DSLR harmaasävymodaus - Bayermatriisin poisto kennolta

hrKuulapaa · Viesti Kirjoittaja **hrKuulapaa** » Joulu 10, 2014 9 : 28

Uutisissa on linkki otsikon modausprojektiin, mutta teen tästä vielä erillisen aiheen keskustelua varten.

Varsinainen sivu on kirjoitettu ns. toisella kotimaisella kielellä, mutta tässä vähän vielä taustaa suomeksi.

Maailmalla on parin viime vuoden aikana harrastettu hurjaa toimintaa, jossa järjestelmäkameran kennolta poistetaan RGB-värisuotimet. Samalla yleensä kennon edessä oleva infrapunasuodin poistetaan tai vaihdetaan. Ns. Bayer-matriisin poiston ja IR-suotimen vaihdon tarkoituksena on viimekädessä parantaa tähtikuvauksessa tärkeää lähtökohtaisesti heikkoa vetyalfa-herkkyyttä ja mahdollistaa erilasiten suotimien optimaalisempi käyttö (kukin RGB-filttereistä kun päästää vain oman alueensa aallonpituutta läpi). Operaatiossa menetetään kyky tallentaa värejä ja pikseleidenmikrolinssistö. Vastaavasti kennon erottelutarkkuus paranee, sillä RGB-pikseleiden arvoja ei enää keskiarvoisteta viereisten pikseleiden mukaan.

Kattavampi tarina prosessista ja sen taustoista:
http://kuulapaa.com/home/astrophotograp ... 00mod.html

hrKuulapaa · Viesti Kirjoittaja **hrKuulapaa** » Joulu 10, 2014 9 : 44

Tässä vielä esimerkki siitä, miten normaali kamerakenno (alla) näkee taivaan tähden ja miten modattu kenno (yllä) sen havaitsee. Ko kuvat eivät ole mitenkään vertailukelpoiset valotuksen tai herkkyyden suhteen, joten kohinasta ja muista ei pidä tehdä johtopäätöksiä.

Sen sijaan kuvasta käy hyvin ilmi miten ¼ pikseleistä ei ole juuri valottunut normaalilla kennolla himmeän tähden kohdalla. Sama pätee muihinkin heikkokontrastisiin kohteisiin, sekä maanpäällä että taivaissa.

hrKuulapaa · Viesti Kirjoittaja **hrKuulapaa** » Joulu 27, 2014 22 : 07

Lopputulos tuottaa harmaasävyjä tällaisessa muodossa:

Koko kertomus:
http://kuulapaa.com/home/astrophotograp ... 00mod.html

mremonen · Viesti Kirjoittaja **mremonen** » Joulu 28, 2014 11 : 31

Tästä aiheesta on aikaisempikin ketju, joka liittyi vastaavaan artikkeliin. Jos en väärin muista, niin olisiko ollut vielä minun aloittamani. No, se ei nyt ollut se pääasia, vaan oikeastaan silloin herättelemäni keskustelu siitä, että miten noita kuvia pääsee editoimaan, kun RAW-konvertterit ei ymmärrä hommasta hönkäsen pöläystä eikä varmaan kameran oma jpg-enginekään. EVF-kameroissa etsinkuva lienee aika vekkuli.

Tuossa sinun artikkelissa olikin tuo RAW-konversio selitetty. Olisi hauska nähdä miltä kuva näyttää ajettuna vaikka ARC:n läpi.

hrKuulapaa · Viesti Kirjoittaja **hrKuulapaa** » Joulu 28, 2014 13 : 23

Tässä hommassa kaikki automaattiprosessointi kannattaa ja pitääkin heittää ulos ikkunasta. Dataa pitää lukea puhtaana, sellaisena kuin kenno sen "näkee".

Pimeävirtavähennysten ja filttereiden poistuttua kuvan pikseleiden, etenkin punaisten lähtötaso on korkeampi ja kamera näkee kaiken pinkkinä, vai liekö enemmän viininpunaisena, sama se. Myös pimeyden.

Kaikki mosaiikkiarvauksia tekevät ohjelmat näkevät kameran tuottaman valoisuusinfon siis näin:

Ja takaruutu näyttää samalta.

Sen sijaan ohjelmat, joissa raakadataa voidaan tarkastella ainoastaan puhtaana valoisuusinfona (siis harmaasävyinä ilman muunnosta), antavat oikean kuvan.

mremonen · Viesti Kirjoittaja **mremonen** » Joulu 28, 2014 14 : 20

Jännä että se näkyy punaisena. IR-konvertoidussa kamerassa tuon ymmärtää, koska bayer-filtteri on paikallaan, mutta kennolle pääsee enemmän punaisen pään säteilyä. Luulisi, että jonkun Photarin läpi ajettuna kuva olisi enemmän vihreä.

Nytkin tietysti kennolle tulee enemmän lyhyen aallonpituuden säteilyä, mutta sitä tulee saman verran jokaiselle photositelle, myös "vihreille". Eli sen takia kuvittelin että Photarin tai kameran arvaama lopputulos olisi vihreä.

mvuori · Viesti Kirjoittaja **mvuori** » Joulu 28, 2014 14 : 32

mremonen kirjoitti:Jännä että se näkyy punaisena. IR-konvertoidussa kamerassa tuon ymmärtää, koska bayer-filtteri on paikallaan, mutta kennolle pääsee enemmän punaisen pään säteilyä. Luulisi, että jonkun Photarin läpi ajettuna kuva olisi enemmän vihreä.

Nytkin tietysti kennolle tulee enemmän lyhyen aallonpituuden säteilyä, mutta sitä tulee saman verran jokaiselle photositelle, myös "vihreille". Eli sen takia kuvittelin että Photarin tai kameran arvaama lopputulos olisi vihreä.

Kun Bayer-kennossa on vihreitä sensoreita muita enemmän, yhden sellaisen painoarvo on muita pienempi. Ja jos suodinta ei ole, vaikka sen kuvitellaan olevan olemassa, niinpä kuvan värisävy siirtyy vihreän vastaväriin -- mikä ei ole punainen, vaan kuten kuvassakin, magenta.

mremonen · Viesti Kirjoittaja **mremonen** » Joulu 28, 2014 15 : 05

^No niinpä tietysti...

hrKuulapaa · Viesti Kirjoittaja **hrKuulapaa** » Joulu 28, 2014 22 : 44

Tässä toinen ja varsin mielenkiintoinen vertailu.

Oikealla puhdas sensoripinta, mikrolinssit ja kaikki sekä vasemmalla asteittain poistettu linssit ja suotimet.

Koska kennolta puuttuu IR-suodin niin valkotasapainoa on korjattu voimakkaasti. Molempia ei voi saada samaan muottiin ja niinpä tasapaino on otettu muokkaamattoman pinnan perusteella.

Mitä sitten kuvasta näkyy? Mikrolinssit poistamalla menetetään osa herkkyydestä. Tämä saadaan sitten pienen bonuksen kanssa takaisin kun filtterit on poistettu. (Huom kuva on ARC:llä prosessoitu pseudovärikuva).

Kun kuva avataan ilman mosaiikkimuunnosta niin tilanne on toinen (huom: Eri kuva. Jouduin ottamaan tämän kuvan toisella firmwarella optimaalista harmaasävytoistoa varten).

Isompana:
http://www.kuulapaa.com/Tahtidata/PI_F.jpg
(Huom sensoripinta on puhdistamaton, pyyhkäisin sen vain nopeasti suurin piirtein pölyttömäksi vertailua varten. Etenkin kumparemäkeä muistuttava mikrolinssistö kerää likaa itseensä, parempi siis hankkiutua eroon siitä ;)

mremonen · Viesti Kirjoittaja **mremonen** » Joulu 29, 2014 7 : 43

Tuollainen konversio voisi kyllä kiinnostaa... mutta en taida Nikonia tuollaiseen uhrata. Saisikohan noita teetettyä NEXeihin?

hrKuulapaa · Viesti Kirjoittaja **hrKuulapaa** » Tammi 07, 2015 13 : 23

mremonen kirjoitti:Tuollainen konversio voisi kyllä kiinnostaa... mutta en taida Nikonia tuollaiseen uhrata. Saisikohan noita teetettyä NEXeihin?

Periaatteessa sensori on sama, mutta sen ulkonäkö näyttää erilaiselta. Ja siksi: Suojalasin liima on eri sensoreissa hyvin erilaista. Vanhoissa malleissa se lähtee suht helposti irti, D5100:ssa se on jo vaikeampaa ja D600:ssa se ei lähde irti vaikka kuinka yrittää (nimim 5 tuntia yritystä, mutta ei). Joissain pokkareissa liima on niin tiukassa, ettei se lähde irti edes puhalluslampulla. Sitäkin on kokeiltu.

NEX:in luonne selviää vain kokeilemalla mutta valmiit tahot, jotka näitä tekevät ovat hiukka harvassa ja hommassa on vahvasti pioneerihengen maku. Jos uskallat niin ota kenno irti ja postaa tähän kuva ilman IR-filtteriä niin voin kertoa mielipiteeni. Mutta kannattaa henkisesti valmistautua siihen, ettei potilas selviä operaatiosta sitten kun lasia lähdetään irroittamaan ja kennoa hiomaan.

Lopputulos saattaa kuitenkin yllättää ja vaikkei tähtikuvaus kiinnoistaisikaan, niin ainahan kameran eteen voi kiinnittää vaikka 950nm IR suotimen ja kuvata taidetta.

hrKuulapaa · Viesti Kirjoittaja **hrKuulapaa** » Tammi 13, 2015 20 : 07

Tuolta löytyy hieman lämpötila/kohinatestejä D5100:lla.

http://foorumi.avaruus.fi/index.php?topic=13655.30

hrKuulapaa · Viesti Kirjoittaja **hrKuulapaa** » Helmi 10, 2015 9 : 04

Kameran modausprojekti ei tosiaan loppunut tuohon kennon harmaasävymuokkaukseen, vaan jatkui jäähdytyksen tehostamisen merkeissä. Tunnetusti lämpötila/herkkyys/kohina kulkevat kaikki käsikädessä ja tähtikuvauksen perusvaade on korkea herkkyys sekä samalla matala kohina. Optimaalista herkkyyttä ja kohinaa tavoiteltaessa lausekkeesta on helppo havaita tarvittava muokkauskohde: Lämpötilan alentaminen.

Hieman käytännön esimerkkiä. Alla on ISO1600/10min pimeävirtavähentämätön valotus kahdessa lämpötilassa modatulla D5100:lla. Kohinan perustasoissa on selvä ero.
http://www.kuulapaa.com/Tahtidata2/Compare.jpg

Niinpä lähdin rakentamaan kameraan jäähdytystä. Johtuen rajallisesta tilasta, järkevintä on pumpata lämpö pois kennolta ohuella kuparisella lämpösillalla ja kameran ulkopuolelle sijoitetulla peltier-elementillä. Tällä menetelmällä kennon lämpötilaa saadaan tehokkaasti laskettua jopa alle -20 °C, joskin näin matalan lämpötilan käyttö ei näytä perustellulta sen aiheuttamien kameran sisäisten lämpötilaerojen takia.

Kuinka harmaasävymodaus ja sensorin jäähdytys sitten toimivat yhdessä?

Tässä Sydänsumu IC1805 kuvattuna vety/rikki/happi-emissiosta noin 1,5 tunnin kanavakohtaisella valotuksella (tutummin se kuuluisa Hubble-väripaletti) -5 °C lämpötilaan jäähdytetyllä kennolla.

fireisland · Viesti Kirjoittaja **fireisland** » Helmi 10, 2015 9 : 25

Tää on hienoa!

hrKuulapaa · Viesti Kirjoittaja **hrKuulapaa** » Helmi 11, 2015 20 : 48

Olisiko se sitten yhteenvedon aika?

Projekti kennomodauksineen ja jäähdytyksineen päivineen oli erittäin mielenkiintoinen ja tarjosi tunneskaalan riemusta syvään masennukseen. Sanomattakin on selvää, että haastetta ja painetta oli paikoitellen yli sietokyvyn, mutta lopussa kiitos seisoo.

Modi on täysin tehdävissä, mutta se edellyttää kokemusta, tai ainakin vahvaa näkemystä sen eri osa-alueista. Itselläni ei projektin alussa ollut juuri kumpaakaan ja sen seurauksena pöydälläni on myös kameranraatoja.

Kaikista vastoinkäymisistä huolimatta olen lopputulokseen tyytyväinen ja kun kaikki siihen käytetyt rahat suhteutetaan projektiin käytettyihin tunteihin, niin projekti oli harrastusmielessä jopa edullinen.

Näihin tunnelmiin kiteytän seuraavan kuvan eilisillalta:

hrKuulapaa · Viesti Kirjoittaja **hrKuulapaa** » Helmi 12, 2015 9 : 33

Niin tosiaan, miksi kuvissa on nyt kuitenkin väriä vaikka ne on otettu harmaasävyisellä kameralla, onko kyseessä vilunkipeli?

Tavallaan on. Kuvat on otettu kapeakaistafilttereillä vedyn, hapen ja rikin emissioista. Niiden antamat signaalit on sitten tasapainotettu ja yhdistetty RGB-väreiksi. Tämän prosessin tuottama lopullinen kuva onkin väreissä, joskin erilaisissa kuin mitä ihminen silmillään tai muokkaamattomalla kamerallaan havaitsee.

Synteettisillä äärimmäisen herkillä scifi-silmillä ihminen kuitenkin pystyisi näkemään sumujen pääasiallisen alkuainekoostumuksen ja kuvan ylläolevassa muodossa.