A ZWO és a QHY közötti Bin-különbség, és hogyan működik a szoftveres pixelbinning

Az előző cikk a szoftveres pixelbinning (Bin) gyakorlati lépéseit tárgyalta; ez a cikk mélyebbre megy az elveknél: miért különbözik a Bin viselkedése a ZWO és a QHY kameráinál, és miért veszít kevesebb adatot az, ha „a Bin-t a számítógépen végezzük el”, mint ha „a Bin-t a kamerán végezzük el”.

A ZWO és a QHY Bin-alapértékei különböznek

Vegyük például a ZWO 6200mm és a QHY600M kamerát: valójában mindkettő ugyanazt a Sony IMX455 BSI érzékelőt használja, de a Bin alapértelmezett viselkedése nem egyezik:

1. A ZWO pixelbinningje csak „pixelátlagolást” végez. Ugyanazzal az egyenletesen megvilágított flat panellel fotózva megfigyelhetjük, hogy a Bin előtti és utáni fényesség nagyjából megegyezik – ez az átlagolás jellemzője.
2. A QHY pixelbinningje ezzel szemben alapértelmezetten „pixelösszegzést” végez (a hagyományos CCD viselkedéséhez hasonlóan), természetesen átlagolásra is átkapcsolható.

Érdemes megjegyezni, hogy ha a QHY kamerát összegzésre állítjuk, az értékek meghaladhatják a 16 bitet; ilyenkor módosítanunk kell az olvasási parancsot, és be kell kapcsolnunk a 32 bites átvitelt, hogy a teljes adat kiküldhető legyen. Emellett a ZWO módszere mind a monokróm, mind a színes kamerákon működik, míg a QHY összegző Bin-módszere csak monokróm kamerákon használható.

Miért más logika szerint dől el a Bin kérdése CMOS-on, mint CCD-nél

CMOS-kamerák esetén a felvétel pillanatában beállított szoftveres vagy firmware-es Bin fő célja a fájlméret csökkentése vagy a képkockasebesség növelése. De figyelnünk kell a kiolvasási zaj viselkedésére:

• CMOS: Bin után a kiolvasási zaj megkétszereződik;
• CCD: Bin után a kiolvasási zaj ezzel szemben csökken.

Ez az alapvető különbség CMOS és CCD között a Bin kérdésében, és egyben az oka is annak, hogy a CMOS-korszakban a „Bin a kamera oldalán” ösztönzése nem olyan erős, mint amilyen a CCD idején volt. A CMOS pixelbinningje valójában jobban illik ahhoz, hogy később, az utómunka során, szoftverben végezzük el – így az eredmény is jobb.

Előnyök és hátrányok, ha a Bin-t számítógépes szoftverben végezzük el

Ha a Bin-t a számítógép szoftverébe helyezzük át, annak néhány valódi előnye van:

1. Ugyanúgy javítja a jel-zaj viszonyt, de a számítás rugalmasabb

A szoftveres Bin ugyanúgy 2-szeres SNR-javulást hoz, a számítógép számítási hatékonysága pedig jobb, és több algoritmus közül is választhatunk.

2. Semmilyen adatot nem dob el

Ez a lényeg. Az úgynevezett bináris átlagolás valójában nem szó szerint „összeadás, majd osztás 4-gyel” (a Bin 2 példáján). Négy 16 bites bináris szám összeadásához 18 bit szükséges (túlcsordulás keletkezik, mivel ez meghaladja a 16 bitet), a bináris 4-gyel való osztás pedig valójában azt jelenti, hogy összeadás után eldobjuk a két legalacsonyabb helyértékű bitet (ami megfelel annak, mintha a tizedesvesszőt két hellyel balra tolnánk).

Ezért ha egy ZWO-felhasználó közvetlenül a kamerán állítja be a Bin-t, elveszíti ezt a részt az adatokból; a QHY-felhasználónak pedig be kell kapcsolnia a 32 bites átvitelt, hogy a teljes adatot elküldje a számítógépnek, különben a túlcsordult rész ugyanúgy elvész. Ezzel szemben, ha a Bin-t a számítógépen végezzük el, a számítás 32 biten történik, semmilyen adat nem vész el, és megmarad a teljes kútmélység (full well) és a bitmélység.

3. Az ára, hogy több adatot kell átvinni és tárolni

A pixelbinning feláldozza a felbontást, az élesség csökken, de a fájlméret jelentősen zsugorodik. Fordítva nézve: ha nem a kamera oldalán végezzük el a Bin-t, több adatot kell átvinni, és több helyre is szükség van az eredeti fájlok tárolásához. Ez az az ár, amit a „számítógép oldali Bin” választásakor fizetünk – előbb vállaljuk a nagyobb eredeti fájlok terhét, cserébe a teljes, veszteségmentes rugalmasságért az utómunka során.

Kiegészítés

A QHY 32 bites átvitelének engedélyezéséről szóló leírás megtalálható a hivatalos felhasználói kézikönyvben. Érdemes megjegyezni, hogy ezt a funkciót csak néhány újabb modell (például a QHY600, QHY268, QHY411, QHY461) támogatja.