Mitos sobre la relación Señal/Ruído

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mack
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Mitos sobre la relación Señal/Ruído

Mensajepor mack » 29 Mar 2007, 22:23

Acabo de leer un artículo que me ha dejado perplejo:

http://www.licha.de/astro_article_ccd_combining.php

Entonces según esto, si mi cámara tiene 8,5e, ¿da lo mismo prácticamente hacer 1 toma de 5 mins. que 30 tomas de 10 segs. o incluso 300 tomas de 1 seg.?.

Es que si esto es así le van a ir dando viento al autoguiado...
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jandrochan
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Mensajepor jandrochan » 29 Mar 2007, 22:31

Cuando sumas tomas de la misma exposición, lo que hace el programa es calcular "la media" de esas imágenes. Como el ruido de una toma y otra es aleatorio (depende de varios factores), los píxeles "malos" en cada toma son distintos y en teoría al hacer la media, desaparecen.

Si aumentas el tiempo de exposición lo que aumentan son los fotones que inciden sobre el chip CCD(o CMOS), con lo cual consigues más información útil para procesar.

Al menos es lo que yo entiendo.

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mack
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Mensajepor mack » 29 Mar 2007, 22:48

Correcto jandrochan, eso es lo que yo entendía... hasta ahora...
Digo yo que si mejora la relación señal/ruído será porque se capta más señal que se antepone al ruído (que sólo crece con el cuadrado de la señal) y si se capta más señal quiere decir más fotones... por lo que "llegas más lejos" y esto sería así hasta que el brillo del fondo del cielo te deje.
Por ejemplo, siendo esto así, no sería especialmente aplicable al que posea una DSLR ya que el ruído de lectura y no digamos ya el térmico es muy superior (medí una 350D y daba en torno a 25e), así como la eficiencia cuántica menor que las CCD, lo que haría que las tomas largas fueran más beneficiosas para este tipo de cámaras.
Además, la Atik16 (cámara cojonuda donde las haya, de verdad, que le da mil vueltas en cuanto a ruído a la ST-7 y no hablemos ya de la ST-402 -comprobado in situ-), no necesita darks, ya que el ruído térmico es tan bajo que no ganas nada restándoselo... bueno, sí, que desaparecen los hot pixels, aunque eso también te lo puedes ahorrar promediando muchas tomas con SD Mask en MaximDL (el mejor algoritmo que hay para evaporar los hot-pixels, pues combina dicha función, típica de la mediana, con la baja desviación estándar que ofrece el Sigma clipping, con lo que tenemos una imagen libre de hot pixels, rayos cósmicos, etc. a la vez que con una alta relación señal/ruído).

Esto de las CCD's es una maravilla y de ahora en adelante doy un completo voto de confianza a los sensores Sony que ofrecen un ruído mucho menor y una eficiencia cuántica mucho mayor (+/-95% en el verde como pico máximo en mi caso) que los Kodak típicos de las últimas cámaras SBIG STL. No todo es la marca, esta claro.

Saludos
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Mensajepor mack » 29 Mar 2007, 22:53

Vaya... ni que me hubieran oído... En esta misma web hay un artículo que habla precisamente de lo que yo ya había comprobado empíricamente con mi cámara y explicado en el mensaje anterior. Al final voy a llevar razón, ya verás...:

http://www.licha.de/astro_article_ccd_bias_dark.php

Oye, pues está bien la paginilla esta... Aquí tenéis el índice de todos los artículos por si os interesa:

http://www.licha.de/amateur_astronomy_articles.php
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Mensajepor cometas » 29 Mar 2007, 23:03

Veamos yo me he cansado de repetir siempre el mismo concepto , parece un poco dificil de entender pero es importantisimo captar la idea de su fundamento . Por enesima vez voy a intentar explicarlo , a poder ser de la manera mas clara posible.

No siempre es lo mismo una toma de 5 minutos , que 10 tomas de 30 segundos , o que 5 de un minuto DEPENDE , a veces es exactamente lo mismo.
DEPENDE de la contaminacion luminica de nuestro cielo , de nuestra relacion focal , y del ruido de lectura de tu CCD .

Lo ideal es usar el maximo tiempo posible que nuestra montura aguante , de esta manera conseguiremos el mejor resultado de la forma mas rapida , ahora bien existe un tiempo de exposicion minimo del cual no debemos bajar, si queremos sacar el 100 x100 de lo que nuestro cielo permite
COMO SE CALCULA

Hay que hacer una toma del maximo tiempo que nuestra montura aguante sin que se noten los errores periodicos . unas monturas aguanaran 20s otras 5 minutos

Una vez tengamos la imagen nos ponemos con el cursor sobre una zona donde no tengamos ni nebulosa ni estrellas , medimos el valor de adus o cuentas y lo multiplicamos por la ganancia de nuestra CCD , de esta manera sabremos cuantos electrones han llegado a la CCD procedentes de la luz de fondo de cielo (el fondo de cielo es la parte mas debil que podemos captar y cualquier objeto debil de interes estara enmascarado con el .) ya sabemos el nº de electrones debidos al fondo de cielo , pero lo que nos interesa es el ruido del fondo de cielo ,El ruido es la raiz cuadrada de la señal , porlo tanto es la raiz cuadrada del nº de electrones .

Pues bien, si el ruido procedente del fondo de cielo es al menos tres veces superior al ruido de lectura de la CCD , no es necesario usar un tiempo de exposicion mayor . Siempre podremos usar multiples tomas de este tiempo .

EJEMPLO REAL del proceso al reves PARA MI CCD Y MIS CONDICIONES DE TRABAJO
mi CCD tiene un ruido de 14 electrones
lo multiplicamos x 3 = 42 electrones de ruido
42 electrones de ruido provienen de una señal de fondo de cielo de el cuadrado de este valor
42 x 42 = 1764 electrones lo dividimos por 2,8 (ganacia de mi ccd) = 630cuentas de fondo de cielo

Es decir yo necesito que mis tomas tengan un minimo de 630 cuentas para que se cumpla esta ley . en mi caso aunque trabajo a f10 debido a la contaminacion luminica este valor es de solo unos 20 o 30 s

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Mensajepor cometas » 29 Mar 2007, 23:15

Aclarar lo siguiente :
La teoria anterior (usar un tiempo de exposicion que contega tres veces ....) sirve para garantizar el mejor resultado posible que tu cielo-equipo te puede proporcionar con el minimo tiempo de expsosicion posible. Ahora bien , si usas tiempos mas prolongados llegaras antes al mejor resultado posible , y si usas tiempos inferiores , quizas obtengas un buen resultado , pero NO obtendras el mejor resultado posible.

Consecuencias de lo anterior.
Cuanto menor sea el ruido de lectura de tu CCD Menor sera el tiempo que podras usar para cada toma individual,
Cuanto mas rapida sea la relacion focal de tu telescopio , menor sera el tiempo de exposicion necesario.

Y AHORA LO QUE PARECE UN CONTRASENTIDO
cuanto mas oscuro sea tu cielo mas tiempo de exposicion necesitaras para cumplir esta LEY

Os recuerdo que esta ley pretende garantizar el MAXIMO RESULTADO POSIBLE y si tu cielo es increiblemente bueno el mejor resultado posible es tan bueno que requiere tiempos mas prolongados pues apenas habra ruido de fondo de cielo . De todas maneras , si nuestro cielo es tan oscuro , incluso sin cumplir esta ley conseguireis muy buenos resultados , solo que no seran los mejores posibles.

Como hago cometas y estos se mueven me veo obligado a usar tiempos de exposicion muy distintos desde 20s ae incluso menos hasta 10 minutos , use el tiempo que use , al final acumulando suficientes tomas , logro capturar cometas muy debiles , tanto si he partido de tomas de 30s como de 10 minutos , eso si con tomas de 10 m termino antes .

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Mensajepor jahensan » 29 Mar 2007, 23:56

Magistral Cometas,,, :),,,Magistral...

De todas formas y centrándonos en cometas (los del cielo, no tú), digamos que si mi montura hace tomas de 1 minuto (incluso 2 ó 3) tiempo suficiente para que un objeto se desplace. Deberé centrarme en tomas de ese tiempo, aunque sean múltiples, verdad... Es decir no es necesario sacar la calculadora sistemáticamente...

Saludos

No he acabdo de entender tu pregunta, pero mi consejo es el siguiente usa siempre el tiempo maximo que puedas pero que te garantize que el cometa o asteroide no se ha movido ni un solo pixel , o bien que no se mueva mas de al mitad de tu FWHM

Es decir si tu resolucion es de 2 segundos de arco por pixel , y un cometa se mueve a 1 segundo de arco por minuto , pues le puedes tirar 2 minutos y garantizas que no te saldra movido , Pero si ademas tu seeing es penoso y es de pongamos un FWHM de 6 segundos de arco , pues puedes tranquilamente hacer una exposicon de tres minutos y el cometa saldra lo mas puntual posible.
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Mensajepor mack » 30 Mar 2007, 00:03

Bueno, acabo de revisar fotos de entre 5 y 30 segundos de varios objetos que tenía por ahí guardadas de cuando los comienzos y he de confirmar mediante la fórmula del amigo cometas que mi cámara supera ese umbral en torno a los 40 segundos. Había tomas de un día que me daban 500 cuentas en 300 segundos y otras de otro día y objeto diferente, pero con el mismo tiempo de exposición que me daban claramente e torno a 350. Imagino que no es por la CCD, sino que la neblina y temas atmosféricos tendrán mucho que ver con esto...

Gracias Cometas. Ahora que una cosa dejo clara: para mi los darks se han acabado
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Mensajepor mack » 30 Mar 2007, 00:10

Sí, jahensan, creo que tomas de un minuto ya está bien, pero atento a lo que dice ramón: cuanta más exposición mejor porque antes se alcanza la relación señal/ruído necesaria para poder ver/medir el objeto. A ver dónde íbamos antes con la fotografía química a sumar tomas y a promediar... :lol: . Y lo que está por venir, y lo que está por venir...
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Mensajepor jahensan » 30 Mar 2007, 08:20

:) :)
Gracias Mack, con tomas de 1 min puedo alcanzar un buen umbrar S/N. Siempre, tomo tandas de 5 imágenes. A veces, sólo con una, el objeto está mas que ubicado. Las otras las descarto. Si no es así a promediar se a dicho...
Ciertamente es fascinante el futuro con CCD, y también como tu dices los chips de Sony podrán desbancar a los Kodak...En cuanto a los darks yo casi los olvido. Uso el Dark automático del MaximDL, pero tengo ganas de experimentar un día, en detalle, las diferencias entre uno y otro.

Saludo
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