Lengte van de subs in deep-sky astrofotografie

Viewing 3 posts - 1 through 3 (of 3 total)
  • Author
    Posts
  • #22212

    InFINNity Deck
    Participant
    posts: 145

    @keesscherer gaf onlangs een link naar een interessante thread op CN met betrekking tot het bepalen van de belichtingstijd met een ZWO ASI1600MM Cool. De eerste twee posts op dat draadje laten tabellen zien waarmee de belichtingstijd bepaald kan worden aan de hand van gain, f-getal en SQM-waarde (mate van lichtvervuiling, in het draadje aangegeven als DARK SKY, FULL MOON en GREEN, YELLOW, ORANGE en RED ZONES). Posts 40 en 41 geven verbeterde versies van de tabellen. De gekleurde zones verwijzen naar de kleuren zoals gebruikt in de Light Pollution Map. Om een idee te geven: InFINNity Deck heeft volgens de kaart een SQM van 19.77 mag./arc sec^2, het observatorium van @ariebakx een SQM van 21.22 mag./arc sec^2, waarmee ik dus in de oranje zone zit en Arie ergens tussen de gele en groene zone in.

    Nu is het draadje op CN best lang, dus leek het mij nuttig deze voor onze leden samen te vatten. Het risico bestaat daarbij dat ik dat niet geheel correct doe, dus hopelijk corrigeren jullie mij waar nodig.

    Om te beginnen is het goed om te begrijpen wat deze tabellen betekenen en waarom de belichtingstijden korter worden bij toenemende lichtvervuiling (vooral dat laatste vond ik aanvankelijk contra-intuïtief). De tabellen tonen ons de belichtingstijd die nodig is zoveel signaal van de airglow (de lichtvervuiling) binnen te halen dat de read-noise (camera ruis) in verhouding geen significante rol in de opnames meer speelt. De tabellen gaan dus niet over de objecten die we willen fotograferen, maar alleen over de signaal/ruis verhouding. Ik gebruik een f/7 kijker voor de opnames en fotografeer normaal gesproken met unity-gain (dit is de gain waarbij elke 1 ADU van een pixel overeenkomt met 1 ingevangen elektron).

    Volgens de oranje tabel zou dit een belichtingstijd van 25 seconden opleveren voor RGB filters. Arie zou 55 tot 90 seconden moeten belichten om de read-noise in de airglow ten onder te laten gaan. Om een lang verhaal kort te houden: met deze belichtingstijden hebben Arie en ik reeds een optimale S/N-verhouding, langere belichting verbetert dit niet. Het maakt dus voor wat de S/N-verhouding betreft niet uit of ik 25 seconden belicht of 25 minuten. Overigens is het wel zo, dat als Arie en ik een serie opnamen maken met ieder dezelfde integratietijd, dat het resultaat van Arie altijd beter zal zijn dan dat van mij.

    Bij de belichtingen volgens de tabellen zou zowel bij mij als bij Arie iedere pixel circa 450 ADU boven de ADU van de bias moeten zitten. Dit is eenvoudig te meten. Ik gebruik AvisFV om de FITS te analyseren en vind in mijn master bias een gemiddelde waarde van circa 0.0116. Deze waarde zou ongeveer gelijk moeten zijn aan de waarde van een dark, maar die is circa 800. Mijn master biassen zijn gemaakt in APP en zijn 32bits (is een instelling). De FITS van SGP zijn 16bits (de ASI1600 zelf overigens 12bits). Het verschil wordt hier veroorzaakt door het verschil in bit-diepte (32bit vs 16bit) en is eenvoudig om te rekenen: 0.0116 x 2^16 = 0.0116 x 65536 = 760, dus dat klopt aardig. De achtergrondruis van een blauwe light is circa 1700ADU en had volgens de tabel en mijn master-bias ten minste 450+760 = 1210 ADU moeten zijn. Mijn lights mogen dus korter belicht worden.

    Naast de tabel zijn er andere factoren die een rol gaan spelen bij het bepalen van de belichtingstijd.

    Ga je langer belichten dan de waarden in de tabel, dan is de kans groot dat je gaat clippen (de sterren raken ‘uitgebrand’, de middelste pixels krijgen daarbij allemaal dezelfde waarde). Dit langer belichten gaat dus ten koste van het dynamisch bereik in de opnames en dat is in mijn lights ook te zien. Voor het eindresultaat maakt het niet uit of ik 10 opnames maak van 25 seconden of 5 van 50 seconden (ervan uitgaande dat er bij 50 seconden nog geen clipping optreedt). De vraag is echter of clipping erg is en dat wordt in het draadje dan ook uitgebreid besproken, waarbij gemeld wordt dat zelfs de Hubble-telescoop-opnames uitgebrande sterren hebben. De afbeelding waarnaar verwezen wordt, laat inderdaad een flink aantal uitgebrande sterren zien.

    Korter belichten dan de waarden uit de tabel is uiteraard ook mogelijk, maar kan bijzonder inefficiënt worden: bij een kwart van de minimale belichtingstijd dient 32% meer data ingewonnen te worden (dus de totale integratietijd neemt dus met 32% toe). Een andere factor die een rol gaat spelen bij kort belichten, is de overhead van de acquisitie-software (SGP in mijn geval). Zaken als dithering (en bijbehorende settling time) en filterwissels (indien opgenomen wordt met interleaving) kosten tijd en kunnen substantieel bijdragen aan de inefficiëntie van de sequence. Daarnaast zijn de benodigde schijfruimte en verwerkingstijd omgekeerd evenredig met de belichtingstijd. Voor een pragmatische oplossing voor het bepalen van de maximale sluitertijd wordt voorgesteld met 15 seconden te beginnen en dan in stapjes omhoog gaan totdat de sterren beginnen uit te branden (dit is eventueel te meten in een FITS-viewer).

    Concluderend kan gesteld worden dat de tabellen een ondergrens geven voor de belichtingstijd en dat (veel) langer belichten geen verbetering in de signaal/ruis verhouding oplevert, maar wel de sterren kan laten uitbranden. Het voordeel van langer belichten is een tijds-efficiëntere opname (er wordt minder tijd verspild), terwijl er minder schijfruimte en minder processingtijd nodig is.

    Nicolàs

     

    • 3 people like this.
    #22242

    Musquetier
    Participant
    posts: 455

    Waarom ga je in dit relaas uit van een master BIAS maar niet van een master DARK (die dan toch ook 32 bits zou zijn en zijn samengesteld uit een reeks DARK frames)?

    #22245

    InFINNity Deck
    Participant
    posts: 145

    In principe gaan zij ervan uit dat de bias overwonnen moet worden (zie o.a. post #23), maar dit punt (het gebruik van darks vs biassen) wordt besproken in post #81 t/m post #88. Er wordt gemeld dat de mediaan van de bias en de dark ongeveer gelijk zijn, dus dat het in principe niet uitmaakt welke je gebruikt en dat een bias tenminste 0.2s belichtingstijd moet hebben en de darks niet te lang zijn (circa 30s wordt aangehouden). Deze opmerkingen zouden gelden voor zowel de ASI1600 als de QHY163.

    Even als voorbeeld, mijn eigen master darks en master bias in 16bit DN (Digital Number):

    bias 0.00s: 758DN
    dark 0.73s: 765DN
    dark 33s: 773DN
    dark 120s: 782DN
    dark 300s: 792DN
    dark 600s: 826DN

    Je ziet bij mijn ASI1600MM Cool een duidelijke toename van de DN. plot je dit in een grafiek en bereken je de helling van de trendlijn, dan kom je op 0.10 DN/s. Het aardige is dat bovenstaande getallen 16bits zijn, terwijl de ADC van de ASI1600 slechts 12bit is. Converteren we bovenstaande getallen naar 12bit, dan krijgen we (in 12bit ADU, Analog to Digital Units, zie ook bijgaande grafiek):

    bias 0.00s: 47.37ADU
    dark 0.73s: 47.81ADU
    dark 33s: 48.31ADU
    dark 120s: 48.88ADU
    dark 300s: 49.50ADU
    dark 600s: 51.63ADU

    De trendlijn door deze reeks vertegenwoordigd de dark current en heeft een helling van 0.0063 ADU/s en aangezien ze allemaal op unity gain genomen zijn (bij unity gain is 1 ADU gelijk aan 1 elektron per seconde, oftewel 1e-/s), komt dit overeen met 0.0063e-/s. Volgens de gebruikershandleiding van de ZWO ASI1600MM Cool zou de dark current 0.0062e-/s moeten zijn, QED (pagina 11, de grafiek van sectie 6.3 bij -20°C).

    Daarmee kunnen we dus stellen dat de opmerking dat de bias en darks qua DN gelijk zouden zijn, niet geheel correct is. 😉

    Waarom evengoed de mediaan-bias-16bit-DN als referentie genomen wordt en niet de dark, wordt, zover ik gelezen heb, niet beantwoord.

    Nicolàs

    • This reply was modified 1 week, 1 day ago by  InFINNity Deck. Reason: Hier en daar wat verduidelijkt
Viewing 3 posts - 1 through 3 (of 3 total)

You need to log in or to reply to this topic.