K3CCDTools OPERATIVA

Es el número de fotogramas por segundo. Los apropiados 5fps y 10fps.(en los films de películas domésticas clásicas, era corriente el 12 y el 24 imágenes - fotogramas - por segundo)

Velocidad de obturador (V_ob):

Siempre debe estar al mínimo para ”Cielo profundo”: 1/25 de segundo (es decir que cada imagen – fotograma – es captado en un veinticincoabo de segundo)

Pero para “Planetaria u Objetos muy brillantes, se puede variar a 1/50, 1/125, 1/250, etc, para que no quede saturada, seleccionando luego los mejores fotogramas.

Gamma:

Para ajustar hay que situarlo casi al mínimo (a la izquierda) ± 0%

Saturación:

Es la intensidad del color Para conseguir imágenes realistas hay que ponerlo antes de la mitad del recorrido ±50%.

Balance de blanco

Permite ajustar la precisión ó fidelidad del color.

Si se deja en automático no se suelen conseguir resultados buenos.

Es difícil ajustarlo manualmente porque se requiere entrenar el "sentido cromático"(ver Crominancia)

Para dar una orientación: hay que situar el cursor del color rojo hacia la mitad ± 50% o algo menos de su recorrido mientras que el azul debe quedarse alrededor del ± 25%.

Ganancia

Es un valor ajustable "a ojo" hasta conseguir un brillo y contraste apropiados de la imagen

Tiempos para Larga Exposición

Está claro que para tener mejores imágenes hace falta acumular, de una forma u otra, más tiempo de exposición, con el fin de captar el mayor número posible de fotones, que incidan en el film o chip.

Si quieres un consejo, trata de averiguar cual es el tiempo de exposición razonable para tu telescopio y
cámara (sin que las estrellas dejen de ser redondas y sin que satures demasiado la imagen) y utiliza para cielo
profundo ese tiempo de exposición, haciendo todas las tomas que puedas.

Por cierto, también es conveniente tomar "dark-frames" para eliminar los pixeles calientes (y el fulgor del amplificador)

Sobre la conversión de fotones en electrones y su repercusión en el ruido captado

El número de fotones que alcanza el CCD, probabilisticamente hablando, va a ser el mismo para una sola toma de 10 minutos que para, p. ej. 600 tomas de 1 segundo, porque los fotones no saben cómo los están captando y simplemente chocan con el CCD.

Cuando se lee la imagen del CCD, al valor de la señal eléctrica de la imagen (proporcional al número de fotones captados) se le suma el ruido de lectura, que es más o menos constante.

Cuando se hacen tomas muy cortas, el valor del ruido puede ser cercano al valor de la señal (imagen), con lo que si se suman muchas tomas cortas se está sumando muchas veces el ruido, con lo cual se desvirtúa la imagen.
En cambio, si se hace una sola toma larga, el ruido es mucho más pequeño que la señal, con lo que la imágenes mucho más nítida. En este caso se dice que la relación señal/ruido es mucho mayor
En una cámara CCD se pueden considerar varios tipos de ruido:

Uno de ellos es el ruido térmico, que se acumula en el pixel junto con la señal generada por los fotones que van llegando.

Suele ser proporcional al tiempo de exposición y se reduce mucho refrigerando el CCD, aumentando de ese modo la relación señal / ruido (S + N) / N, lo que permite separar la información de la imagen recibida, de la "suciedad" producida en el propio chip, facilitando su eliminación sin dañar la sobrevenida.

Otro es el ruido de lectura, generalmente provocado por el amplificador que hay al final de los registros de desplazamiento, antes del convertidor analógico-digital.

Es un ruido bastante pequeño que no depende del tiempo de exposición. Así, si el tiempo de exposición es grande este ruido puede ser despreciable frente a la señal.

El ruido del que hablamos es aleatorio, por lo que contribuirá en cada pixel con una cierta cantidad, que no tiene por qué coincidir en las distintas tomas, pero está ahí.

Lo que ocurre es que al acumular tomas alineadas nosotros hacemos coincidir los pixeles que contribuyen a formar la imagen (señal). y de ese modo la imagen se va haciendo cada vez más nítida.

En cambio, como el ruido no siempre coincide en el mismo sitio, su acumulación es mucho más lenta que con la imagen. El ruido no desaparece con la acumulación de tomas, pero se atenúa mucho en relación a la "señal". Con una buena relación del nivel de la señal respecto al nivel de la señal del ruido, la calidad de la imagen se acentúa notablemente.

En exposiciones cortas, el ruido podría ser del mismo orden de magnitud que la señal, con lo que ésta queda comprometida. Al sumar varias tomas cortas se está sumando la señal y también el ruido. Aunque es cierto que el ruido es aleatorio, éste no se cancela, sino que se acumula más lentamente que la señal.

Evidentemente la relación señal-ruido mejora acumulando las tomas, pero como cada una de ellas tenía esa componente de ruido, la imagen final siempre será peor que en una toma de exposición larga.
Si no hubiese absolutamente nada de ruido, una toma de 10 segundos sería exactamente igual que 10 tomas de 1 segundo y estadísticamente hablando vamos a recoger los mismos fotones en ambos casos.
Si el fotón tiene energía suficiente para excitar el CCD y acumular electrones en el pixel, lo hará en todos los casos, ya sea en una toma larga o en muchas cortas.

Las cámaras CCD no son absolutamente lineales, pero lo son bastante hasta que se llega a la saturación del pixel (en una de las mías es con unos 32.000 electrones por pixel "cámara CCD_ARTEMIS mod ART-285-C").

En la zona lineal, la señal es aproximadamente proporcional al número de fotones captados. Si no hubiera nada de ruido no tendría sentido hacer exposiciones largas (así evitaríamos tener que hacer guiado).

Luego acumulas las tomas y verás que, además de que la imagen es mucho mejor, podrás usar proceso de imagen más agresivo para sacar los detalles.

REFLEXION en voz alta...

Bueno, lo más conveniente sería hacer una toma del máximo tiempo posible que te permitiera la cámara y la montura y luego promediarla con otras tomas de iguales características. El resultado sería una imagen mejorada pero no tanto como si la hubiésemos hecho de un tirón (lo que no nos permitió nuestros equipamiento, accesorios, etc., por sus características... ).

Pues si, la conclusión debería ser esa, determinar cual es el límite que te permite tu equipamiento ( seguimiento, saturación, ruido, etc.), hacer las tomas con ese tiempo y luego acumular... y sin olvidar la obtención de Darkframes y de Flatframes, (ver apartado Obtención de vídeos *.avi) para obtener mejoras substanciales...

Además, si se gana mucho apilando muchas fotografías. Yo suelo apilar unas 600 tomas (1 minuto a 10 fps).

De esa forma la relación señal/ruido es mucho mejor y obtienes más detalles (además así se pueden descartar las tomas malas y seguir teniendo muchas).

-- Colaboración cortesía de Antonio Pérez Ambite

DATSI_Antonio Pérez Ambite - UPM

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Relación Señal / Ruido

Un pequeño ejemplo "bastante distante de la realidad" pero creo orientará en el concepto:

Premisa:

El telescopio capta constantemente la misma información de luz por unidad de tiempo.
El chip se calienta cada vez más con el tiempo
Fórmula aplicada para relación señal ruido = (S + N) / N
Caso hipotético de CINCO TOMAS de "n" tiempo, que capten en esa unidad de tiempo 10.000 fotones

Tomas	Calor acumulado	(S + N) / N
1ª	10,00	1.001,00
2ª	20,00	501,00
3ª	30,00	334,33
4ª	60,00	167,67
5ª	120,00	84,33
Suma	240,00

Obtenemos en promediado de tomas ( 10.000 fotones + 240,00 ) / 240,00 = relación señal ruido de 42,67

Caso hipotético de UNA TOMA, pero 5 veces más larga en tiempo de captación

Obtenemos basándonos en la hipótesis anterior: 10.000 fotones x 5 veces más de tiempo = 50.000 fotones captados

50.000 fotones + 240,00 / 240,00 calor acumulado en ese mismo tiempo = relación señal ruido de 209,33

Se obtiene que la relación en una toma larga es muy superior en su relación señal ruido, a la de cinco tomas seguidas, p.e., por tanto la calidad obtenida será mejor

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PROCESAMIENTO de IMÁGENES ( con RegiStax )

Como referencia antes de actuar con su versión más avanzada y del mismo Autor Peter Katreniak de Slovakia, denominada K3CCDTools con muchísimas más posibilidades, indicaremos que

....

La base del procesamiento es la integración, o sea la suma de todos los fotogramas útiles de una secuencia extrayendo la información de cada uno hasta obtener una sola imagen con la información veraz y limpia.

Técnicamente consigue aumentar la relación señal / ruido y matemáticamente obtener una "media ponderada" por tanto el resultado es muy fiel a la realidad. Tanto es así que incluso se consiguen resultados muy espectaculares superando ampliamente el poder resolutivo del telescopio y al menos en muchas ocasiones podemos eliminar de forma apreciable el efecto negativo de la turbulencia.

En la pantalla ALIGNING se pueden ajustar:

Track object:

Activar sólo si hay oscilaciones en la posición del planeta

Conviene activar Auto-optimisation y Fast optimize

Optimizing options

Actuar sólo sobre "Lower quality" para indicar el mínimo de calidad de los fotogramas a usar.

Como orientación ajustar entre 85% y 90%.

Alignment filter:

Debe estar alrededor de 10 píxeles.

Quality filter band:

"Start" entre 2 y 4 para mantener "Quality" entre 0,1 y 0,2.

"Width" se ajusta mirando el gráfico "Properties" hasta que la línea verde de la derecha toque el final de la curva roja.

Align & Stack

Se pulsa para comenzar el proceso de integración.

Podemos seguirlo pero NO interrumpir porque (no hay la opción).

Wavelet Processing

A continuación llegamos a la pantalla donde aparecerá la imagen integrada (si ha tenido éxito la operación).

A la derecha aparecen unos cursores deslizantes que se manejan mejor en modo "Dyadic". De forma directa vemos lo que ocurre cuando los deslizamos: Se incrementa el contraste de los detalles a diversos niveles. Los usados serán el 2:2 y el 3:4

Dependiendo del gusto del usuario el grado de realce a aplicar.

Ajustar "Contrast" y "Brightness" hasta conseguir aspecto deseado.

Tras grabar la imagen hay que elaborar el parte ó informe con los datos que la acompañan. Resulta interesante realizar una secuencia con las diversas imágenes recogidas en cada sesión ó bien comparando la evolución a lo largo de varios días.

Por supuesto hay que anotar con precisión, hora y longitud del meridiano central.

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· CONCLUSION Y REFLEXIONES

Podemos resumir brevemente los aspectos clave para conseguir el éxito e imágenes bien detalladas:

Telescopio de media abertura entre 200 mm y 300 mm. Ø muy bien Colimado y tendiendo a perfecta PUESTA en ESTACION
Reducir en lo posible la turbulencia local y aprovechar los días en que mejore la turbulencia atmosférica.
CCD_WebCam transformada, en formato de 640 x 480 pixels y ampliación óptica suficiente o distancia focal equivalente DF_eq.
Tomar secuencias de suficiente duración en cuanto a su número y V_cu alrededor de 10 fps.
El observador planetario es capaz de perseverar gracias al interés que le inspira descubrir y seguir los fenómenos atmosféricos en otros planetas.

-- Colaboración cortesía de Jesús R. Sánchez

http://astrosurf.com/planetels

http://www.astrosurf.com/planetels/planetcam.htm

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OPERATIVA BASICA con “ K3CCDTools ”

ACTUALIZACIONES

Peter Katreniak ya ha sacado la Versión 3.5.10.1081 del 2008

que entre otras mejoras soporta las cámaras DSI de segunda generación (DSI II y DSI PRO II).

Enlace a la actualización y a las mejoras que incorpora esta versión

PROGRAMAR CAMARA
En barra de heramientas (en la opción Video Capture):

Device > WDM (aparecerá la cámara conectada a la USB), activarla > la opción MK, para que capte sonido si se necesita.

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VIDEO CAPTURE

activar "WDM"
activar p.e. las cámaras CCD: "Philips ToUcam Pro"., "ATK1CII", "Logitech QuickCam Pro 4000", etc....."

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	Modo " PREVIEW " para proceso de grabación
	pulsar para ampliar

Video Capture > Preview (para ver lo grabado) -- en la imagen captación con una "CCD_Logitech QuickCam Pro 4000", nótese el Retículo en rojo, superpuesto

Seting > Video Surce > Ajustar: Controles de imagen, Velocidad de obturación "V_ob", Opcional B/W o Color, Equilibrio blanco en automático, etc., al gusto.

Video Format > Velocidad de cuadro "V_cu" entre 5 fps, 10 fps, 15fps, etc. > Tamaño de salida 640 x 480 pixels y Compresión de vídeo I420 (RGB24 no comprime)

NOTA: Las velocidades "V_cu" programadas desde la Barra de Herramientas, modifican automáticamente las de Video Format

Velocidad de captación, en imágenes por segundo (fps).

M

....

En principio el programa dispone de, 5 fps, 10 fps y 15 fps.

1. Activamos con el Mouse, por ejemplo la de 5 fps

2. Activamos el control número de imágenes (frames) captadas.

3. Seleccionamos opción de control de tiempo para grabación

4. programando p.e. 10 segundos

NOTA: Algunas cámaras CCD's, CCD_WebCam como “ToUcam Pro II”, “Logitech Quick Cam Pro 4000” sin modificarlas (en “cielo profundo” es indispensable modificación “SC-1” para la obtención libre de obturaciones en procedimiento larga exposición “Long Exposure”), o la especialmente ya prepara para Astronomía “ATK1CII” o “ATK2CII” la y mejor si se le acopla una célula Peltier, etc., posibilitan diferentes velocidades para obturación (V_ob) desde 1/5 de seg. hasta 1/30 y muchísimo más .

De aceptarse > 1/25 de seg., en principio no se precisará la obtención del vídeo “Dark frame” (imagen oscura).

No confundir “velocidad obturación” (V_ob) (generalmente 1/25 de segundo), con las que serán captadas por segundo (fps) obtenidas con una velocidad de obturación (V_ob) asignada para cada una de las imágenes.

Ejemplo: Opción " VIDEO CAPTURE TIME "

200 imágenes (frames), captadas en 20 segundos (duración "s"), al haberse programado (V_cu) 10 imágenes por segundo (fps), y cada una con velocidad de obturación (V_ob) de 1/25 de segundo.

Habiéndose programado el proceso a modo de ejemplo, durante un tiempo máximo de 1 minutos (período "1") y con repetición de 3 veces todo el proceso (repetición "3"), por tanto obtendremos 3 vídeos de 200f c.u.

Cabe destacar, que no siempre coinciden estos datos con la realidad, por existir imágenes "dropped" y los tiempos ser p.e. en lugar de 20 segundos 20,12

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VIDEO CAPTURE TIMER

Inicador progresivo de tiempo en segundos máximo 60seg.

....
	pulsar para ampliar

Duración (s) -- indicar los segundos de cada frame
Period (min) -- intervalo en el que comenzará otra vez el conteo (mínimo 1 min), por tanto si la duración de cada frame es de 20 seg, cuando estos terminen seguirá el indicador progresivo marcando hasta llegar a 1 min y entonces empezará de nuevo, si en repetición se ha indicado más de 1 vez (activar) Repead Count -- Las veces que se repetirá la duración de cada exposición, en la imagen 3 veces
Capture -- Pulsar para empezar la captación programada
Clos -- Cerrar la captación
En el ejemplo de 20seg si estos estás programados a 15fps, se obtendrán 20 x 15 = 300f indicando también al final los frames defectuosos "droped", pero como se indicado repetir 3 veces, captará 3 vídeos, que si los sumamos todos obtendremos 900f

__________

VIDEO SURCE

CONTROLES DE IMAGEN

Marcar en Velocidad de cuadro, p.e. 15fps

Control de imagen, para :

brillo p.e. al 50%
gamma p.e. y mejor a 0%
saturación p.e. al 50%

CONTROLES DE CAMARA

Balance de blancos en: interior - fluorescente o exterior y de activarlos, situar Rojo al 50% p.e. y el Azul al 20% p.e.
Marcar la velocidad de Obturador a 1/25seg
Ganacia al 20% p.e.

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VIDEO FORMAT

PROPIEDADES

....
	pulsar para ampliar

Formato de video marcar Velocidad de Cuadro a p.e. 15 fps
Espacio de color y compresión hay dos sistemas "I420" e "IYUV", pero situarlo en "I420"
Tamaño de salida hay varios sistemas 640x480, 352x298, 320x240, 240x176, 176x144, 160x120
Seleccionado el adecuado > Aplicar > Aceptar

SELECT RESULT RECTAGLE

Activarlo (es el 8º icono)
Ir a 7º icono y activar "FFT Center Point"
Seguidamente comienza el conteo e la totalida de frames, para alinearlos
Volver al 14º icono y comenzará la alineación

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PROGRAMACION “LONG EXPOSURE”

Para conseguir un solo frame, "K3CCDTools" guarda siempre el archivo como (*.avi ) aunque sea de un solo frame, de tiempo ilimitado grabado con la "TouCam Pro II" u otra similar, recomendando la versión “ATK1CII” o la “ATK2CII”, e incluso modelos superiores de la marca, que ya tiene la modificación “SC1.5”, e incorpora un ventilador expelente para refrigerar, más controles de temperatura (, incorporación de filtro infrarrojo (adicional), etc.

La captación consistirá en la obtención de varias imágenes, con velocidad de obturación nula, algo similar a la posición “B” bulb de las cámaras Reflex.

Ejemplo: 45 tomas de 20 segundos cada una = 0h15m00s

(de interés relacionado ver EJEMPLOS y procedimiento seguido para obtenerlas)

Primero efectuar la modificación del circuito de la cámara, paso a paso como se indica en link adjunto: Modificación o adquirir las de la marca mod p.e. “ATK1CII”, que ya está modificada y especialmente preparada para Astronomía.
Una vez modificada la CCD_WebCam, en la pestaña Options > settings > Camera, habilitar la casilla "Sc long Exposure modified camera" y reiniciar para que en el menú "Herramientas" aparezca el icono "Long Exposure".
En la ventana "Long Exposure" donde pone "Exposure Time (s)"