rapporto segnale/rumore, tempi di posa, rumore a pioggia

[Altomare Secca]

e buongiorno a tutti voi!
i miei primi, goffi, tentativi di scatto autoguidato mi presentano problemi nuovi (e inaspettati) in fase di acquisizione.

aumentando i tempi di posa mi aspettavo un netto incremento del rapporto segnale/rumore (almeno secondo quello che avevo letto) ma fino ad ora ho ottenuto l'esatto contrario, soprattutto se paragonato agli scatti fatti senza autoguida (tempo di esposizione massimo di 15sec)

vi propongo il risultato affiancato di due differenti sessioni su M101, tenute per due notti di fila. (ovviamente sono croppate sulla sola galassia, se volete l'intero campo posso inserirlo)
Setup: 80ED ProGold edition con spianatore riduttore SW, Canon EOS 500D defiltrata parziale, Bresser Exos2 "guidata" da una ASI224MC su cannocchiale SVBONY 60mm e PHD2
il tempo effettivo di posa è scarso per entrambe visto che in entrambe le serate ho iniziato a scattare verso mezzanotte e poi rischiavo di morire assiderato.
gli scatti sono stati allineati entrambi con DSS (per motivi di rapidità, solitamente uso Pixinsight per tutto), importati in PI, stretchati e tratti con AutomaticBackGroundExtractor. nessun'altra elaborazione
5 dark
7 flat
71 bias
esposizione canon a 1.600ISO (secondo dslr-astrophotography il miglior valore per questo specifico modello)
Luna piena o giù di lì
https://i.ibb.co/LYNQ7WB/Immagine.png (https://ibb.co/djmbYqX)
a sinistra il risultato della seconda serata, tutte esposizioni da 120"
a destra il risultato della prima serata, esposizioni multiple da 15", 40" (la maggior parte) e uno scatto da 120" (stavo testando l'autoguida)

è vero che si tratta di esposizioni brevi (entrambe meno di un'ora) ma a fronte di una differenza di soli 5minuti di esposizione totale la differenza di segnale tra le due foto è netta
la quantità di rumore invece, almeno a confronto con gli scatti su M42 che ho fatto un paio di mesi fa (senza guida, centinaia di pose da 15 secondi) è ENORME.
nella foto di destra inoltre, nonostante il dithering attivato, il rumore è pure a pioggia

le domande: è normale un risultato del genere, con un rumore così invadente? forse ho fatto pochi dark? sto sbagliando qualcos'altro??

grazie a tutti voi!

[Alby68a]

Come hai regolato l'istogramma per le due sessioni?

Il fatto che hai tanto rumore e poco segnale con le foto da 120" è strano. Forse avevi un cielo troppo luminoso e degli iso troppo elevati per quel cielo. Vado ad intuito non avendo grossa esperienza.
Che cielo hai da dove fotografi? Hai utilizzato dei filtri anti-inquinamento? Tipo UHC o CLS?

[Altomare Secca]

l'istogramma non l'ho guardato affatto, lo uso solo per fare i flat

nessun filtro

cielo subrurale, si vede bene anche l'arco di orione
come ho scritto c'era pero la luna piena, in piena Vergine ma non poi cosi tanto lontana da M101

[Alby68a]

Non puoi impostare iso e tempo di esposione corretti se non leggi l'istogramma. Ho sempre letto che è fondamentale una buona impostazione dell'istogramma per valutare l'esposizione corretta. Devi avere la campana il più possibile a sinistra, quel tanto da non mangiare segnale. Altrimenti, se troppo spostata a destra, rischi di raccogliere molto rumore, ed allora neanche con una ora di esposizioni lo riduci abbastanza. Il problema forse sta tutto qui.
Ciao

[Altomare Secca]

uhm, non so se sono d'accordo.
di base il tempo di posa dovrebbe essere il più lungo possibile a prescindere dall'istogramma

[AldoD]

Temo che dall'istogramma non si possa prescindere :D


In ordine sparso:
Luna piena: meglio evitare specie se sei senza filtri
Reflex non raffreddata: più aumenta il tempo di esposizione più ovviamente il sensore si scalda e hai rumore termico. In estate sarà peggio.
Rumore a pioggia: fare dithering, ovviamente, mi sembra che a sx sia più contenuto. Ogni quanto fai dithering? Direi almeno ogni 5 esposizioni
Dark: sono pochi, almeno qualche decina, anche i flats. Io ne uso 30.


Ho usato anch'io la reflex per diverso tempo e il consiglio principale che posso darti se vuoi fare deep è di prendere una camera astronomica raffreddata.

[Altomare Secca]

mi spiegate meglio questa storia dell'istogramma?

Però a me sembra assurdo che il problema sia la reflex.. astrobin è pieno di foto fatte con la mia stessa strumentazione :(

[Alby68a]

Il problema di quelle foto non è la reflex in se.
Anche se la reflex ha almeno tre punti critici rispetto alle astronomiche.
1. Il QE è meno della metà di una camera astronomica con moderni CMOS. Quindi a parità di fotoni incidenti sul sensore ne legge molto meno. Quindi sei costretto ad integrare di più.
2. Non è raffreddata. Maggiore rumore termico. Diventa cruciale fare tanti dark.
3. L'elettronica di pre-elaborazione della reflex non genera mai un raw grezzo al 100%.
4. Devi modificarla per renderla sensibile alla banda di emissione dell'idrogeno.

Il vantaggio sta nell'avere un grosso sensore a basso costo.
Io utilizzo una 450D. Minimo sindacale. A 1600 iso se non ho un cielo scuro, scuro le foto hanno molto rumore. A 800 ISO invece molto meno.

Su come leggere l'istogramma puoi vedere i video di Fornaciari o Astrophil.

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[stevesp]

Riprova in serate con meno luna e facendo più dark e vedrai che andrà molto meglio

[Altomare Secca]

Oggi il cielo sembra sgombro e nn dovrebbe esserci luna.
Se posso riprovo, magari a 800iso.

Ho un filtro uhc svbony ma so che per le galassie non è indicato

[Alby68a]

Il filtro uhc non è così selettivo. Puoi riprendere le galassie ed eliminare un po' di IL.
Qui trovi una breve ed utile introduzione all'istogramma: https://www.youtube.com/watch?v=6XpibNoKlf4

[stevesp]

Non cambiare troppe cose

[cesarelia]

Vedendo le immagini di M101 mi sembra chiaro che con le pose da 120s c'è stato anche qualche problemino di inseguimento, quindi mi concentrerò sull'immagine a pose miste.

Iniziamo con il capire la natura dei due tipi di rumore e le rispettive panacee.

Inizialmente pensavo (erroneamente) che il rumore termico consistesse solo in "pixel caldi" (hot/warm pixel) o "pixel freddi" (cold/dead pixel), che di solito sono relativamente isolati. Poi ho capito che consiste anche in uno specifico pattern (che per errore associavo al rumore elettronico). Il rumore termico è generato da una continua emissione di elettroni, che si accumula sempre di più durante il tempo di esposizione. Quindi un tempo di esposizione doppio determina un rumore doppio. Se il rumore termico aumenta linearmente con il tempo di esposizione, e così fa anche il segnale acquisito, allora il rapporto (segnale)/(rumore_termico) non si riduce all'aumentare dell'esposizione, anche a prescindere dagli ISO. Capirai che quando i tuoi scatti non erano guidati (<15s) avevi un terzo del rumore termico che hai a 40s; ma consolati, avevi anche un terzo del segnale.
Un problema forse più cruciale è che la velocità di emissione di questi elettroni "termici" dipende anche dalla temperatura, quindi se il sensore si surriscalda durante la sessione, allora gli ultimi scatti avranno più rumore dei primi, anche se il tempo di esposizione rimane identico. Suppongo che nelle sessioni con scatti brevi, il sensore aveva più momenti intermedi "di respiro" in cui raffreddarsi, ma facendo una sessione più intensa si porta il sensore a temperature maggiori. Magari per prima cosa si può lasciare qualche secondo di raffreddamento tra uno scatto e l'altro. Poi, come ti ha detto Alby68a, diventa cruciale fare tanti dark, ora più di prima (ne hai fatti solo 5); solo così abbassi il rapporto S/R. Per comodità puoi generare una volta sola il master dark frame e usare lo stesso in tutte le sessioni a temperatura simile. Il rumore termico dipende dall'invecchiamento del sensore, quindi le librerie dei dark vanno aggiornate ogni sei mesi circa.

Andiamo al rumore elettronico; secondo me tende ad essere sottovalutato, e non lo trascurerei a priori, soprattutto con le DSLR commerciali; ma forse hai esagerato dandogli molta importanza raccogliendo più bias che dark.
Il rumore elettronico ha tre componenti:
- una casuale, azzerata dal processo di integrazione (stacking);
- una non casuale di fabbrica (rumore di lettura), che sarebbe meglio fosse più ridotto possibile, e aumenta con il numero di bias frame raccolti (ne hai fatti ben 71!!!);
- un offset specifico di ciascun pixel e dipendente dagli ISO; è leggermente dipendente anche dalla temperatura (il raffreddamento, che è fondamentale per il rumore termico, aiuterebbe anche un pelino contro quello elettronico).
In generale al crescere del tempo di esposizione il rumore termico diventa più pesante di quello elettronico, e il rapporto (segnale)/(rumore_elettronico) tende a pendere a favore del segnale (il rumore elettronico è indipendente dai tempi di esposizione). Invece i problemi sugli scatti di M101 mi sembrano dipendere dal tempo di esposizione, quindi non credo che il rumore elettronico sia determinante ed eviterei di perdere tempo con i bias, almeno in un primo momento in cui hai altre gatte da pelare. Al massimo puoi analizzare il master bias frame per capire quanto potrebbe incidere e se è veramente importante.

Il rumore a pioggia rappresenta delle trame che possono essere peculiari sia del rumore termico che di quello elettronico. In ogni caso non basteranno i dark nè i bias, il dithering è d'obbligo. [NB: poiché il master dark frame contiene anche i pixel caldi, e viene sottratto ai flat, si potrebbe rischiare di eliminare del segnale buono (ad es. una stella) che, casualmente, si trovava in corrispondenza di un pixel caldo; il dithering aiuta anche in questo perché, spostando di poco l'inquadratura, ogni pixel caldo non si troverà sempre in corrispondenza dello stesso punto del cielo.]

[stevesp]

Ha fatto più bias perché ci vogliono 2 minuti a farli, mentre i dark vanno fatti al tempo di esposizione e magari al freddo a mezzanotte pensava a quando poteva scappare al caldo in casa

[Altomare Secca]

bè, si.
leggevo che i bias possono essere fatti una volta e riutilizzati praticamente sempre, l'importante è farli alla stessa ISO dei light. inoltre da più parti ho visto/letto che un buon numero è da 50 a 80: visto che sono veloci da fare (la temperatura non è rilevante e basta lasciare la macchina al buio totale a scattare) li ho fatti qualche tempo fa e li riutilizzo.

proverò ad aumentare i dark, magari dividendoli in 3 sezioni (inizio, metà e fine sessione) e farne una 30ina
proverò anche ad aumentare l'intervallo tra una posa e l'altra (ora che ci penso mi pare che ho impostato 6 o 10 secondi tra ogni posa.) magari portandolo a 1 minuto (anche se così i tempi si dilateranno parecchio, ma pazienza)

per quanto riguarda l'inseguimento forse ho finalmente trovato il colpevole del bilanciamento impossibile! https://www.astronomia.com/forum/showthread.php?41957-bilanciamento-su-Exos2-(con-video)&p=432147&viewfull=1#post432147

[stevesp]

Non serve un intervallo così lungo tra una posa e l’altra. Ok al rumore termico ma non è una stufa a pellet
Pochi secondi bastano

[stevesp]

Purtroppo i dark richiedono tempo
Però se ti segni a che temperatura li hai fatti puoi farti le librerie e riutilizzarli
Fai librerie con intervalli di qualche grado (5-10) e sei a posto

[iaco78]

Ottimo l'intervento di cesarelia, una ottima ed utile panoramnica sui diversi tipi di rumore.
Aggiungo un suggerimento per i dark con camere non reffreddate. Conviene sempre fare un po di light e poi un dark.. di nuovo un po di light e poi un dark.... almeno.. cosi mi insegnarono..;)



(la temperatura non è rilevante e basta lasciare la macchina al buio totale a scattare)
Chiusa ovviamente... senza possibilita' di infiltrazioni..

[Serafix]

concordo con iaco78, bravo cesare :cool:
cercavo proprio spiegazioni in merito al rumore e quel post è meglio di wikipedia ;)