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Autore Messaggio
 Oggetto del messaggio: Re: Dubbio sul binning
MessaggioInviato: giovedì 1 settembre 2011, 10:10 
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Iscritto il: domenica 3 ottobre 2010, 2:26
Messaggi: 663
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la Fw aumenta teoricamente di 4 volte perche' sono 4 i pixel a raccogliere fotoni.
supponi che una cella abbia capacita' di carica di 40k e-, 4 pixel ne raccolgono fino a 160k se la somma fosse un semplice calcolo matematico.
Ma di mezzo c'e' la tecnica di "spostamento" della carica da un pixel all'altro prima della lettura.
Mi hai fatto venire il dubbio perche' Gianni dice " in caso di binning le cariche vengono spostate verso il basso e' sommate 2 righe alla volta nella riga di registro".
Se all'interno della riga di registro l' elettrodo ha la stessa FWC degli altri della matrice (40k e-) allora nel buttare dentro la carica di elettroni della prima riga e prima di leggerla e svuotarla si aggiungono le cariche della seconda riga si puo' andare al di la' della capacita' massima.
Forse ci sono 2 rige di registro ... o la riga di registro ha FWC doppia ?

Fabrizio


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 Oggetto del messaggio: Re: Dubbio sul binning
MessaggioInviato: giovedì 1 settembre 2011, 10:38 
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Iscritto il: domenica 23 aprile 2006, 22:02
Messaggi: 7738
Tipo di Astrofilo: Fotografo
Ciao a tutti di nuovo,
ho fatto un po' di prove e di misurazioni nel tentativo di capirci qualcosa in piu'. Difatti, e spero che mi scuserete, per quanto mi riguarda la questione non e' affatto chiusa ne chiarissima come lo e' per qualcun'altro. Purtroppo non ho avuto la possibilita' ancora di effettuare delle riprese di comparazione direttamente con la mia strumentazione, ma qualche test l'ho potuto fare comunque.

1. Come agisce il binning in MaxIm DL ed in AstroArt?
Difatti io davo per scontato che l'operazione di binning 2x2 effettuabile con questi software consistesse in una somma di quattro pixel adiacenti, ma ho voluto provare se e' vero. Per farlo ho creato un'immagine di 32x32 pixel (MaxIm non accetta immagini piu' piccole di 16x16 pixel ed io divevo fare un binning 2x2) nella quale in alto a sinistra ho disegnato un quadrato i cui pixel hanno i valori di 25, 50, 100 e 200 ADU rispettivamente. sul lato destro ed inferiore ho disegnato una cornice larga un solo pixel con valore 400 ADU per verificare che nel calcolo non venissero presi in considerazione altri pixel al di fuori del quadrato 2x2. A questo punto ho eseguito il binning 2x2 sia con MaxIm DL che con AstroArt ed ho verificato il valore in ADU del pixel risultante che e' stato di 93.75 in MaxIm DL e 375 in AstroArt. Quindi mentre effettivamente AstroArt somma i valori dei vari pixel MaxIm DL ne fa una media dividendo per quattro il risultato della somma. Nessuno dei due software considera alri valori che on siano quelli dei quattro pixel interessati al binning. Da un punto di vista matematico i due metodi sono assolutamente equivalenti perche' comunque MaxIm non effettua alcun arrotondamento e quindi il suo ividere per quattro non diminuisce la precisione della misurazione.

2. Il rumore di fondo cambia con un binning 2x2 effettuato via software?
Ho preso una mia singola ripresa di un campo stellare calibrata con la sottrazione del master dark e ne ho misurato con MaxIm DL la deviazione standard posizionando il bullseye in una zona di fondocielo. Il valore e' variabile a seconda dell'area selezionata, ma va da 8 a 9 circa. Ho effettuato un binning 2x2 poi, con la funzione "Double size" ho riportato l'immagine alla dimensione originale. Ho misurato la deviazione standard nella medesima zona di fondocielo e va da 2.5 a 3.5 circa. A mio avviso questo ha senso in quanto ritengo che fare una media di quattro pixel adiacenti con il binning 2x2 equivalga, in termini di riduzione del rumore casuale, a fare una media di quattro immagini riprese in binning 1x1. Per verificare questo ho eseguito questa volta una media di quattro riprese in binning 1x1 ne ho misurato la deviazione standard nella solita regione di fondocielo: i valori in questo caso sono tra 2.2 e 3.

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test-1.JPG [ 53.79 KiB | Osservato 1191 volte ]


3. Come cambia il valore SNR (rapporto segnale/rumore) misurato da MaxIm DL tra l'immagine originale e quella trasformata in binning 2x2?
Nella finestra di info di MaxIm DL e' presente un valore denominato SNR. Puntando il bullseye su due stelle, la prima piu' luminosa della seconda ho provato a misurare quanto indicava questo valore. Nella singola immagine 1x1 ho misurato 198 e 21 rispettivamente, nella stessa immagine ridotta con il binning 2x2 ho misurato 48 nella prima e la seconda non era rilevabile. Sospetto che il fatto che l'area misurata dal bullseye sia fissa nelle due prove possa influire sui risultati visto che l'immagine in binning 2x2 e' piu' piccola e quindi la ingrandisco di nuovo con la funzione "Double size". Le misure sull'immagine ingrandita sono rispettivamente di 461 e 51. Come ultima prova ho misurato il valore SNR delle medesime due stelle nell'immagine ottenuta mediando quattro riprese: 416 e 47.

4. Qual e' la differenza tra il binning 2x2 effettuato nella camera e quello effettuato via software?
Questa e' la domanda che mi ero posto all'inizio di questa discussione. Purtroppo per cercare di dare una risposta avrei bisogno come ho detto di effettuare un esperimento sul campo e non ne ho ancora avuto la possibilita', ma l'amico gvnn64 e' stato cosi' gentile da fornirmi delle riprese sue che ho provato ad analizzare. Ho quindi effettuato le medesime prove fatte sulla mia immagine, ma questa volta avendo a disposizione una ripresa realizzata in binning 2x2 gia' dalla camera con gli stessi tempi di posa di quella in binning 1x1. Purtroppo entrambe le riprese sono sovracampionate e quella in binning 2x2 presenta anche un mosso che potrebbe aver influito sulle misure.
Allegato:
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bin1x1.jpg [ 210.25 KiB | Osservato 1191 volte ]
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bin2x2.jpg [ 109.9 KiB | Osservato 1191 volte ]
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bin1x1to2x2.jpg
bin1x1to2x2.jpg [ 101.36 KiB | Osservato 1191 volte ]

Ad ogni modo ecco i miei risultati:

Deviazione standard sul fundocielo:
Bin2x2 43-48, Bin 1x1 39-41, Bin 2x2 ricavato dal Bin 1x1 10-13

Rapporto SNR su due stelle:
Bin 2x2 319+54, Bin 1x1 102+12, Bin 2x2 ricavato dal Bin 1x1 348+49

Secondo le mie misurazione quindi il binning 2x2 ricavato via software fornirebbe un'immagine addirittura migliore di quella fornita dal binning 2x2 effettuato nella camera, ma ripeto che le due riprese che mi ha fornito gvnn64 sono piuttosto diverse come potete vedere e questo credo possa avere influito sui risultati. Ecco questo per il momento e' quanto ho potuto fare. Aggiungo solo che SBIG non ha ancora risposto alla mia richesta di chiarimenti (il servizio clienti ha avuto un tracollo con la vendita' della societa' a mio avviso, ma questa e' un'altra storia).


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 Oggetto del messaggio: Re: Dubbio sul binning
MessaggioInviato: giovedì 1 settembre 2011, 10:51 
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Ciao Ivaldo,
che procedimento/software hai usato per ricampionare da bin 1x1 a bin 2x2?
Giovanni

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 Oggetto del messaggio: Re: Dubbio sul binning
MessaggioInviato: giovedì 1 settembre 2011, 11:02 
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gvnn64 ha scritto:
che procedimento/software hai usato per ricampionare da bin 1x1 a bin 2x2?

Non l'ho scritto? Ho provato sia con MaxIm DL (Edit > Bin 2x2) che con AstroArt (Immagine > Binning > Pixel 2 x 2).

Ah, aggiungo che questa pagina
http://www.roper.co.jp/Html/roper/tech_note/html/tefbin.htm
mi ha aiutato a capire come dovrebbe agire il binning "on camera".

Intuisco che agendo cosi' si faccia scendere il rumore di lettura. Cio' non esclude pero' una ulteriore riduzione dovuta alla somma (o media) di cariche adiacenti che agisce in modo analogo alla somma (o media) di diverse riprese. Quindi la mia opinione rispetto all'inizio di questa discussione e' mutata: prima ritenevo che il binning effettuato a livello di software migliorasse il rapporto tra segnale e rumore ne piu' ne meno che quello effettuato all'interno della camera. Al momento invece ritengo che il rumore di lettura viene ridotto in modo piu' efficace dal binning hardware, mentre la componente casuale del rumore viene ridotta in modo equivalente nelle due modalita'. Ovviamente sono sempre pronto a cambiare nuovamente opinione se caso.
:D


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 Oggetto del messaggio: Re: Dubbio sul binning
MessaggioInviato: giovedì 1 settembre 2011, 11:57 
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Grazie del link, Ivaldo. Mi ha chiarito il dubbio della FWC che quindi effettivamente quadruplica:

"Since both the serial register and summing well accumulate charge from multiple pixels during binning, they must have sufficient capacity to prevent saturation. In HCCDs, the serial register typically has a charge capacity double that of the parallel registers, and the summing well double that of the serial register."

Come poi facciano a fare su un "cippettino" di silicio un riga con Full well a 40k e- ed un'altra (quella di registro) al doppio delle capacità rimane una meraviglia dell'ingegneria :)

Cieli sereni
Fabrizio

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 Oggetto del messaggio: Re: Dubbio sul binning
MessaggioInviato: giovedì 1 settembre 2011, 12:25 
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Ivaldo Cervini ha scritto:
Non l'ho scritto? Ho provato sia con MaxIm DL (Edit > Bin 2x2) che con AstroArt (Immagine > Binning > Pixel 2 x 2).


Grazie, mi pare che nel tuo post mancasse l'informazione che hai aggiunto ora tra parentesi (era quello che volevo).

Per il resto: dopo sei paginate di discussione, hai cambiato idea sul S/N. Altre sei paginate, e forse converrai anche sul rumore di lettura. :lol:

Grazie a tutti per gli ottimi spunti che sono usciti in questa interessante discussione.

Ciao,
Giovanni

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 Oggetto del messaggio: Re: Dubbio sul binning
MessaggioInviato: giovedì 1 settembre 2011, 12:38 
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Quel "qualcun altro" che sarei io, ha trovato congruenti le prove fatte con le spiegazioni relative. Lo stesso per l esempio di dark riscalate. Ho avuto modo di sentire un po' di persone che mi hanno confermato quanto espresso inizialmente da Giovanni. Facendo fotografia per me e' importante questa discussione. Se poi "!qualcun altro " dimostra il contrario ben venga.
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 Oggetto del messaggio: Re: Dubbio sul binning
MessaggioInviato: giovedì 1 settembre 2011, 12:38 
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gvnn64 ha scritto:
Per il resto: dopo sei paginate di discussione, hai cambiato idea sul S/N. Altre sei paginate, e forse converrai anche sul rumore di lettura. :lol:

No, è il contrario. Ho cambiato idea sul rumore di lettura. Sul fatto che il binning 2x2 fatto via software possa comunque ridurre il rumore casuale non ho cambiato idea ed anzi le prove che ho fatto, anche grazie alle tue immagini, mi hanno ancor più convinto. D'altra parte che il fondocielo sia meno rumoroso nell'immagine in binning 2x2 che in quella in binning 1x1 mi pare assolutamente evidente già solo ad un approssimato esame visivo delle immagini e volerlo negare credo dimostri una notevole ostinazione. Anch'io sono ostinato, ma dopo un po' davanti a quelle che giudico buone argomentazioni sono disposto a cambiare idea.


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 Oggetto del messaggio: Re: Dubbio sul binning
MessaggioInviato: giovedì 1 settembre 2011, 13:03 
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Ivaldo Cervini ha scritto:
No, è il contrario. Ho cambiato idea sul rumore di lettura.


Si hai ragione, ho invertito i due concetti.

Ivaldo Cervini ha scritto:
Anch'io sono ostinato, ma dopo un po' davanti a quelle che giudico buone argomentazioni sono disposto a cambiare idea.


E ciò ti rende onore. Come ho già scritto, queste pagine di discussione sono state molto utili per chiarire alcuni concetti di base sul funzionamento delle CCD, sopratutto per delle persone prive di competenze elettroniche, come lo scrivente.

Ciao,
Giovanni

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MessaggioInviato: lunedì 12 settembre 2011, 21:32 
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Alla fine, dopo un po' di insistenza da parte mia SBIG mi ha finalmente risposto. Effettivamente, come già aveva detto AstroJoe, il binning nella mia ST-8 avviene a livello di lettura delle cariche elettriche accumulate e questo migliora il rapporto tra il segnale ed il rumore di lettura. Per quanto invece riguarda il rumore termico casuale questo migliora in pari misura sia che il binning venga effettuato sul chip che successivamente sommando o mediando pixel adiacenti, e questo è in accordo come le prove che ho fatto. Se poi questa operazione effettuata via software si possa a rigore definire binning oppure no io non lo so, ma in due tra i più utilizzati programmi di elaborazione delle immagini astronomiche (MaxIm DL ed Astroart) viene usato proprio questo termine. Per quanto mi riguarda ora il mio dubbio mi pare sciolto e vorrei ringraziare tutti coloro che con i loro interventi hanno contribuito a chiarirmi un po' le idee. La mia curiosità spesso mi porta a farmi domande ed a cercare risposte, non limitandomi a "è così perché m'han detto che è così" o "a me che m'interessa è fare le foto, la teoria è roba da secchioni e non ti fa pigliare l'AAAAPOD".

Di nuovo grazie e buon binning a tutti!


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