A diferença de Bin entre ZWO e QHY, e como funciona o binning dos pixels por software

O artigo anterior tratou do procedimento prático do binning de pixels (Bin) por software; este aqui aprofunda os princípios: por que as câmeras das duas marcas, ZWO e QHY, têm um comportamento de Bin diferente, e por que “fazer o Bin no computador” perde dados com menos facilidade do que “fazer o Bin na câmera”.

Os valores padrão de Bin de ZWO e QHY são diferentes

Tomando como exemplo a ZWO 6200mm e a QHY600M, ambas na verdade usam o mesmo sensor Sony IMX455 BSI, mas seu comportamento de Bin padrão não é igual:

1. O binning de pixels da ZWO faz apenas uma “média dos pixels”. Você pode fotografar com o mesmo painel de flat de brilho uniforme e vai perceber que o brilho é praticamente o mesmo antes e depois do Bin — essa é a assinatura da média.
2. O binning de pixels da QHY, por sua vez, é por padrão uma “soma dos pixels” (parecida com o comportamento dos CCD tradicionais), mas é claro que também pode ser comutado para a média.

Vale prestar atenção: se a QHY for configurada para soma, os valores podem ultrapassar 16 bits; nesse caso, é preciso ajustar o comando de leitura e habilitar a transferência de 32 bits para conseguir enviar os dados completos. Além disso, o método da ZWO vale tanto para câmeras monocromáticas quanto coloridas; já o Bin por soma da QHY só vale para câmeras monocromáticas.

Por que a questão de fazer ou não o Bin em CMOS segue uma lógica diferente da do CCD

Nas câmeras CMOS, configurar o Bin por software ou firmware no momento da captura tem como objetivo principal reduzir o tamanho do arquivo ou aumentar a taxa de quadros. Mas é preciso ficar atento ao comportamento do ruído de leitura:

• CMOS: depois do Bin, o ruído de leitura dobra;
• CCD: depois do Bin, o ruído de leitura, ao contrário, diminui.

Essa é a diferença fundamental entre CMOS e CCD no que diz respeito ao Bin, e também o motivo pelo qual, na era do CMOS, o incentivo para “fazer o Bin do lado da câmera” não é tão forte quanto era para o CCD. O binning de pixels do CMOS, na verdade, se presta melhor a ser feito mais tarde, no software durante a pós-produção, com resultados melhores.

As vantagens e as desvantagens de fazer o Bin no software do computador

Colocar o Bin para ser feito no software do computador tem algumas vantagens concretas:

1. Também melhora a relação sinal-ruído, mas o cálculo é mais flexível

O Bin por software traz igualmente uma melhora de 2 vezes na SNR, e a eficiência de cálculo do computador é melhor, com mais algoritmos entre os quais escolher.

2. Não descarta nenhum dado

Este é o ponto crucial. A chamada média em binário não é realmente “somar e depois dividir por 4” (tomando o Bin 2 como exemplo). Somar quatro números binários de 16 bits requer 18 bits (ocorre um overflow, porque ultrapassa 16 bits), e a divisão binária por 4 consiste, na verdade, em somar e depois descartar os dois bits menos significativos (equivale a deslocar a vírgula duas casas para a esquerda).

Portanto, se um usuário da ZWO configurar o Bin diretamente na câmera, perde essa parte dos dados; um usuário da QHY, por sua vez, precisa habilitar a transferência de 32 bits para enviar os dados completos ao computador, caso contrário a parte em overflow é descartada da mesma forma. Em contrapartida, fazendo o Bin no computador, o cálculo emprega 32 bits, não perde nenhum dado e mantém a plena profundidade de poço (full well) e a profundidade de bits.

3. O preço é ter de transferir e armazenar mais dados

O binning de pixels sacrifica a resolução e a nitidez cai, mas o tamanho do arquivo diminui bastante. Dito ao contrário, se você não fizer o Bin do lado da câmera, precisa transferir mais dados e também gastar mais espaço para armazenar os arquivos originais. Esse é o preço a pagar ao escolher o “Bin no computador” — arcar primeiro com os arquivos originais maiores, em troca de uma flexibilidade completa e sem perdas na pós-produção.

Complemento

Para as instruções sobre como habilitar a transferência de 32 bits na QHY, você pode consultar o manual do usuário oficial. Vale prestar atenção que esse recurso só é suportado por alguns modelos mais recentes (como QHY600, QHY268, QHY411, QHY461, etc.).