Темновые кадры и карты дефектных пикселей


Введение

Температура используемых для гидирования камер обычно не регулируется, поэтому изображения могут быть довольно "шумными".  Часто на кадрах гидирования видны дефекты в виде  "горячих" пикселей или областей с неестественным уровнем яркости.   Когда таких дефектов много, найти и выбрать подходящую для гидирования звезду бывает непросто - калибровка с горячими пикселями представляет известную проблему для новичков.  Даже после начала гидирования наличие горячего пикселя около гидируемой звезды может привести к тому, что программа перескочит с настоящей звезды на этот горячий пиксель.  Такого рода проблем можно избежать, используя темновые кадры или карты битых пикселей.   Все действия, относящиеся к темновым кадрам и картам дефектных пикселей, находятся в меню 'Темновые кадры'.

  

Темновые кадры

PHD2 прстроит и будет использовать библиотеку темновых кадров, соответствующим используемым для гидирования выдержкам.  После создания библиотека автоматически сохранится и будет доступна для разных сессий PHD2.  Библиотека создаётся быстро и используется на протяжении длительного времени.  Чтобы создать библиотеку, нужно подключить камеру и выбрать меню 'Темновые кадры -> 'Карта дефектных пикселей'.  Появится такое окно:

Dark_Library

Два параметра в верхней части окна задают минимальное и максимальное время выдержек, используемых для темновых кадров.  Начальная, конечная и промежуточная величины соответствуют выдержкам, заданным в главном окне PHD2, поэтому можно создать темновые кадры для всех используемых при гидировании выдержек.  Третий параметр задаёт количество темновых кадров, используемых для каждой экспозиции.  Усреднённое из них изображение называется "главным темновым кадром".  Исторически PHD использовал 5 темновых кадров для создания главного, но для повышения его качества их число может быть увеличено.  Кроме того, можно добавить комментарий, который появится в заголовках главных темновых кадров.  

Две радиокнопки над полем примечания дают вам возможность указать, хотите ли вы изменить или дополнить существующую библиотеку или же создать новую.  Если вы получили предупреждение, что темновая библиотека должна быть пересобрана, выбирайте 'Создать новую темновую библиотеку'. Это гарантирует, что темновые кадры будут соответствовать формату той камеры, которую вы в настоящий момент используете.  В противном случае вы можете обновить текущую библиотеку или дополнить её новыми темновыми кадрами с требуемыми выдержками .

Установив параметры, нажмите кнопку 'Начать'.  Если в вашей камере, как в большинстве из них, нет затвора, PHD2 попросит закрыть гидирующий телескоп.  Закройте его плотно, так, чтобы свет не просочился в гидирующую камеру, и лучше не при дневном свете.  PHD2 будет работать с заданным диапазоном выдержек, создавая указанное количество кадров для каждой экспозиции.  После запуска процесса в панели состояния будет выводиться индикатор процесса (progress bar), а кнопка 'Отменить' поменяется на 'Прервать'.  Нажатие на неё приведёт к потере созданных данных.   После съёмки всех кадров PHD2 создаст главные темновые кадры, сохранит их в виде файла и выведет результаты операции в окошке сообщений.  Если у камеры нет затвора, появится также сообщение о том, что надо открыть телескоп, чтоб заняться съёмкой.

После того, как темновая библиотека построена, её можно подключить выбором пункта 'Использовать библиотеку темновых кадров'  меню 'Темновые кадры'.  Выбор этого пункта сохраняется между запусками программы, и в этом случае PHD2 будет каждый раз загружать библиотеку автоматически.  Библиотека останется на диске до тех пор, пока не будет создана новая, поэтому при смене этого параметра данные не будут потеряны.  Если PHD2 не найлёт главного темнового кадра, соответствующего выдержке гидирования, то возьмёт ближайший по значению; однако, наилучшие результаты будут с совпадающими выдержками.  Можно создать недостающие данные и они будут добавлены в существующую темновую библиотеку.  Изменяя значение параметра 'Использовать библиотеку темновых кадров', можно увидеть, насколько она улучшает гидирование.

Помните, что темновая библиотека привязана к конкретной камере и уровню биннинга.  PHD2 проверит, чоответствует ли библиотека текущей камере и, если нет, выдаст предупреждение, что не может использовать библиотеку, которая должна быть пересобрана.  Такое может произойти при использовании старого профиля с новой камерой. Делать так не рекомендуется, кроме как при обновлении гидирующей камеры, когда не планируется последующее возвращение к старой.

Карты плохих  (дефектных) пикселей

Для некоторых гидирующих камер темновые кадры не дают достаточного эффекта при избавлении от видимых на гидирующих кадрах дефектных пикселей.  В таких случаях лучших результатов можно достичь с помощью карты дефектных пикселей.  Этот способ измеряет и компенсирует влияние областей сенсора, выдающих ложный сигнал (горячие пиксели), или не реагирующих на свет (холодные или битые пиксели).  Карта получается из последовательности снимков со сравнительно длинными (например, 15 секунд) выдержками после их усреднения и статистического анализа получившегося кадра на дефектные пиксели.  Положение этих пикселей запоминается для дальнейшего использования.  Во время гидирования такие пиксели заменяются статистической выборкой из окружающих пикселей, полностью или почти полностью. убирая влияние "плохих пикселей".  Окончательный результат имеет более сглаженный фон и меньшее число очевидных дефектов.  Некоторые из оставшихся дефектов можно убрать вручную, выбирая плохие пиксели и добавляя их на карту. 

Создание карты дефектных пикселей запускается выбором пункта 'Карта дефектных пикселей...' в меню 'Темновые кадры'.  Если это делается впервые, появится окно с параметрами для построения карты:

Defect_Darks

Форма немного отличается от использовавшейся в предыдущем разделе для построения темновой библиотеки.  Поскольку анализ основан на статистике, вылержки должны быть относительно длинными (> 10 сек) для как минимум 10 кадров.  Поскольку карту дефектных пикселей можно использовать долго, её построение будет происходить редко.

После того, как темновые кадры отсняты, PHD2 подсчитает статистику и создаст первоначальный список дефектных и "подозрительных" пикселей с их координатами.  После небольшой задержки появится такое окно:

Bad-pixel Map

В разделе 'Общая информация' показана статистика обработки плохих пикселей.  Обычно она не нужна и может быть скрыта снятием флажка 'Показывать детали главного темнового кадра'.  В разделе "Результаты" показано количество горячих и холодных пикселей, обнаруженных в соответствии с настройками агрессивности, расположенными ниже.  Их значения по умолчанию - 75 (в процентах).  Можно попробовать изменить их значения, наблюдая, улучшились ли кадры гидирования.  Если подвигать ползунки агрессивности влево-вправо, то количество горячих и холодных пикселей будет изменяться.  Чем выше агрессивность - тем большее количество пикселей будет признано дефектными.   Если настройки вас устраивают, нажмите кнопку 'Создать', чтобы подсчитать и загрузить новую дефектную карту.  

Здесь вам может захотеться проверить результаты.  Поскольку основное окно PHD2 активно, можно сделать нормальные гидирующие кадры и посмотреть, как они выглядят.  Для этого в меню 'Темновые кадры' нужно установить флажок 'Использовать карту дефектных пикселей'.   Полное сглаживание и чёрный фон на гидирующих изображениях не нужны - достаточно, если плохих пикселей будет так мало, чтобы не спутать их со звёздами.  Если сделать агрессивность слишком большой, плохие пиксели могут затирать пригодные для гидирования звёзды.

Может статься, что немногие оставшиеся дефектные пиксели вы захотите удалить тоже.  Поскольку соответствующий приём зависит от статистики и применим к большому количеству камер, это не единоразовое действие; вы часто будете повторять описанные ниже шаги.

Пошаговое руководство по тонкой настройке карты плохих пикселей

Для улучшения контроля за пиксельными артифактами вашей камеры советуем сделать следующее:
  1. Закрыть объектив гидирующего телескопа и начать серию из 5-секундных кадров
  2. Открыть окно 'Улучшить карту дефектных пикселей' (меню Темновые кадры/Карта дефектных пикселей) и перетащить её по экрану таким образом, чтобы видеть окна гидирования и карты битых пикселей
  3. Выкрутить ползунок яркости на главном экране до тех пор, когда вы увидите горячие пиксели - здесь может потребоваться большая яркость, чем вы обычно используете
  4. Выбрать параметр "Показать дефектные пиксели."  При этом уже известные горячие пиксели будут подсвечены красными точками.  
  5. Медленно покрутить ползунок агрессивности горячих пикселей, найдя положение, когда большинство горячих пикселей покрыто красными точками, а непокрытых стало меньше всего (или вовсе не осталось). Нажать кнопку 'Создать'.
  6. Вручную добавить оставшиеся горячие пиксели к карте дефектных пикселей
После создания карты её можно подключить, установив флажок  'Использовать библиотеку темновых кадров'  в меню 'Темновые кадры'.  После этого PHD2 будет автоматически загружать карту дефектов и использовать её для всех гидирующих кадров.  Флажки 'Использовать библиотеку темновых кадров' и 'Использовать карту дефектных пикселей' не могут быть установлены оба - либо один из них, либо никакие.  Так же, как и темновая библиотека, карта плохих пикселей запоминается в файл, поэтому флажок может быть убран без потери данных.  Обе эти структуры данных могут использоваться на протяжении длительного времени, но только с одним и тем же камерным сенсором. Если качество гидирующих изображений начинает падать, вы можете пересобрать темновую библиотеку или карту плохих пикселей.  В случае карты плохих пикселей также желательно пересоздать главный темновой кадр, нажав соответствующую кнопку, после чего PHD2 пересоберёт карту.  После этого её можно улучшить по своему вкусу.  Файлы с данными темновой библиотеки и карты битых пикселей хранятся в каталоге 'AppData\Local' вашей операционной системы.

Так же, как и темновые, библиотеки плохих пикселей относятся к конкретной камере.  PHD2 проверит, соответствует ли библиотека используемой в настоящее время камере и, если нет, выдаст предупреждающее сообщение, что библиотека не может быть использована и должна быть пересобрана.  Такое может произойти при использовании старого профиля с новой камерой или смене коэффициента биннинга. Делать так не рекомендуется, кроме как при обновлении гидирующей камеры, когда не планируется последующее возвращение к старой.  

Повторное использование темновой библиотеки и карты плохих пикселей

При использовании одной и той же камеры в разных профилях возможно повторно использовать построенные для этой камеры темновую библиотеку или карту плохих пикселей.  Это делается импортом относящихся к камеры данных в профиль, где их ещё нет.  Представьте, например, что вы создали профиль - назовём его Профиль - использующий гидирующую камеру Lodestar и построили темновую библиотеку и карту плохих пикселей для неё. Позже вы создали новый профиль, Профиль2, использующий другие монтировку и фокусное расстояние, но по-прежнему ту же камеру Lodestar.  В этом случае, вы можете подключить оборудование Профиля2, а затем выбрать пункт 'Импортировать из профиля...' из меню 'Темновые кадры'.  Можно выбрать Профиль1 как источник для темновой библиотеки, карты плохих пикселей или обеих вместе.  Будут показаны профили только для камер с одинаковыми размерами сенсора и пикселей и таким же уровнем биннинга.   Нажатием кнопки 'Принять' свяжите библиотеку/карту с Профилем2.  После этого изменение данных в одном из профилей не будет оказывать влияния на другие. Синхронизировать их можно будет последующими импортами.