Minitutorial: Calibrado y promedidado

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procy
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Minitutorial: Calibrado y promedidado

Mensajepor procy » 18 Abr 2007, 08:53

Hola a todos

Bueno, pues en canonistas me habian pedido hacerles un tutorial de esto.... lo meto aquí tambien por si le puede servir a alguien como introducción (ya se que es muy por encima, y que muchas cosas son discutibles, pero era solo para una "toma de contacto" con el tema)

No seais muy duros conmigo :oops:

Aqui lo teneis:



Bien; lo primero que debemos tener en cuenta cuando nos disponemos a realizar fotografía astronómica es que la propia tecnología que vamos a utilizar nos va a incluir una serie de información falsa. Me explico:

El sensor (el cmos de la canon 350D en mi caso) lo que hace es transformar los fotones que recibe en una señal digital, pero hay que tener muy presente que todo el material electrónico que hay detrás se calienta y emite electrones; estos electrones pueden chocar con la parte trasera del sensor, y este los interpreta como más fotones. De esta forma, junto con la información que queremos recibir del objeto de cielo profundo que estemos fotografiando, se registra también una serie de información falsa que no deseamos: Ruido (en este caso, hablamos de ruido térmico)

Además, también debemos tener en cuenta lo que hay delante del sensor: la óptica.
No hay lentes ni espejos absolutamente perfectos, por tanto también tendremos registrados en la imagen una serie de defectos ópticos (viñeteo por ejemplo) que tampoco son deseables.

Y por último, cuando se finaliza la exposición de una toma, también se introduce información falsa durante el recuento de la señal en la conversión analógica-digital: Ruido de lectura


De los tres, el que da más problemas y con el que hay que tener más cuidado es con el ruido térmico....
Generalmente no importa mucho, pues normalmente cuando hacemos una fotografía “convencional” con una reflex digital, tenemos una cantidad de señal (fotones) increíblemente enorme e infinitamente mayor a la cantidad de ruido térmico (muy pequeño por utilizar tiempos de exposición rapidísimos). En cambio, en fotografía astronómica, donde la luz nos llega a cuentagotas y tenemos que utilizar necesariamente tiempos de exposición enormes, la relación señal ruido (cociente Señal/Ruido) es mucho mucho menor y un enemigo a combatir...

Muy bien, ahora que sabemos cual es nuestro principal enemigo, vamos a ver sus características, pues la estrategia para combatirle vendrá derivado de este conocimiento:

1º -> una toma con un tiempo de exposición X, a 800 iso y con una temperatura ambiente determinada, tendrá muchísimo menos ruido que otra toma del mismo tiempo y temperatura a 1600 iso.
una toma con un tiempo de exposición X, a 400 iso y con una temperatura ambiente determinada, tendrá muchísimo menos ruido que otra toma del mismo tiempo y temperatura a 800 iso

Por tanto, haremos las tomas a 200-400 iso y a 800 iso sólo si vamos a hacer muchas (luego veremos porqué)

2º -> Al ruido térmico le gusta la temperatura alta. Tendremos más ruido en verano que en invierno pero además, incluso en una misma noche, si durante el comienzo de la sesión fotográfica tenemos por ejemplo 20º y cuando terminamos tenemos 18º, 17º o los que sean, las primeras tomas no tendrán la misma cantidad de ruido que las últimas (las primeras tendrán mas, o al revés si en vez de disminuir, la temperatura aumenta)

3º -> El ruido es prácticamente aleatorio, si hacemos dos fotografías no tendremos el ruido distribuido de igual manera en las dos tomas

4ª -> Una toma con 2X tiempo de exposición, tendrá mucho más ruido que otra toma al mismo iso y tiempo de exposición X

5º -> Un sensor nuevo tendrá menos ruido que uno viejo (la antigüedad de los elementos electrónicos influye)



Estrategias para combatir el ruido térmico:

1º -> Utilizar, como ya hemos comentado, isos bajas en la medida de lo posible.

2º -> Toma de darks

Una toma oscura o dark es una fotografía realizada con el objetivo tapado, y es necesario además, que tenga el mismo iso, tiempo de exposición y en las mismas condiciones de temperatura que la toma de luz que hayamos hecho antes.
De esta forma tendríamos en la toma de luz: información útil + ruido
Y en la toma dark: 0 + ruido
Si se restan obtenemos una imagen en la que toda información es útil. Tendríamos así una imagen calibrada en lo que a ruido térmico se refiere

En la práctica, cada vez es menos necesario hacer tomas dark por los avances en software. Yo por ejemplo utilizo los darks automáticos de la cámara (buscad en el manual “reducción de ruido”) y van bastante bien. Haces una foto, y en cuanto termina la exposición, se baja el espejo y la cámara hace otra toma con los mismos parámetros automáticamente. Cuando muestra el resultado, ya le ha restado la dark ella sola :)

La teoría por el contrario, lo que nos recomienda es hacer mas de un dark (recordad que el ruido es aleatorio en gran medida); de tal forma que se necesitan por lo menos 9 tomas dark para promediar debidamente. El resultado de promediar (es algo así como una media algebraica, aunque no exactamente) nos dará lo que se llama “master dark” y se le restaría a cada una de las tomas que hayamos hecho esa noche.


3º -> Promediar (o apilar) muchas tomas de luz.

El promediado se hace por lo siguiente:
Aunque hayamos hecho la reducción de ruido, es muy posible que no lo hayamos sustraído todo.
Imaginaros que tenemos un píxel con ruido, con un valor X (entre 0 y 255, ya sabéis....); como el ruido es aleatorio, ese píxel no resultara afectado en otras tomas, así que si tomamos 5 imágenes del objeto de cielo profundo que sea y las promediamos, ese valor sería en la imagen promediada de X/5, y por el contrario, la señal saldrá potenciada.
Una imagen resultado de promediar 5 imágenes al iso que sea, y con un mismo tiempo de exposición siempre será mucho mejor que una de esas imágenes sueltas; tendrá mas información, menos ruido, y además los errores de seguimiento que pudiéramos haber tenido en alguna de ellas no aparecerán...

Aquí alguien podría preguntar..., ¿dónde tendremos mas información, en un promedio de 3 tomas de 10 minutos cada una, o en un promedio de 10 tomas de 3 minutos cada una?; lo que esta claro es que en el segundo caso el ruido será menor, pero nadie tiene la “fórmula mágica” para poder asegurar que lo ideal es hacer tantas fotos de tantos minutos. Ante la duda mi consejo es: 10 tomas de 10 minutos cada una
De todas formas hay que tener presente una cosa, y es que aunque promediando se potencia la información que se recibe en una sola, no va a aparecer por arte de magia cuando promediemos información que no este en las tomas sueltas (si queremos hacer una nebulosa muy débil y usamos tiempos cortos... y queremos promediar 1000 tomas...., 0 información X 1000 = 0 información)

Para promediar hay muchos programas, pero se suele recomendar el Deepskystacker (software libre); es automático, alinea y promedia rápidamente y sobre todo es fantástico para ir conociendo los distintos tipos de promediado.
Sin embargo hay que decir que algunas veces hace “cosas raras”, sobre todo si se trabaja con nebulosas. Da un resultado grisáceo y falto de color, lo cual obliga luego a ser muy agresivo en el tratamiento sobre la imagen promediada, en la saturación del color...
Yo por ejemplo utilizo maxdslr. Es de pago y muchas veces hay que alinear las tomas manualmente y es lentísimo, pero da un resultado soberbio!

Aquí teneis una captura de pantalla del Deepskystacker:
Imagen



Estrategias para combatir los defectos de la óptica:

1º -> Toma de Flats

Una toma flat (solo hace falta una por sesión) se realiza sobre una superficie blanca iluminada uniformemente y con el mismo punto de enfoque que utilicemos para las tomas de luz. En este caso, en lugar de restar como con los darks, se divide

2º -> Extracción del modelo de fondo.

No es lo más recomendable si nos atenemos a lo que nos dice la teoría (ademas, no te quita las manchas del sensor, mientras que los flats si lo hacen), pero lo cierto es que cada vez son menos los que hacen flats, gracias a la aparición de herramientas informáticas extremadamente útiles en este sentido

El software a utilizar para la extracción del modelo de fondo es la versión beta de Pixinsight; Aquí teneis una captura:

Imagen

La imagen original (sobre tripode, con el 18-55 a 18mm, 2900 segundos, F4,5 a 200 iso sobre la estrella polar):

Imagen

La imagen resultado de dividir el modelo de fondo (como se ve, se ha corregido en gran medida tanto el viñeteo como la contaminacion luminica):

Imagen



Estrategias para combatir el ruido de lectura:

1º -> Toma de Bias

Una toma bias, es una toma sin señal (con el objetivo tapado) con el mínimo tiempo de exposición que permita la cámara, para asegurarnos que no aparezca ruido térmico. Sólo es necesario una toma por sesión, y también se resta, igual que los darks



Para más información, recomiendo encarecídamente la visita de esta página: http://www.astrosurf.com/afernandez/equipment/ccd/snr_v100_web.htm


En fin..., me dejo naturalmente muchas cosas en el tintero, pero solo pretendía dar una serie de conocimientos básicos sobre el tema y desde luego, como ya digo, no creo que sea el mas indicado pero con eso y con todo espero que el rollo que os he metido le sirva a alguien :)



Anexo:

Bueno, como anexo al tutorial, os voy a mostrar una de las "cosas raras" que hace el Deepskystacker. Siempre lo ponemos como un programa co***nudo porque es completamente automatico, muy rapido y tal y tal, pero no es la panacea.
De hecho con nebulosas hay algunas veces que falla...., aunque reconozco que puede ser por algun error en los parametros utilizados

En mi foto de la nebulosa de orion (la podeis ver en este mismo subforo, en un post titulado "que sorpresa"), esta es una de las dos tomas que hice a 600 segundos:

Imagen

Pues bien, al apilar las dos tomas con el Deepskystacker, me daba como resultado esta imagen:

Imagen

Como podeis ver la imagen es muy oscura y grisacea, por lo que luego en el procesado me obligaba a ser muy agresivo con la crominancia...

Por suerte hay otros programas como comentaba que podemos utilizar (imagesplus, o maxdslr que es el que yo uso)
Este es el mismo apilado con el mismo modo de apilado de las dos mismas imagenes (lo he volteado para verlo en la posicion habitual):

Imagen

Juzgad vosotros mismos; ahora, para otro tipo de objetos el deepskystacker me sigue pareciendo muy bueno

Saludos
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Mis fotos, en http://www.flickr.com/photos/procy

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Mensajepor kelvinator » 18 Abr 2007, 09:17

Hola Procy,
muy didáctico. Supongo que lo que has contado sirve para cualquier cámara reflex digital, ¿no?

Un saludo,
EQUIPO:
Montura: Celestron CGEM y Celestron CG5-GT
Tubo: Vixen VC200L 'VISAC' f8/f6.4 , LongPerng 80/550mm f6.8
Guia: Lunatico EZG-60 + QHY5 mono
CCD: ATIK 16IC
DSLR: Canon 350D-Modificada (alfabentizada ) + Idas LPS + red./apl. WO x0.8 vIII
Oculares: Vixen LV 12, 20 y 25mm. Ortoscopico Kasai 5mm

Astrofotos: http://www.flickr.com/photos/astrofoto/sets/

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Mensajepor procy » 18 Abr 2007, 09:19

En principio sirve para cualquier sistema de captación de luz...., lo que pasas es que una ccd refrigerada no va a tener practicamente ruido termico....
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Mensajepor maritxu » 18 Abr 2007, 10:03

Sigue contándonos , pofavó.................

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Mensajepor baxter » 18 Abr 2007, 10:18

Fantástico, me ha parecido una estupenda explicación, sobretodo para los que todavía somos novatos en esto.

Saludos

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Bellatrix
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Mensajepor Bellatrix » 18 Abr 2007, 12:43

Me ha parecido muy interesante. Ahora ya sé que es una toma de Bias.
¡Muchas gracias! :D
<a Si alguien está en desacuerdo contigo, déjalo vivir. No encontrarás a nadie parecido en cien mil millones de galaxias. Carl Sagan</a>

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ManoloL
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Re: Minitutorial: Calibrado y promedidado

Mensajepor ManoloL » 05 Ene 2009, 18:54

Hola Procy:
Algunas observaciones respecto a tu tutorial:
Número de bias: Me extraña el comentario de que basta con una toma. En el magnifico artículo de Antonio Fernandez que citas en tu nota recomienda...... 60 exposiciones. Hombre quizás bastaría con la mitad, pero desde luego una no es recomendable. Por otro lado son las más rápidas y fáciles de obtener.
En cuanto a los problemas que citas con el DSS hay que tener en cuenta que genera tif de 32 bits de profundidad. Si solo has introducido dos imágenes que en el mejor de los casos tendrán 16 bits de profundidad te vas a encontrar que solo tienes ocupada la parte extrema más baja del histograma y tendrás que estirar mucho, pero eso no importa si las tomas son buenas.

Saludos.

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