¿Cuántos fotogramas necesitas? Una respuesta directa

“Toma todos los que puedas” es el consejo estándar, y no es tanto erróneo como inútil. No te da forma de planificar una sesión, ni de saber cuándo parar, ni de entender por qué las dos horas de la semana pasada dieron algo claramente mejor que las tres de esta.

Hay una respuesta directa, y se deduce de una sola relación.

La aritmética

La señal se acumula linealmente con el número de fotogramas. El ruido, al ser aleatorio, se cancela en parte y crece solo con la raíz cuadrada. Así que la relación mejora en √N.

Ese único hecho tiene consecuencias que a la mayoría le sorprenden:

Fotogramas	Mejora respecto a un fotograma
4	2×
16	4×
64	8×
256	16×
1024	32×

Cada duplicación de calidad cuesta cuatro veces más fotogramas.

Por eso pasar de 10 fotogramas a 40 es transformador y de 200 a 260 es invisible. Añadiste un 30 % más de datos por un 14 % de mejora, y el 14 % queda por debajo de lo que el ojo nota con fiabilidad en una fotografía. Nada salió mal. Compraste una cantidad de mejora que no se registra.

La regla práctica: para ver un salto real, planea cuadruplicar, no añadir un poco. Si 50 fotogramas te dieron algo decente, 200 es el siguiente nivel visible. 70 no.

El ruido de lectura decide la duración de tus subexposiciones

Hay una segunda fuente de ruido que no se promedia de la misma manera. Cada lectura del sensor añade una penalización fija. No depende de la duración de la exposición - un fotograma de 5 segundos y uno de 500 segundos la pagan exactamente una vez cada uno.

Así que una integración total dada lleva ruido de lectura en proporción a en cuántos trozos la cortes:

• 90 minutos en 540 subexposiciones de 10 segundos → 540 raciones de ruido de lectura
• 90 minutos en 18 subexposiciones de 5 minutos → 18 raciones

La misma luz total. Unas treinta veces menos penalización de lectura.

Esta es toda la razón por la que un equipo guiado se adelanta a un telescopio inteligente en objetivos débiles con el mismo tiempo total. No está recogiendo más fotones. Lee el sensor muchas menos veces.

La regla: usa la subexposición más larga que tu montura siga de forma fiable. Es una cuestión mecánica, no de procesado, y domina todo lo demás en objetivos débiles.

La contrapresión es evidente - un fotograma de 300 segundos con trazas no vale nada, y un fotograma perdido cuesta más que uno ligeramente más ruidoso. Encuentra la duración con la que tu tasa de fotogramas conservados se mantiene alta, y quédate ahí.

Qué aspecto tiene “suficiente”

Números orientativos, asumiendo cielos razonables:

Objetivos brillantes - el núcleo de Orión, las Pléyades, el centro de Andrómeda, la Luna. De veinte a cincuenta fotogramas dan un resultado realmente bueno. Son lo bastante brillantes como para que no estés luchando contra el suelo de ruido, y más tiempo aporta poco.

Objetivos medios - la mayoría de las galaxias y nebulosas Messier. De cien a trescientos. Aquí es donde la curva √N hace trabajo real y cada hora adicional todavía se nota.

Objetivos débiles - nebulosidad exterior, nebulosas de flujo integrado, colas de marea débiles. De quinientos en adelante, aunque honestamente aquí la duración de la subexposición y la calidad del cielo importan más que la cantidad. Si estás limitado por ruido de lectura o por el cielo, los fotogramas por sí solos no lo rescatarán.

Planetaria - un régimen completamente distinto. Quieres miles, porque vas a desechar la mayoría. El lucky imaging conserva la fracción más nítida, así que 5.000 fotogramas al 10 % dejan 500 buenos, y es la selección la que hace el trabajo y no la integración.

Tres límites, y cómo distinguirlos

Añadir fotogramas solo ayuda si los fotogramas son lo que te limita. Tres cosas que habitualmente no lo son:

Estás limitado por ruido de lectura. Con subexposiciones muy cortas el suelo de ruido lo fija la lectura, no los fotones del cielo. Más fotogramas siguen ayudando, pero despacio, y pagas un coste fijo una y otra vez. Síntoma: integración larga, fondo obstinadamente ruidoso, subexposiciones cortas. Solución: subexposiciones más largas, no más de ellas.

Estás limitado por el cielo. Bajo cielos brillantes el fondo domina y la señal débil puede no elevarse nunca por encima. La relación señal/ruido sigue mejorando como √N - pero √N de “indetectable” sigue siendo indetectable. Síntoma: fondo brillante, regiones débiles que siguen ausentes por mucha integración que haya. Solución: cielos más oscuros, o filtros de banda estrecha que rechazan la mayor parte de la contaminación lumínica.

Tu alineado es el límite. Si el registro deja errores de medio píxel, más fotogramas añaden más datos ligeramente mal registrados. La pila queda más suave y no más nítida. Síntoma: el ruido baja con más fotogramas pero el detalle nunca mejora, y las estrellas se ven blandas de una forma que no encaja con tu enfoque. Solución: comprueba que el registro maneja la rotación - que importa en toda montura altazimutal, incluidos todos los telescopios inteligentes.

Ese último merece comprobarse antes de culpar al cielo, porque parece exactamente mal seeing y hay gente que pierde temporadas enteras por ello.

El diagnóstico que lo zanja en una sola pasada

Apila tu sesión. Luego apila la mitad - un fotograma sí y otro no - y compara las dos con el mismo estirado.

• ¿Claramente mejor con todos? Los fotogramas están ayudando. Toma más.
• ¿Apenas se distinguen? Has chocado con uno de los tres límites de arriba. Más fotogramas no lo arreglarán; cambia otra cosa.

Esto cuesta una pasada de procesado extra y te dice más que cualquier regla general, porque se mide sobre tus datos, tu cielo y tu equipo y no sobre los de otro.

El rechazo necesita un mínimo

Una cosa que sí depende de verdad del número bruto: el rechazo de valores atípicos.

Con ocho fotogramas no puedes estimar una distribución. Cualquier método de clipping trabaja con muy pocas muestras, y un rechazo agresivo descarta señal real mientras afirma eliminar atípicos. El modo de fallo es sutil - la imagen parece limpia y le falta detalle débil sin que se note. No parece rota. Parece ligeramente vacía, y nada en pantalla explica por qué.

Umbrales prácticos:

• Menos de 8 fotogramas: promedio simple o una mediana. Acepta las trazas de satélite; no puedes rechazarlas con seguridad.
• De 8 a 15: clipping winsorizado, que acerca los atípicos al grueso en lugar de descartarlos.
• Más de 15: el sigma clipping ordinario se vuelve seguro.
• Más de 15 con transparencia cambiante: linear-fit clipping, que espera una deriva suave a lo largo de la pila y rechaza solo lo que se aparta de ella.

Ese último caso merece conocerse. Cuando entran nubes altas o tu objetivo baja hacia la cúpula de luz, los fotogramas difieren de verdad. El sigma clipping trata los fotogramas de los extremos del rango como atípicos - y los más oscuros suelen ser los fotogramas más limpios de la noche. Pierdes tus mejores datos por un método que dio por hecho que estaban mal.

Entonces: ¿cuántos?

• Primero la duración de la subexposición. La más larga que tu montura siga de forma fiable. Esto domina el ruido de lectura, y el ruido de lectura domina los objetivos débiles.
• Luego la cantidad, en factores de cuatro. 50 → 200 → 800. Añadir un 20 % no es un plan.
• Al menos 15 fotogramas si quieres un rechazo de atípicos como es debido.
• Verifica con la prueba de la media pila en lugar de fiarte de nada de lo anterior, este artículo incluido.

Y cuando la media pila se ve igual que la completa, tu siguiente noche despejada está mejor invertida en otro objetivo que en más de lo mismo.