Aprovechando que ya tengo el observatorio, últimamente he podido ir a hacer fotografías con más frecuencia, pero me he encontrado con un serio problema. Coincide que las obras del observatorio han finalizado al llegar el verano, y por consiguiente ha habido un serio incremento de las temperaturas.
Esto además se ha unido al hecho de que he aumentado los tiempos de exposición aprovechando que la puesta en estación es bastante buena y he comprobado que el seguimiento con PHD funciona de maravilla. Por desgracia el resultado final son unas fotos con una cantidad de ruido de escándalo.
Por este motivo me he decidido a hacer un pequeño estudio del comportamiento de la cámara ante diferentes ISO y temperaturas. Por el momento he analizado el comportamiento a 5 y 27 grados y a ISO 400 y 800.
El porqué de las temperaturas de 5 y 27 es bastante simple: 5 grados es la temperatura de mi «laboratorio criogenizado» (la nevera de casa!) y 27 es más o menos la temperatura ambiente al caer la noche.
Las pruebas han consistido en realizar capturas de Darks con las siguientes variables:
- Temperatura: capturas a 5 y 27 grados
- ISO: 400 y 800
- Tiempo de exposición: 300s, 600s y 900s
Y para cada una de las imágenes obtenidas he calculado a partir del histograma los siguientes valores:
- Valor medio de los píxels: esto lo he hecho sobre la imagen RAW, es decir es el valor medio de la luminosidad captada por cada uno de los sensores, independientemente del canal que se trate
- Desviación media de la luminosidad
- Pixels que superan diferentes umbrales de luminosidad: He podido comprobar que el valor medio de la luminosidad se mantiene muy estable a cualquier ISO, temperatura y tiempo de exposición. El problema realmente lo presentan píxels que al aumentar cualquiera de las variables se muestran más sensibles al ruido térmico. Teniendo en cuenta que el valor medio del ruido es aprox. 16 (sobre 256), he establecido (un poco a ojo) un umbral máximo de señal en 25 y he considerado ruido todo lo demás. Para poder cuantificarlo he contado la cantidad de píxels que superan los siguientes niveles de luminosidad: 25, 50, 100, 150 y 200
Como dato adicional indicar que todas las capturas se han realizado con la cámara ‘caliente’, es decir, previamente a todas las capturas he hecho una previa de 15 minutos e inmediatamente a continuación las que he utilizado para los cálculos.
He podido comprobar que a partir de cierto nivel de ruido las fotos reales presentan un resultado desastroso, ya que al ser el nivel de ruido tan alto, la señal real queda enmascarada por completo y aplicar los darks no sirve para nada. Esto se debe a que los darks son muy poco homogéneos, y los saltos de señal de un píxel a otro generan en la imagen procesada una especie de ‘acné negro’ al restarle los darks.
En primer lugar os enseño un crop de una captura real de 900s a 400ISO y a una temperatura de 30C para que os hagáis una idea del problema:
Las tres fotos siguientes corresponden a:
- Captura tal cual: es la imagen tal y como sale del horno (con el histograma estirado para apreciarlo mejor)
- Captura aplicándole un dark para intentar eliminar el ruido. El dark era de la misma duración e ISO. Aquí ya se aprecia que muchos pixels quedan completamente cancelados (nivel 0) mientras que el resto no.
- Captura después de eliminar el dark y debayerizar para obtener la imagen en color
Visto el problema, vamos a examinar como son los darks con las diferentes combinaciones de ISO, temperatura y tiempo de exposición: Lo que veis a continuación un ‘mosaico’ con una zona de 50×50 pixels de cada captura:
En el siguiente enlace podéis ver los resultados del análisis:
Como habréis comprobado, el nivel medio se mantiene en torno a 16-17, y lo que aumenta es la distribución de la luminosidad (desviación media). En realidad el problema no lo produce la variación en la distribución, sino aquellos pixels que se alejan notablemente de la media y que aumentan de manera considerable con la temperatura.
Y a continuación un gráfico representando los datos anteriores. Esto nos da una idea bastante visual de que cosas no deben hacerse:
Nota: Los datos de la leyenda indican Temperatura, ISO y exposición en segundos
Como podéis ver, si la temperatura es baja la cámara se comporta bien con cualquier combinación, pero si es alta, más vale no pasar de 300s e ISO 400.
Os adjunto un fichero Excel para los que quieran entretenerse un poco con los datos
Muy interesante tu post.
Te estoy preparando una batería de darks a distintas temperaturas e ISO’s para ampliar tu análisis.
Dado que aquí la temperatura baja bastante puedo hacer pruebas hasta los 13C en verano.
En cualquier caso la conclusión de tu test es clara… en verano como no tengas una CCD refrigerada o vivas en el polo… poca cosa harás con una DSLR si tu objetivo son los DSOs. Habrá que dedicarse a las fotos de gran campo.