Dark snímky a mapy vadných pixelů


Úvod

Průvodní kamery pracují bez aktivní regulace teploty, a výsledkem bývají snímky s citelným šumem. To platí zejména pro starší CCD průvodce. Na jednotlivých expozicích se proto často objevují nápadné defekty v podobě horkých (či „teplých“) pixelů nebo oblastí se zvláštními úrovněmi jasu. V textu je pro jednoduchost označujeme jako „horké pixely“, i když mohou zabírat více než jeden pixel a mít libovolnou intenzitu. Pokud jich je příliš, může mít PHD2 problém automaticky rozpoznat a vybrat hvězdy vhodné pro navádění. To je nejvíce patrné při slabé obloze, kdy je reálných hvězd k dispozici jen málo nebo žádné. Nastavení „MinHFD“ a „MaxHFD“ pomáhá předcházet záměně šumu za hvězdy, dark knihovna nebo mapa vadných pixelů však přidává další vrstvu ochrany. I když už navádění běží, může horký pixel v blízkosti cílové hvězdy zkomolit výpočet její polohy a vyvolat „skákaní“ mezi skutečnou hvězdou a artefaktem. Tomu lze předejít dvěma funkcemi v PHD2 – dark snímky a mapami vadných pixelů, které najdete v hlavní nabídce „Darks“.

Protože dark knihovna i mapa vadných pixelů pracují přímo s hodnotami ADU vrácenými ovladačem kamery, jsou citlivé na všechna nastavení, která tyto úrovně ovlivňují. Patří sem především bitová hloubka a zisk. Bitová hloubka určuje, zda ovladač posílá data v 8bitovém, nebo 16bitovém formátu. I když elektronika některých kamer uvnitř používá 10-, 12- či 14bitové hodnoty, do PHD2 jsou vždy přepočteny na 16 bitů. Mnoho kamer pracuje jen v jednom režimu a není nutné to řešit, některé naváděcí kamery ale dovolují oba režimy. Před sestavením dark knihovny nebo mapy vadných pixelů je proto potřeba vědět, který režim je aktivní. Pokud jej později změníte, musíte data vytvořit znovu. Zisk kamery škáluje úrovně ADU jiným způsobem – drobné úpravy obvykle nevadí, výrazné změny ale data znehodnotí. Časté „hýbání“ zisku se proto nedoporučuje.

  

Dark snímky

PHD2 umí sestavit a používat knihovnu dark snímků odpovídajících expozičním dobám, které využíváte při navádění. Jakmile knihovnu jednou vytvoříte, uloží se na disk a zůstane připravená pro další spuštění PHD2. Stačí tedy investovat trochu času do vytvoření kvalitních dat a ta pak můžete dlouho používat. Po připojení naváděcí kamery otevřete v nabídce „Darks“ položku „Dark Knihovna…“, která zobrazí dialog jako na obrázku níže:



Dvojice ovládacích prvků v horní části určuje minimální a maximální dobu expozice, pro kterou se budou dark snímky pořizovat. Počáteční, koncová i mezilehlá hodnota odpovídají krokům v hlavním okně PHD2, takže lze pokrýt všechny časy, které při navádění používáte. Třetí ovládací prvek udává počet snímků, které se pro danou dobu pořídí a zprůměrují do tzv. „master darku“. Historicky PHD používalo pět snímků, nicméně chcete-li kvalitu master darku ještě vylepšit, klidně počet navyšte. Do pole „Notes“ můžete připsat komentář – uloží se přímo do souboru master darku a při pozdějším použití vám připomene, co data obsahují.

Volby nad polem s poznámkou určují, zda chcete stávající knihovnu rozšířit, nebo postavit úplně novou. Pokud jste obdrželi upozornění, že knihovnu je nutné znovu sestavit, zvolte možnost „Vytvořit úplně novou dark knihovnu“, aby měl každý master dark správný formát pro aktuální kameru. V ostatních situacích stačí knihovnu doplnit o nové časy expozice a rozšířit tak stávající záznam.

Po nastavení parametrů stiskněte „Start“. Pokud vaše naváděcí kamera nemá závěrku (většina ji nemá), PHD2 vás vyzve k zakrytí průvodního dalekohledu. Je důležité, aby do kamery nepronikalo světlo – sbírání dark snímků za dne obvykle nefunguje dobře. PHD2 následně systematicky projde všechny zadané časy, pro každý pořídí potřebný počet snímků a na stavovém řádku průběžně informuje o postupu. Po spuštění se tlačítko „Cancel“ změní na „Stop“ – použijte jej, pokud potřebujete proces přerušit. Zastavení však zahodí dosud nasbíraná data, takže případné změny je nutné udělat a celý proces spustit znovu. Po dokončení pořizování PHD2 spočítá master darky, uloží je do souboru knihovny a zobrazí souhrn výsledků. Pokud byla kamera zakrytá ručně, program vás také vyzve k odkrytí dalekohledu, abyste mohli pokračovat v běžné práci.

Použití dark knihovny se zapíná položkou „Použít Dark Knihovnu“ v nabídce „Darks“. Zaškrtávací políčko si pamatuje poslední stav, takže když jej necháte aktivní, PHD2 knihovnu načte automaticky i při dalším spuštění. Samotný soubor s knihovnou se uchovává na disku, dokud nevytvoříte novou, takže lze menu kdykoli vypnout nebo zapnout bez ztráty dat. Pokud knihovna neobsahuje master dark přesně pro vaši expoziční dobu, PHD2 zvolí nejbližší dostupnou hodnotu, i tak je ale nejlepší mít odpovídající záznam. Chybějící časy doplníte jednoduše další sérií snímků – není třeba začínat znovu od nuly. Přepínáním volby „Použít Dark Knihovnu“ si můžete rychle ověřit, zda se vzhled snímků z naváděcí kamery zlepšil.

Nezapomeňte, že dark knihovna platí pro konkrétní kameru a nastavení binningu. PHD2 při načtení kontroluje, zda master darky odpovídají právě připojenému zařízení. Pokud ne, zobrazí výstrahu a vyžádá přestavění knihovny. K takové situaci může dojít například při výměně kamery ve stávajícím profilu výbavy. Stejně tak výrazná změna zisku kamery znamená, že je vhodné knihovnu přestavět – jakmile máte nastavení prověřené, zbytečně je neměňte.

Mapy vadných pixelů (Defect Maps)

U některých průvodních kamer dark knihovna sama o sobě nestačí k odstranění zřetelných vadných pixelů. V takovém případě přichází ke slovu mapa vadných pixelů. Ta přesně lokalizuje pixely, které vysílají falešný signál (hot/stuck pixely), nebo naopak neodpovídají na světlo (cold pixely), a během zpracování je nahrazuje hodnotou vypočtenou ze sousedních pixelů. Mapa se sestaví z delší série dark expozic (například 15 sekund). Po zprůměrování se snímek statisticky vyhodnotí a vytvoří se seznam problematických pixelů, který se uloží pro další použití. V průběhu běžného navádění se na těchto pozicích použije statistický převod z okolí, takže obraz pozadí je hladší a artefaktů výrazně ubude. PHD2 navíc nabízí možnost ručně označit další pixely, pokud by po vytvoření mapy nějaké zůstaly. Celý proces získání a zpracování dark snímků PHD2 automatizuje.

Mapu vadných pixelů spustíte přes položku „Mapa Vadných pixelů…“ v nabídce „Darks“. Pokud ji vytváříte poprvé, PHD2 vyzve k nasnímání sady dark snímků, podobně jako u tvorby dark knihovny, jen s delšími expozicemi (obvykle více než 10 sekund) a vyšším počtem snímků (alespoň 10). Protože lze mapu používat poměrně dlouho, vyplatí se investovat čas do kvalitních dat.

Po nasnímání snímků PHD2 spočítá statistiky a určí první sadu podezřelých pixelů. Následně se zobrazí dialog jako na následujícím obrázku:

Bad-pixel Map

Sekce „Obecné Informace“ shrnuje statistiky počítané během identifikace vadných pixelů a lze ji skrýt zrušením volby „Zobrazit Detaily Master Darku“. Skupina „Výsledky“ zobrazuje aktuální počty horkých a studených pixelů podle nastavení posuvníků „Agresivita“. Výchozí hodnota je 75 (rozsah 0–100). Posunutím je možné upravit míru „agresivity“, tedy citlivost detekce – vyšší hodnoty označí více pixelů. Jakmile jste spokojeni, klikněte na „Generovat“ a načtěte aktuální mapu. Hlavní okno PHD2 zůstává aktivní, takže můžete hned zkontrolovat, jak mapa ovlivnila živý obraz. Účinek uvidíte i tak, že přepnete volbu „Použít Mapu Vadných pixelů“ v nabídce „Darks“. Není nutné mít dokonale černé pozadí – stačí, aby se počet zbývajících horkých či studených pixelů snížil natolik, že si je algoritmus nesplete s hvězdou. Pokud by nastavení bylo příliš agresivní, může vzniknout tolik „opravených“ pixelů, že by chyběly použitelné hvězdy. Proto je jednoduché mapu doladit dalším posunutím posuvníků a opětovným stiskem „Generovat“.

Stává se, že i po automatickém zpracování zůstane několik horkých pixelů. Proto PHD2 umožňuje mapu ručně doplnit:

Krok za krokem k dolaďování mapy vadných pixelů

  1. Zakryjte průvodní dalekohled a spusťte smyčku pětisekundových expozic.
  2. Otevřete okno „Vylepšit Mapu Vadných pixelů“ (Menu → Darks → Bad-pixel Map) a umístěte jej tak, abyste viděli i okno průvodního náhledu.
  3. Upravte v hlavním okně posuvník gamma tak, aby byly horké pixely dobře patrné – často je potřeba obraz výrazně zesvětlit.
  4. Zaškrtněte volbu „Zobrazit vadné pixely“, čímž se známé horké pixely zvýrazní červenými body.
  5. Pomalu posouvejte posuvník „Agresivita horkých pixelů“, dokud většinu horkých pixelů nepokryjí červené body a nezůstane jich jen minimum mimo. Poté stiskněte „Generovat“.
  6. Zbylé pixely přidejte ručně: zrušte zaškrtnutí „Zobrazit vadné pixely“, klikněte v průvodním okně na problematický pixel a v okně mapy vyberte „Přidat vadný pixel“. (Po dokončení okno zavřete – znovu na „Generovat“ neklikejte, jinak se ruční výběr smaže.)
Jakmile máte mapu hotovou, zapínáte ji stejně jako dark knihovnu položkou „Použít Mapu Vadných pixelů“. Nastavení zůstává aktivní mezi jednotlivými spuštěními PHD2. Volby „Použít Dark Knihovnu“ a „Použít Mapu Vadných pixelů“ se navzájem vylučují – můžete použít jednu nebo žádnou, nikdy však obě zároveň. Soubor s mapou vadných pixelů se ukládá trvale, takže ji můžete kdykoli vypnout bez ztráty dat. Dark knihovny i mapy vadných pixelů je možné používat dlouho, senzory se ale časem mění. Pokud si všimnete zhoršení vzhledu snímků nebo uplynula delší doba, vyplatí se data přestavět. V takové situaci zaškrtněte volbu „Přestavit Master Dark Snímek“ – PHD2 znovu pořídí zdrojové dark snímky, přepočte základ mapy a vy ji pak ručně doladíte, dokud nebudete spokojeni. Soubory s dark snímky ani mapou vadných pixelů není potřeba otevírat ručně – najdete je v logickém adresáři `AppData\Local`, kde je PHD2 automaticky ukládá.

Stejně jako dark knihovny jsou i mapy vadných pixelů svázány s konkrétní kamerou a binningem. PHD2 při načtení kontroluje, zda mapa odpovídá aktuálně připojené kameře. Pokud ne, zobrazí upozornění, že mapu nelze použít a je nutné ji přestavět. To nastává například při výměně kamery nebo změně binningu ve stávajícím profilu – postup, kterému je dobré se vyhnout, pokud se k původní konfiguraci chcete vrátit.

Opětovné použití dark snímků a map vadných pixelů

Používáte-li stejnou kameru ve více profilech, může se hodit znovu využít už vytvořenou dark knihovnu nebo mapu vadných pixelů. Stačí importovat příslušné soubory do profilu, který je zatím nemá. Představme si profil „Profile1“ s kamerou Lodestar, pro kterou jste vytvořili dark snímky i mapu vadných pixelů. Později založíte nový profil „Profile2“ s jinými parametry montáže nebo ohniska, ale se stejnou kamerou. Připojte vybavení pomocí“Profile2“ a v nabídce „Darks“ vyberte „Import From Profile…“. Jako zdroj zvolte „Profile1“ a označte, zda chcete importovat dark knihovnu, mapu vadných pixelů, nebo obojí. Nabídnou se jen profily s kompatibilní geometrií senzoru (rozměr senzoru, velikost pixelu, binning). Po potvrzení dojde ke zkopírování souborů a jejich přiřazení novému profilu. Protože jde o kopie, změny v jednom profilu neovlivní ostatní – pokud je chcete držet synchronní, zopakujte import podle potřeby.