Conceito Teorico
como criar melhores imagens

Porque integrar?
Quantos fotogramas sao precisos?
Calibracao: como usar os fotogramas do dark,do flat e do bias

Qual velocidade ISO usar?
O Processo de Calibracao


Em baixo ira encontrar informacao importante, de qualquer das formas nada subtitui a experiencia pessoal.
Alguns especialistas decidiram criar um site e/ou uma revista dedicados a astrofotografia e que estao cheios de preciosismos, em muitos casos conhecimentos muito avancados.

Alguns dos topicos sao compreensiveis como sejam o ruido nas imagens, Drizzle, Guiagem, etc...

Nota: nao estou a escrever estes topicos para nenhuma puiblicacao que voce possa a encontrar.
Estou apenas a publicitar este meu programa que e bom livre e completo em informacao util.


Porque Integrar?
A resposta e simples: para aumentar o Sinal versus Racio de Ruido (SNR).

O resultado da imagem e mais luminosa? Nao.
O resultado da imagem e mais colorida? Nao.

O segredo esta em integrar muitas imagens-fotogramas numa unica imagem-fotograma para aumentar a informacao-SNR. o resultado nao sera nem mais luminoso nem mais colorido mas contem menos ruido o que permitira o uso do stretch do histograma para melhoramentos, evidenciando os detalhes e a cor RGB.

O exemplo do lado direito mostra o resultado de uma integracao de 1, 2, 4, 16 e 32 imagens-fotogramas.

Nao foi feita a calibracao e alguns pixels quentes sao visiveis em alguns casos (sem dark e sem bias subtraido, e sem divisao do flat).

Passe o rato-mouse por cima da foto e veja o resultado da integracao de  
   1 imagem
   2 imagens
   4 imagens
   16 imagens
   32 imagens

Como ve o resultado da imagem-fotograma nao e aumento da luminosidade ou aumento da coloracao quando se integra fotogramas de luz ... aumenta SIM a nebulosidade.

 


Apenas uma imagem-fotografa


Quantos fotogramas sao precisos?
Quanto mais fizer melhor sera porque o threshold sera mais eficiente.

O Sinal com o Racio de Ruido aumenta com a raiz quadrada do numero de fotogramas integrados, com o tempo de exposicao de cada imagem-fotograma.
Independentemente do metodo usado, esta e a VERDADE ( seja o metdo de proporcao, media, kappa-sigma , analise proporcional auto-adaptiva , ...) excepto na analise proprcional da entropia desde que seja avaliado o peso de cada pixel embora isso faca aumentar o sinal de ruido.
.

Isto quer dizer que tendo uma base SNR de 1, quando integra 10 imagens-fotogramas o SNR aumenta 3.16 (raiz quadrada de 10). Para 30 imagens e 5.47, para 50 imagens e 7.07, para 100 imagens e 10, para 300 imagens e 17.32.

Como pode ver para um ganho racio 7 ratio sao precisos de 1 a 50, mas para 200 fotogramas sao necessarios acima de 100.

Se forem 100 x 1 minuto e 10x10 minutos ... darao o mesmo resultado?
Teoricamente Sim, tomando em consideracao o SNR ... mas na pratica NAO, face ao resultado final.
A diferenca entre 10 minutos de exposicao e 1 minuto de exposicao esta em que o SNR em 10 minutos de exposicao e maior que 3.16 relativamente a 1 minuto de exposicao.

Da-nos o mesmo SNR se integrarmos 10 fotogramas de luz de 10 minutes ou 100 fotogramas de luz de 1 minuto. No entanto,nao tera o mesmo sinal (que e o que nos interessa). Para voce perceber, suponha que coloca apenas o signal de ganho de fotoes luminosos que capta em cada imagem-fotograma e deixa de lado o sinal de ruido inerente ao efeito termico do chip.Neste caso tinha optimas imagens.

Imagine uma nebulosa longinqua e voce apanhou fotoes luminosos dela em cada 10 minutos. Se estiver a usar 10 minutos de exposicao, tera capturado fotoes para cada fotograma de luz e quando integrados o sinal sera ampliado.
Se estiver a usar 1 minuto de exposicao captara fotoes luminosos apenas para alguns dos seus fotogramas de luz.

Posso integrar duas ou mais imagens-fotogramas?
Afirmativo, a regra do quadrado aplica-se tambem para pequenas integracoes.

Quando integramos duas imagens-fotogramas o SNR aum enta pra 1.414 (raiz quadrada de 2).
Se as duas imagens-fotogramas tiverem o mesmo SNR ... entao é o mesmo que ter uma simples integracao. Isto nao quer dizer que a integracao nos da a mesma imagem, apenas que o SNR se manteve o mesmo.

No entanto, se uma integracao contiver mais fotogramas de luz ( fotoes luminosos ) que as outras, o SNR de duas integracoes sera diferente e o SNR sera mais baixo do que uma simples integracao contendo todos os fotogramas de luz ( fotoes luminosos ).

Integrando o resultado de 10X1 minuto com um fotograma de 1 minuto de SNR e igual na integracao de 2 fotogramas de luz. Isto e o que acontece quando combinamos-integramos duas imagens-fotogramas de ruido adicionado em que a melhor imagem esta danificada e a pior esta a ser integrada.


Calibracao: como usar os fotogramas do dark, flat e bias
A calibracao e um processo em que consiste na subtraccao do bias e sinal dark dividindo pelo sinal flat.
Nao explicarei aqui como se fazem os fotogramas de dark, bias e flat ( veja aqui) para melhor compreender como fazer uso deles na obtencao das melhores imagens possiveis.

Uma boa ideia
Todos dizem que temos que tirar fotogramas do dark, bias e flat para criar boas imagens, mas se o fizer da forma errada facilmente danificara bons ficheiros de luz, e ficara desapontado com os resultados.

A boa novidade e que e facil obter bons resultados. Aqui se encontram as respostas e as formas de o fazer.

Os MAUS Conceitos mais usuais
E normal pensar-se que o numero de fotogramas de dark, bias e flat esta relacionado com o numero de fotogramas de luz ( fotoes luminosos ).
Muitos usam poucos (por vezes nem um) fotogramas de dark, bias e flat ... porem podem obter muito melhores resultados usando um grande numero de fotogramas de dark, bias e flat com o mesmo numero de fotogramas de luz ( fotoes luminosos ).

Seguindo a regra da raiz quadrada tera masters mais limpos e perfeitos usando um grande numero de fotogramas. Lembre-se que esta tentando tirar o dark e o sinal bias, e nao o ruido que vem por inerencia com os fotogramas.

Por exemplo: quando subtrai o Master dark por cada fotograma esta adicionando ruido do fotograma do master dark ao fotograma em causa. O pequeno ruido do Master dark, sera adicionado ao fotograma em causa. O mesmo se passa com o master bias e o master flat.

Na verdade se usar um pequeno numero de fotogramas para a criacao de masters facilmente triplicara o ruido na clibracao do fotograma (bias e dark subtraidos e divididos pelo flat) comparando com o ruido, antes da calibracao.

No final tera 9 vezes mais (3 ao quadrado) fotoes ( fotogramas de luz ) aumentando o nivel de ruido para um nivel, para o qual podera usar um programa de limpeza de ruido.

O exemplo da imagem do lado direito mostra o resultado da integracao de (passe com o rato-mouse por cima da imagem)

32 fotogramas (sem calibracao)

32 fotogramas (2 darks, 2 flats e 2 bias - todos calibrados)

32 fotogramase0 darks, 20 flats and 20 bias - todos calibrados)

Como pode constactar o aumento do numero de fotogramas de dark, flat e bias mudifica o resultado da imagem tornando os detalhes visiveis.


Integrados 32 fotogramas (sem calibracao)

Esta e a razao pela qual, voce deve usar o maior numero possivel de dark/bias/flat . Na pratica 20 fotogramas e o minimo se nao quiser adicionar muito ruido, mas muito melhor ficara, com 50 a 100 fotogramas que lhe fara realcar verdadeiramente os detalhes.

Um apontamento sobre os Pixels Quentes
Pixels quentes, sao pixels que tiveram um comportamento deficiente. Esses pixels, tem um sinal muito forte de tal maneira que conseguem ser visiveis apesar de se ter feito o dark a cada fotograma de fotoes.

Claro que quando se subtrai o fotograma dark aos fotoes da imagem, o resultado e a remocao dos pixels quentes o que pode dar a sensacao que o fotograma dark ( dark frame ) ter sido eficaz ... mas nao e bem assim.
Ao mesmo tempo que se subtrai duplica-se o ruido calibrado ( note-se CALIBRADO ) dos fotoes luminosos.


Que velocidade ISO usar?
Uma pergunta frequente e a resposta e simples: nao tem importancia...escolha voce.

A verdade e que a velocidade ISO e uma funcionalidade das cameras DSLR. Por exemplo os chip ( ccd ou cmos ) que equipam as cameras para astrofotografia (estas cameras nao usam velocidade ISO) tem os mesmos resultados.
O uso da velocidade ISO faz obter mais fotoes, amplificando-os o seu sinal, mas tambem, nao nos devemos esquecer, que amplifica tambem o sinal de ruido.

A boa novidade esta em que voce nao necessita de alterar a velocidade de ISO para capturar um objecto longinquo. So precisara fazer longas exposicoes.

Claro que na pratica e um pouco mais complicado obter resultados baseado no que disse no paragrafo de cima, alem do que a velocidade ISO varia um pouco de marca par marca.
Varia tambem das caracteristicas de cada sensor chip (leitura de ruido e ruido electronico) que nao e simples de avaliar, e ainda da concepçao electronica do circulo electronico de cada camera ( Dslr sao diferentes das cameras para astrofotografia ).
Christian Buil avaliou oa valores de velocidade ISO para algumas Canon DSLRs

DSLR Recomendado (Optimo) Velocidade ISO
Canon EOS 10D    400    (290)
Canon EOS 20D 1000  (1000)
Canon EOS 350D 800    (900)
Canon EOS 5D 1000  (1100)

 


O Processo de Calibracao
O processo de calibracao e como cada serie de ficheiros (fotogramas) de imagens, darks, flats,...)  que nos parece um misterio mas que na realidade e bastante simples.

Em baixo esta um grafico que nos mostra o processo de calibracao total, quando todos os ficheiros estao disponiveis :

Processo de Calibracao total (todos os ficheiros disponiveis)


No entanto e o mais comum e o nao uso de ficheiros de calibracao dark, bias, flat, ... O grafico esta em baixo :

Processo de calibracao alternativo I (sem dark flat frames)

Ha quem use fazer a calibracao, mas sem bias. Veja o grafico em baixo:

Processo de calibracao alternativo II (sem bias frames)

Qualquer outro metodo para fazer calibracoes e considerado improprio. So tem estas 3 possibilidades.