La differenza di Bin tra ZWO e QHY, e come funziona il binning dei pixel via software

L’articolo precedente ha trattato il procedimento operativo del binning dei pixel via software (Bin); questo approfondisce invece i principi: perché le fotocamere delle due marche, ZWO e QHY, hanno un comportamento di Bin diverso, e perché «fare il Bin sul computer» perde dati con minore facilità rispetto a «fare il Bin sulla fotocamera».

I valori predefiniti di Bin di ZWO e QHY sono diversi

Prendendo come esempio la ZWO 6200mm e la QHY600M, entrambe in realtà usano lo stesso sensore Sony IMX455 BSI, ma il loro comportamento di Bin predefinito non è uguale:

1. Il binning dei pixel di ZWO esegue solo una «media dei pixel». Può riprendere con lo stesso pannello di flat a luminosità uniforme e noterà che la luminosità è pressoché identica prima e dopo il Bin: è questa la firma della media.
2. Il binning dei pixel di QHY, invece, è per impostazione predefinita una «somma dei pixel» (simile al comportamento dei CCD tradizionali), ma naturalmente si può anche commutare sulla media.

Occorre fare attenzione: se si imposta QHY sulla somma, i valori possono superare i 16 bit; in tal caso è necessario regolare il comando di lettura e abilitare il trasferimento a 32 bit per poter inviare i dati completi. Inoltre, il metodo di ZWO vale sia per le fotocamere monocromatiche sia per quelle a colori, mentre il Bin a somma di QHY vale solo per le fotocamere monocromatiche.

Perché il fatto di fare o meno il Bin su CMOS segue una logica diversa da quella del CCD

Sulle fotocamere CMOS, impostare il Bin software o firmware al momento dello scatto ha come scopo principale ridurre le dimensioni del file o aumentare il frame rate. Ma bisogna fare attenzione al comportamento del rumore di lettura:

• CMOS: dopo il Bin, il rumore di lettura raddoppia;
• CCD: dopo il Bin, il rumore di lettura, al contrario, diminuisce.

Questa è la differenza fondamentale tra CMOS e CCD in fatto di Bin, ed è anche il motivo per cui, nell’era CMOS, l’incentivo a «fare il Bin sul lato fotocamera» non è così forte come lo era per il CCD. Il binning dei pixel del CMOS, in verità, si presta meglio a essere svolto più tardi, nel software durante la post-elaborazione, con risultati migliori.

Vantaggi e svantaggi di fare il Bin nel software del computer

Spostare il Bin nel software del computer offre alcuni vantaggi concreti:

1. Migliora ugualmente il rapporto segnale/rumore, ma il calcolo è più flessibile

Il Bin via software porta anch’esso a un miglioramento di 2 volte del rapporto segnale/rumore (S/N), e l’efficienza di calcolo del computer è migliore, con più algoritmi tra cui scegliere.

2. Non scarta alcun dato

Questo è il punto cruciale. La cosiddetta media in binario non è davvero un «sommare e poi dividere per 4» (prendendo il Bin 2 come esempio). Sommare quattro numeri binari a 16 bit richiede 18 bit (si genera un overflow, perché si superano i 16 bit), e la divisione binaria per 4 consiste in realtà nel sommare e poi scartare i due bit meno significativi (equivale a spostare la virgola di due posizioni verso sinistra).

Perciò, se un utente ZWO imposta il Bin direttamente sulla fotocamera, perde questa parte dei dati; un utente QHY, invece, deve abilitare il trasferimento a 32 bit per inviare i dati completi al computer, altrimenti la parte in overflow viene comunque scartata. Al contrario, facendo il Bin sul computer il calcolo impiega 32 bit, non si perde alcun dato e si mantengono la piena profondità di pozzo (full well) e la profondità di bit.

3. Il prezzo è dover trasferire e archiviare più dati

Il binning dei pixel sacrifica la risoluzione e la nitidezza cala, ma le dimensioni del file si riducono notevolmente. Detto all’inverso, se non si esegue il Bin sul lato fotocamera, occorre trasferire più dati e serve anche più spazio per archiviare i file originali. È questo il prezzo da pagare scegliendo il «Bin sul computer»: farsi carico dapprima dei file originali più grandi, in cambio di una flessibilità completa e senza perdite in fase di post-elaborazione.

Nota aggiuntiva

Per le istruzioni su come abilitare il trasferimento a 32 bit su QHY, può consultare il manuale utente ufficiale. Occorre notare che questa funzione è supportata solo da alcuni modelli più recenti (come QHY600, QHY268, QHY411, QHY461, ecc.).