistä suhdetta kaksinkertaiseksi. Sitten olen toisaalta ymmärtänyt, että sama signaali/kohinasuhteen parannus voidaan saavuttaa myös binnaatessa (2x2), mutta tuolloin kuvan resoluutio puolittuu. Jos kuitenkaan kuvan resuluutiolla ei ole merkitystä, niin voisiko teoriassa 10 sentin F/10-putki saavuttaa binnattuna (2x2) saman tuloksen samassa ajassa kuin 10 sentin F/5-putki? Tässä tapauksessahan resoluutio tarkoittaa käytännössä laajempaa kuvausnäkymää, mutta jos kohde on pienikokoinen (esim. planetaarinen sumu), niin eipä kuva-alan puolittumisesta ole juuri haittaa kun kuvaa joudutaan muutenkin croppailemaan? Korjatkaa, jos olen vetänyt "mutkia suoriksi".

Tuohon einarin aiempaan kommenttiin AVX:n heikkouksista, voisin todeta sen, että laitteiston "hitauden" suuntaa vaihtaessa kyllä huomaa pelkästään jalustaa käsikapulalla ohjailemalla. En siis yhtään ihmettele, miksi kauhean hyviin tarkkuuksiin ei tuolle päästä. Jalustan tukevuus on kyllä ok silloin, jos ei tuule. Harkinnassa on jossain vaiheessa pysyvä pilarikiinnitys kun siihen on mahdollisuus ja mahdollisesti iOptronin CEM70, kun joskus rahkeet riittää. Hyvään alkuun AVX:llä kyllä pääsee.
Celestron SC 8", Advanced VX, 0,63x reducer, OAG, ASI294MC Pro, ASI120 Mini

Poissa Tähti Erkki

  • Rinnakkaisuniversumi
  • *****
  • Viestejä: 1031
Vs: Osavalotukset
« Vastaus #6 : 25-04-2021, 18:20:52 »
Binnauksessahan kyse on lukukohinan ja kohteen signaalin välisen suhteen parantamisesta. Esimerkiksi 2x2 binnatussa pikselissä on neljän pikselin signaali, taivaskohina ja pimeävirta, mutta vain yhden pikselin lukukohina. Tämä on valuuttaa etenkin vanhemmissa CCD -kameroissa missä tuo taustakohinan saaminen lukukohinasta yli etenkin kapeakaistassa vaatii joskus hyvin pitkiä osavalotuksia.

Näiden nykyaikaisten CMOS -kameroiden kanssa lukukohina on harvoin ongelma. Lisäksi ainakin näissä ASI -kameroissa binnaus ei tapahdu kamerassa (hardware binning) vaan vasta kameran jälkeen koneella (software binning) eli käytännössä kuva vain alasskaalataan binnauskoon mukaan. Tässä tapauksessa binnauksesta ei siis ole hyötyä.

Lainaus
Tässä tapauksessahan resoluutio tarkoittaa käytännössä laajempaa kuvausnäkymää, mutta jos kohde on pienikokoinen (esim. planetaarinen sumu), niin eipä kuva-alan puolittumisesta ole juuri haittaa kun kuvaa joudutaan muutenkin croppailemaan?

Binnatessa kuva-ala pysyy samana mutta resoluutio kärsii. Eli esim 2x binnatessa yksi pikseli kattaa kaksi kertaa leveämmän ja korkeamman alan taivasta.
Erik
ig: @erikpirtala_astro

Poissa tojuliin

  • Periodinen komeetta
  • **
  • Viestejä: 10
Vs: Osavalotukset
« Vastaus #7 : 25-04-2021, 18:37:21 »
Aivan, eli binnaamalla voidaan parantaa ainoastaan signaalin ja lukukohinan välistä suhdetta, mutta signaalin ja taivaskohinan suhteeseen sillä ei ole merkitystä. Tätä vähän mietinkin, miksei binnausta ole enemmältikin tarjottu lääkkeeksi hitaiden putkien pitkiin valotusaikoihin. Viime aikoina olen käyttänyt ohjelmallista binnausta, kun kuvat ovat olleet omalla kalustollani auttamatta ylisamplattuja.

Binnaaminen ei toki muuta kuva-alaa, mutta vertailin tässä F/5 ja F/10 putkilla otettujen kuvien aloja. Jos F/10 putkella käyttää 2x2 binnausta, niin kuvan tarkkuus (pikseli/kaarisekunti) on silloin sama kuin F/5 putkessa (1x1 bin), mutta kuvan leveys ja korkeus puolet tästä.

Mielenkiintoinen oli myös tuo tieto ASI:n kameroiden sisäisestä binnauksesta. Sitäkin olen koittanut, mutta viime aikoina tehnyt binnauksen käyttämällä Astro Pixel Processorin Super Pixel -toimintoa.
Celestron SC 8", Advanced VX, 0,63x reducer, OAG, ASI294MC Pro, ASI120 Mini

Poissa einari

  • Multiversumi
  • ******
  • Viestejä: 6243
    • Einarin astrosivut
Vs: Osavalotukset
« Vastaus #8 : 25-04-2021, 19:35:35 »
Onko sitä binnausta muissa ASIn kameroissa kuin 294mm ?
___
Tapio

Poissa vehnae

  • Ryhmäaktiivit
  • Galaksijoukko
  • ****
  • Viestejä: 640
    • AstroBin-galleria
Vs: Osavalotukset
« Vastaus #9 : 25-04-2021, 20:32:17 »
Jos kuitenkaan kuvan resuluutiolla ei ole merkitystä, niin voisiko teoriassa 10 sentin F/10-putki saavuttaa binnattuna (2x2) saman tuloksen samassa ajassa kuin 10 sentin F/5-putki?

Juuri näin, kun kohde mahtuu kummassakin tapauksessa kuva-alalle niin kennolle saapuu kohteesta samassa ajassa ihan yhtä monta fotonia. f/10 putkella ne ovat vaan jakaantuneet vähän laajemmalle alueelle. Jos f/10 putkella kuva on ylisamplattu, niin kuvan koon jälkikäteen puolittamisessa ei edes häviä mitään eli lopputulos on ihan sama kuva. Ja tässä nyt siis oletus, että lukukohinan osuus on pieni (osavalotusajat on valittu laitteiston ja kameran mukaan riittäväksi).

Tästä päästään myös siihen hauskaan oivallukseen, että kokonaisvalotusaika korreloi kuvasta irrotettavissa olevan resoluution suhteen. Jos kuva on 100% koossa tarkasteltuna kohinainen, niin skaalaamalla kuvaa pienemmäksi kohina vaimenee resoluution kustannuksella. Ja sama toisin päin ajateltuna, kun valotetaan kuvaa kauemmin niin se mahdollistaa kuvan tarkastelun suurempana ilman että kohina alkaa häiritä. Sen jälkeen kun kuva ei näytä enää kohinaiselta on lisävalotusajasta kuitenkin edelleen hyötyä, sillä dekonvoluutio ja muut terävöitysalgoritmit tuppaavat nostamaan sitä kohinaa takaisin esiin.