I frame di calibrazione, nello specifico i bias, dark e flat frames, sono dei componenti fondamentali per ottenere immagini astronomiche di qualità.
Ciascuno di questi serve per correggere difetti ed imperfezioni specifiche dei singoli scatti, i light frames, che poi verranno sommati in una immagine finale.
Bias, dark e flat frames devono essere acquisiti seguendo delle regole rigide ben precise, in particolare i fattori determinanti per scattarli in maniera corretta sono: ISO / gain, temperatura e tempo.
A cosa servono i bias, dark e flat frames?
Bias frames
I bias frames servono per correggere il rumore di lettura del sensore della camera, ovvero il rumore che si genera quando questo si attiva per leggere i valori di carica dei fotoresistori. La quantità di questo readout noise varia da sensore a sensore e le moderne camere CMOS presentano un valore molto basso rispetto a quelle degli anni passati.
Dark frames
I dark frames correggono il rumore termico che il sensore sviluppa mentre è attivo e converte il segnale luminoso (fotoni) in carica elettrica. Questo genere di rumore viene chiamato dark current e cresce in maniera inversamente quadratica (radice quadrata) in funzione del tempo. I dark frames contengono al loro interno il readout noise del bias frame, ma seppur sia naturale pensare che basterebbero solo i dark per correggere i nostri light, vedremo in futuro che non è sempre così. Le camere raffreddate hanno una dark current più stabile e prevedibile di quelle senza raffreddamento come ad esempio le reflex. Questo fa sì che quando si usano camere non raffreddate vanno presi determinati accorgimenti.
Flat frames
I flat frames sono indispensabili per correggere qualsiasi difetto sia presente nel nostro treno ottico. Vignettatura, macchie di polvere che siano sulla lente o sul sensore, graffi e simili vengono tutti rimossi grazie ai flat frames. Tra i vari frame di calibrazione sono i più difficili da ottenere di buona qualità e vedremo qui di sotto perché.
Come scattare i bias, dark e flat frames?
Bias frames
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Mettete il tappo sull’obiettivo / telescopio e scegliete un luogo abbastanza buio.
Poiché vogliamo isolare il rumore di lettura da qualsiasi segnale luminoso, è fondamentale applicare il tappo per evitare che entri la luce. Inoltre è fortemente consigliato scattarli in un luogo quanto più buio, per evitare luce parassita che potrebbe farsi strada fino al sensore! -
Impostate il tempo di scatto più basso possibile per la vostra camera.
Se avete una reflex selezionate il tempo più veloce che la vostra camera supporta (1/4000, 1/8000), con una CMOS dedicata fate riferimento alla documentazione della camera. Questo perché vogliamo che il sensore sia attivo il minimo tempo possibile, stiamo misurando il rumore di attivazione. -
Utilizzate la stessa temperatura dei light frames
Se avete una camera raffreddata, mantenete la stessa temperatura dei vostri light frames. Altrimenti la temperatura diventa meno rilvenate, cercate di rimanere entro i 6° di differenza rispetto ai light frames. -
Utilizzate lo stesso ISO / gain dei light frames.
Il rumore varia a seconda dell’ISO / gain utilizzati, quindi non cambiatelo! -
Scattatene molti, ma senza esagerare!
Il numero ideale di bias è tra i 50 e i 120, oltre non ha senso e creerebbe solo problemi di RAM in fase di elaborazione. PixInsight ha un processo chiamato superbias per simulare l’integrazione di centinaia di bias frames.
Dark frames
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Mettete il tappo sull’obiettivo / telescopio e scegliete un luogo abbastanza buio.
Come per i bias frames vogliamo leggere solo il rumore, senza alcun segnale esterno. Tappo e luogo buio, ancor più buio dei bias visti i tempi di posa più lunghi. sono fondamentali. -
Impostate lo stesso tempo di posa dei vostri light frames.
Volendo misurare il rumore termico sviluppato nel tempo, questo deve essere identico alle pose di scatto. -
Utilizzate la stessa temperatura dei light frames.
A differenza dei bias la temperatura gioca un ruolo fondamentale. Se avete una camera con controllo della temperatura la cosa è semplice da ottenere, altrimenti dovete rimanere in un intervallo di 6° di differenza rispetto ai light frames. Se avete una reflex vi consiglio caldamente di scattarli a fine sessione. -
Utilizzate lo stesso ISO / gain dei light frames.
Il rumore varia a seconda dell’ISO / gain utilizzati, quindi non cambiatelo! -
Scattatene in base al numero dei vostri light.
Il numero minimo di dark frames che mi sento di consigliarvi è 10-15. Tuttavia se avete molti light frames, più di 150, sarebbe bene scattarne almeno 20-30, ma non oltre.
Flat frames
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Mettete una fonte luminosa diffusa ed uniforme di fronte al vostro obiettivo / telescopio.
Una tavoletta led per disegnare come questa, lo schermo di un monitor o una flat field dedicata (opzione più costosa!) è il modo migliore per ottenere una illuminazione uniforme del sensore. -
Non modificate in alcun modo il vostro setup!
Non cambiate la messa a fuoco, non spostate il paraluce, non toccate assolutamente nulla che possa alterare il treno ottico. I flat frames sono la prima cosa che volete fare a fine sessione! Altrimenti correggeranno in maniera errata i vostri light frames con risultati disastrosi. -
Scegliete il tempo di scatto giusto.
Se avete una reflex selezionate il programma A (priorità all’apertura) e lasciate che sia la camera a scegliere il tempo. Il valore di apertura deve essere lo stesso usato durante l’acquisizione dei light frames. Se avete una camera dedicata giocate con il tempo fin quando il picco dell’istogramma non è al 45% del grafico. E’ un lavoro all’inizio scomodo e frustrante, ma una volta presa confidenza con il metodo impiegherete pochissimo tempo! -
15 è il numero magico
Per esperienza personale trovo 15 il numero ideale di flat frames, a prescindere dal numero di light scattati.
Se avete ancora dubbi e volete una guida video dettagliata ai frame di calibrazione, guardate il video in basso che trovate anche nel mio canale YouTube.
Cieli sereni!
2 risposte su “Bias, Dark e Flat frames: cosa sono e come acquisirli”
… e non potevo essere che io il primo a ficcanasare qui… ottimo sito! se posso dare dei consigli sui flat un po’ anche per esperienza personale… tipo di non farli con esposizioni troppo brevi, meglio se sopra gli 1 o 2 sec, magari tenendo la luminosità della flat box abbastanza bassa , e se ripresi dopo una sessione in banda stretta meglio acquisirli alla stessa temperatura perchè spesso il tempo di esposizione può durare diversi secondi… così si evita di dover riprendere anche i dark dei flat, in quanto Pixinsight non li prevede (ma DDS si…) Marco se ho detto qualche cavolata dimmelo pure! vi auguro una buona serata, dei cieli sereni e ciaaaoo (cit. :D)
Ciao Nicola e benvenuto! Ottimo consiglio quello sui flat, i sensori CMOS non sono affidabili con tempi brevissimi in termini di valori stabili in ADU, cosa fondamentale per avere dei flat di qualità! I dark flat si possono usare in PixInsight, vanno integrati come se fossero dei dark e messi nel pannello master dark quando si calibrano i flat, in tal caso NON va usato il master bias 🙂