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El rango dinámico y las webcams 8-bit


Leonardo

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Hola a todos!

Quería comentarles una idea que supuse. La idea es de cómo incrementar el rango dinámico al sacar imágenes con una webcam.

El rango dinámico es la riqueza de información y colores que posee una foto. A modo de comparación, el oido humano es sensible desde pocos Hz hasta los 18KHz, o puede oir desde un ténue murmuro hasta una banda de rock. Podemos decir que el oído tiene un rango dinámico bastante amplio. Con las fotografías pasa algo similar.

En las cámaras hay un factor determinante y son los bits de color. A mayores bits, mayor el rango dinámico. Cuando la imágen del CCD se lee, va hacia un conversor análogo --> digital. Las astrocámaras dedicadas poseen un conversor de 16 bits, las réflex 12 bits, las cámaras digitales compactas 10 bits y finalmente las webcams 8 bits.

Con webcam, fotografiar la Luna no impone un problema, ahora fotografiar una nebulosa, que tiene amplias tonalidades, desde un núcleo brillante hasta extremos débiles, impone un problema y los 8 bits de la webcam ya no son suficientes para captar toda esa gama de tonos.

Por suerte existe el apilado de fotos. Se me ocurrió una idea para alivianar este problema en las webcams: la idea consiste en tomar distintos tiempos de exposición al objeto que estemos fotografiando. Supongamos que sacamos a M42 unos 30 frames de 20 segundos. Si apilamos esto tendremos una linda imágen, pero con problemas en el rango dinámico. Ahora si sacamos a M42 unos 10 frames de 25 segundos, 10 frames de 20 segundos, 10 de 15 segundos y apilamos todo, terminaríamos con una imágen con un mayor rango dinámico ya que se captaron y apilaron distintas gamas de lo que los 8 bits permiten.

Bueno, la idea es esa. Si se mejoran las cosas acá, pruebo con la webcam!!

Un abrazo.

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Esta buena la idea Leo, pero la webcam siempre va a mostrar dentro de sus 8 bits por más frames que apiles, con los 8 bits tengo entendido que se refiere a la paleta de colores que usa, los bits por pixel, por lo que con 8 bits podemos formar 2^8=256 colores, o sea vas a estar siempre laburando sobre una imagen con 8 bits de colores, que corresponde al color de VGA.

Ahora siguiendo tu idea habría que encontrar la forma de pasar los 8 bits a 16 bits ponele, y luego otro frame de 8 bits a 16 bits con la curva de colores un poco corrida para lograr un degradé, no se si se entiende

Acá encontre un artículo copado y bien explicado: http://www.quesabesde.com/camdig/articulos.asp?articulo=132

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Leo,

Lo que planteas esta muy bueno, el problema es que de base siempre estas trabajando con los 8bit y eso ya estropea todo en los calculos de los filtros y todo eso... el problema radica en el hardware...habria que ver como cambiar el conversor analogico-digital de las webcam :) , pero eso no es sencillo ... es como rehacer todo el hardware de la webcam.

La prueba que se puede realizar ( no si se obtendran mejores resultados ) es hacer varias tomas de exposicion y cada toma con un filtro de color diferente con eso obtendrias una gama de 8 bit x color luego se unen y tal vez obtendrias una imagen con mejor contraste...

Saludos

Nacho

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Seguramente es una burrada mía, pero no hay cámaras que trabajan con 24 bits y hasta con 64 bits? Se que las de controles automáticos no sirven pero a lo mejor es posible que algún programador pueda hacerle un driver y hacerlas trabajar en manual

http://cgi.ebay.com/5-0M-PIXEL-USB-6-LE ... dZViewItem

http://www.circuitcity.com/ccd/productD ... keycode=66

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Jajaja. Leo, muy buena idea, que lastima que sea una idea como las que hago yo, (escasas en posibilidad de triunfar) leo, capaz que estoy diciendo una tonteia, pero tomemos el ejemplo del oído, si tenes los oídos totalmente tapados y los destapas por 3 segundos vas a escuchar un rango, que va a ser el mismo rango que si te destapas los oidos durante 40 segundos. o no?

espero equivocarme porque seria una solución para aquellos que tienen camaras web y pueden usarlas!

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Creo entender la idea de Leo, y a mi gusto no está equivocado. Los 8bit, 16bit, etc no son el rango de luz que capta la cámara sino la cantidad de tonos que la cámara representa por canal. La analogía musical sería la cantidad de notas distintas que el oido puede percibir. Así 8bit significa que la foto tiene 2^8=256 tonos distintos de cada canal. Yo entiendo que lo que quiere Leo es obtener tonos intermedios promediando fotos y me parece que eso es completamente plausible y de hecho pasa cuando uno usa el DSS. Al menos después del proceso del DSS la foto sale en 32 bit a pesar que uno ingreso fotos en 8bit.

Para ser más grafico supongamos que la cámara capta 1 bit (digamos que el valor que capta en el pixel es 0 o 1) y nos paramos en el pixel x. Y tomo 4 fotos que arrojaron esta lectura en el pixel x: 0 1 0 1. Cuando promedio esos valores me da 0.5 que esta fuera del rango dinámico original que solo incluía el 0 y el 1.

Lo que no entendí es cual sería la lógica de tomar distintos tiempos de exposición.

Saludos

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La cosa aquí es mas o menos asi:

La webcam no tiene una paleta de colores predefinida. El sensor "ve" con todo el color posible, pero el conversor A/D lo limita.

La idea de variar ligeramente la exposición sería para apilar fotos con una tonalidad ligeramente diferente. El resultado final en el apilado debería ser con un rango dinámico mayor. Aparte como dijo Fernando, al resultado lo podemos guardar en TIFF 16 bits o más.

Abrazo.

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Germán Bresciano

Leo,

Creo que tu planteo es correcto. Yo alguna vez lo hice con M42 para obtener detalles del trapecio y simultáneamente ver la nebulosa.

Para simular correctamente una imágenes de mayor rango habría que multiplicar las fotos con menores exposiciones por factores adecuados para que equivalgan a la exposición mayor.

El único inconveniente es que el nivel de ruido de las fotos de menor exposición va a pesar más en el apilado, sin embargo es fácil sacar muchas de estas fotos en poco tiempo.

Creo que la idea es buena y vale la pena desarrollarla y experimentar con ella.

Glise e Ignacio,

si el apilado se hace sumando en lugar de promediando, efectívamente se aumentan los bits de la imágen. Por ejemplo sumando 256 imágenes de 8 bits se obtiene el equivalñente a una de 16 bits.

César,

las cámaras de 24 bits o más se refieren al total de bits que incluyen los 3 canales de color y an algún caso uno de luminancia. Una webcam color de 24 bits usa 8 bits por color.

Saludos,

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Exactamente Germán. Yo probaría con exposiciones en escalones de 2 segundos, siempre manteniéndome cerca de la exposición correcta (de 30 segundos no voy a bajar a 10 por ejemplo).

Abrazo!

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Germán Bresciano
Exactamente Germán. Yo probaría con exposiciones en escalones de 2 segundos, siempre manteniéndome cerca de la exposición correcta (de 30 segundos no voy a bajar a 10 por ejemplo).

Abrazo!

Leo,

yo cuando lo he hecho ha sido duplicando los tiempos de exposición, por ejemplo con 8, 16 y 32 segundos.

Es como correr un bit cada vez.

Adjunto un par de fotos copuestas de M42 con Vesta Pro componiendo exposiciones de 2+4+8+16+32 segundos.

Cada tiempo de exposición era un apilado de 20 tomas y fué escalado linealmente para simular 32 segundos de exposición en todos los casos. Luego sumé todo.

No es un trabajo brillante, pero se obtiene un rango dinámico interesante.

En la primera de las fotos, según cómo se ajuste el histograma se puede apreciar bien la parte tenue de la nebulosa o la parte brillante y el trapecio.

La segunda foto es la primera con procesamiento por curvas para poder apreciar toda la gama en una misma imágen.

Saludos,

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5776b4424d24a_M42-L2481632-L-DDP-RGB.jpg

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Invitado
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  • ¿Cómo elegir un telescopio?

     

    Los telescopios vienen en muchas formas y tamaños, y cada tipo tiene sus propias fortalezas y debilidades. El primer paso para decidir qué telescopio comprar es saber para qué lo desea utilizar. Estas son las formas de usar un telescopio:

     

    Astronomía visual: el proceso de mirar a través de un ocular conectado a un telescopio para ver objetos distantes.
    Astrofotografía: la práctica de usar una cámara conectada a un telescopio o lente para fotografiar objetos en el espacio exterior.
    Ambos: si desea utilizar un telescopio tanto para imágenes como para imágenes, ¡también está bien!

     

    Solo sepa que los telescopios que pueden hacer ambas cosas bien generalmente cuestan más.
    Para la astronomía visual, especialmente los telescopios para principiantes, la mayoría de los telescopios ya vienen como un paquete completo. Eso significa que el telescopio estará listo para usar e incluye el telescopio, la montura y cualquier otra cosa que necesite para comenzar, como oculares y otros accesorios. Para hacer astrofotografía que no sea con un teléfono inteligente, los componentes generalmente se venden por separado para permitir un enfoque más personalizado. Esto significa que si está interesado en obtener imágenes más allá de solo con un teléfono inteligente, generalmente deberá comprar el telescopio, la montura y la cámara por separado.

     

    El segundo paso para decidir qué telescopio comprar es tener una idea de lo que principalmente desea observar o fotografiar. Si puede reducirlo entre uno u otro, hará que su decisión sea mucho más fácil. Por supuesto, un telescopio se puede usar para otros fines, como la visualización terrestre (durante el día), pero es importante decidir primero cómo lo usará por la noche:

     

    Objetos planetarios / del sistema solar: esto incluye los planetas, la Luna y el Sol.
    Objetos del cielo profundo: esto incluye galaxias, nebulosas, cúmulos de estrellas y cualquier otra cosa más allá de nuestro sistema solar.0

     

    Tanto espacio profundo como Planetaria: hay un grupo selecto de telescopios que son excelentes tanto para cielo profundo como planetario, especialmente para astrofotografía, pero generalmente cuestan más.
    El tercer y último paso para decidir qué telescopio comprar es incorporar su presupuesto, qué tan portátil es la configuración que desea y su nivel de habilidad en su decisión. 

     

    Recomendamos leer ¿Cómo elegir un telescopio?

     

    Introducción a las monturas de telescopios

    Aunque la mayoría de los telescopios para principiantes ya vienen con algún tipo de montura incluida, comprar una montura por separado puede abrir muchas puertas para más posibilidades de observación o imágenes. Para los observadores visuales, un montaje de altitud-azimut es el camino a seguir. Para los astrofotógrafos que realizan imágenes de cielo profundo, una montura ecuatorial producirá los mejores resultados. Las monturas híbridas combinan lo mejor de ambos mundos a un precio más alto, y los rastreadores de estrellas son como mini monturas ecuatoriales para el creador de imágenes que viaja o para el principiante.

     

    Para astrofotografía, especialmente para imágenes de cielo profundo, la montura es posiblemente el componente más importante de cualquier configuración. Sí, lo has leído bien, ¡incluso más importante que el telescopio o la cámara! La razón de esto es que es solo la montura la que determina la precisión con la que su cámara y telescopio pueden rastrear el cielo y, por lo tanto, cuánto tiempo puede exponer sin experimentar rastros de estrellas. Recoger la mayor cantidad de luz posible es fundamental en la astrofotografía de cielo profundo, y sin una montura ecuatorial de calidad, estará limitado en la cantidad de luz que puede recolectar en cada exposición. Por esta razón, además de la cámara y el telescopio, recomendamos gastar alrededor de la mitad de su presupuesto total en la montura para obtener imágenes de cielo profundo.

     

    Otra consideración importante para la obtención de imágenes de cielo profundo con una montura ecuatorial es la capacidad de carga útil. La capacidad de carga útil, que es la cantidad de peso que puede soportar la montura (excluidos los contrapesos), es la especificación más importante para cualquier montura ecuatorial. 

     

    Para los observadores visuales que tienen un telescopio pero no una montura, las monturas independientes de altitud-azimut son una excelente opción. Muchos de estos vienen con la misma capacidad computarizada que tienen la mayoría de las monturas ecuatoriales. Después de un proceso de alineación simple, esta capacidad de acceso computarizado permite que la montura no solo encuentre y apunte a los objetos automáticamente, sino que los rastree y los mantenga centrados a través del ocular. Para los observadores binoculares, un trípode con un cabezal de altitud-azimut hace que la experiencia sea simple y agradable, y los montajes estilo paralelogramo mejoran esto al permitir ángulos de visión aún más cómodos.

    Ya sea que solo esté esperando agregar la capacidad de seguimiento y acceso a su telescopio visual existente o si tiene la mira puesta en fotografiar galaxias y nebulosas débiles, ofrecemos una amplia variedad de soportes para cualquier necesidad. 

     

    Ver todas las monturas

     

    Introducción a las cámaras para astronomía

    Como ocurre con la mayoría de los equipos de astronomía, no existe una cámara de "talla única" que sea la mejor en todo. Si espera obtener imágenes de objetos del espacio profundo, una cámara de astronomía refrigerada es el camino a seguir. Si espera obtener imágenes de los planetas, la luna, el sol u otros objetos del sistema solar, una cámara de alta velocidad de fotogramas hará maravillas por usted. Comprender la diferencia entre estos diferentes tipos de cámaras y sus especificaciones lo ayudará a decidir cuál es su próxima cámara para astronomía.

     

    Para obtener imágenes de cielo profundo, se trata de maximizar la cantidad de luz que puede recolectar y lo limpia que es la imagen. Cuando se toman imágenes de objetos del cielo profundo, es mejor utilizar una cámara refrigerada, que puede evitar el ruido durante exposiciones prolongadas. Las cámaras con mayor eficiencia cuántica, tamaños de píxeles más grandes, mayor capacidad de pozo completo (full well) y menor ruido de lectura, entre otras especificaciones, producirán imágenes más limpias. Haga clic aquí para ver nuestras recomendaciones sobre las mejores cámaras de imágenes de cielo profundo para principiantes.

     

    Para las imágenes planetarias, se trata de maximizar la cantidad de detalles en los planetas y otros objetos del sistema solar, que generalmente son increíblemente pequeños. Los planetas son tan pequeños que no solo requieren un telescopio de larga distancia focal, sino que las turbulencias en la atmósfera pueden tener un gran efecto en el nivel de detalle de la imagen. Para imágenes planetarias, un sensor pequeño y una cámara de alta velocidad de fotogramas es su mejor amigo. Haga clic aquí para ver nuestras recomendaciones sobre las mejores cámaras planetarias, lunares y solares.

     

     

  • Astronomia Definición

    La astronomía es la ciencia que estudia los cuerpos celestes del universo, incluidos las estrellas, los planetas, sus satélites naturales, los asteroides, cometas y meteoroides, la materia interestelar, las nebulosas, la materia oscura, las galaxias y demás; por lo que también estudia los fenómenos astronómicos ligados a ellos, como las supernovas, los cuásares, los púlsares, la radiación cósmica de fondo, los agujeros negros, entre otros, así como las leyes naturales que las rigen. La astronomía, asimismo, abarca el estudio del origen, desarrollo y destino final del Universo en su conjunto mediante la cosmología, y se relaciona con la física a través de la astrofísica, la química con la astroquímica y la biología con la astrobiología.

     

    Su registro y la investigación de su origen viene a partir de la información que llega de ellos a través de la radiación electromagnética o de cualquier otro medio. La mayoría de la información usada por los astrónomos es recogida por la observación remota, aunque se ha conseguido reproducir, en algunos casos, en laboratorio, la ejecución de fenómenos celestes, como, por ejemplo, la química molecular del medio interestelar. Es una de las pocas ciencias en las que los aficionados aún pueden desempeñar un papel activo, especialmente sobre el descubrimiento y seguimiento de fenómenos como curvas de luz de estrellas variables, descubrimiento de asteroides y cometas, etc.

    La astronomía ha estado ligada al ser humano desde la antigüedad y todas las civilizaciones han tenido contacto con esta ciencia. Personajes como Aristóteles, Tales de Mileto, Anaxágoras, Aristarco de Samos, Hiparco de Nicea, Claudio Ptolomeo, Hipatia de Alejandría, Nicolás Copérnico, Tycho Brahe, Johannes Kepler, Galileo Galilei, Christiaan Huygens o Edmund Halley han sido algunos de sus cultivadores. La metodología científica de este campo empezó a desarrollarse a mediados del siglo XVII. Un factor clave fue la introducción del telescopio por Galileo Galilei, que permitió examinar el cielo de la noche más detalladamente. El tratamiento matemático de la Astronomía comenzó con el desarrollo de la mecánica celeste y con las leyes de gravitación por Isaac Newton, aunque ya había sido puesto en marcha por el trabajo anterior de astrónomos como Johannes Kepler. Hacia el siglo XIX, la Astronomía se había desarrollado como una ciencia formal, con la introducción de instrumentos tales como el espectroscopio y la fotografía, que permitieron la continua mejora de telescopios y la creación de observatorios profesionales.

     

    La palabra astronomía proviene del latín astrŏnŏmĭa /astronomía/ y esta del griego ἀστρονομία /astronomía/. Está compuesta por las palabras άστρον /ástron/ 'estrellas', que a su vez viene de ἀστῆρ /astḗr/ 'estrella', 'constelación', y νόμος /nómos/ 'regla', 'norma', 'orden'.

    El lexema ἀστῆρ /astḗr/ está vinculado con las raíces protoindoeuropeas *ster~/*~stel (sust.) 'estrella' presente en la palabra castiza «estrella» que llega desde la latina «stella». También puede vérsele en: astrología, asteroide, asterisco, desastre, desastroso y muchas otras.

    El lexema ~νομία /nomíā/ 'regulación', 'legislación'; viene de νέμω /némoo/ 'contar', 'asignar', 'tomar', 'distribuir', 'repartir según las normas' y está vinculado a la raíz indoeuropea *nem~ 'contar', 'asignar', 'tomar', distribuir'; más el lexema ~ία /~íā/ 'acción', 'cualidad'. Puede vérsela en: dasonomía, macrotaxonomía, tafonomía y taxonomía.

    Etimológicamente hablando la astronomía es la ciencia que trata de la magnitud, medida y movimiento de los cuerpos celestes.

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