CAMARAS "DIGITALES" 

CCD, CMOS, NMOS y DSLR 

INDICE

CONCEPTOS BÁSICOS  - conviene leer antes este apartado, con relacionados sobre Digitales y luego volver a este tema

CAMPO de VISION "Plate Scale"

FACTOR de AMPLIFICACION aparente en digitales

RELACION SEÑAL RUIDO  

Histogramas y Analizador de Espectros

PARAMETROS para AJUSTE de CROMINANCIA

RESOLUCION

SENSIBILIDAD

COMPARATIVO de DARK's  

BLANCO y NEGRO o COLOR, en cámaras digitales

Obtención de frecuencias L-RGB

CCD’s o CMOS

CCD

Ejemplo de grabación CCD

CMOS o  NMOS 

Ejemplo de grabación CMOS o NMOS

RESUMIENDO

CCD versus CMOS

COMPENDIO GENERAL SOBRE APLICACION en ASTROFOTOGRAFIA 

DIGITALES MARCAS Y CARACTERISTICAS

WEB-CAM en ASTRONOMIA

Algo... SOBRE como TRABAJAR con DSLR  -  ventajas aportadas y referentes sobre ISO... y número de tomas 

ISO - el apropiado para reducir el ruido

Comparativa de Sensibilidades

TAMAÑO del PÍXEL

TIEMPO MAXIMO en modo Bulb "B"

TABLA_01  

DE INTERÉS RELACIONADO

FILTRO "IR"

Modificada Hutech

 

________________________

Dada la enorme diferencia entre unas y otras (las de Astronomía y las Domésticas o Semiprofesionales), en lo relacionado con su estructura, nos hacen meditar sobre la elección y toma de decisiones al adquirirlas, ya que en principio las domésticas no están preparadas para Astronomía, aunque permitan imágenes muy espectaculares perdiendo gran parte del espectro cromático real.

COMPENDIO GENERAL SOBRE APLICACION en ASTROFOTOGRAFIA

Llegado a este tema punto y antes de seguir, creo sea de interés leerse el documento, que al respecto el I.A.C. (Instituto Astrofísico de Canarias), ha confeccionado de forma sencilla y didáctica progresIva, sobre la  Astrofotografía en general, que ampara:

  • Historia de la misma, desde sus orígenes

  • Procedimientos seguidos, desde su inicio hasta los más actuales

  • Tipos de cámaras, Analógicas y Digitales

  • Películas en general, sus tipos, ISO's, hipersensibilizaciones, etc.

  • Comparativa entre Chips, estudio de los mismos, comparativas de resultados y tendencia en Astronomía a las CCD's

  • Captaciones con WebCam's

  • Procedimientos sobre Procesado y Retoque de las imágenes, con aplicación de los software actuales de más relevancia

  • etc., etc.

PREMISAS

SENSIBILIDAD o RESOLUCION y TAMAÑO de PIXEL

En general:

a)   Tamaño de pixel menor     ( < 6 µm )    mayor resolución       captará muchísimos detalles

b)   Tamaño de pixel mayor     ( > 6 µm )    mayor sensibilidad     captará mucho mejor a Cielo profundo 

de interés FORMULAS relacionado con: Resolución, Sensibilidad y Tamaño, entre otras, .

No obstante y recordando, que la relación entre Seeing en ''arc respecto a las CCD dependiendo del tamaño de sus píxeles en mm y resolución en ''arc / px debería tender hacia 2,5 veces..., podríamo concluir que en planetaria, CCD's con 7,4 mm... tienden a ideal, veamos::

EJEMPLO:  Captación de Júpiter, con un SCT 203,2 x 2032 mm con Red. Focal a F6,3 y Ø debido a su fase de 43,1 ''arc  con Seeing 8,0 / 10, por tanto de 2,19 ''arc..., consguimos:

Con píxeles de  7,4 mm  se obtiene una resolución de  0,75 ''arc / px  y  2,92 veces de relación

Con píxeles de  5,6 mm  se obtiene una resolución de  0,57 ''arc / px  y  3,85 veces de relación

Lo que en base a que una relación ( ''arc del Seeing  /  ''arc/px de la CCD ) tendiende a óptima, sería como se ha indicado del orden de 2,5 veces..., el tamaño del píxel en la CCD debería ser, para esa captación, del orden de 7,4 mm

COMPARATIVA de SENSIBILIDADES

...

 

Positivo

Negativo

 

pulsar imágenes para ampliar

Uno de los trucos que hacíamos en analógica, hace muchos años, para verificar la calidad de las ISO de una cámara y apropiada para esa captación, era comparar las mismas en Positivo y en Negativo, obteniendo en las de Negativo tanta información y por tanto resaltado de detalles sobre la imagen, que nos indicaba la ISO apropiada, para esa captación. 

  • Calidades de imagen en Positivo y Negativo, captadas las Positivas con cinco ISO's: 100, 200, 400, 800 y 1600

  • Nuestra opinión comparando las calidades de los Negativos, para esta toma de imagen, es la  "ISO_200", la más apropiada.

El aportar las dos opciones Negativa y Positiva, es de gran interés, porque en Astrofotogtafía hay veces que se perciben mejor los objetos en Negativo y en cuanto al Retoque, que precisa de Máscaras, esta opción comparativa es muy necesaria.

-- Imagen positiva Cortesía de Máximo Ruiz Romeo

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BLANCO y NEGRO” o “COLOR

Otra discusión sería, si es mejor una de “Blanco y Negro”, que para conseguir las tomas en color, se necesita efectuar las tres tomas con los filtros espectrales de los tres colores y por suma de las tomas, obtener el color. 

O bien directamente una de “Color”, aunque divide el número de pixeles RGB utilizados.

....

Todo ello independiente del formato, que está ya normalizado a 640 x 480 pixeles, que no todas las WebCam lo permiten.  De interés ver.  Naturalmente con las DSLR se pueden obtener formatos bastante superiores, y en consecuencia calidades mejores, por el número elevado de píxeles, que en la actualidad ya poseen. captación en modalidad RAW  

Es necesario para la captación del espectro infrarrojo, muy abundante en las Nebulosas y por tanto con H-alfa y O-III, que se elimine el filtro "IR" de rechazo para infrarrojos, que casi todas las cámaras digitales poseen, por estar diseñadas para uso doméstico, pero no para Astronomía. (ver FILTROS)

CCD o CMOS

  • Las "CCD - lineales" (CCD, acrónimo de "Charge-Coupled Device" , dispositivo de carga acoplada). aportan prestaciones inmejorables, permitiendo unas largas exposiciones e inserción de refrigeración por software a -30ºC respecto a la de ambiente, siendo extraordinarias para “Cielo profundo”.  

....

En este punto las ATK1CIIo las “ATK2CII”, versiones en color de 24 bytes, ya modificadas para Astronomía e industrialmente para larga exposición ( > 40 segundos por toma), alcanzando tiempos impresionantes similares a las obtenidas en fotografía analógica clasica, por inclusión de ventilación forzada y otras, como posibilidad de trabajo en modo RAW, con la célebre y experimentada “ToUcam Pro II” de Philips con chip "Sony ICX-098BQ".  Incorpora el elaborado software de Peter Katreniak K3CCDTools aunque una versión reducida, siendo de interés adquirir la más moderna registrándose, (Ver apartado "How To..." del mismo, en el aparecemos con nuestra colaboración operativa)

Naturalmente las DSLR, y las CCD’s permiten efectuar las tomas “Dark Frame” del mismo tamaño en duración que las tomas de vídeo y las “Flat Field”, entre otras indispensables para una buena grabación, lo que es difícil con las CMOS o NMOS. (ver OPERATIVA)

  • Las "CMOS o NMOS - logarítmicas" aportan la posibilidad de captar simultáneamente objetos de diferentes niveles de brillo, pero se limitan más (al menos las actuales) a “Planetaria”, no siendo prácticas por su formato para “Cielo profundo” con tiempos de exposición muy superiores a 300 segundos.

  • Las "NMOS", ya han resuelto el tema anterior, con tomas en modo Bulb de hasta ocho minutos, como la Olympus mod. E-330.

RESUMIENDO, podríamos decir que: 

  • En las "CCD"  

    • la transformación del fotón de luz para convertirse en carga eléctrica, lo hace saltando de pixel en pixel, hasta el último en donde existe el convertidor analógico a digital.

  • En las "CMOS o NMOS" 

    • la transformación del fotón de luz para convertirse en carga eléctrica, se efectúa en el mismo "casillero" del pixel y al final es en donde existe el convertidor analógico a digital.

    • Actualmente se trabaja en algunas cámaras, en modo NMOS, que es una versión avanzada del sistema CMOS, que evita ruido y calentamiento, como en la Olympus E-330, 

Estos dos procedimientos, acarrean más cantidad de ruido las "CMOS o NMOS"  respecto a las "CCD", en lo concerniente a tomas de "Largas Exposiciones", 

  • Por tanto las "CMOS o NMOS" serían más aconsejables para tomas cortas en cuanto a tiempo, e imágenes de "Gran campo". 

En las "CCD" se produce más calor, por la energía consumida en el proceso del salto, etc., pero en las cámaras para  Astronomia se soluciona con software, que rebaja hasta -40ªC respecto a la temperatura ambiente, el calor producido. 

  • Por tanto las "CCD", por su elevada sensibilidad son apropiadas para imágenes de "Cielo profundo muy detallado"  

En este procedimiento las "CCD" tienen un mayor consumo, que en las cámaras de Astronomía queda subsanado con fuentes de alimentación externas.  

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Curvas de Sensibilidad en CCD

pulsar para ampliar

Por lo que comparando unas con otras "CCD" con "CMOS o NMOS" en pros y contras, ya en los Observatorios astronómicos profesionales, hace tiempo que viene presentándose este dilema, al intentar ver los resultados de unas u otras para grabaciones de tiempo considerable en "Cielo profundo" y "Planetaria", en donde las tendencias más actuales, tras  bastantes deliberaciones, se inclinan hacia las "CCD", por sus características y posibilidades de grabación en las Observaciones, ya que la temperatura y el consumo no son problemas en Astronomía, por contar con sistemas de refrigeración y fuentes de alimentación apropiadas.  

  • Sobre esta cuestión las marcas especializadas en captaciones digitales para Astronomía (ATIK,   APOGEE,   KODAK,   PHILIPS,   SBIG,   STARLIGHT, etc., etc.), también se han inclinado por CCD.

No obstante, los fabricantes de sistemas "CMOS", están haciendo verdaderos trabajos para mantenerse en el mercado, actuando con el número de pixels muy elevado y tamaño reducido del mismo, lo que las hace muy sensacionales para captaciones de "gran campo", que siempre son llamativas.   

Pero sin llegar a las precisiones de los detalles sobre objetos de pocos segundos de arco, en donde el puesto queda otorgado para las "CCD", que permiten captar cantidad de detalles en las tomas de "Largas exposiciones",para objetos de pocos segundos de arco.

  • Sobre lo comentado para las "cámaras CCD", ir a nuestro apartado de "EJEMPLOS  -  Cómo se han conseguido y con qué equipamiento y método" de la que seleccionamos el EJEMPLO nº 17 de  "M51 -  NGC5194  -  Galaxia del remolino", en el que se aprecian cantidad de detalles, que con estas largas exposiciones, se pueden captar.  (luego pulsar "atrás" para regresar a este Tema) 

  • De interés relacionado ver relación actual de cámaras digitales, con "CCD" y con "CMOS o NMOS" entrar en TABLA_01  y una vez leído pulsar "atrás" para regresar a este Tema 

  • Sobre lo comentado para las " cámaras CMOS o NMOS", no quisiéramos decantarnos hacia una u otra, dejando al lector que se decline en cada caso por la conveniente, por lo que presentamos un ejemplo de captación de "gran campo"  seleccionando el EJEMPLO nº 79 de la  "M42  - Gran Nebulosa de Orión", ejemplo claro de las grabación de estas cámaras tipo DSLR principalmente diseñadas para un uso doméstico y publicitario (no para Astronomía), pero que en tiempos de exposición limitados y actuando con ISO apropiadas, etc., se pueden conseguir grabaciones sensacionales, a pesar de tener incorporado por razones obvias el filtro "IR" (luego pulsar "atrás" para regresar a este Tema)

De gran interés relacionado, leer los enlaces  CCD versus CMOS:

http://www.xatakafoto.com/camaras/sensores-con-tecnologia-ccd-vs-cmos
http://www.axis.com/es/products/video/camera/ccd_cmos.htm

  1. De modo que el criterio para determinar la Calidad Fotográfica consiste en un conjunto de experiencias sensoriales positivas o negativas. 

  2. Podemos luego hacer mediciones y testeos, pero el criterio último de calidad lo tiene la visión humana y no el análisis técnico.

  3. Existen muchos factores comunes entre la fotografía analógica y digital (foco, profundidad de campo, tiempo de obturación adecuado, etc.). 

  4. Pero hay otros parámetros que pertenecen exclusivamente al dominio de lo digital, veamos:

RELACION "SEÑAL RUIDO"

  • Llamamos señal a toda información significativa para construir un mensaje 

  • y ruido a cualquier otro dato que acompaña a la señal dificultando su transmisión, almacenamiento y comprensión.

En las cámaras digitales, el CCD es el chip encargado de capturar la imagen. Está compuesto por una malla de miles de celdas fotosensibles en las que se recibe la imagen formada por el lente. 

Cuanto más alto sea el número de celdas, mejor será la calidad obtenida. 

El CCD de una cámara barata puede tener 128.000 celdas (320 x 240 px) en tanto que el de una cámara de alto precio puede llegar a más de 8.000.000, por ejemplo 3326 x 2504 px

Cada una de esas celdas genera una corriente eléctrica en presencia de la luz. Esa corriente eléctrica será luego cuantizada, es decir, convertida a datos numéricos que se almacenarán en forma digital binaria en la memoria de la cámara o la computadora y darán origen a un píxel.

Pero es muy importante saber que cada una de esas celdas genera una cantidad más o menos fija de corriente eléctrica (y por lo tanto de datos) al azar, aún en ausencia de la luz y en relación a la temperatura.

Es un caso similar al de un equipo de audio. Si no ponemos ningún CD y elevamos el volumen al máximo, oiremos un soplido que no es mas que el ruido que genera el propio circuito electrónico. Con los CCD de las cámaras pasa exactamente lo mismo.

  • En lo referente a tomas de "cielo profundo" con DSLR (CMOS) estas tomas de larga exposición, están siempre acompañadas del "ruido aleatorio", que tiende a un valor fijo para cada momento, por tanto cuanto más larga en tiempo sea la toma, la relación señal / ruido será mejor. Ya que cuanto más larga sea la duración de exposición... pues más cuantos de energía (información) recibirá del objeto a fotografiar, y el ruido aleatorio será el mismo, es decir será mucho mejor para cielo profundo, y por tanto obtener una mejor relación señal / ruido..., que es lo que interesa..., efectuar por ejemplo y para una "M31" 16 tomas de 600 seg c/u, que 160 tomas de 60 seg c/u

  • A título de ejemplo, ver el ejemplo E_64 cortesía de J.F. Bosch

  • Interesante, para mayor aclaración, entrar en el tema Relación Señal ruido...

HISTOGRAMAS y ANALIZADOR de ESPECTROS

Comparando una curva del histograma RGB, con una del analizador de espectros en Radio-comunicaciones, veremos que en las dos existe una información compacta situada en la parte inferior de la curva, que es el nivel alcanzado por las diversas "Frecuencias del Ruido" y la otra unitaria y despejada superior, que es la conseguida por la "Señal de la frecuencia analizada".

Pues bien y aunque no es lo más normal comparar ambos procesos, si es importante conocer, que para que una señal de Radio-comunicaciones sea captable sin "Ruido de fondo", clara y diáfana, la diferencia entre la altura o nivel conseguido por el "Ruido", respecto al de la "Señal analizada", debe rondar los 123 dBm.

Ejemplo 

"Señal" = 353.134,00 µV y "Ruido" =  0,25 µV 

Obtendremos:  20 log (353134,00 / 0,25) = 123 dB o dicho de otro modo el nivel de "Ruido" es 1.412.536 veces más pequeño, que el alcanzado por la "Señal"

Muchos de nosotros venimos también del hobby de la Radio afición y recordamos, que el nivel de apertura por sensibilidad de un squelch, en el equipo receptor de radio-comunicaciones, ronda los 0,25 µV.

  • Luego comparando los dos procesos, si mediante el software de Procesado, desplazamos las alturas conseguidas por el "Ruido" respecto al de la "Señal", en unos 123 dB, conseguiremos una relación tendente a limpia y sin molestias de las "Frecuencias de Ruido".  

  • Esperemos que pronto los software de Procesado de imágenes, consigan insertar Histogramas, graduados en Ordenadas que permitan este cálculo, lo que redundará en un Procesado matemáticamente Normalizado y más eficiente.

La sensibilidad de cada uno de los elementos del CCD es fija, y tiene un valor aproximado equivalente a 100 ISO. 

Los índices ISO superiores que nos ofrece la cámara digital tipos DSLR (CMOS) se logran, no por un incremento en la sensibilidad de los elementos captores, sino por una amplificación posterior de la señal que estos emiten.

Como estos elementos tienen una emisión de señal de base más o menos fija, cuando capturamos una señal luminosa débil y la amplificamos, también estamos amplificando una buena porción de la emisión de datos aleatoria del chip. Vale decir que se mezclará una cantidad de señal aleatoria sin contenido a la señal correspondiente a la imagen.

Estaríamos ante un caso similar al del forzado de la película. La diferencia clave está en que en el forzado de película tenemos un aumento de tamaño del grano, y por lo tanto una pérdida de resolución espacial, en tanto que en el CCD la resolución se mantiene constante porque sus celdas tienen dimensiones e intervalos constantes.

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Podemos OBTENER entonces las siguientes conclusiones:

1 - La mayor calidad de una cámara digital se obtendrá usándola a su menor sensibilidad ISO equivalente.

2 - La pérdida de calidad derivada de usar una sensibilidad ISO mayor 

Se verificará como un aumento de pixeles distribuidos al azar, sobre todo en las zonas de sombra de la imagen. El ruido no será proporcional en toda la imagen, como el grano, sino que se manifestará como más evidente en las zonas oscuras.

3 - Las regulaciones

Como el Sensibility Boost de la Nikon D1-X, que duplica o triplica la sensibilidad de la cámara no son más que un mensaje del fabricante que nos dice que estamos amplificando la señal a nuestro propio riesgo. 

Por algo lo presentan como una amplificación de señal y no como un índice ISO. Es arriesgado usarlo pero, personalmente, no me perdería una buena foto por miedo a usar el equivalente a 4000 ISO

4 - El ruido se manifestará más en algunos canales que en otros. 

El canal azul puede ser el que contenga más ruido. Podemos editar ese canal posteriormente en Photoshop para reducir el ruido mediante una aplicación de filtro Blur sobre ese canal.

5 - Será más fácil hacer correcciones profundas de densidad en archivo libre de ruido, que en el que contenga ruido, 

Sobre todo en zonas de sombra. Esto nos lleva a la paradoja de que antes que hacer una toma con un índice ISO demasiado alto, podría ser mejor hacer un archivo oscuro para después corregirlo usando Photoshop. 

Esto es válido sobre todo en capturas a 12 ó más bit.

6 - Evitar el sobrecalentamiento de la cámara. 

La generación de ruido aumenta con la temperatura y disminuye con esta. A temperatura constante, el ruido aumenta linealmente a lo largo del tiempo. Pero un aumento de temperatura de aproximadamente 10º C duplica la cantidad de ruido. 

El respaldo SinarBack de estudio tiene un sistema de refrigeración termoeléctrico para suprimir ruido y mejorar el detalle en las sombras. 

Y en fotografía astronómica, los respaldos CCD se refrigeran mediante Helio líquido  con sistemas electrónos y suelen alcanzar temperaturas de -50 ºC.

Como precaución, mantengamos la cámara alejada de las fuentes de luz y no la abandonemos al Sol por mucho tiempo, pensando que como no usa película, ¡no pasa nada!

Al usar la cámara con baterías, el agotamiento y reposición de estas impone un forzado ciclo de enfriamiento. 

Cuando usemos la fuente de alimentación enchufada a la corriente de red de 220 V tendremos mas autonomía y podemos trabajar más tiempo, pero estas sesiones prolongadas incrementaran la temperatura del CCD. El uso del visor LCD genera también calor en el cuerpo de la cámara, o al menos dificulta su disipación.

Esta evaluación del concepto de señal-ruido en fotografía digital sirve como evidencia de que no debemos usar los parámetros técnicos de la fotografía analógica para analizar los resultados obtenidos mediante la fotografía digital, sino que debemos desarrollar sistemas de evaluación propios de ésta.

Ver al efecto y como resumen en este tema: Sobre cómo trabajar con las DSLR (CMOS o NMOS)  y volver

TIEMPO POSIBLE en modo "Bulb - B"

Pues es muy fácil la contestación: 

-- Dependerá de la característica técnica, que el mantenimiento en posición abierto (Bulb), tenga cada cámara y marca --- 

Me explico, si para mantener el espejo abierto, se precisa de un circuito electrónico, este gastará una corriente para mantenerlo y por el efecto Joule, se producirá un calentamiento. 

Por tanto debe conocerse por las características del fabricante el tiempo máximo permitido para una posición Bulb "B", que produzca el menor consumo y por tanto el menor calentamiento. Generalmente se indica en cada marca y modelo de cámara. 

La conclusión a mi criterio, para una captación de Larga Exposición, para "cielo profundo" por ejemplo, es con una ISO básica (generalmente 100 ó 200 según marca y modelo, es decir la que menos ruido térmico aporte) y cantidad de tomas (10, 20, 40 ó pocas más) a modo "B"  de duración c/u de hasta 600 seg. o incluso más por aquello de la relación señal / ruido..., y con una cámara con el mayor número de píxeles posible (mayor de 6 Mpx)

COMPARATIVO de DARK's

...

 

Falso color

B/W

 

pulsar imagen para ampliar

Los DARK (tomas oscuras), se efectúan al terminar la toma y con duración igual al de la toma, tienen como misión la eliminación del ruido, producido por el calentamiento del chip sensor en las digitales.. Algunas DSLR ya lo efectúan de modo automático, si se programa.

Algo muy importante, para el conocimiento del nivel de ruido de cada cámara, producido por su chip y por tanto inherente ya en cualquier imagen que se capte, es efectuar los correspondientes DARK's, previos y comparativos entre varias marcas, modelos, tipo de chip, en diferentes ISO y posibles "reducciones automáticas de ruido de chip naturalmente si tiene la cámara esa opción.

Algunos ejemplos, a título informativo:

CMOS 

Linp_01 - CANON EOS 300D ISO_400
Linp_02 - CANON EOS 300D ISO_800
Linp_03 - CANON EOS 350D ISO_400
Linp_04 - CANON EOS 350D ISO_400 Reducción automática de ruido
Linp_05 - CANON EOS 350D ISO_800
Linp_06 - CANON EOS 350D ISO_800 Reducción automática de ruido


CCD

Linp_07 - NIKON D70 ISO_400
Linp_08 - NIKON D70 ISO_400 Reducción automática de ruido
Linp_09 - NIKON D70 ISO_800
Linp_10 - NIKON D70 ISO_800 Reducción automática de ruido

Imágenes obtenidas, con retocado uniforme para todas, con el fin de igualar resultados:

de las imágenes obtenidas, se deduce que el DARK de la imagen "Linp_08" es el más idóneo y correspondiente a la cámara CCD_NIKON  D70 ISO_400 con Reducción automática de ruido  siendo las conclusiones obvias

-- Base de comparativa por aporte de cámaras, cortesía de Julián Martínez

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RELACION de CAMARAS DIGITALES

  • Adjunto pequeña relación de Cámaras digitales, que por su posibilidad de Objetivos intercambiables, las hacen útiles para Astronomía, todas por estar diseñadas para uso "doméstico y pubicitario", disponen de un filtro de rechazo a la banda espectral del infrarrojo "IR", haciendo difícil la captación de Nebulosas y bastantes del Cielo profundo, que son ricas en esa banda espectral.

  • Relación informativa de algunas sus MARCAS y MODELOS, más Características relacionadas con las características de píxeles (se presentan las especialmente diseñadas para Astronomía y las Domésticas)

  • Analizando estos espectros de colores, se puede ver la imperiosa necesidad, de  SACAR el FILTRO "IR"  (rechazo de infrarrojos), porque de no sacarlo, se pierde la banda de color Roja e Infrarroja tan rica en el Cielo profundo.

Las dos curvas de respuesta siguientes, analizan Con filtro y Sin filtro "IR" el mismo tema, pero más concreto al ser fruto del análisis por puntos, de las diferentes frecuencias del espectro.

.....

Una vez sacado el FILTRO "IR" (lo pueden hacer los Servicios técnicos oficiales de las Marcas), se debe situar una placa Baader o similar transparente (sin deformaciones), para evitar que entre el polvo, etc., ver imagen con dicha placa ya instalada, una vez sacado el filtro "IR".

Sobre "Modificada Hutech",   ¿Es la eliminación de filtro "IR" y colocación de placa transparente, etc.? Sí, creo que el filtro es el UV / IR blocking, efectuado por los mismos fabricantes sobre los 120,00 € (coste 2003), lo que mantiene la garantía de la cámara.

De interés relacionado ver enlace Sobre:

"Hutech/Canon Spectrum-Enhanced Digital SLR Cameras"

FACTOR de AMPLIFICACION APARENTE en DIGITALES

Efectivamente, es un factor de recorte de campo, por eso indico DF equivalente, no real en la TABLA_01 en la que se contemplan las diferentes "FCám" (Factor de Cámara respecto a un film de 36mm)

En cuanto "FCám" = 1,6 por ejemplo en la DSLR "Canon 350", es para un tipo concreto de tamaño de chip naturalmente (Raiz (362+242)) / Raiz ((ancho de chip)2+(alto de chip)2) = pseudo factor de amplificación (aunque mal dicho, porque es aparente), porque cada chip tiene una medida aportada por el fabricante, que nos dará ese factor de conversión. 

No obstante hasta este punto estoy de acuerdo, por eso indico por ejemplo, que un Telescopio de DF 2032mm a 1,5 = DF 3048mm, pero el problema lo tengo con el impresionante valor conseguido con una ATK1CII, claro que me contesto solo, al ser el chip de anchura 4,6 mm x 3,97 mm, obtenemos un factor de Raiz(362+242) / Raiz(4,602+3,972) = 7,1 y por tanto la misma anterior del ejemplo 2032 mm DF se convierte en 14.427,2 mm DF, lo que es considerablemente enorme, como para incluso pensar esté equivocado, o comprender el por qué son tan aptas para planetaria. 

Creo esté aclarado, el pseudo factor de ampliación aparente, conseguido por la reducción de campo, pero claro comercialmente se prefiere decir aumento de la imagen obtenida. 

CAMPO de VISION  "PLATE SCALE"

Cálculo del campo de visión de la cámara CCD

Cuando se prepara una observación, es necesario saber si el objeto entra dentro del chip (ver ejemplo en TABLA_01 de la cámara o hay que realizar un barrido por el sistema y más tarde hacer un mosaico o composición con las imágenes. 

Para ello es útil calcular el "pixel scale" o "plate scale", que nos dice cuantos segundos de arco entran dentro de un píxel de la cámara y por ende el campo total de la misma. 

El cálculo es muy sencillo. Como el campo "CV" de cada píxel o de todo el chip  es mucho más pequeño que un radián, podemos usar la aproximación:  d = DF x CV  donde "d" es el tamaño del píxel y "DF" es la distancia focal del telescopio. 

De lo anterior se desprende que: 

CV (Plate scale)  =  tamaño píxel  /  distancia focal

El resultado viene dado en radianes y para pasarlo tenemos que calcular cuántos segundos de arco hay en un radián.

1 grado

  

60' 

3600'' 

1 radián

180º / p

57º 17' 45'' 

3438' 

206265'' 

Por lo tanto, la "escala del píxel" es (d = tamaño horizontal del píxel; DF = distancia focal):

Pixel scale

3438 x (d / DF)'

minutos de arco   'arc / px

206265 x (d / DF)''

segundos de arco   ''arc / px

Por ejemplo, para el CELESTRON SC 8" PoweStar PEC a F10, tenemos que su diámetro de abertura del objetivo es Ø = 203,2 mm, y por tanto su distancia focal "DF" = 203.2 x 10 = 2032 mm.

Sabemos por ejemplo, que los píxeles de la cámara "SBIG mod. CCD_ST8-XE" especialmente diseñada para uso en Astronomía, que tienen un tamaño de 9 µm x 9 µm y el chip dispone de 1530 píxeles en ancho x 1020 píxeles de alto, total de 1560600 pixels, que se aparta en mucho de la enorme tendencia de las cámaras DSLR del tipo CMOS o NMOS de uso doméstico y publicitario, obteniéndose:

1530 x 9 x 10-3 mm  = 13,77 mm_ancho 

1020 x 9 x 10-3 mm  =  9,18 mm_alto)

y su Ø útil sería  ± 16,55 mm

Por interés relacionado ver  TABLA_01    (relacionado con Cámaras, Tamaños de pixel, Parámetros obtenidos, etc...) por tanto y en el ejemplo anterior, el "Campo de Visión" del conjunto de su chip sería de aproximadamente:

  • "Plate scale" = 206265 seg x (9 x 10-3 mm / 2032 mm) = unos 0,91 seg de arco / píxel.  (''arc / px)

  • Equivalente a 1530 pixeles chip_ancho x 0,91 seg / pixel = 0º23'12''

  • Y los "Aumentos equivalentes" a foco primario sobre chip serian:  2032 / 16,55 = 122,78 Xeq/chip

Algo... SOBRE COMO TRABAJAR CON LAS DSLR (tipos CMOS o NMOS)

Abundando en que, cuando se trabaja con DSLR, lo que se intenta es conseguir lo mismo que con CCD refrigeradas, es decir efectuar tomas de larga exposición... para captar objetos del cielo profundo, creo deberíamos considerar los conceptos siguientes:

  • Aprovechar la enorme cantidad de píxeles que una DSLR  nos aporta y a bajo coste, comparándolo con los que una CCD refrigerada nos aportaría con igual número de píxeles, pero a coste elevado..., es totalmente correcto

  • Por tanto si con una CCD refrigerada, trabajamos a tiempo total de apertura, para recibir información del objeto, sin tener en cuenta las ISO, porque ni disponen de esa opción, con una DSLR deberíamos tender a efectuar lo mismo

  • Y habida cuenta que al estar refrigeradas las CCD, el único ruido que captan junto con la información de la “señal”, es el del “ruido aleatorio” del cielo profundo, procuremos con las DSLR conseguir lo mismo, y para ello:

Procuremos al trabajar con DSLR (tipo CMOS o NMOS), que las circunstancias de trabajo se asemejen lo más posible, al efectuado con una CCD refrigeradas, es decir:

  • Trabajar para “cielo profundo”; en tomas de larga exposición, por ejemplo 600 seg,  para que la relación señal / ruido sea lo más elevada posible, en base a la fórmula (S+N) / N.  (versión reducida y general para cuantificar la señal recibida del objeto / respeto a ruido aleatorio de fondo del cielo)

  • No actuar en DSLR (CMOS o NMOS) aplicando ISO sin antes cerciorarse de cual es la adecuada, ya que éstas, las ISO, en las DSLR se producen por sistemas electrónicos de amplificación, lo que al no estar refrigeradas, ese efecto electrónico redunda en calorífico (ruido térmico N), y se suma a la información de la imagen, enmascarándola

  • Por tanto, antes de trabajar con una DSLR (CMOS o NMOS) y como necesariamente deberemos utilizar alguna ISO..., verifiquemos antes cual es la ISO en ese marca y modelo de cámara, que menos ruido térmico aporta

Al efecto es conveniente con la DSLR (CMOS o NMOS) a objetivo tapado, efectuar diversas tomas de p.e. 10 seg c/u y a diferentes ISO (100, 200, 400, 800, 1600, etc) y seguidamente "sin tratar la imagen, para no modificarla" controlar en esas tomas sus histogramas, es decir ver la cantidad de información adicional, que por efecto del "ruido térmico" fruto de los sistemas electrónicos de amplificación, para obtener las ISO, se suma a la imagen obtenida, cuya información es la única que debería estar presente.

Veremos, que aunque todas las imágenes "sin tratar la imagen, para no modificarla" son negras (el objetivo estaba tapado), el peso de cada una se va incrementando en relación con el aumento de las ISO, prueba adicional a la obtenida antes en el histograma, de los aportes complementarios a la señal, y que son del ruido térmico sumado  

Con mi DSLR (NMOS) y en tomas de 10 seg c/u, sin tratamiento posterior, he obtenido en esas imágenes y para ISO 100 un peso de 100 KB, para 200 = 134 KB, para 400 = 197 KB, para 800 = 420 KB y para 1600 = 793 KB.. y es interesante que cada uno y con su cámara, efectúe sus verificaciones, cerciorándose sobre lo comentado de la presencia de otras señales sumadas a la única que nos interesa... "la del objeto a fotografiar... " y que la enmascaran con el "ruido térmico" innecesario del uso de una ISO indebida (producido, el ruido térmico, por sus sistemas electrónicos de amplificación, para conseguirlas)

Consecuentemente,.. 

Y naturalmente los que dominen software diversos y más tecnología, seguro que podrán obtener otras conclusiones..., pero estas en general, pueden ser de ayuda para quienes deseen iniciarse en la astrofotografía de "cielo profundo"

Y como lo que nos interesa es captar solo la "señal con información", que nos llega del "objeto del cielo profundo", y cuanta más mejor... deberemos usar la ISO en las DSLR (CMOS o NMOS), que menos "ruidos térmicos" nos sume innecesariamente, para que luego con los software apropiados podamos resaltar los detalles con la información recibida del objeto captado, en esa "larga exposición" mediante la suma de varias tomas de por ejemplo 600 seg. c/u,  por lo comentado sobre relación señal / ruido y conseguir en el posterior procesado, se resalten en la imagen.

  • La conclusión a mi criterio y como primera orientación..., es que en una captación con DSLR (CMOS o NMOS) en modo "Larga Exposición", para "Cielo profundo" por ejemplo, debería ser con una ISO básica (generalmente 100, 200 ó 400 según marca y modelo) y cantidad de tomas (5,10, 20 ó pocas más) en modo "B" de duración por ejemplo de 600 seg c/u y con el mayor número de píxeles posible.

  • Como orientación para la cantidad de tomas, la configuración de la TABLA_01 creo pueda orientar

Evidentemente, que con los software actuales, se elimina bastante el "ruido térmico" adicional, para obtener una imagen final de magnífica calidad..., pero parece lógico que cuanta menos “suciedad...” tengamos que sacar de la imagen captada... los resultados obtenidos tenderán a mucho mejores...

_____

NOTA:  Esta evaluación del concepto ISO y el de relación Señal / Ruido en fotografía digital, sirve como evidencia de que no debemos usar los conceptos técnicos de la fotografía analógica, para usar y analizar los resultados obtenidos mediante la fotografía digital, sino que debemos desarrollar sistemas de evaluación propios de ésta y muy en especial lo concerniente a las ISO, que como indicaba son en su concepción totalmente diferentes a las de analógica..

  • Algunos referentes de interés

    Tomado del apartado "Resumen"..., del enlace anterior :

    • El ISO (equivalente) de velocidad en una cámara digital da una indicación de la sensibilidad del sensor de imagen. 

    • La mejor calidad de imagen se obtiene normalmente con el menor ajuste ISO de la cámara digital. 

    • Si mediante el ajuste de la velocidad de obturación / combinaciones de apertura no se puede obtener una imagen correctamente expuesta (por lo general en situaciones de poca luz), entonces puede seleccionar el ISO inmediatamente más alta siguiente. 

    • Sin embargo, recuerde que el uso de las ISO más altas, por lo general dan lugar a imágenes ruidosas en las cámaras digitales de consumo (las semiprofesionales) 

    • Use una ISO alta si se trata de elegir entre perder una imagen y ser capaz de capturar una imagen, incluso si eso significa que necesita perder el tiempo con la limpieza del ruido en el post-procesado, con un programa de reducción de ruido. 

    • Si deja la cámara en "Auto ISO" y si encuentra que la mayoría de sus imágenes presentan ruido, entonces tal vez está tomando la mayoría de sus imágenes en situaciones con poca luz en la cámara, por tanto seleccione automáticamente un ISO siguiente más alto. 

    • Si va a imprimir sobre todo en 4 x 6 cm, es posible que el ruido no sea evidente en las impresiones (por lo que no tiene que preocuparse por el ruido a ISO alto) aunque pueden ser visible en tamaño original en la pantalla. 

    Conclusiones y reflexiones... por: Antonio Pérez y Jesús R. Sánchez, sobre cielo profundo y planetaria

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