File di Calibrazione/Calibration Files

FILE DI CALIBRAZIONE

CALIBRATION FILES

Le immagini astronomiche realizzate con i comuni sensori CCD e DSLR presentano degli errori che poi verranno fuori in fase di elaborazione e, di conseguenza, influiscono sul risultato finale. Tutte le immagini presentano una certa quantità di rumore termico, di pixel bruciati che si presentano come tutti quei mini pixel colorati che non fanno altro che disturbare l'immagine rendendola quasi "granulosa"; per natura dell'ottica vi è anche un secondo errore, chiamato "vignettatura" che consiste nella perdita di luminosità man mano che ci avviciniamo ai bordi dell'immagine.

Per fotografare un qualsiasi oggetto celeste, servono parecchi minuti di esposizione, e per i più deboli anche molte ore, ma non bastano per eliminare il rumore; tutti i difetti sopra citati si presenteranno sempre ed occorre quindi andare ad agire, scattando delle particolari foto (nulla di molto complicato) che andranno a correggere tutti questi errori restituendo poi in fase di elaborazione un'immagine corretta e soddisfacente.

Queste immagini che andremo ad ottenere, sono principalmente 4, e vengono chiamate DARK, FLAT, BIAS e DARK DEI FLAT.

DARK

I DARK o DARK FRAME, servono ad eliminare il rumore delle foto citato sopra; ogni immagine presenta del rumore a causa degli elettroni generati in fase di scatto; in una sessione fotografica vengono effettuati decine su decine su decine di scatti, per scartare le immagini non buone, e questo scattare causa il surriscaldamento del sensore. Un dark frame si effettua molto facilmente, basta inserire il tappo al telescopio, e continuare a scattare, come se stessi scattando una normale posa, con lo stesso tempo di esposizione, ISO ma soprattutto STESSA TEMPERATURA del luogo da dove si sta effettuando la sessione. Per questo il mio consiglio è quello di effettuare i DARK subito dopo aver terminato con le pose oggetto, con un numero NON inferiore a 21 e in un numero che consiglio dispari (es. 21 o 23 o 25...), per un semplice motivo che però vedremo alla fine.

ESEMPIO: sto fotografando la nebulosa di Orione, ho effettuato 50 pose da 3 minuti ciascuna, a 800 ISO. Appena ho finito, inserisco il tappo all'obiettivo del mio ED80, ed effettuo 21 DARK da 3 minuti ciascuno a 800 ISO; quindi ho un tempo totale di esposizione dei dark pari a 63 minuti (poco più di un'ora).

ESEMPIO DI DARK FRAME

The astronomical images made with the common CCD and DSLR sensors have some errors that will come out during processing and, consequently, affect the final result. All the images have a certain amount of thermal noise, of burnt pixels that appear like all those mini colored pixels that disturb the image making it like "grainy". There is also a second error named "vignetting" which means the loss of brightness around the image, on the side.

To photograph deepsky objects, it takes several minutes exposure, and for the less bright even many hours, but they are not enough to reduce the noise. All this defects will always be present in your photos and we have to act, shooting particular photos (nothing complicated), that will correct all this errors, and will returning a correct image.

This images that we will get are 4, and are named DARK, FLAT, BIAS and DARK FLAT.

DARK

The DARK FRAME are made to remove the noise mentinoed above; every image presents some noise because the electrons generated during the shots; in a photo session are taken tens and tens and tens of shots, to delete bad photos, and every shot causes the sensor to overheat. Is very simple to shot the dark frame, you just have to insert the cap on the telescope, and shot, like if you are shooting a normal photo, with the same exposure time, the same ISO, but especially THE SAME TEMPERATURE of the location, the same where you are made the session. For this reason my advice is do the DARK immediately after finishing with the main photos, with a minimum number of 21 and with an odd number (21,23,25....), for a reason that we will see at the end.

EXAMPLE: i'm photographing the orion nebula and i've done 50 photos, each photos have 3 minutes exposure, at ISO 800. After i finished, i put the cap on the telescope of my ED80, and i shot 21 DARK FRAME of 3 minutes everyone at ISO 800; so i have a i have a total time exposure of DARK FRAME of 63 minutes (just over one hour).

EXAMPLE OF DARK FRAME

FLAT

I flat frame sono delle immagini che hanno il compito di rimuovere la vignettatura, lo sporco, la polvere sul sensore, fattori che dipendono quindi dal setup utilizzato; i flat field sono immagini che io ritengo estremamente importanti, estremamente utili. Vi mostro due immagini qui sotto, sono due sessioni differenti, la prima è una sessione senza flat frame, l'altra è una sessione con i flat frame, entrambe sulla Nebulosa di Orione.

SENZA FLAT

CON FLAT

Tralasciando il fatto che sulla seconda foto abbiamo una somma di più frame, quindi un maggior segnale, la cosa che si può notare, è che nella prima la foto presenta delle evidenti bolle più scure che evidenziano polvere o comunque sporco sul sensore, inoltre al centro è molto più luminosa che ai lati, mentre nella seconda possiamo notare un profondo cielo uniforme, senza segni di sporco.

Come fare i flat field ? Questo è un argomento molto delicato, vengono effettuati in molti modi: c'è chi acquista o costruisce una flat box, cioè una specie di piccola scatola, con all'interno un foglio bianco uniformemente illuminato di luce bianca, che viene inserito come una specie di tappo al telescopio e si da il via agli scatti; c'è chi effettua le riprese appena dopo il tramonto del sole, al crepuscolo, ma personalmente non lo ritengo un metodo efficace in quanto la luce potrebbe non essere uniforme, inoltre ci potrebbero essere delle stelle catturate; chi effettua i flat field mettendo davanti all'obiettivo del telescopio un computer con schermo bianco; chi inserisce un t-shirt bianca tesa davanti davanti all'obiettivo... insomma di modi ce ne sono molti, non entrerò nello specifico di ognuno, ma vi parlerò del mio metodo personale.

IMPORTANTE: BISOGNA SEMPRE EFFETTUARE I FLAT FRAME CON LO STESSO SETUP UTILIZZATO PER LE FOTO PRINCIPALI, CON LA STESSA MESSA A FUOCO E LO STESSO ORIENTAMENTO DELLA DSLR.

Il mio personalissimo metodo, è una combo, se così la possiamo definire; utilizzo una t-shirt bianca, e con un elastico la lego davanti all'obiettivo principale, ben tesa, senza pieghe, poi fornisco la luce bianca tramite il PC e metto l'obiettivo quasi attaccato allo schermo, esattamente così:

La luce della stanza è accesa solamente per farvi vedere il modo in cui effettuo i flat, è sottinteso che, per simulare la nottata al buio, avrei dovuto spegnere la luce, ma in questo modo non vi avrei potuto mostrare bene il metodo; fatta questa precisazione, l'ultimo step è quello di scattare, ma come ? Io personalmente accendo la fotocamera, lascio il programma della DSLR su modalità manuale (M), inserisco gli un valore di 100 ISO ed infine un valore di esposizione che può variare, dalla luminosità dello schermo, dallo spessore del tessuto che inserisco davanti all'obiettivo, diciamo che in genere il mio valore ideale lo ho sui 0"6; per capire ciò dobbiamo vedere l'istogramma, che deve essere più o meno a 1/3 della tabella. Consiglio di effettuare un buon numero di flat frames, dispari, almeno pari a 21.

L'immagine a destra rappresenta un esempio di flat frame, mentre quella a sinistra rappresenta il flat frame e l'istogramma, che si trova a 1/3 della tabella.

FLAT FIELD

dark dei flat

Servono per rimuovere il rumore ripetitivo presente in ogni singolo flat frame, sono semplicissimi da scattare, basta solamente rimuovere la nostra t-shirt bianca ed inserire il tappo del telescopio e scattare così con le stesse identiche impostazioni; prendendo per esempio il mio caso quindi, andrò a scattare il dark dei flat con un tempo di esposizione pari a 0"6, a 100 ISO, niente di più semplice. Anche qui consiglio un numero sempre dispari, almeno un minimo di 21.

BIAS

Siamo arrivati al termine di questa guida, con i BIAS FRAME, che sono sia i più facili da scattare, sia i più veloci; questi BIAS FRAME hanno lo scopo di catturare il rumore introdotto dall'elettronica del sensore della DSLR; i BIAS FRAME si effettuano con lo stesso identico modo del dark frame, con il tappo all'obiettivo, con gli stessi ISO delle foto principali ma con l'unica differenza che il tempo di esposizione deve essere il più basso possibile della DSLR (il mio più basso è a 1/4000). Anche per questi BIAS FRAME consiglio un buon numero, sempre dispari, almeno pari a 21.

*La ragione per cui effettuo questi file di calibrazione con un numero dispari è perché alla fine dovrò creare dei file di calibrazione finale ottenuti mediando ogni gruppo di file ottenendo immagini finali dette MASTER DARK, MASTER FLAT ecc..; l'algoritmo di DeepSkyStacker lavora molto meglio con i numeri dispari in quanto è molto più facile trovare un valore netto mediano, mediando i numeri dispari, anziché quelli pari; quindi per sicurezza io effettuo sempre un numero dispari di pose, per qualsiasi immagine di calibrazione. (es. 21 DARK, 21 FLAT, 21 DARK DEI FLAT, 21 BIAS).

FLAT FRAME

Flat frames are made to remove vignetting, the dirt, the dust, factors that depend on the setup used; flat field are images that i consider extremely important, extremely useful. I show you two images below, of two different sessions, the first image is a session without flat frames, the second images is a session with flat frames, both on the Orion Nebula.

WITHOUT FLAT

WITH FLAT

Leaving aside the fact that on the second picture we have a sum of more frames, then a grater signal, the thing that can be noticed, is that in the first pictures there are some darkest bubbles that show dust or dirt on the sensor, in addition, to the center it's much brighter than on the sides. while in the second we can see a deep uniform sky, without signs of dirt.

How to make flat fields ? This is a very delicate subject, they are made in many ways: some people buy or build a flat box, that is, a kind of small box, with inside a uniformly illuminated white sheet of white light, which is inserted as a kind of cap at the telescope and start the shots; there are those who shoot just after sunset, at twilight, but personally i don't think it's an effective method because the light may not be uniform, besides there could be some stars captured; who makes flat fields by placing a computer with a white screen in front of the telescope lens; who inserts a white t-shirt stretched in front of the lens ... in conclusion, there are many ways, i will not go into the specifics of each, but I will tell you about my personal method.

IMPORTANT: YOU MUST ALWAYS MAKE THE FLAT FRAME WITH THE SAME SETUP USED FOR THE MAIN PHOTOS, WITH THE SAME FOCUS AND THE SAME ORIENTATION OF THE DSLR.

My personal method is a combo, if we can define it; i use a white t-shirt, and with a rubber band i tie it in front of the main lens, without folds, then i give the white light through the PC and i put the lens almost attached to the screen, exactly like this:

The light of the room is on only to show you the way I make the flat, it's implied that, to simulate the night in the dark, i would have to turn off the light, but in this way i couldn't show you the method well; made this clarification, the last step is to shoot, but how ? I personally turn on the camera, i leave the DSLR program on manual mode (M), i enter a value of ISO 100 and finally an exposure value that can vary, from the brightness of the screen, the thickness of the fabric that i place in front of the lens; in general my ideal value is about 0 "6, to understand this we must see the histogram, which must be more or less to 1/3 of the table. My advice is to make a good number of flat frames, odd, at least 21.

The image on the right represents an example of a flat frame, while the one on the left represents the flat frame and the histogram, which is located at 1/3 of the table.

ISTOGRAMMA/HISTOGRAM

FLAT DARK

They are used to remove the repetitive noise present in every single flat frame, they are very simple to shoot, just remove our white t-shirt and insert the telescope cap and shoot with the same settings; taking for example my case then, i will go to shoot the dark flat with an exposure time of 0 "6, at ISO 100, nothing simpler. Also here my advice is to make a good number of flat frames, odd, at least 21.

BIAS

We arrived at the end of this guide, with the BIAS FRAME, which are both the easiest to shoot and the fastest; these BIAS FRAME have the purpose of capturing the noise introduced by the electronics sensor of the DSLR ; BIAS FRAME are made with the same way of the dark frame, with the cap to the lens, with the same ISO of the main photos but with the only difference that the exposure time must be as low as possible of the DSLR (my lower is 1/4000). Also for these BIAS FRAME I recommend a good number, always odd, at least equal to 21.

*The reason why i make these calibration files with an odd number is because in the end i will have to create the final calibration files obtained by mediating each group of files, obtaining final images called MASTER DARK, MASTER FLAT, etc ..; DeepSkyStacker's algorithm works much better with odd numbers as it is much easier to find a median net value, averaging odd numbers rather than even numbers; so for safety I always perform an odd number of poses, for any calibration image. (example 21 DARK, 21 FLAT, 21 DARK FLAT, 21 BIAS ).