1° Forum di Astronomia Amatoriale Italiano

Ciao a tutti, a scopo "didattico" ed a dimostrazione della raccomandazione di usare lo high-speed mode in Firecapture (almeno con con le camere ASI con USB3, non so se l'opzione sia attivabile con altre camere) ho realizzato la semplice GIF animata in allegato con due immagini riprese in sequenza la stessa sera, una con l'opzione attivata ed una no.
Le immagini sono realizzate con due riprese identiche di 3 minuti. Con l'opzione high-speed disattivata come di default la camera ha lavorato a 135 fps, raccogliendo quasi 25000 fotogrammi. Con l'opzione high-speed attivata i fps sono saliti a 318 e nello stesso periodo si sono raccolti quasi due volte e mezza più fotogrammi rendendo possibile sommarne il doppio della ripresa precedente. Ho applicato quindi la stessa deconvoluzione (aggressiva) con PixInsight ("restoration filter") ad evidenziare i dettagli (ed ovviamente anche il rumore). Nessun altra elaborazione e' stata fatta sulle due immagini.

La differenza di qualità' delle immagini parla da se, nonostante si perda un po' nella compressione della GIF.

Non si notano artefatti di alcun tipo generati da questa opzione, quantomeno con impostazioni di gain >50% (che per quanto mi riguarda rappresenta la totalità' delle mie riprese planetarie).

Ovviamente questa opzione porta vantaggio quando l'esposizione e' molto breve ed il frame rate e' limitato dal traffico USB, non ha alcun vantaggio quando il frame rate e' limitato dalla durata dell'esposizione.

Come avevo già' spiegato in un altro post, per chi non ne fosse a conoscenza l'opzione si trova in nel menu di Firecapture sotto il tab CONTROL, pulsante MORE (vedi schermata).

Penso sia un utile confronto su una modalità' che ho visto in passato poco sfruttata

Ciao
Marco

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OS Rifast 500, Tec 140ED, C9.25 & C14
FLI Proline 16803, varie ZWO ASI..
http://www.glitteringlights.com

Anche io ho attivato questa impostazione e a 640x480 raggiungo anche i 70 con un gain a 40 o 50 ma ho una usb 2.0 però..

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Newton GSO 200/1000 f/5
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Matteo Vacca

Marco,
volevo sapere la tua configurazione hardware (processore; ram; tipo di hd ed eventualmente scheda video)
del pc con il quale riesci ad ottenere 318 frame, al secondo.
Inoltre queste prestazioni si mantengono stabili per tutto l'arco della durata del video?

Molte grazie infine per aver condiviso la dritta sull'opzione indicata.
Le immagini che continui a sfoderare rappresentano il meglio su quanto si è visto sino ad oggi sul forum.
Cari saluti,

Danilo Pivato

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Per la verità io non vedo nessun miglioramento, a parte quello minimo dovuto alla rotazione del pianeta. Naturalmente visto che c'è e non costa nulla è meglio usare la modalità high speed, ma io ho sperimentato sempre che andando oltre i 3000 frames non si ottengono vistosi miglioramenti. Io mi tengo sempre su questa cifra su Marte, mentre per gli altri pianeti ne bastano 2500 e per la Luna anche meno. Inoltre si ottiene un file non troppo pesante, che è sempre un bene specie in caso di PC non molto veloci con USB 2 o con poca memoria.

Differenza lampante, il rapporto segnale rumore sulla versione high speed è decisamente migliore e la deconvoluzione enfatizza un po' lo scarso SNR della versione non high speed, si vede il classico effetto buccia d'arancia.

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Mauro Narduzzi
Responsabile sezione Astronomia
www.skypoint.it

L'effetto "buccia d'arancia" è chiaramente un artefatto dovuto all'elaborazione eccessivamente spinta, ed è presente in entrambe le foto anche se leggermente meno evidente in quella ad alta velocità.
Il senso dell'opzione high speed non è quello di riprendere un maggior numero di frames (es.10.000 invece di 3.000), ma piuttosto di riprendere ad una maggiore velocità a parità di tempo in modo da poter "congelare" meglio le celle del seeing. Bisogna pensare al seeeing come a delle bolle di sapone che si spostano e si gonfiano o si riducono nel tempo. Riprendendo ad alta velocità c'è quindi la possibilità (meglio la probabilità) di riprendere le celle del seeing all'inizio della loro formazione, per cui a parità di frames l'immagine ripresa ad alta velocità sarà più "tranquilla".

La deconvoluzione richiede un alto rapporto snr per non creare artefatti, altrimenti si deconvolve il rumore e compare l'effetto buccia d'arancia. Più è rumorosa l'immagine e più questi effetto si manifesta. C'è su entrambe perchè anche in modalità high speed non si riesce ad ottenere un SNF sufficiente per non averlo del tutto (o magari basta avere una PSF di riferimento un po' più precisa, assumiamo che sia già ok).

Più frames hai e meglio riesci ad abbattere il rumore. Il tempo totale della ripresa è di 180 secondi per entrambi.

Se non ricordo male la modalità high speed abbassa da 12 a 10 bit l'adc interno della camera così da ridurre la banda per frame e il PC o la connessone USB non sono più il collo di bottiglia. Il tempo di integrazione per singolo frame lo fissi in altro modo, non tramite questa modalità.

Poi se non vedi differenze...

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Mauro Narduzzi
Responsabile sezione Astronomia
www.skypoint.it

beato te che le vedi...

Grazie per l'apprezzamento Danilo
Il laptop e' un Dell XPS da 13", con HD SSD da 512 GB (e' disponibile anche da 1TB pagando un extra) preso nel 2016. RAM 16GB, processore Intel i7-6560U. Credo ad ogni modo che la grossa differenza la fa l'HD a stato solido, il frame rate resta costante durante l'intera ripresa (ed e' stabile a pari parametri tra sessione e sessione). A mio modo di vedere qualsiasi moderno laptop con un HD tipo SSD dovrebbe fornire prestazioni analoghe..

Ciao Renato, ahemm, che miglioramento vedi dovuto alla rotazione del pianeta tra le due riprese?

Ho un altro test a casa (che probabilemente postero') dove ho verificato la differenza di rumore tra differenti somme da 5,000 a 50,000 frames. Il rumore cala ben visibilmente fino a 20,000 frames (nelle mie riprese e con il mio setup, considerando che tengo sempre il segnale durante la ripresa intorno al 70% dell'istogramma), si nota ancora una riduzione del rumore fino a 30,000 fotogrammi sommati e poi poca differenza oltre. Questo ovviamente una volta deconvoluta l'immagine al limite dei dettagli e della PSF. Il minor miglioramento ottenibile con le somme piu' lunghe e' in parte dovuto anche all'inclusione di fotogrammi piu' affetti dal seeing oltre una certa % di frames (e questo cambia tra serata e serata). Oltre un certo limite sommare comportera' un peggioramento dell'immagine.
La valutazione poi di quanto questo miglioramento sia evidente e' chiaramente soggettivo, dipende dalle aspettative che uno ha e del suo grado di "appagamento".

Come giustamente indicato da Mauro l'effetto "buccia d'arancia" si ha a causa di un non sufficiente rapporto s/n nell'immagine. In quella con piu' frames il risultato e' migliore (nettamente nel mio metro di giudizio) perche' il segnale e' maggiore.
La deconvoluzione che ho applicato e' quella che, da diversi test con differenti valori di PSF e Standard Deviation, estraeva il maggior numero di dettagli. Certamente elaborando si puo' spingere molto meno, l'immagine sara' piu' morbida ma anche i dettagli saranno nemo risolti e con meno contrasto

Assolutamente no. Il tempo di esposizione e' quello che congela il seeing, nel mio caso circa 1.5 ms. Con questa esposizione l'fps teorico quindi sarebbe dovuto essere (1/0.0015) = 666 fps.
In pratica questo non e' possibile, perche' sia la camera che la connessione dell'USB che il laptop richiedono del tempo per pre-processare (conversione A/D del segnale nei pixel), trasferire (nei limiti di banda dell'USB) e salvare (nei limiti di velocita' dell'HD) ogni singolo fotogramma. Piu' la conversione fatta dalla camera e' precisa (14 o 12 bit a seconda del modello) e piu' grandi sono le dimensioni del fotogramma ripreso, maggiore sara' il flusso di dati da trasferire attraverso l'USB e da salvare poi sul disco.
Finche' l'intero contenuto del fotogramma non e' trasferito, la camera deve aspettare per poter esporre il fotogramma successivo.
L'highspeed riduce il carico di lavoro facendo funzionare l'ADC della camera a valori piu' bassi (nel caso della 224MC a 10 bit bit invece che a 12 bit max), velocizzando significatamente il trasferimento dei dati alla porta USB.
Questa riduzione del campionamento non comporta nessun degrado quando il gain della camera e' relativamente alto, visto che in ogni caso a gain elevati (utili per ridurre il tempo di esposizione al minimo) la camera non e' comunque in grado di rilevare oltre 10bit di profondita' (nel caso della 224MC questo avviene quando il gain e' superiore a 250).

Nessuna differenza quindi sul congelamento dell seeing (le esposizioni restano di 1.5 ms), semplicemente nello stesso tempo si riprendono piu' fotogrammi da mediare. Resta il limite della larghezza di banda dell'USB3 e della velocita' del hard disk, ma se in futuro le camerine useranno l'interfaccia USB-C (quasi 10 volte la largezza di banda dell'USB3) e con gli SSD sempre piu' veloci che stanno arrivando sul mercato (vedi intel Octane), credo in pochissimi anni potremo lavorare al limite teorico di fps legato all'inverso dell'esposizione, almeno con le risoluzioni amatoriali..

Ciao
Marco

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OS Rifast 500, Tec 140ED, C9.25 & C14
FLI Proline 16803, varie ZWO ASI..
http://www.glitteringlights.com

Ciao Marco,
per esempio osservando bene la macchia scura in contrasto col bianco del ghiaccio al polo.
Per quanto riguarda il resto, la mia esperienza che naturalmente può essere diversa da quella di altri, e non dico che sia migliore, è che nessuno può dire che i migliori frames siano quelli dell'ultimo migliaio ripresi. A me capita spesso e volentieri di trovare e selezionare i migliori frames all'inizio delle riprese e dover buttare via gli ultimi. Non per niente si chiama Lucky Imaging (https://it.wikipedia.org/wiki/Lucky_imaging) che tradotto in italiano significa...Fattore C , e nessuno può dire quando arriverà la fortuna.
Il rapporto segnale rumore non si ottiene tanto dal numero dei frames, ma piuttosto dalla selezione dei frames ritenuti migliori e quanto più di numero ristretto. Il numero dei frames può essere espresso in percentuale sul numero dei frames in totale, oppure sui migliori nella media, oppure ancora su un numero ben definito deciso in base alla qualità del seeing della ripresa.
Può succedere quindi che i migliori frames che si selezioneranno per l'allineamento e la somma siano i primi 500 su 10.000 oppure gli ultimi 100 su 5000, oppure ancora quelli che rispondono al 90% della migliore qualità, o anche quelli scelti uno per uno. Dipende dal criterio che si ritiene migliore per quella determinata ripresa.
In ogni caso per giudicare meglio le differenze tra velocità normale/alta io credo che sarebbe meglio, se hai ancora i filmati a disposizione, fare semplicemente soltanto l'allineamento e la somma, senza alcuna altra elaborazione (quindi niente deconvoluzione, livelli, wavelets ecc.) e quindi rifare la gif animata. Anche se a scapito dei dettagli il giudizio che si potrebbe dare sarebbe senz'altro più obiettivo.

Ps. La tua iniziativa è comunque lodevole e interessante .