1° Forum di Astronomia Amatoriale Italiano

Il primo forum di astrofili per astrofili, nato nel 2000.
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Autore Messaggio
MessaggioInviato: mercoledì 16 maggio 2018, 23:48 
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Iscritto il: mercoledì 2 gennaio 2008, 9:06
Messaggi: 6034
Località: Roma
Cita:
Il binning con sensori CMOS per aumentare la dimensione del pixel è possibile, anche se porta ad un aumento del rapporto s/r più modesto rispetto al binning di una camera CCD. Utilizzando il binning 2x2, il CMOS guadagna un fattore 2 mentre la CCD un fattore 4.

Non è così,Umberto, e Buil lo dice chiaramente: si tratta di un binning digitale, ovvero via software, e non analogico, ovvero il raggruppamento funzionale dei pixel in unità di maggiori dimensioni.
(un binning logiciel dans le cas d’un capteur CMOS, malheureusement, et non pas analogique)

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Fulvio Mete
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MessaggioInviato: giovedì 17 maggio 2018, 8:30 
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Iscritto il: mercoledì 15 ottobre 2008, 17:01
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Località: Firenze
Tipo di Astrofilo: Visualista e Fotografo
Si, il binning per i Cmos è software e serve solo per diminuire la dimensione dei file. Perchè il sistema di lettura dei pixels Cmos è differente a quello che usano i CCD, essendo effettuato per righe e non uno per uno. Questo da un lato fa sì che possa essere molto più veloce, però impedisce di effettuare il binning a livello del sensore, lo fa la fotocamera successivamente alla lettura.

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Ciò che non ha termine non ha figura alcunaLeonardo da Vinci


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MessaggioInviato: giovedì 17 maggio 2018, 9:06 

Iscritto il: mercoledì 2 maggio 2018, 19:46
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Tipo di Astrofilo: Fotografo
Caro Fulvio, con i CMOS non si può fare il binning ma si fa qualcosa che si chiama sempre binning? Come persona sono abituato a dare più importanza ai risultati piuttosto che alle definizioni. Per questo ho fatto parlare i numeri.

Ti faccio notare che hai scritto:
"Il problema di tali sensori è, a mio avviso le dimensioni dei pixel, in genere piuttosto piccoli, e l'impossibilità di operare in binning"

Con l'operazione che puoi chiamare come vuoi, il problema è risolto e si ha anche un guadagno di rapporto s/r pari a 2. Non è questo che conta?

Umberto


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MessaggioInviato: giovedì 17 maggio 2018, 12:05 
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Prendere l'immagine ripresa in bin 1x1 e riscalarla al 50% è equivalente dal punto di vista del snr.

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Mauro Narduzzi
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MessaggioInviato: giovedì 17 maggio 2018, 13:33 
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Iscritto il: mercoledì 2 gennaio 2008, 9:06
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Località: Roma
Cita:
con l'operazione che puoi chiamare come vuoi, il problema è risolto e si ha anche un guadagno di rapporto s/r pari a 2. Non è questo che conta?


Cita:
Prendere l'immagine ripresa in bin 1x1 e riscalarla al 50% è equivalente dal punto di vista del snr.

Ciao, Umberto:
Ti ha risposto Mauro Narduzi, persona molto più competente di me sulla questione (ha fatto, peraltro, un ottimo articolo sul tema su Coelum), ed io sono d'accordo con lui.
In un CCD , col binning 2x2 reale (raggruppamento di 4 pixel) la FWC originaria quadruplica fermo restando il readout noise, il che significa, se non commetto sbagli, che la digitalizzazione aumenta: se prima , ad es. era di 12 bit, diventa a 14 bit, con molti più livelli di grigio, se trattasi di camera BN.
Non credo che con i CMOS questo sia possibile e se il semplice riscalamento, come dice Mauro, dia questi risultati, ma dalle prove che ho fatto a suo tempo con la Canon sotto Maxim DL in binning (via software) 2x2 non mi è sembrato.
I mezzi per aumentare il rapporto S/R con i CMOS sono altri, come, se ben ricordo,(Mauro può confermarlo) lo stacking di molte pose brevi, che danno una resa superiore ai CCD, cosa che peraltro si fa comunemente nell'imaging planetario e che rende tali camere ideali per questo uso, ma con un numero molto maggiore di frames, come dicevo dianzi, anche, in subordine, per imaging Deep sky.

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Fulvio Mete
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MessaggioInviato: giovedì 17 maggio 2018, 18:57 

Iscritto il: mercoledì 2 maggio 2018, 19:46
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Tipo di Astrofilo: Fotografo
Ciao Mauro, Fulvio,

Mauro, cosa intendi esattamente per riscalamento? Astroart, mediante i due comandi resize (senza interpolazione) e binning 2x2, fornisce questi risultati a partire dalla stessa immagine. In alto l'originale. Volevo allegare il fit ma supera le dimensioni per il forum. In basso, a sinistra il resize al 50% e a destra il binning 2x2 digitale.

Allegato:
SNR.jpg
SNR.jpg [ 1.16 MiB | Osservato 173 volte ]


Il guadagno di SNR con il binning mi sembra evidente. Si apprezza anche da un confronto con l'originale. Non deve stupire perchè il segnale di 4 pixel si somma normalmente, mentre il relativo rumore si somma in quadratura. Questa caratteristica, puoi vedere sul web, è riportata in tutte le formule che trattano il rumore nel digitale.Probabilmente è la migliore approssimazione. Applicando la formula a quattro pixel combinati fra loro e ad un solo pixel, ottieni due valori di SNR il cui rapporto vale 2. Per quanto riguarda i software di grafica ho visto che molti,quando dimezzano il formato, interpolano e di fatto eseguono un binning 2x2 digitale.

Saluti- Umberto


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MessaggioInviato: giovedì 17 maggio 2018, 20:46 
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Iscritto il: mercoledì 2 gennaio 2008, 9:06
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Cita:
Il guadagno di SNR con il binning mi sembra evidente. Si apprezza anche da un confronto con l'originale. Non deve stupire perchè il segnale di 4 pixel si somma normalmente, mentre il relativo rumore si somma in quadratura.

Umberto:
1- nelle immagini che hai postato non mi sembra di vedere alcun miglioramento (come sono state ottenute?)
2- Non è chiaro cosa vuol dire"il segnale di 4 pixel si somma normalmente mentre il rumore si somma in quadratura".Io so che nei CMOS il segnale dei pixel adiacenti NON si somma col binning via software e che questo non da alcun beneficio come rapporto S/R, al contrario dei CCD dove la somma del segnale dei pixel adiacenti, fermo restando il readout noise, fa aumentare il rapporto S/R, un pò come succede utilizzando pixel più grandi.
3-Secondo me, l'unica cosa che si ottiene con il binning via software è la l maggiore luminosità complessiva dell'immagine, che non ha nulla a che vedere col rapporto S/R.
Nei CMOS, a mio avviso, con un redout molto basso o quasi inesistente, il rapporto S/R si aumenta aumentando i frames dei quali si fa lo stacking, e non certo col binning via software.

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Fulvio Mete
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MessaggioInviato: venerdì 18 maggio 2018, 8:14 
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Intendevo riscalare un'immagine fatta con sensore CMOS. Attenzione che gli algoritmi di scaling sono parecchi, non tutti danno lo stesso risultato.
Comunque la preview merita sicuramente un'analisi e se non ti dispiace gradirei vedere i FIT! Li puoi condividere su un servizio di sharing tipo Wetransfer, Dropbox, ecc.? Magari scopro di aver cannato clamorosamente :D :oops:

Edit: non usandolo correntemente, non conosco nel dettaglio AstroArt, pertanto spiegami per piacere cosa significa binning 2x2 digitale secondo questo software. Rescale è ovvio. Eventualmente ho la possibilità di chiedere i dettagli dell'algoritmo al produttore del software, anche se non credo servirà.

Edit su edit :crazy: : per inciso, sono un fan della tecnologia CMOS. Nel tempo ho avuto modo di approfondire un po' la questione. I produttori di camere ad uso scientifico stanno proponendo sempre di più questa tecnologia. Ho interpellato FLI e Andor ed entrambi hanno messo una pietra tombale sulla tecnologia CCD: (s)CMOS is the future. Ciò non significa che non ha più senso acquistare una camera basata ancora su CCD perché, anche se la tecnologia CMOS è tecnicamente superiore, ciò non significa che esistano ora dei sensori adatti all'uso previsto: sensori sCMOS (CMOS scientifici) sono ancora molto pochi e dunque la scelta è limitatissima. Un equivalente CMOS del KAF-4320 ad esempio non esiste... e se uno ha bisogno di un sensore con determinate caratteristiche fisiche (es. pixel 24 micron e 70 mm di diagonale del sensore) allora potrebbe essere che una camera basata su sensore CCD KAF-4320 possa essere l'unica scelta possibile. In sintesi: tecnologia (s)CMOS >> tecnologia CCD, che non equivale a dire che una qualsiasi camera CMOS è superiore ad una qualsiasi camera CCD. L'implementazione e le varie caratteristiche di contorno sono importanti e vanno tenute conto in un confronto ragionato. Detto questo una FLI Kepler 4040 la proverei taaaaaanto volentieri: https://www.flicamera.com/kepler/16803vs4040.html

Ciao

Mauro

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Mauro Narduzzi
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MessaggioInviato: venerdì 18 maggio 2018, 9:28 
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I due risultati di AstroArt sono in ogni caso il risultato di operazioni digitali avvenute quando ormai le fonti di rumore sono gia' tutte presenti, quindi non paragonabili con un binning reale. Tra l'altro non possono chiaramente fornire un livello di informazione migliore dell'immagine di partenza. A seconda dell'algoritmo utilizzato, pero', si puo' scegliere di evidenziare un certo tipo di informazione rispetto ad un altro sfruttando ad esempio le peculiari caratteristiche di segnale e rumore con le loro diverse frequenze spaziali, ed e' quello che il secondo algoritmo probabilmente fa. In ogni caso sarebbe bello avere piu' informazioni su come opera. Quindi, Mauro, se puoi dirci di piu' te ne sarei grato.

EDIT: come semplice test al volo, ho provato l'algoritmo di rescaling che utilizza il browser di Google. Ebbene, il risultato e' molto piu' vicino al "binning" che al "resize" di Astroart (e quindi applica una sua tecnica di interpolazione).

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MessaggioInviato: venerdì 18 maggio 2018, 9:44 

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Fulvio, provo a spiegarmi senza fare uso di formule. Come sai, prendendo una serie di immagini in sequenza ci sono vantaggi nel sommarle. E' la tecnica usata da tutti gli astrofotografi. Diciamo che si guadagna SNR per questioni statistiche.
Mi aiuto con uno schema
Allegato:
confronto pixel.jpg
confronto pixel.jpg [ 52.45 KiB | Osservato 134 volte ]

Sommare 4 pixel che si trovano in 4 diverse immagini o sommare 4 pixel adiacenti, ma sempre diversi, nella stessa immagine (il binning digitale) porta ad un vantaggio analogo per quanto riguarda il rapporto s/r. Non è un caso che sommando 4 immagini, torna sempre lo stesso guadagno: 2x. La differenza riguarda il formato dell'immagine finale che, nel caso del binning digitale, si dimezza.
Nel contesto di questa discussione, il problema sono i pixel del CMOS troppo piccoli. Si parla quindi di immagini sovracampionate. L'esempio che ho portato a mio avviso è perfettamente applicabile e il dimezzamento dell'immagine a seguito del binning digitale non comporta neanche una perdita della risoluzione effettiva.
L'immagine originale nel mio precedente post non è sovracampionata ma il guadagno si apprezza ugualmente osservando la nebulosa, un soggetto sfumato ed esteso. Mi dispiace che non riesci a vedere differenze (sono sopreso, e gli altri le vedono?).

Mauro, puoi prendere il fit al link sotto. Invito anche gli altri a provare. Per i dettagli delle operazioni matematiche devi chiedere agli sviluppatori di Astroart.
http://quasar.teoth.it/html/varie/OriginaleM42.zip
http://quasar.teoth.it/html/varie/bin2x2.zip
http://quasar.teoth.it/html/varie/resize.zip
Umberto


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