Simulering av kameror

Digitala systemkameror (ej vanliga digitala med fast optik)
Användarvisningsbild
AstroFriend
Inlägg: 3720
Blev medlem: 2012-12-17 13:30:45
spamtest: JA
Ort: Stockholm
Kontakt:

Simulering av kameror

Inläggav AstroFriend » 2017-10-06 01:34:49

Hade lite långtråkigt idag. Satte ihop ett Excel ark med exponerings simuleringar på 3 kameror som jag tycker är intressanta.

Mycket enkelt men kul att labba med olika setups och se vad det ger i slutändan.

Jag har lagt in data för, Atik 16200, Canon 6D och ASI 1600.

Man sätter ett värde på hur hög signal man vill ha ut utan att den klipper.

Man sätter nivån på det ljussvaga objektet man vill beräkna S/N på.

Anges i antal fotoner per sekund och pixel. Jag har valt det gröna våglängdsområdet för att kunna jämföra mono och färg kameror.

Visar S/N för subbar och den stackade bilden.

Går ut på att räkna fram hur många subbar som behövs för att få ett S/N på 50, eller valfritt.

Det som kommer skilja de olika kamerorna åt är dels hur lång tid det tar att fylla pixeln till klippnivån, dels hur många subbar det behövs för att nå till ex S/N på 50.

Längst ned ser man hur lång tid det tar för att nå detta värde för de olika kamerorna och med olika inställningar. Det tar även med dödtiden mellan exponeringarna som kan bli ganska lång tid med många subbar.

Det räknar också ut vilken fokallängd som krävs för att få 1" per pixel.

Här är beskrivning och nedladdning på det om någon tycker det är kul att testa:
http://astrofriend.eu/astronomy/tutoria ... iency.html

Är väl lite buggar nu i början.

/Lars
Camera: Canon EOS 5D/6D
Mount: EQ6
Telescope: TS130 APO
Samt en massa tålamod!

Homepage: http://www.astrofriend.eu
Användarvisningsbild
AstroFriend
Inlägg: 3720
Blev medlem: 2012-12-17 13:30:45
spamtest: JA
Ort: Stockholm
Kontakt:

Re: Simulering av kameror

Inläggav AstroFriend » 2017-10-21 08:34:54

Nu har jag lagt till det termiska bruset från dark current. Se längst ned:
http://www.astrofriend.eu/astronomy/tut ... iency.html

Man ser att när den okylda dslr kamerans sensor ligger under 0 grader C börjar det termiska andelen av bruset bli lågt. Där hamnar man vid en utomhus temperatur på ca -6 C eller lägre för en Canon 6D.

Prova att testa med olika värden. Hur många fotoner per sekund på ett svagt objekt kan ni få fram från gamla bilder ni tagit, likaså bakgrunden (ljusföroreningen).

Riktigt lärorikt och spännande.

Men som jag varnat för tidigare, jag kanske inte hittat alla buggar än.

Lars
Camera: Canon EOS 5D/6D
Mount: EQ6
Telescope: TS130 APO
Samt en massa tålamod!

Homepage: http://www.astrofriend.eu
hbar
Inlägg: 379
Blev medlem: 2010-05-14 18:22:47
spamtest: JA
Ort: Lund

Re: Simulering av kameror

Inläggav hbar » 2017-10-21 10:42:03

Hej Lars

Tänkte att du kanske var intr av denna skrift som tar upp jämförelse mellan cmos o ccd. Visserligen är den några år gammal men om inte annat så ger den en överskådlig förklaring på hur de olika sensorerna är uppbyggda.

http://www.cse.wustl.edu/~jain/cse567-1 ... index.html

Jag har nu också köpt en 6d och håller på att utvärdera men några vackra bilder lär det inte bli än på länge med det permanenta molntäcke vi har här nere på sydkusten.

/Håkan
RCX400-12, C8, WO158, WO98
Daystar Quantum 0.5Å, CGE, CGEPro
Användarvisningsbild
Tannerswe
Inlägg: 250
Blev medlem: 2013-04-22 05:06:46
spamtest: JA
Ort: Kalmar
Kontakt:

Re: Simulering av kameror

Inläggav Tannerswe » 2017-10-21 16:18:55

Väldigt intressanta saker du gör Lars och ngt jag borde ha satt mig in i sen tidigare.

Ett par frågor.

Ett mål S/N på 50... är det bra lagom eller hur ska man tolka detta värde?

Inkommande 100/px/s skriver du är ett lågt värde. Om man har en blandbild, säg min bild på Cygnus. Vad skulle man anta eller utgå ifrån på en sådan bild?
Kan man kolla av hur pass mättad ens bild är och på så sätt räkna fram vad man haft för inflöde?

I min Cygnusbild så körde jag 8st 120s exponeringar. Med 100/px/s skulle 200s vara max samt att 10st subbar skulle gå åt för önskad S/N. Hur kan jag bäst tillämpa ditt ark för att optimera mina exponeringar i tid och antal... likaså, hade ISO 400 varit än bättre att utgå ifårn och kört ännu längre exponeringar, alt att man ska utgå ifrån något annat än 100/px/s.

Lätt förvirring råder nu innan jag fått grepp på delarna :P
Camera: QHY 183C/Sony a7RII/Canon EOS 6D Baader mod/Canon 600D Baader mod
Mount: NEQ6 Pro + Rowan belt mod + EQ6 wedge + Polemaster
Telescope: RC6

https://www.facebook.com/tannerstedtphoto
Användarvisningsbild
AstroFriend
Inlägg: 3720
Blev medlem: 2012-12-17 13:30:45
spamtest: JA
Ort: Stockholm
Kontakt:

Re: Simulering av kameror

Inläggav AstroFriend » 2017-10-21 23:48:30

Hej Håkan,
Tack för länken, den blir perfekt att lägga på hemsidan för de som vill gå djupare i konstruktionen av sensorn. Själv har jag väl ganska bra koll på de äldre konstruktionerna, men skulle gärna vilja veta mer om den moderna tekniken och hur Sony konstruerar sina sensorer, har inte hittat mycket att läsa om de förutom de mer självklara sakerna.

Sony nämner att vissa av sensorerna arbetar med hål istället för elektroner, precis som i halvledare. De nämner att det ger överlägsna egenskaper vad gäller mörkerström till ex. men vad är det i fysiken bakom det som ger de egenskaperna?

I CMOS har man ganska ofta ett enormt antal ADC, hur lyckas man matcha de?

Vet du något om det eller har något tips där man kan läsa om det?

/Lars
Camera: Canon EOS 5D/6D
Mount: EQ6
Telescope: TS130 APO
Samt en massa tålamod!

Homepage: http://www.astrofriend.eu
Användarvisningsbild
AstroFriend
Inlägg: 3720
Blev medlem: 2012-12-17 13:30:45
spamtest: JA
Ort: Stockholm
Kontakt:

Re: Simulering av kameror

Inläggav AstroFriend » 2017-10-22 00:33:20

Hej Jörgen,
Kul du finner det intressant. Är ju alltid bra att fundera på om man utnyttjar tekniken på bästa sätt.

Att finna överexponerade stjärnor är ganska enkelt. En Canon har 14 bit och därmed ca 16000 ADU som max, efter bias subtraherad ca 14000 kvar. Har man laddat in bilden med gain = 1 så får man direkt värdena. Jag brukar använda Fitswork till det. Med Fitswork ser man också enkelt profilen på stjärna. Syns väldigt tydligt när man inte har den spets på toppen som det skall vara. En klippt stjärna har en platå och det är ofta olika för de olika färgerna.

I ditt fall med modifierad kamera så får du mycket högre signal in på den röda kanalen så den lär klippa långt före grön o blå.

Hur hög signal man vill klara beror ju lite på hur man vill visa sitt objekt. Personligen tycker jag det blir fult om man bara koncentrerar sig på det svaga objektet, till ex en nebulosa och sedan att alla stjärnor är klippta och färglösa. Vid högre värden kanske man får arbeta med två olika iso eller exponeringstider för att klara både starka och svaga signaler. I ditt fall borde det vara enkelt eftersom du redan separerar stjärnorna som en del i din bildbehandling. Jag har provat med ISO400 och ISO1600 en del, kan bli lite problem att aligna dem, och lite annat också. Ibland är det kanske bättre att variera exponeringstiden, beror lite på kamerans konstruktion, på en ISO less borde det vara bättre.

Canon 6D omodifierad:
För att få fram hur många e- / pixel / sekund så är nog enklast att studera raw bilder i CFA formatet, alltså innan man omvandlar till färg, som du redan tagit och räkna baklänges. Säg att du använder ISO800, då får du ta fram vilken gain det motsvarar, säg att e-/DN är ca 0.75 vid ISO800, alltså en AD Unit motsvarar 0.75 elektroner, kan ju också anges som inversen, man får kolla noggrant så man menar samma sak. För den gröna kanalen är QE ca 0.5. Har du då ett ADU värde på en pixel på 10000 (efter bias dragits bort och i centrala delen av bilden där inte vinjettering påverkat) skulle det motsvara 7500 elektroner eller ett flöde av 15000 fotoner för den exponeringstid du använt. Är exponeringstiden 150 sekunder blir det då 100 fotoner / pixel / sekund. Har kameran betydande mörkerström måste du även dra bort det och inte bara biasen.

Förutom att få bra dynamik vill man ju att de ljussvaga delarna skall återges fint utan brus. Mät signalen på samma sätt som ovan men nu på till ex nebulositeten. Här är det än viktigare att bias/dark kalibreringen blir rätt. För att få bruset rätt behöver man få ett värde på ljusföroreningarna, gör på samma sätt här på ett stjärntomt fält nära mitten av bilden. Mät på alla tre färgkanalerna då nivån ofta varierar kraftigt.

S/N = 50 var inte sådär väldigt djup tänkt bakom, men du kan sätta andra värden om du vill. Det jag läst är att i slutbilden bör man eftersträva ett S/N på 35 eller bättre, det gällde i varje fall för tryck i tidning. Nu går man ju ganska groteskt fram med stretchningar och annat i bild behandlingen så man måste har marginaler, 50 kan kanske vara ett värde att utgå ifrån i vissa fall. Men beror ju väldigt mycket på objekt och hur bilden skall användas.

Man kan göra det här på andra sätt också, hur man gör beror på vad man har för verktyg och hur mycket tid man vill lägga ned på det.

Mitt Excel ark är inte tänkt för precisions mätningar utan mer att man skall labba med olika värden i de röda fälten, helst med ledning av sina tidigare bilder och se hur olika förhållanden påverkar, framför allt hur exponerings effektiviteten påverkas i detta fall.

/Lars
Camera: Canon EOS 5D/6D
Mount: EQ6
Telescope: TS130 APO
Samt en massa tålamod!

Homepage: http://www.astrofriend.eu
hbar
Inlägg: 379
Blev medlem: 2010-05-14 18:22:47
spamtest: JA
Ort: Lund

Re: Simulering av kameror

Inläggav hbar » 2017-10-22 11:39:42

Sonys HAD-CCD sensors har funnits ute ett antal år och när de nu börjat tillverka cmos så implementerar de samma teknik där, du kan läsa lite enkelt beskrivet här
https://pro.sony.com/bbsccms/ext/Broadc ... D_CMOS.pdf

I grunden så är det (som jag tolkar det) ett sätt att få liknade effekt som MPP (Multi Pinned Phase) på traditionella ccd-er.

Lineariteten på 12/14 bitars ad omv är idag så bra att eventuella fel borde vara mindre än qe spridning i pixlarna. Ref signalen är ju gemensam o alla ligger på samma substrat. Kan tänka mig att de lite bättre dslr har en fabriks "flats" lagrad tillsammans med bad pixel mappen så sista korrigering sker i mjukvaran. En del kameror har ju även "dust" hantering.


Har du testat
http://www.darklights.org/simccd/
Började titta lite på det för några år sen men har inte haft tid att tex lägga in en 6d.

/Håkan
RCX400-12, C8, WO158, WO98
Daystar Quantum 0.5Å, CGE, CGEPro
Användarvisningsbild
AstroFriend
Inlägg: 3720
Blev medlem: 2012-12-17 13:30:45
spamtest: JA
Ort: Stockholm
Kontakt:

Re: Simulering av kameror

Inläggav AstroFriend » 2017-10-22 21:55:16

Tack Håkan,
Den länken gav en bra översikt på Sonys olika tekniker, deras senare med bakbelysta sensorer fanns inte med vad jag kan se, inte heller den med processor och minne på samma chip som sensorn. Fast den senare kanske bara är en nackdel vid deepsky pga extra störningar, men säkert bra vid planetfoto pga snabbheten.

Excel arket:
Jag har arbetat vidare med mitt Excel ark. Har nu med att att man också för färgbilder med mono kameror måste ta tre bilder med var sitt filter och för färgkameror behöver ca 4 ggr fler bilder för att återskapa den förlorade upplösningen pga bayer filtret. Går ungefär jämt ut. Lade sedan till en beräkning till som visar skillnaden mellan olika sensorer beroende på hur många pixlar de har när man bygger mosaiker. Har också lagt in mer förklarande text så det förhoppningsvis blir lite överskådligare. Beräkningarna sker nu också betydligt mer noggrannare då det tar med fler faktorer som påverkar. Testa med olika temperaturer för den okylda DSLR kameran.

Till slut la jag till ytterligare en kamera, QHY367C, deras fullframe baserad på Sony sensorn. Om allt blivit rätt så ser man att den sensorn ligger bra till. Har nu också med den perfekta kameran vi alla väntar på.

http://astrofriend.eu/astronomy/tutoria ... iency.html

Skall lusa igenom det några gånger till och sedan kommer det mer snart igen.

/Lars
Camera: Canon EOS 5D/6D
Mount: EQ6
Telescope: TS130 APO
Samt en massa tålamod!

Homepage: http://www.astrofriend.eu
Användarvisningsbild
AstroFriend
Inlägg: 3720
Blev medlem: 2012-12-17 13:30:45
spamtest: JA
Ort: Stockholm
Kontakt:

Re: Simulering av kameror

Inläggav AstroFriend » 2017-10-23 15:15:53

Hej Jörgen,
Jag satte ihop en liten tutorial på hur man kan gå tillväga för att få fram peak photon flow på en pixel:
http://www.astrofriend.eu/astronomy/tut ... -flow.html

Gick lite snabbt men tror det i princip blev rätt.

/Lars
Camera: Canon EOS 5D/6D
Mount: EQ6
Telescope: TS130 APO
Samt en massa tålamod!

Homepage: http://www.astrofriend.eu
Användarvisningsbild
Tannerswe
Inlägg: 250
Blev medlem: 2013-04-22 05:06:46
spamtest: JA
Ort: Kalmar
Kontakt:

Re: Simulering av kameror

Inläggav Tannerswe » 2017-10-24 04:05:51

AstroFriend skrev:Hej Jörgen,
Jag satte ihop en liten tutorial på hur man kan gå tillväga för att få fram peak photon flow på en pixel:
http://www.astrofriend.eu/astronomy/tut ... -flow.html

Gick lite snabbt men tror det i princip blev rätt.

/Lars

Jag ska ta och kolla in :D
Camera: QHY 183C/Sony a7RII/Canon EOS 6D Baader mod/Canon 600D Baader mod
Mount: NEQ6 Pro + Rowan belt mod + EQ6 wedge + Polemaster
Telescope: RC6

https://www.facebook.com/tannerstedtphoto

Återgå till "DSLR-kameror"

Vilka är online

Användare som besöker denna kategori: 3 och 0 gäster