Readout noise vs bitdjup

Astronomiska CCD-kameror (ej webkameror)
Martin F
Inlägg: 1380
Blev medlem: 2013-11-06 12:16:53
spamtest: JA

Readout noise vs bitdjup

Inläggav Martin F » 2017-07-09 14:41:23

Kan någon reda ut hur utläsningsbrus och bitdjup påverkar varandra? Om jag som exempel har två kameror:
1. 12 bit, 1e utläsningsbrus.
2. 14 bit, 2,3e utläsningsbrus.

Bortsett från alla andra faktorer, hur skulle de stå sig mot varandra? Lägre utläsningsbrus vs högre bitdjup.

Skickat från min E5823 via Tapatalk
hbar
Inlägg: 413
Blev medlem: 2010-05-14 18:22:47
spamtest: JA
Ort: Lund

Re: Readout noise vs bitdjup

Inläggav hbar » 2017-07-09 17:03:35

Om man ang utläsningsbrus i e (registrerad foton) så är det redan normaliserat o då är det eg bara full well som man skulle "skala" det mot.

Praktiskt så mäter man brus i signal/maxsignal och det kan man ju då ange i bitar (under förutsättning att maxsignal är max för ad-omvandlare) vilket kommer att göra att en 12 bitars med 2 bitar noise är samma absoluta spänning som som en 14 bitars med 8 bitar noise.

Nu är det inte bara upplösning utan även hur signalen är förstärkt dvs antal bitar per registrerad foton (lite felaktigt uttryckt i "e"). Detta innebär att om det är samma sensor som anv del med en 12 bitars o en 14 bitars sensor så med samma förstärkning så har den ena tex 1 e/bit medan den andra har 4 e/bit.

Sen måste man skilja på utläsningsbrus o sensorbrus (dark + termic). Utläsningsbrus kommer från förstärkare, ad-omvandlare mm). Att detta är intr beror på att om man har mycket utläsningsbrus så kan det vara bättre att ta få långa exponeringar medan om man har lite så förlorar man inte så mycket på att ta många korta (vilket underlättar guidning).

Om man stackar många bilder så försvinner skillnaden i upplösning rätt fort och man för samma resultat med en 12 bitars som 14 bitars (eller tom 1 bitars sigma delta) omvandlare.

Många tillverkare tar rätt lätt på nomenklaturen och det kan därför vara lämpligt att man kritiskt ifrågasätter vissa data.

/Håkan
RCX400-12, C8, WO158, WO98
Daystar Quantum 0.5Å, CGE, CGEPro
Martin F
Inlägg: 1380
Blev medlem: 2013-11-06 12:16:53
spamtest: JA

Re: Readout noise vs bitdjup

Inläggav Martin F » 2017-07-09 17:32:26

Tack så mycket för svaret Håkan!
Jag har sedan länge lärt mig att ta marknadsföringssiffror med en nypa salt, oavsett om det gäller watt på förstärkare eller något fotorelaterat :good:

Jag väger (i min fantasi) mellan två kameror med liknande egenskaper, förutom just att den ena är 12 bit med lägre utläsningsbrus och den andra 14 bit med något högre utläsningsbrus. Som jag kommer att använda kameran så är det mer sannolikt med längre exponeringar.

Sensorbruset kan man väl till viss del bekämpa med dithering? Jag har på min DSLR nästan helt slutat med darks och kör bara dithering med gott resultat.
hbar
Inlägg: 413
Blev medlem: 2010-05-14 18:22:47
spamtest: JA
Ort: Lund

Re: Readout noise vs bitdjup

Inläggav hbar » 2017-07-09 22:10:28

Dark är inget brus utan en pixel individuell läckström som är temperaturberoende. Denna kan du därför "smeta ut" med dithering vilket gör det mindre synbar men den försvinner inte utan felet sprids bara över ett större område. Övrigt sensorbrus är random och jämförbart med övriga bruskällor.
Det viktigaste är egentligen inte hur stort bruset är utan om det är ett rent brus eller en störning (tex överhörning från andra komponenter). Ett rent brus kan medelvärdesbildas bort men en störning kan bara smetas ut så den blir mindre synlig.

Personligen hade jag (om alla andra egenskaper var samma) gått på 12bit 1e.

/Håkan
RCX400-12, C8, WO158, WO98
Daystar Quantum 0.5Å, CGE, CGEPro
Martin F
Inlägg: 1380
Blev medlem: 2013-11-06 12:16:53
spamtest: JA

Re: Readout noise vs bitdjup

Inläggav Martin F » 2017-07-09 23:33:45

OK, och bara så att jag hänger med i ditt resonemang - varför hade du valt 12 bit och 1e? Oftast brukar ju högre bitdjup vara bättre och om jag nu inte tänker köra en massa korta exponeringar... snarare 3-10 minuters.
hbar
Inlägg: 413
Blev medlem: 2010-05-14 18:22:47
spamtest: JA
Ort: Lund

Re: Readout noise vs bitdjup

Inläggav hbar » 2017-07-10 00:45:58

En fråga är hur många bitar 1e resp 2,3e motsvarar. Om 1e motsvarar en bit på 12b-omv så motsvarar 2,3e ca 10 bitar på 14b-omv. Den ökade upplösningen äts nästan upp av bruset. Nu kan man naturligtvis minska bruset med medelvärdesbildning men då ökar också upplösningen på 12b-omv.

Tar du bara enstaka bilder med lång exp så blir det obetydlig skillnad då den ökade upplösningen till stor del äts upp av bruset. Tar du tex 16 bilder o medelvärdesbildar så får du ner bruset en faktor 4 och ökat upplösningen med 4 bitar. Din 14b-omv har (i teorin) blivit 18b o 12b-omv har blivit 16b. Nu gäller detta bara för en helt linjär ad-omv och med äkta brus men i praktiken behöver du inte ta så många bilder för att skillnaden i upplösning nästan försvinner (men det gör inte skillnaden i utläsningsbrus).

http://www.stark-labs.com/craig/resourc ... acking.pdf

Han har också 5 artiklar om brus som är väl värda att läsa

http://www.stark-labs.com/craig/resourc ... Part-1.pdf

Jag har en Canon 1000d (12 bitars) och en 450d (14 bitar) och tycker inte där är någon märkbar skillnad i upplösning men jag brukar normalt stacka 10 bilder eller mer. Jag uppskattar att nedladdningen på 1000d är snabbare och även efterföljande behandling då filerna är mindre.

/Håkan
RCX400-12, C8, WO158, WO98
Daystar Quantum 0.5Å, CGE, CGEPro
Användarvisningsbild
AstroFriend
Inlägg: 4069
Blev medlem: 2012-12-17 13:30:45
spamtest: JA
Ort: Stockholm
Kontakt:

Re: Readout noise vs bitdjup

Inläggav AstroFriend » 2017-07-10 04:36:10

Hej,
Med risk för att jag inte är riktigt vaken kl 4 på morgonen. Men Håkan, du skrev att felet inte försvinner utan bara smetas ut vid dithering. Men i varje fall under vissa omständigheter försvinner det helt. En het pixel har så markant avvikande värde att vid stackning med till ex sigma klippning så utesluts sådana värden helt. Dock blir det en bild mindre som bidrar med signal, men med många subbilder blir det ingen märkbar skillnad i bruset (random) .

På en färgkamera har man i regel gjort debayering innan stackning och då smetas heta pixlar ut och blir svårare eller omöjliga att helt få bort med dithering. Om man istället först demosaicar bilderna slipper man debayering och dithering fungerar bättre såsom på en monokrom kamera. Lite förenklat, även dessa bilder blir ju i regel interpolerade vid aligningen som man gör innan stackning. Gör man bara sidjusteringar i hela pixelsteg blir det bättre ur vissa synpunkter.

Hade man kalibrerat med darks så hade random noise tillförts från alla darks som inte har någon nyttosignal, det slipper man vid dithering samt det trista jobbet att ta alla bilder och hålla reda på dom. Det blir många bilder när man inte har stabiliserad kylning.

Jättebra förklarat om bitar. Det är svårare att göra en 14 bit ad omvandlare än en 12 bit så den senare kan vara av bättre kvalite. Utläsningen skall ju gå så snabbt på en dslr bland annat.

Jag hade tidigare en Canon 5D med 12 bit adc, nu har jag en Canon 6D med 14 bit adc. I början tyckte jag den nya var mycket bättre, nu när jag lärt mig demosaicing ser jag att skillnaden inte var så stor.

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

Homepage: http://www.astrofriend.eu
hbar
Inlägg: 413
Blev medlem: 2010-05-14 18:22:47
spamtest: JA
Ort: Lund

Re: Readout noise vs bitdjup

Inläggav hbar » 2017-07-10 11:40:53

Bara dithering ger utsmetning, kombinerat med filtrering så kan heta pixlar helt tas bort men det kan dom också med bad pixel map. Mindre heta pixlar smetas ut o bidrar till oskärpa . Tar man för få (eller dåliga darks) så ger de också ett brus bidrag. Jag kör först darks och sen bad pixel mapp då de heta pixlarna är dom som darks har svårast att hantera. Nebulosity vet att det är en färgsensor och använder bara angränsande pixlar av samma färg när den skall ersätta en bad pixel (och har man först kört darks så har de angränsande pixlarna fått rätt värde).

Vad man tycker är enklast i förhållande till resultat får var och en ta ställning till men på 1000d så är egenuppvärmningen mycket liten (några grader de första 10 minuterna) och det lilla batteriet klarar 4-5 timmars kontinuerlig bildtagning även när det är kallt. Nyare kameror men kraftfullare processor lider mer av uppvärmnings problem men har ofta bättre sensor o analogdel med mindre brus.

/Håkan
RCX400-12, C8, WO158, WO98
Daystar Quantum 0.5Å, CGE, CGEPro

Återgå till "CCD-kameror"

Vilka är online

Användare som besöker denna kategori: 1 och 0 gäst