Impostare l’OFFSET nelle camere astronomiche CMOS

Impostare l'OFFSET nelle camere astronomiche CMOS

Nelle più recenti camere astronomiche CMOS abbiamo la possibilità di impostare non soltanto il valore del gain, ma anche l’offset. Una novità “moderna” che ha accompagnato la distribuzione degli attuali sensori CMOS prestati all’astronomia, poiché questo valore nelle camere CCD e nelle reflex e mirrorless CMOS è di norma impostato con un valore di fabbrica.

A cosa serve l’offset?

Tento di spiegarlo nel modo più compresso e semplificato possibile. Nell’astrofotografia fotografiamo oggetti spesso talmente deboli che il loro segnale a fine posa potrebbe essere comunque sovrastato dal rumore elettronico e portare così ad un troncamento del risultato da parte del convertitore A/D. Il troncamento produce somma zero tra segnale e rumore e non ci permette per tanto di poter digitalizzare quel debole segnale, impedendoci perciò di vederlo sulla nostra fotografia.

Sommando una tensione costante chiama offset al segnale prima della conversione, otteniamo un numero che supererà sempre quello del rumore elettronico, evitando così i fenomeni di troncamento appena descritti.

Come possiamo impostare il valore di offset nelle camere astronomiche CMOS?

Il valore dell’offset dovrà essere sufficientemente alto per produrre l’effetto desiderato (evitare troncamenti dei dati), ma nemmeno eccessivo poiché andrebbe di fatto a ridurre il range dinamico della nostra camera. Sommando un valore eccessivo a ciascun pixel andiamo ovviamente a produrre tutti valori più alti e quindi non soltanto un’immagine più luminosa, ma ridurremo il range dinamico (la bit depth), riducendo quindi il potenziale del nostro sensore.

Premesso che la maggior parte dei produttori di camere CMOS astronomiche prepara dei preset di gain e offset che possiamo usare serenamente se non vogliamo approfondire l’argomento, c’è un fattore importante da ricordare:

Il valore di offset dipende dal gain impostato

Più alziamo il gain e più alto dovrà tendenzialmente essere il valore di offset (poiché applicato prima dell’ADC). Ok, ma come possiamo ottenere anche solo in modo empirico un valore corretto di offset da impostare nelle nostre camere CMOS?

Scattate un dark

Impostato il vostro valore di gain che volete “indagare” e relativo valore di offset, scattate un dark e osservate il suo istogramma o i valori di scatto. Possiamo farlo con molti software diversi, incluso lo stesso PixInsight con il process Statistics.

Impostare l'OFFSET nelle camere astronomiche CMOS
Valutazione dello scatto dark in PixInsight con il process Statistics
Impostare l'OFFSET nelle camere astronomiche CMOS
Impostare l’OFFSET nelle camere astronomiche CMOS valutando l’istogramma o i valori di scatto.

Nell’analisi del nostro dark soffermiamoci sul valore “Min”, il minimo valore registrato e assicuriamoci che in una visualizzazione con scala 16bit si scosti dallo zero di qualche centinaio di ADU. Se il nostro valore si scosta molto, superando abbondantemente il migliaio di ADU, allora potremmo provare ad abbassare il valore di offset e a ripetere la prova. Nelle immagini state vedendo uno dei preset di fabbrica di uno dei produttori di camere. Il valore di offset è abbondante, ma potrebbe essere un compromesso concordato dal produttore in fase di progetto. Sarà compito vostro eseguire qualche prova a valori più bassi, costruendovi così i vostri preset ideali di scatto. Allo stesso modo se la campana del nostro segnale non si stacca dalla parete sinistra del nostro istogramma, leggeremo un valore minimo di zero o molto vicino ad esso. Questa situazione ci suggerisce di alzare il valore di offset.

Potete leggere un interessante articolo pubblicato da QHYCCD su questo argomento, eccolo qui.

Perché non utilizzare il bias come scatto di riferimento

Con i moderni sensori CMOS per astrofotografia, principalmente sensori Sony IMX retroilluminati, occorre realizzare scatti sempre sopra al secondo, specialmente quelli di calibrazione. Il sensore sotto al secondo non è coerente, né lineare ed è la ragione per la quale vi ripeto da ormai alcuni anni di fare sempre flat sopra al secondo ed evitare di usare i bias.

I bias in generale per i sensori CMOS servono a poco e scoprirete confrontandovi con i grandi maestri internazionali di astrofotografia che raramente ne fanno un uso per le proprie calibrazioni con questi sensori.

Tornando però al discorso dell’offset, vi consiglio di utilizzare il dark non soltanto per questa importante ragione che vi ho appena ricordato, ma anche perché è semplicemente più logico effettuare questa misura su un tipo di scatto che sarà poi effettivamente utilizzato per le nostre calibrazioni.

Chiudo ricordando nuovamente che la maggior parte dei produttori confeziona dei preset di gain e offset che si adattano di solito agli utilizzi più frequenti delle nostre camere, con una modalità a gain zero e una ad alto guadagno (ed una terza a gain molto alto che non ci troveremo ad utilizzare molto spesso). Impostare l’offset nelle nostre camere astronomiche CMOS quindi non è così complicato e chi vorrà sperimentare sui propri dispositivi queste indicazioni potrà raccontarmi nel form di contatto i propri risultati e confrontarsi con i miei.

A presto amici.

Luca Fornaciari

Luca Fornaciari

Mi chiamo Luca Fornaciari e mi occupo di formazione grafica e fotografica.
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