1° Forum di Astronomia Amatoriale Italiano

Intanto capiamo se i 16 bit siano necessari.

KAF8300:

Full Well Capacity: ~25500 e-
Readout Noise: 8 e- (nei casi migliori... di solito è tra 9 e 10 e-)
Dynamic Range = 3187,5 che vengono abbondantemente contenuti in 12 bit

KAF16200

Full Well Capacity: ~41000 e-
Readout Noise: 9 e- (tipicamente più 10 che 9, me prendo sempre il caso migliore)
Dynamic Range = 4555, bisogna avere almeno 13 bit

KAF3200

Full Well Capacity: ~55000 e-
Readout Noise: 8 e- (come sopra)
Dynamic Range = 6875 ampiamente contenuti in 15 bit

KAF1600

Full Well Capacity: ~100000 e-
Readout Noise: 12 e- (come sopra)
Dynamic Range = 8333 ampiamente contenuti in 14 bit, ma con 13 bit si perderebbe pochissimo

KAF1001E

Full Well Capacity: ~220000 e-
Readout Noise: 12 e- (in questo caso non sono riuscito a trovare valori misurati reali)
Dynamic Range = 18333, 14 bit non bastano, ne servono 15.

confrontiamoli ora col CMOS di riferimento che stiamo provando, Panasonic MN34240 contenuto nelle ASI1600 e QHY163. In questo caso uno vale l'altro, l'elettronica è tutta contenuta nel sensore stesso. I dati messi sono misure reali effettuate sul sensore, purtroppo il produttore Panasonic non dichiara nulla in merito.

Gain 0

Full Well Capacity: ~18000 e-
Readout Noise: 2,431 e-
Dynamic Range: 7404, sono necessari almeno 13 bit per sfruttare tutta la dinamica, quindi mancherebbe 1 bit di risoluzione del convertitore A/D

Alziamo il gain

Gain 10
Full Well Capacity: ~5625 e-
Readout Noise: 1,431 e-
Dynamic Range: 3931, 12 bit sono sufficienti per sfruttare tutta la dinamica

Gain 20
Full Well Capacity: ~1764 e-
Readout Noise: 1,105 e-
Dynamic Range: 1597, 12 bit sono sufficienti per sfruttare tutta la dinamica

Gain 30
Full Well Capacity: ~518 e-
Readout Noise: 1.061 e-
Dynamic Range: 488, 12 bit sono sufficienti per sfruttare tutta la dinamica

Come vedi a gain alti il range dinamico a disposizione si abbassa esponenzialmente. E' un problema? Se vuoi fare la nebulosa di Orione e usare pose lunghe lo è, ma a gain alti non fai pose lunghe e ovvi al problema della scarsità della dinamica integrando tanti frame molto corti. Essendo il contributo del rumore di lettura molto basso, un alto numero di pose non rappresenta un problema. Per duplicare il range dinamico bisogna quadriplicare il numero di pose.

Ribadisco quanto detto prima: è piuttosto diverso l'uso del CMOS rispetto al CCD. Bisogna cominicare a pensare alle caratteristiche intrinseche del CMOS senza pensare a come usi solitamente un CCD.

Vogliamo le prove? Bene, eccone una.



Effettuata a gain 30 e offset 120 con camera QHY163M. Sopra ho messo i dati di FWC e dynamic range, che sono ridicolmente bassi.

Ebbene, integrando 1000 pose di 2 secondi (in realtà sono il 95% dei best frame) direi che la gamma dinamica a disposizione tra trapezio e parti deboli esterne non sia male, che dite?

Questa immagine l'ho ripresa martedì scorso. Rifrattore apocromatico 152 mm F/8 senza filtri. Sensore raffreddato a -30° C, no dark, no flat. I dark non li ho volutamente fatti proprio per capire se siano realmente necessari. Non servono per eliminare il rumore, praticamente nullo, ma servono per eliminare artefatti vari (vedi righe verticali maggiormente evidenti nelle parti deboli).

Ciao

Mauro

_________________

Mauro Narduzzi
Responsabile sezione Astronomia
www.skypoint.it

Ho capito.
I tuoi ragionamenti e calcolio non fanno una piega.
Quindi bisogna iniziare ad aprire la mentalità e il CMOS porta con se una serie di raginomamenti nuovi.
In pratica però vorrei vedere quando la camera verrà utilizzata su oggetti molto più "tosti" e la resa delle immagini quando si spinge e si stira seriamente in fase elaborativa.
L'immagine su M42 per quello è emblematica ma... consentimi, la nebulosa di Orione non fa testo, almeno io la penso così. Questa nebulosa viene bene anche con brevi pose ed una reflex non modificata (tanto per dire)
Insomma a parte la tua spiegazione sul range dinamico (ma vorrei capire quanti stanno "correndo" a prendere questo tipo di camerina, sulla base di questi ragionamenti e con cognizione di causa sul range dinamico contenuto entro un certo campionamento di bit sufficiienti.... ) ed i calcoli che volevo appunto vedere, e che sono illuminanti, in questo senso, vorrei capire se si tratta di un sensore-elettronica (che sia QHY o ZWO o altri) degno di essere considerato al pari di altri CCD, che seppure ormai vetusti, credo abbiano ancora una marcia in più dati comunque dalla loro dinamica a 16 bit, sensibilità sulle basse luci o su bande spettrale a parte.

_________________
PGU osserva e fotografa con:
Celestron C 11 XLT - Rifrattore W.O. FLT 110 dgt f/7 + rid.-sp. type III 0,8X (f/5,6) - Tecnosky 70ED f/6 - Maksutov MC90
Celestron C140 f/3,65 Comet Catcher - Binocolo Vixen 20x80 | Avalon Linear FR - Vixen GP
CCD SXVF-H9 - camera ZWO ASI120MM - Canon 1100D - webcam SPC900 NC | SQM/L
Sito web: eos-pgu.weebly.com - Le mie immagini in Astrobin

Il problema del CMOS ad oggi, per quanto ne so io, è solo la risposta spettrale piuttosto scarsa.
Spectral Sensitivity
Se mai riusciranno a migliorare quell'aspetto.. CCD in pensione

_________________
Stefano
https://stefanocampani.wixsite.com/stefano

Altra prova, la palla di neve blu NGC7662.



Essendo molto piccola ho sommato con drizzle 150% tramite Autostakkert 2. Poi però ho riscalato verso il basso e trovato un compromesso tra grana e dettaglio... a piena risoluzione questa immagine ha una scala di 0,347"/px, ma è decisamente esagerata.

Ciao

Mauro

_________________

Mauro Narduzzi
Responsabile sezione Astronomia
www.skypoint.it

La camera (anche grazie ai costi minori rispetto ai classici ccd) è sicuramente interessante.
La questione sollevata da PGU interessa molto anche me.
Mi spiego: con soggetti tosti la reflex sembrava sbattere contro un muro, allunga pose , accorcia pose, fanne tante fanne poche ma alla fine il soggetto era sempre lì al limite del rumore (o anche sotto).
Ora con il ccd a colori (qhy10) la situazione è migliorata ma il muro, anche se un po' più lontano, sembra rimanere ( ad es. con la simeis 147, ma l'ho notato anche con la recente sh2-150 che ho presentato).
È vero che si tratta di soggetti tosti però il cielo buono l'ho, integrare posso integrare quanto voglio e, sinceramente, un pò mi secca quanto vado a sbatterci contro.
È probabilmente una questione di dinamica, quello che non ho capito è la relazione tra fwc e readout noise in modo da riuscire ad interpretare meglio i dati tecnici di un ccd.
Mi rendo conto che è un po' OT ma avete qualche link che chiarisce meglio la situazione?
Come mai se ho una fwc di 25500 ( e nella mia ignoranza immagino 1, 2,3,4 fino a 25500) con un readout noise di 8 mi ritrovo una dinamica di 3187 ( e io mi immagino 1, 2, 3 fino a 3187)?
Scusate ma son un po' duro di comprendonio

Scusa PGU, ma se dici che M42 non fa testo significa che non hai compreso bene, anche quello che scrivi successivamente sulla dinamica a 16 bit me lo fa pensare. Di tutti i CCD citati solo il KAF1001E arriva ad appena poco sopra 14 bit di dinamica necessaria per la discretizzazione del segnale. Non è che improvvisamente può "spuntare" un KAF1001E che miracolosamente ti riesce a dare 1 e- di readout noise... il readout noise dipende dal CCD stesso e chi implementa il CCD ha ben pochi gradi di libertà. L'unica possibilità è di usare una elettronica di conversione molto lenta che introduca il più basso rumore possibile. Ad esempio il KAF1001E ha un readout noise di 15 e- a 1 Mhz (http://www.onsemi.com/pub_link/Collater ... 1001-D.PDF), ma le migliori camere CCD in commercio con questo sensore riescono ad arrivare a 12 e- solo per il fatto che usano circuiti di conversione a poche centinaia di khz.

La prova è secondo me emblematica invece: M42 è uno dei soggetti più difficili per dinamica richiesta. A gain=30 la FWC è di circa 518 e- e un dynamic range di appena 488 livelli. Il test effettuato riguarda solo ed esclusivamente la dinamica, limitatissima per la singola posa, enormemente più elevata se spalmata su 1000 pose. Avessi voluto fare una immagine profonda avrei operato in maniera diversa (gain leggermente più bassi e tempi più lunghi). Dopo tutto la prova consiste in poco più di 30 minuti di posa totale. Vediamo se alla prossima luna nuova riesco a fare un test L-RGB con tempi totali di inntegrazione un po' più elevati, per ora mi sono concentrato su una sorta di lucky imaging per interesse personale.

Sul fatto che il CCD sia migliore del CMOS o viceversa non te lo posso dire, perché sono sistemi molto diversi su molte caratteristiche. Ognuno giudica per se cosa è meglio, l'importante è cercare di capire cosa comporta avere un gain variabile associato ad un basso/bassissimo rumore di lettura.

Stefano, dal 2012 le cose sono cambiate giusto un po'

Di seguito curva QE di un sensore CMOS Sony IMX174, che, tra l'altro, non è nemmeno dei più recenti. I CMOS retroilluminati sono anche più efficienti, purtroppo però con pixel piccolissimi.



Invano sto cercando la curva assoluta del QE del Panasonic MN34230. Sul datasheet Panasonic non c'è, confido nel fatto che prima o poi verranno effettuate misure dirette In rete ho trovate misure parziali con QE nel verde tra 60 e 70%, ma è tutto da verificare.

Teo66:
http://www.photometrics.com/resources/l ... crange.php
http://www.andor.com/learning-academy/d ... amic-range

Dynamic range = Full Well Capacity / Readout Noise

Ciao

Mauro

_________________

Mauro Narduzzi
Responsabile sezione Astronomia
www.skypoint.it

Per adesso, le foto più profonde riprese con questo tipo di camere CMOS sono quelle di Kramkaamp che utilizza un Newton da 40cm a f/4,5 e fa lo stacking di centinaia di frames molto corti (un secondo!!). Il rumore è contenuto, con uno strumento del genere risoluzione e luminosità non mancano di certo.

Anche Matej Mihelčič utilizza un'astrografo molto aperto AS 300 f/4 per le sue riprese (lui può utilizzare pose più lunghe autoguidate).

Con telescopi di diametro e focali differenti, bisogna per forza di cose utilizzare tempi di posa diversi, e allora mi piacerebbe vedere il vero limite (o meno) di questo tipo di sensori, in termini di rumore e artefatti da correggere.

Comunque, molto interessante, in relazione al costo tutto sommato contenuto di queste CMOS QHY...

_________________
Vixen AX103s - Vixen Visac VC200L - Vixen FL55ss - Meade ACF 10" - Avalon Linear FR - QHY 294mm with CFW 3 - Astronomik LRGB Deep SKy Filters

Il 174 è un gran sensore

_________________
e ho visto i raggi b balenare nel buio

Il tutto questo vuol dire solo quello che dicevo. I CMOS vanno bene per pose corte, meglio ancora per quelle planetarie (decimi di secondo) ma per pose "astronomiche" mi dispiace ma la dinamica (reale) e migliore quella della CCD. Non solo. Mettici anche il rumore e la sua deviazione standard (a parità di condizioni di uso ovviamente).
Inoltre il red noise dichiarata spesso e ben diverso da quello reale (prova a fare una misura).
Non solo.
Potrà anche avere un picco al 75% ma è...un picco e basta.
Per capire la vera efficienza di un sensore devi guardare l'AREA totale della curva di risposta non solo il valore di picco.
Ma non basta solo quello. La verà sensibilità di un sensore è dato anche dalle dimensioni del pixel.
Quello della tua prova è microscopico e dentro finiscono pochi fotoni (e come confrontare 2 specchi diversi).
Secondo te a parità di efficienza alla fine è più sensibile un sensore con pixel (per esempio) da 4 micron o uno da 10?

Poi parliamo anche dei costi. Son curioso di capire quanto costa.

PS Non so come hai misurato l'FWHM ma continuo a dire che quella immagine hai un seeing ben superiore ai 2". Se hai una immagine Fits te la misuro meglio.

_________________
http://www.ara.roma.it/

Roberto, guarda le immagini narrow di Jon Rista su astrobin! Tra l'altro Jon è anche molto esperto e su CloudyNights ci sono decine e decine di suoi interventi in merito. Sullo stesso forum si trovano tantissimi esempi d'uso di queste camerina con svariati strumenti.

Le immagini di Kraaikamp non sono profonde, ma sono dettagliatissime. Se pensiamo poi che usa camere non raffreddate... tra l'altro mi è stato molto d'aiuto su Autostakkert, mi ha dato alcune indicazioni fondamentali per lo stacking di immagini deep. È stato davvero gentile.

_________________

Mauro Narduzzi
Responsabile sezione Astronomia
www.skypoint.it