Nozioni di base fotocamera
10.1 spazi di colore Explained
Uno spazio colore descrive come i dati immagine vengono memorizzati per ogni fotogramma catturato da una camera.
I dettagli di uno spazio colore indicano:
• Se i dati dell'immagine sono a colori o in bianco e nero.
• Quanti livelli di luminosità sono misurati.
• Se i dati dell'immagine sono compressi o meno.
Il numero di livelli di luminosità che sono disponibili in un'immagine è spesso descritto utilizzando il termine 'bit profondità'. La profondità di bit è il numero di bit necessari per memorizzare l'intera gamma di livelli di luminosità nell' Immagine.
Ad esempio, un'immagine che ha:
• 256 livelli di luminosità avranno una profondità di 8 bit
• 1024 livelli di luminosità avranno una profondità di 10
• 4096 livelli di luminosità avranno una profondità di 12
• 65536 livelli di luminosità avranno una profondità di 16.
10.2 Profili colori non compressi
I profili di colore elencati in questa sezione non sono compressi e quindi senza perdita di dati - il che significa che non fanno ridurre la qualità di tutte le immagini catturate. Tutte le camere astronomiche e qualche webcam offrono la possibilità di spazi di colore non compressi.
10.2.1 RGB24
Questo è un profilo colore predefinito per un'immagine a colori - 3 byte sono utilizzati per ciascun pixel (uno per ciascuna dei canali il rosso, verde e blu). Questo significa che per ciascun canale ci sono 256 valori possibili per ciascun colore (da 0 a 255).
Pro:
• Semplice da usare e semplice per il post-elaborazione.
• Le immagini vengono visualizzate in modo corretto in qualsiasi applicazione.
• Regolazioni base della camera, come il bilanciamento del bianco, gamma, luminosità e contrasto sono disponibili (anche se questi sono di solito eseguite con un software sul PC).
Contro:
• I file sono di grandi dimensioni in quanto sono in genere 3 byte per pixel.
• La profondità di bit è limitata a 8 bit.
• Debayering (trasformando l'immagine grezza a colori) viene eseguita dal driver della fotocamera in genere utilizzando un algoritmo semplice ma veloce.
• regolazioni come gamma, luminosità e contrasto permettono una perdita di dati quando eseguite nello spazio digitale.
10.2.2 RGB32
Questa è un'opzione alternativa per un immagine a colori standard. Invece di 3 byte, 4 byte di spazio sono utilizzati per pixel, anche se uno dei byte è inutilizzato. Il file salvato in questo formato sarà più grande della stesso file salvato in RGB24, ma non avrà assolutamente nessuna differenza in termini di qualità dell'immagine.
Pro:
• Semplice da usare e semplice per la post-elaborazione.
• Le immagini vengono visualizzate in modo corretto in qualsiasi applicazione.
• Le regolazioni base della fotocamera, come il bilanciamento del bianco, gamma, luminosità e contrasto sono disponibili (anche se questi sono di solito eseguite con un software sul PC).
Contro:
• I file sono di grandi dimensioni in quanto sono in genere 4 byte per pixel.
• La profondità di bit è limitata a 8 bit.
• Debayering (trasformando l'immagine grezza a colori) viene eseguita dal driver della fotocamera in genere utilizzando un algoritmo semplice ma veloce.
• regolazioni come gamma, luminosità e contrasto permettono una perdita di dati quando eseguite nello spazio digitale.
10.2.3 MONO8 (anche Y800)
Questo profilo è fondamentale monocromatico, utilizzando un byte per pixel, memorizza una singola luminosità con un valore compreso tra 0 e 255.
Pro:
• file di dimensioni inferiori (1 byte per pixel), ideale per gli obiettivi monocromatici (filtri a banda stretta, Luna).
Contro:
I seguenti svantaggi si hanno solo durante la cattura in MONO con una camera a colori.
• L'elaborazione per produrre un'immagine mono con una camera a colori comporta un processo di debayer e una conseguenza di perdita di qualità dell'immagine
10.2.4 MONO16
Questo è un profilo colore monocromatico che utilizza 2 byte per pixel, consentendo 65536 differenti valori di luminosità per pixel. Si noti che molte camere che offrono questo profilo di colore non hanno la capacità di creare una gamma completa di 65536 valori - per esempio alcune camere possono avere la capacità di creare solo 1.024 valori diversi (10 bit) o 4096 valori diversi (12 bit). In questi casi, i valori che la camera produce sono allungati per riempire l'intera gamma.
Pro:
• ampia gamma di livelli di uscita, quindi una più ampia gamma di luminosità può essere rappresentata in una singola immagine
Contro:
• le dimensioni del file più grande (2 byte per pixel)
• Nessun guadagno in termini di qualità dell'immagine
• L'elaborazione per produrre un'immagine mono con una camera a colori comporta un processo di debayer e una conseguenza di perdita di qualità dell'immagine
10.2.5 RAW8
Le camere a colori non rilevano tutti e tre i canali di colore (rosso, verde e blu) per ogni pixel - infatti ogni pixel rileva solo la luce di un unico colore. I colori sono disposti in una griglia chiamata matrice di Bayer. Quasi tutte le camere a colori catturano i loro dati a colori in questo modo. Una tecnica chiamata 'debayering' è utilizzata per generare un insieme completo di valori di rosso, verde e blu per ogni pixel per dare un'immagine a colori.
Quando si utilizza un profilo colore RGB, questo processo debayering avviene con la camera o con il Software.
Durante la cattura con un profilo colore RAW8, i valori originali del singolo pixel rosso, verde e blu sono catturati da SharpCap.
SharpCap ha un proprio codice di debayering, quindi l'immagine vista sullo schermo sarà a colori, ma salvati file sembrano essere in bianco e nero con un leggero modello di griglia visibile a livello di pixel, a meno che si aprono in un software che è in grado di effettuare il debayering. Software adatti per questo sono PIPP, Registax, AutoStakkert e Deep Sky Stacker.
I file salvati in formato RAW8 consumano solo 1 byte per pixel, in modo da avere il grande vantaggio di un file a colori in poco spazio. Inoltre, un file che viene salvato in formato RAW può
essere debayered da opportuno software di elaborazione utilizzando un algoritmo di qualità più lenta ma superiore a quelli tipicamente utilizzati con i driver della camera.
Ci sono quattro varietà del profilo colore RAW8:
• RGGB
• BGGR
• GRBG
• GBRG
Ad esempio, RGGB significa che i due pixel a sinistra della prima riga sono rosso e verde e due pixel della seconda riga sono verdi e blu, rispettivamente.
In generale, SharpCap sa quale modello una fotocamera utilizza in modalità RAW e selezionerà il corretto modello automaticamente, se il modello è sbagliato automaticamente scegliere la modalità manualmente selezionando il modello corretto regolando il valore di controllo del 'Debayer Preview'. Questo controllo può essere usato per disattivare la funzione debayering se desiderato. Il modo più semplice per trovare il modello corretto è quello di visualizzare un oggetto rosso oggetto e se il modello è corretto mostrerà il colore rosso. Le immagini salvate sono in formato RAW.
Pro:
• Dati esatti acquisiti dal sensore della fotocamera, senza post-elaborazione.
• Post-elaborazione (compreso il debayering) può essere fatto ad una qualità superiore.
• Dimensione del file finale di piccole dimensioni (1 byte per pixel)
Contro:
• Solo una piccola gamma di applicazioni possono lavorare con questo file di output.
• Il Post-processing è più complesso.
• I file di output possono apparire con un effetto 'scacchiera' se aperti in applicazioni che non leggono correttamente i formati raw.
• La profondità di bit è limitata a 8 bit.
10.2.6 RAW16
Il profilo colore RAW16 è un profilo con profondità di bit fino a 16 bit per pixel. su alcune camere, questo parametro può essere considerato come RAW10 o RAW12.
Pro:
• Dati esatti acquisiti dal sensore della fotocamera, senza post-elaborazione.
• Post-elaborazione (compreso il debayering) può essere fatto ad una qualità superiore
• Una Profondità di bit superiore può dare più informazioni e una gamma più dinamica offrendo immagini con un rumore basso.
Contro:
• Solo una piccola gamma di applicazioni possono lavorare con questo file di output.
• Il Post-processing è più complesso.
• I file di output possono apparire con un effetto 'scacchiera' se aperti in applicazioni che non leggono correttamente i formati raw.
• I file sono più grandi (2 byte per pixel).
Profili colori Compressi
Molte webcam offrono solo profili colore compressi. Mentre questi riducono la dimensione dei file di acquisizione significa anche che alcuni dettagli dell'immagine sono persi.
10.3.1 YUY2 / YUV
Questi sono solo due nomi per lo stesso profilo di colore. In questi profili di colore, informazioni di luminosità sono conservate in ogni pixel, mentre le informazioni di colore sono condivise tra due pixel orizzontali adiacenti. Poiché le informazioni del colore consistono in due byte come le informazioni di tonalità e saturazione, ciò significa che nel complesso 2 byte sono utilizzati per pixel in questo profilo di colore.
10.3.2 I420
In questo profilo di colore, la luminosità è ancora conservata a ogni singolo pixel, ma l'informazione del colore è condivisa tra un blocco di 4 pixel (2x2). Ciò significa un totale di 1,5 byte sono utilizzati per pixel in questo profilo di colore.
10.3.3 MJPEG
In questo profilo di colore, ogni fotogramma viene memorizzato come un'immagine compressa JPEG. Questo porta ad una piccola cattura di file rispetto a qualsiasi altro spazio colore, può portare a significativi artefatti nella compressione delle immagini. Il livello di compressione è preimpostato dalla fotocamera o dalla telecamera e non può essere regolata.
La scelta del corretto spazio colore
In generale, le seguenti linee guida vi aiutano a scegliere il profilo colore corretto:
• Per una camera a colori si preferiscono spazi colore RAW e se disponibili spazi di colore RGB.
• Se non sono disponibili spazi colore RAW si preferiscono gli RGB non compressi.
Se avete la possibilità di scegliere una profondità superiore a (RAW10,12,16 o MONO16) bit, fatelo solo se il rumore che cambia da un fotogramma all'altro nella modalità a 8 bit è corrispondente. Se c'è rumore visibile a 8 bit, allora tutto ciò che ha una maggiore profondità di bit farà memorizzare più dati e renderà il file di output due volte più grande. Ciò significa che i bit superiori sono utili solo se si ha una maggiore guadagno.
Formati cattura Explained
10.5.1 AVI
Il formato AVI è un formato video è comunemente utilizzato, e può essere letto da molte applicazioni diverse, è, un formato che può memorizzare il video in molti modi. Ciò significa che a volte alcune applicazioni possono avere difficoltà nella lettura di alcuni file AVI, mentre gli stessi file funzionano correttamente con altre applicazioni o su altri computer.
In generale, comunque, i file AVI in entrambi gli spazi colore MONO o RGB funzionano correttamente con qualsiasi lettore software e su qualsiasi sistema.
I file AVI possono salvare il formato video ad una profondità di 8 bit per canale di colore, il formato AVI non è disponibile se si utilizza una telecamera in una modalità maggiore di profondità di bit. I file AVI possono essere utilizzati per salvare le immagini in formato RAW, solo che alcuni software di elaborazione non riconosceranno automaticamente questi video e mostrano un'immagine monocromatica con una griglia di pixel visibile se l'opportuno Bayer pattern non è stato specificato manualmente.
PIPP - Planetary Imaging PreProcessor (comunemente indicato come PIPP, che potete scaricare dal nostro sito nella sezione dowload) è un software utile per trattare
con file AVI e per stabilizzare i fotogrammi di un video che sono troppo sbilanciati per l'impilamento ( stack ).
Pro:
• può essere visualizzato con quasi tutti i software di riproduzione video.
Contro:
• Formato con molti formati sub.
• La riproduzione corretta può dipendere da altri software e codec installati sul pc.
• Gli errori possono essere fini e difficili da risolvere.
• solo 8 bit.
• Mono e RAW salvati in AVI possono apparire a testa in giù a causa di limitazioni del formato del file.
10.5.2 SER
Il formato SER è un altro formato video che è stato progettato specificamente per l'astronomia per catturare video. I file SER non possono essere letti, visualizzati o elaborati da molte applicazioni come i file AVI ma tendono a dare molti meno problemi apparentemente casuali e causati da incompatibilità. Il formato SER è molto più semplice rispetto al formato AVI. Il formato SER può essere utilizzato per salvare i video nei formati RGB, Mono e RAW e può essere utilizzato per catturare ad entrambe le profondità di bit per pixel, da 8 bit fino a 16 bit.
Durante la cattura in un formato RAW, il dettaglio del sensore Bayer è memorizzato nel file SER, Il che significa che la maggior parte dei software di elaborazione visualizzeranno e leggeranno automaticamente queste informazioni e correttamente i debayer dei dati dell immagine grezza di un'immagine a colori. Inoltre, un timestamp per ogni fotogramma catturato viene memorizzata nel file SER, utile per successive elaborazioni dell'immagine.
Un Player SER può essere scaricato dal sito web PIPP o nella sezione download di questo sito.
Pro:
• E' formato file semplice con poche variazioni - le applicazioni tendono a lavorare correttamente.
• Il file di SER è scritto con il modello di Bayer della telecamera che semplifica la post-elaborazione per fotogramma RAW catturato.
• Supporta profondità di di bit da 8 bit per pixel fino a 16 bit per pixel.
• Ogni fotogramma del file ha un timestamped esatto.
• Supporta Modo di cattura: Mono, RAW e RGB.
Contro:
• Poche applicazioni di post-elaborazione a disposizione per il file SER ma quelle che sono i più utizzate sono di seguito elencate.
Accettano il formato SER:
- AutoStakkert AS2 (stack).
- Registax 5 e 6 (stack e wavelet di affilatura).
- PIPP (prepara i file video per l'elaborazione).
Disponibili nella sezione dowload del nostro sito o sul sito degli autori
L'Interpretazione dello standard SER è un po 'diversa, a volte il programma di lettura ha bisogno di aiuto per selezionare lo spazio colore corretto, se non riconosciuto automaticamente e in modo corretto.
10.5.3 PNG
Il file PNG è un file d' immagine standard per la cattura di singoli fotogrammi. Quasi qualsiasi software di elaborazione per immagini o di visualizzazione sarà in grado di aprire un file PNG, il che li rende facile da lavorare. Le immagini in questo formaoi possono essere memorizzate con una profondità di 8 o 16 bit, colore, monocromatico o RAW. Vale la pena notare però che molte applicazioni di elaborazione delle immagini non lo gestiscono in modo corretto sopratutto con una profondità di bit di 16 bit - spesso i software li caricano con una profondità di bit a 8 bit perdendo dettagli.
Quando si salvano le immagini RAW in un file PNG vengono salvati come immagini in bianco e nero il software di visualizzazione o elaborazione lo visualizza come monocromatico che mostra un modello di griglia di pixel a meno che non venga impostato in modo corretto il debayer delle immagini.
Pro:
• Può essere caricato in qualsiasi applicazione di grafica
• Gestisce una profondità di 8 bit o 16 bit sia immagini monocromatiche che a colori.
Contro:
• Molte applicazioni di imaging possono perdere dettagli del file PNG a 16 bit se non letto correttamente dal software.
• Le immagini RAW salvate in formato PNG verranno visualizzae in bianco e nero con un motivo a scacchi e sono necessarie impostazioni manuali aggiuntive in post-elaborazione per assicurare la corretta debayering.
• SharpCap può ricaricare solo file PNG a 8 bit, anche durante il caricamento a 16 bit.
10.5.4 FITS
Il formato FITS è un formato altamente flessibile, spesso utilizzato per la memorizzazione di bit ad alta profondità di immagini fisse. Il formato FITS può memorizzare le immagini ad una profondità di 8 bit, e di solito è meglio scegliere file PNG. Ci sono poche applicazioni in grado di elaborare file FITS, quelle consigliate per questo formato sono tranquillamente applicazioni come DeepSkyStacker o FITS Liberator ( che possono essere scaricati dal sito del produttore o nella sezione download di questo sito ).
Pro:
• Supporta 8 bit e una maggiore profondità di bit.
• Supporta immagini mono a colori e crude.
• I dati dell' immagine, come l'esposizione, sono memorizzati nel file e alcune applicazioni leggeranno questi dati.
• SharpCap può caricare una profondità con i FITS da 16 bit durante il caricamento del dark.
Contro:
• Può essere aperto solo da un numero limitato di applicazioni.
• Alcune applicazioni richiedono plugin aggiuntivi per aprire questo tipo di file.
• Formato del file molto complesso e poco flessibile, quindi i file vengano visualizzati in modo non corretto in qualche applicazione.
• Più lento nella fase di salvataggio rispetto ad altri formati di file, quindi non adatto a frame rate elevati.
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