1° Forum di Astronomia Amatoriale Italiano

Ciao a tutti.
Premessa: forse dico per dire una sciocchezza
Domanda: in un sensore CMOS ha senso agire sul binning per migliorare il campionamento?

Perché non dovrebbe avere senso?

Fino a poco tempo fa il problema vero è che non si poteva, adesso con alcuni modelli di CMOS e di relative camere si può fare.

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Osservo e fotografo con: Tubi Ottici: Celestron C11 XLT, Celestron C9.25 Starbright XLT, Celestron C6 Starbright XLT, Meade 8" ACF OTA. Montature: Skywatcher AZ-EQ6, CG5 Advanced GT. Oculari: Meade UWA 5000 24mm e 12mm, Celestron X-Cel 25 mm, Siebert Ultra WA 13mm, Siebert Starglitter 6.3 mm. Cam Planetaria: Celestron NexImage 5. CCD: SBIG ST8-XME, SBIG ST2000-XM. Binocolo: Binocolo KonusVue Giant 20x80.

Perché il binning, sui sensori CMOS, avviene via software (a quanto ho capito), non è come nei CCD, e nel manuale della mia camera, ad esempio, c'è scritto "the only advantage of hardware binning is faster fps."

Si è fatto via software nelle camere ASI per esempio, l'unica differenza è che si tratta di un processo digitale, le camere CCD invece allineano il segnale di due o più pixel direttamente via hardware.

L'unico problema è che con le CMOS aumenti il rumore al quadrato rispetto al fattore moltiplicativo del binning questo perché nei CMOS i circuiti che scaricano il segnale sono a livello di pixel, ognuno ha il suo a differenza dei CCD che scaricano tutto via via nel registro orizzontale quando l'otturatore si chiude.

Il vantaggio è che i CMOS hanno un rateo di frame rate irraggiungibile rispetto ai CCD ma lo svantaggio di cui sopra a mio avviso, magari qualcun altro può confermare ...

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Osservo e fotografo con: Tubi Ottici: Celestron C11 XLT, Celestron C9.25 Starbright XLT, Celestron C6 Starbright XLT, Meade 8" ACF OTA. Montature: Skywatcher AZ-EQ6, CG5 Advanced GT. Oculari: Meade UWA 5000 24mm e 12mm, Celestron X-Cel 25 mm, Siebert Ultra WA 13mm, Siebert Starglitter 6.3 mm. Cam Planetaria: Celestron NexImage 5. CCD: SBIG ST8-XME, SBIG ST2000-XM. Binocolo: Binocolo KonusVue Giant 20x80.

Mi facevo questa domanda perché, spesso, mi trovo a riprendere con la ASI 1600MCC su un Celestron C8HD ridotto a f/7.
Teoricamente sono in una situazione limite perché sto sovra-campionando, oltrettutto, proprio per questo motivo, dovrei avere una montatura molto stabile e una guida precisa.
Nella pratica ho ripreso con quel setup con una guida traballante e una montatura sottodimensionata, senza grossi problemi, ma detto questo, sempre teoricamente, mi basterebbe riprendere in BIN2 per avere un buon campionamento, siccome però sono abbastanza ignorante in materia, mi chiedevo questo vale solo per i CCD o anche per i CMOS come quello della mia ASI.

Se ridimensioni in post il risultato è equivalente.

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Mauro Narduzzi
Responsabile sezione Astronomia
www.skypoint.it

Ok, ma il risultato, rispetto ad un "vero" binning, è diverso? Mi sfugge questo aspetto.

Il vantaggio del binning (hardware o software che sia) è che mentre i pixel aumentano di un valore 4 nel caso del bin 2, il rumore aumenta "solo" di un fattore 2; questo vale sia per i CMOS che per i CCD. I CCD si avvantaggiano del binning hardware sostanzialmente perchè hanno un rumore di lettura sensibilmente più alto dei sensori CMOS:

1) binning increases the signal-to-noise-ratio (SNR) of an image
2) CMOS style software binning increases the SNR in proportion to the N (of NxN binning), so 2x2 doubles the SNR, 3x3 triples it, etc
3) CCD style hardware binning gives an even bigger improvement, but only because the unbinned case has such a low SNR due to the high read noise
4) Adding and Averaging software binning both give the same SNR improvement

Imagine that we now apply 2x2 binning, so we will take 4 pixels in a little box, each of which has an ADU value of about 200 and a noise of 29 and we add their values together to make a single binned pixel

Binned value = 200+200+200+200 = 800

But what about the noise on that binned pixel value? Well, remember back to adding noise and recall that we have to add noise 'in quadrature' if the different sources of noise are not correlated - which means squaring the noise, adding the squares, then taking the square root, so:

Binned noise = SQRT( 29*29 + 29*29 + 29*29 + 29*29) = SQRT( 4*841) = 58

Now we notice something really interesting - the pixel value has gone up by a value of 4, but the noise has only gone up by a factor of 2. Let's calculate our SNR for the binned pixel

SNR = Value / Noise = 800 / 58 = approx 13.8

The binning has *doubled* our SNR from ~6.9 to ~13.8. That's about 90% of the secret of binning - it increases the SNR because the pixel values are added normally but the noise is added via the square, add and square root approach.

La discussione si trova al seguente indirizzo:

https://forums.sharpcap.co.uk/viewtopic.php?f=35&t=262

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

Grazie per le esaurienti risposte!