¿Es lo mismo 25 fotos de un minuto que 50 de medio?

[fbuezas]

Estimados,

Siempre me queda la duda de cuanto estoy perdiendo por no guiar y apilar tomas cortas. Hoy les quiero mostrar una experiencia con mi setup, sobretodo valido para mi camara: Lumix gh3.

La idea es la siguiente: Realizar 3 imágenes de Eta Carina con idéntico tiempo total (25 minutos de integración) haciendo:

• 25 fotos de 60 seg a iso 800
• 50 fotos de 30 seg a iso 1600
• 100 fotos de 15 seg a iso 3200

Y responder la pregunta que todos nos hacemos: ¿Es lo mismo 1 foto de 10 minutos que el apilado de 10 fotos de 1?

 

Método:

Luego de realizar estas series de fotos en las que para mantener el mismo nivel de exposición fui subiendo las iso, las apile en en DSS con idénticos parámetros. Por ultimo aplique los mismos pasos de revelado para que las imágenes sean comparables.

 

Resultados:

El fotograma completo del resultado de las 100 fotos de 15 seg muestra detalles nítidos y estrellas chicas con una gran gamma en colores.

 

Fotograma completo de las 50 fotos de 30 seg muestra colores mas suaves y estrellas levemente mayores. El nivel de ruido parece similar y la cantidad de información parece no aumentar en las partes tenues de la nebulosa. El tono parece ser levemente menos verde y mas magenta.

 

Por ultimo el caso de las 25 fotos de 60" muestra menos nitidez y mayor suavidad en la gama de luminancia. La cantidad de información parase idéntica a las anteriores con estrellas mas grandes y con menor dispersión en los tamaños (las estrellas se parecen mas entre ellas) pareciendo que existen mas estrellas.

 

 

 

 

Editado 23 de Abril del 2017 por fbuezas

[fbuezas]

A continuación se muestran recortes de la misma región de la nebulosa para ver el detalle:

 

100 de 15 seg:

 

50 fotos de 30"

 

25 fotos de 60"

 

Conclusión:

Al menos en el caso de mi cámara pareciera que es el resultado referente a la nubosidad capturada solo depende del tiempo total de integración siendo indiferente al tiempo de exposición de cada fotograma, tal como me lo dijera @marianomf debido al bajo nivel de ruido de lectura del sensor de mi cámara. Dando resultados mas sharpp con un poco mas de ruido en tomas cortas y menos nitidez (y menos ruido) en las tomas largas. 

En el caso de tomas cortas me imagino que el desgaste del obturador es mayor ya que este se dispara mayor cantidad de veces y el costo comunicacional se incremente en idéntica proporción.

 

Espero les resulte interesante este experimento

Abrazo

Fernando Buezas

 

 

 

 

[musiclucho]

Muy buen trabajo Fernando y creo que es una excelente referencia para aquellos que algun dia aspiramos a hacer algo de astrofotografia.

[fmeconi]

Excelente! Quisiera ver qué opinan los foreros más experimentados en la materia. Creo que la clave acá es que fuiste subiendo el ISO y en la mayoría de las cámaras el ISO suele tener un rango pequeño en el que se encuentra "óptimo", por lo que suele ser una de las variables que menos se toca y en cambio se cambia la duración de la exposición, o digo cualquier cosa?  

 

Por otra parte, me gustaría saber qué ISOs manejas con la lumix, yo trato de no pasarme de 800 por el ruido pero me da la sensación de que podría explotar mucho más los ISOs altos de la cámara con un buen procesado, no? Después de todo la cámara ofrece hasta 51.200...

 

Abrazo!!

[fbuezas]

1 hour ago, fmeconi dijo:

yo trato de no pasarme de 800 por el ruido per

Hay una discusión larguísima de diciembre en la que se aclara porque subir el ISO no la haría más ruidosa a la imagen, yo la voy a buscar y te la mando.

[ajozami]

Muy interesante Fernando!!! Si bien no conozco tu cámara, evidentemente se siente "cómoda" en ISOs altos, en mi caso con una T3I no la puedo llevar a más de 800. Cuando hice un curso de astrofotografía hice esa pregunta. Es lo mismo 50 lights de 1 minuto que 25 de 2 minutos? La respuesta fue... es preferible más lights al mayor ISO que tu cámara te lo permita y el cielo lo permita, sobre todo con una T3I que tiene un ruido terrible! 

Las sacaste todas en la misma noche?

Espectacular aporte el tuyo!

 

Abz

Alejandro

[Twilight]

Genial!! 

Me voy interiorizando en el tema.  Muchisimas gracias por el aporte. 

Es genial que pongas ejemplos. 

Gracias..  

Saludos

[fmeconi]

1 hour ago, fbuezas dijo:

Hay una discusión larguísima de diciembre en la que se aclara porque subir el ISO no la haría más ruidosa a la imagen, yo la voy a buscar y te la mando.

En diciembre estuve borrado del mapa!! Me interesa!!! Yo con el motorcito de un eje de la eq2 galileo con toda la furia llego a 20-30"...

[fmeconi]

Y qué iso usaste para las de 15"?

[cardrw]

Interesante prueba. Mis ojos no ven una diferencia notable entre una y otra toma. El mayor ruido en la primera hace que aparezca más nítida. Esa nitidez inclusive se nota en los bordes más definidos de la nubosidad, en líneas generales es la que encuentro más agradable. Lo que te sugiero que hagas es probar distintas exposiciones con el mismo ISO,. 

 

Saludos.

 

Carlos.

[fbuezas]

hace 2 horas, fmeconi dijo:

Yo con el motorcito de un eje de la eq2 galileo con toda la furia llego a 20-30"...

te sobra

[fbuezas]

hace 2 horas, fmeconi dijo:

Y qué iso usaste para las de 15"?

Lo puse al principio 

[CODO]

Hola fernando.Observando la de 100/15,si la presentaras sola sin comparar con ninguna otra (yo) la noto opaca con un leve fuera de foco.Observando la 50/30,ganó en transparencia,reforzando la coloratura en los rojos.Para la 25/60,vuelve levemente la opacidad,pero tiene ganancia de nebulosa en la parte inferior principalmente(corregistes el foco en todas?).Con respecto a los recorte,me quedo definitivamente con el 100/15,los dos que le siguen muestran en el grupo de estrellas(la tercera mas que la segunda) muy cercanas(que se tocan entre si),como se fusionan perdiendo la posibilidad de identificarlas individualmente.Como siempre aclaro,mi opinión,nada tiene que ver con la técnica aplicada en cada caso;es visual lo mío.En definitivas,voy por la 50/30,y en recortes por la 100/15.Saludos,buenos cielos,y cuídate,César.  

[marianomf]

Muy interesante la prueba Fernando!

Para no introducir fuentes de error estaría bueno mostrar los crudos, sin ningún tipo de procesado, y explicando si usaste darks, bias, etc. Sería necesario saber si sacaste las tomas individuales en raw y si tu cámara no hace algún tipo de procesado automático a las fotos, como pasa en muchas cámaras no réflex, que aplican algoritmos internos para reducir el ruido. También es importante el factor temperatura, porque por ejemplo un descenso de unos 5º grados, una diferencia que puede darse entre el principio y la mitad de la noche, puede disminuir el ruido de corriente oscura aproximadamente a la mitad. En una cámara sin refrigerar este tipo de ruido puede ser el que más contribuye al ruido general de la toma, dejando lejos al ruido de lectura que es el que determina que, contestando tu pregunta del título del tema, 25 fotos de un minuto NO sean lo mismo que 50 de medio (a no ser que estés en esa condición que se conoce como sky limited).

 

Suponiendo que la temperatura del sensor sea la misma, que no usaste bias darks, flats, etc y asumiendo que no hubo procesado o fue exactamente igual en todas las fotos, lo que observo es que desde el punto de vista visual-estético, los mejores resultados los obtuviste con la exposición de 15 segundos e iso 3200. Se aprecia más ruido, que sería explicado por la mayor contribución del ruido de lectura. Recordemos que el ruido fotónico va a depender de la cantidad de señal (la misma en los tres casos teniendo en cuenta que le sacaste al mismo objeto con igual tiempo de exposición) y el ruido de corriente oscura va a depender del tiempo de exposición y la temperatura, que es igual, 25 minutos en las tres fotos (asumiendo igual Tº) pero el ruido de lectura se agrega con cada lectura del sensor, es decir con cada toma individual, por más que sea de una milésima de segundo y acá tenés diferentes cantidades de lecturas: 25, 50 y 100. En la de 100 tomas es donde más ruido de lectura vas a tener y por ende más ruido. Si tu cámara tiene bajo ruido de lectura vas a poder acortar las tomas individuales sin afectar mucho los niveles de ruido, mientras el tiempo de total de integración se mantenga. Cuando la contribución del ruido de lectura es menor al 5% con respecto al ruido fotónico proveniente del cielo, se habla de que estás "sky limited" y una vez ahí es de gusto que sigas alargando las tomas porque no vas a ganar nada. El ISO no está en la ecuación que modela la relación señal ruido, pero incide indirectamente por que afecta al ruido de lectura (a mayor iso, menor ruido de lectura, por lo menos hasta isos medios, en cada toma individual).

 

El tema relación señal ruido es importante pero no es todo. La foto hecha con tomas de 15 segundos va a tener muchas ventajas a pesar de que sacrifica un poco de SNR. La puntualidad de las estrellas, tan importante para que el objeto de destaque en la foto y no pierda protagonismo frente al campo de estrellas, mejora mucho por el menor efecto del seeing (por lo menos el que está relacionado con frecuencias mayores al tiempo de exposición) y el menor impacto de las imperfecciones de la montura, que tienen un efecto acumulativo con el tiempo. Vas a tener mayor resolución, y esto queda demostrado porque algunas estrellas grande de las fotos de 60 segundos se resuelven como estrellas dobles en la de 15. Ni siquiera Sirio tendría que ocupar más de un píxel en el sensor si pudieramos captarla con su tamaño angular real, pero las imperfecciones del tren óptico, sumadas a los efectos del seeing y el funcionamiento no perfecto de la montura, hacen que se hagan cada vez más y más grandes. Cuando menor sea el FWHM mejor, teniendo en cuenta que no solamente hay que lograr estrellas redondas, sino estrellas pequeñas y redondas.

En la foto hecha con subs de 15 segundos es donde se ven mejor los detalles (basta comparar los pilares de polvo a la izquierda de Keyhole) y con más nitidez. Hay que tener en cuenta que Carina es muy brillante, con objetos tenues la historia es otra y vas a necesitar maximizar la SNR para captar más nebulosidad.

De todas formas, en todas se nota el núcleo de las estrellas muy quemado. Tendrías que tirar el histograma mucho más a la izquierda bajando el  iso para ganar rango dinámico, que se percibe deteriorado (posterización, saltos abruptos de un color a otro sin trancisión suave). Creo que, como te decía en un mp, tendrías que hacer una prueba con los tiempos de exposición, por ejemplo 15 segundos a isos 3200, 1600 y 800 y lo mismo con 30 segundos. Están sobreexpuestas, por lo menos las estrellas. Bajales el iso, manteniendo el tiempo de exposición, para ganar rango dinámico (no por el ruido!) y después estirá un poco más el histograma en tu programa de edición. Cuanto mayor sea el tiempo de total integración, si tenés controlado el ruido de lectura y el de corriente oscura, más vas a poder estirar el histograma sin que el ruido se vuelva un problema.

 

Saludos!

 

 

Editado 24 de Abril del 2017 por marianomf

[fbuezas]

@marianomf espectacular explicación! Mil gracias.

Mas tarde respondo y agrego algo a este comentario.

Abrazo

[ricardo]

Si bien el mundo de las CCD no es tan "flexible" en terminos de ISO (si se puede empujar la ganancia a costa de rango dinamico, cosa que no es nada bueno) aca les comparto 4 tomas distintas que hice para un HDR fallido. Son tomas con el Esprit 100 y la QHY9 con el filtro Ha Baader 8,5 nm, todas a 20 grados bajo cero, el objeto es M42, mas que suficiente para cualquier setup. 

 

Tengo mis serias dudas que con tomas de 1 segundo pueda lograr lo de la toma de 5 segundos, despegar el ruido de la señal en este caso me obligaria a hacer muchisimas tomas de 1 segundo, y podemos llevar el ejercicio a decir que no se cuantas tomas se pueden hacer de 30 segundos que comparen el resultado de la de 600 segundos. 

 

Si una zona del cielo, o un pixel, durante x tiempo es impactado por 3 fotones y resulta en 3 ADU, pero el ruido de la camara es de 5 fotones (5 ADU) jamas vas a poder recuperar esa informacion, los algoritmos de rechazo de pixeles van a tratar sistematicamente ese pixel como ruido. En cambio si exponemos por x tiempo x 5, vamos a tener (estadistica por fuera), 15 fotones impactando en el fotositio (15 ADU), que se despega de los 5 ADU del ruido y se lo considera señal. Cuando cambias de ISO en realidad estas modificando un multiplicador del ADC, y te multiplica la señal y el ruido. 

 

Hace el ejercicio con objetos no tan brillantes y chequea los resultados, es probable que zonas del objeto terminen en carga electrica del CMOS en 1 de 10 fotos, y algo que esta en 1 de 10 fotos es rechazado por casi cualquier algoritmo. Cuanto menos ruido tenga la camara mas facil es separarlo del fondo.

 

Te hago una analogia con la tasa horaria zenital de las lluvias de estrellas, si tenes una THZ de 120 por hora, y miras solo 1 minuto, solo vas a ver 2 meteoritos (estadistica por fuera) , si esos dos meteoritos tuvieron una magnitud menor a la polución, para vos no hubo lluvia de estrellas. Si te quedas mirando durante una hora, vas a contarle a todo el mundo que los viste. 

 

Cabe aclarar que la relacion fotones ADU es arbitrario y solo para ejemplificar. 

 

Habiendo dicho esto, no me hago la pregunta, solo busco que la señal supere al ruido de tal forma que lo supere por amplio margen y recien ahi me pongo a exponer. Cada objeto es un mundo distinto, proba con algun remanente de supernova o un objeto como este y contame 

 

http://www.espacioprofundo.com.ar/topic/24986-ngc6188-desde-garin-banda-estrecha/

 

M42 - 1 segundo

M42 - 5 segundos

M42 - 30 segundos

M42 - 600 segundos

 

Saludos y buenos cielos!