Průměr vs. světlenost v astrofotografii

[Sasa3]

No tak pak platí bezezbytku to, že o detailu/proexponovanosti rozhoduje jenom průměr. A to i u té videokamery. Myslím ale, že si rozumíme.

[-karneades-]

Pořád ale platí, to co jsem psal i pro jednu expozici 1/50s s f=60mm f/2 zachytí stejné detaily jako 1/50s f=30 f/1 na stený čip

to sice platí, ale za předpolkladu, že na tom delším ohnisku prodloužíš expozici dvojnásobně, chlapi-fotíte občas něco jiného, než noční oblohu? Dyť z toho vychází i měření expozice a komunikace objektivu s tělem dslr, u plošných objektů je prostě zásadní světelnost (pro nejkratší expoziční čas)-TO OVŠEM JEŠTĚ NEZNAMENÁ,  ŽE DO OBJEKTIVU MUSÍ BÝT DÍRA, JAKO DO SUDU

I KDYŽ RECIPROCI MEZI 100/4 A 50/2 NEPOPÍRÁM

[MilAN]

Milane, Ty jsi přece velký propagátor průměru dalekohledu, tak přece víš, že je průměr rozhodující. Jestliže budu pouze ohniskem zvětšovat či zmenšovat obraz na čipu je jenom matematická záležitost a součet všech  registrovaných fotonů z objektu na čipu bude vždy stejný (tedy pokud rozměr objektu nepřesáhne rozměr čipu).

Samozřejmě, že  s těmi šťourátky si lze  spíš vypíchnout oko, než pozorovat. Průměr  samozřejmě rozhoduje, o tom není pochyb.  Jde jen o to,  jestli těch 1000 fotonů z objektu dopadne  na 100 pixelů, nebo jen na 10, a podle toho tam udělají paseku.  A o tom, jestli  dopadnou na 100 nebo na 10 rozhoduje  ohnisko té soustavy.  A že těch 100 fotonů tam udělá větší  paseku  než 10, a že  ta velikost plochy  = počet pixelů ,závisí na ohnisku, se snad můžeme shodnout , nebo ne ?

[-karneades-]

abych se naladil na stejnou frekvenci, tak podotknu to, že mojí prioritou není fotit, ale online čučet a to pokud možno prckem ccd/vs supersvetelnym objektivem, to co resime je obecne neresitelne, je zde nekolik dalsih vazeb na diagonaly ccd, moznosti biningu, .-..... a od toho pramenici velikost otvoru objektivu, obecne to nelze asi stanovit

[-karneades-]

aniž bych lezl někomu do dupky, tak vyjímečně rozumím na toto téma Milanovi, asi proto, protože jsem se nedávno účastnil takových pokusů s e světelnými objektivy k průmyslovým ccd kamerám a dávám tímto hlavu na špalek, že světelnost objektivu (všeobecně) - u testovaných objektivů byla vstupní díra max 40mm, je zásadní!!-ne v poměru k ohnisku (ty kamery mají prd rozlišení), ale k tomu, co vidím za 1/50s on line, ne-vyfotím Atikem 314 za 10s na skle 400/5.6, tak to prostě je

[-karneades-]

Samozřejmě, žes těmi šťourátky si lzespíš vypíchnout oko, než pozorovat. Průměrsamozřejmě rozhoduje, o tom není pochyb.Jde jen o to,jestli těch 100 fotonů z objektu dopadnena 100 pixelů, nebo je na 10, a podle toho tam udělají paseku.A o tom, jestlidopadnou na 100 nebo na 10 rozhodujeohnisko té soustavy.A že těch 100 fotonů tam udělá většípasekunež 10, a žeta velikost plochy= počet pixelů ,závisí na ohnisku, se snad můžeme shodnout , nebo ne ?

naprosto vše je mi názorově blízké, přesně tak se mi to jeví v mém minimozku :-[

[Psion]

Samozřejmě u krátkých expozic nebo úzkopásmové fotografie ten rozdíl je, neboť poměr Signál/Šum je velmi špatný. Při 10-ti minutové expozici to bude ale jinak. Oba si prostě vybíráte mezní situaci.

Signál = fotonový tok * čas * průměr objektivu
Šum = odmocnina (Signál + Jas oblohy)

To platí pro ideální dalekohled a kameru, v reálném prostředí je potřeba zahrnout do výpočtu signálu kvantovou účinost čipu a ztráty v dalekohledu. Nikde ve vzorci tedy nefiguruje (tak jako o filmu) světelnost přístroje.

[MilAN]

Tohle samozřejmě nikdo nepopírá. Pokud  bude na jedná straně objektivu Měsíc , půjde od něho 10.000 fotonů.  Na druho stranu, na snímač, dopadne  ( ze předpokladu 100%  přenosu) , rovněž 10.00o fotonů. O co se ale přeme je přeci  to, co to udělá na tom snímači. A tady  závisí na ohnisku.  Při krátkém ohnisku se zobrazí  celý Měsíc např.na 100 pixelech, při delším např. na 1000 pixelech ( stejný snímač). Takže v prvním případě dopadne na 1 pixel 100 fotonů, v druhém případě 10. A to snad rozdíl je , nebo snad odezva bude v obou případech stejná ?

[Sasa3]

to Psion: přesně, ona tam ta světelnost je taky. Další složka šumu je totiž vyčítací šum a šum temného proudu a oba závisí na velikosti plochy objektu v zorném poli, což povede k závislosti na světelnosti. To jsem měl přesně na mysli, že pokud dominuje fotonový šum (signál+pozadí oblohy), tak světelnost nerozhoduje, viz. tz formulky, co jsi napsal. Pokud se ale dostaneš do oblasti, kdy bude dominovat třeba šum temného proudu, tak už na té světelnosti bude záležet, a to hodně.

to karneades: nepochopil si můj argument. Právě že jde o stejné časy (ve dne, kdy bude dostatek světla), v případě astrofota se při časech 1/50s budeš pohybovat s kamerou v oblasti, kdy bude dominovat vyčítací šum, tj. v oblasti "reciprocity failure" a tam ten efekt  světelnosti bude znatelný. Proto jsem MiLAnovi psal, že pokud se pořád pohybuješ v lineární oblasti, kde platí reciprocita, tak je objektiv f=30mm,f/1 ekvivalentní f=60mm,f/2 (z hlediska detailů zachycených na stejný čip stejnou expozicí). A proto jsem mu taky psal, že si rozumíme při astrofotu, kdy při expozicích 1/50s budeš jasně mimo oblast reciprocity.

[Psion]

Tohle samozřejmě nikdo nepopírá. Pokud  bude na jedná straně objektivu Měsíc , půjde od něho 10.000 fotonů.  Na druho stranu, na snímač, dopadne  ( ze předpokladu 100%  přenosu) , rovněž 10.00o fotonů. O co se ale přeme je přeci  to, co to udělá na tom snímači. A tady  závisí na ohnisku.  Při krátkém ohnisku se zobrazí  celý Měsíc např.na 100 pixelech, při delším např. na 1000 pixelech ( stejný snímač). Takže v prvním případě dopadne na 1 pixel 100 fotonů, v druhém případě 10. A to snad rozdíl je , nebo snad odezva bude v obou případech stejná ?

Já Ti Milane rozumím, je to otázka velikosti čipu a pixelů. Ovšem pokud se Ti obrázek vejde na čip, obsahuje naprosto stejné množství dat při F3 i F10. Velikost obrázkuje samozřejmě jiná věc. Je jasné, že pokud budeš pozorovat s F4 průměrem 400mm a 100mm obdržíš také v ohnisku jinou velikost obrázku a tedy použiješ buď jiný okulár a nebo ti průměr objektivu bude nanic. Tedy oba se bavíme o dvou věcech. Já říkám, že záleží na průměru a tedy celkovém množství přijatých fotonů, ty říkáš, že záleží pouze na světelnosti - tedy je lepší 50mm F1 než 400mm F4, pokud jsem Tě pochopil správně.

[MilAN]

Ale je samozřejmé, že z toho Měsíce při stejném průměru přiletí stejně fotonů  ať je světelnost jakákoliv, A zrovna tak je jasné, že větším průměrem  jich projde víc.  
Takhle ale prvotní  otázka  nezněla. Otázkou přeci bylo, co ty fotony udělají na té druhé straně, jestli výsledný obraz je ovlivněn  světelností. Ne nějaký zpracovaný, zmenšený .....
Je jasné, že tam doletí všechny fotony.
Ale, pokud si promítnu  stejným průměrem  Slunce dalekohledem  1:5  na ruku, tak se spálím, a pokud bude mít světelnost 1:100 tak určitě ne. Čili je rozdíl ve výsledku - a to psal v tom příspěvku karneades. Je zbytečné do toho plést různé šumy a pod., ostupy S/N.... Jak na stínítku, tak na monitoru, tak na filmu , tak i na jednotlivém pixelu bude signál  z jednotkové plochy silnější při  větší světelnosti. O nic víc nešlo
Intenzita světla klesá s kvadrátem vzdálenosti- to snad nelze popřít. A to přesně vyjadřuje i světelnost.

[ceres]

Chlapi, trochu ste to zamotali... Ak to cita niekto menej znaly, tak v tom musi mat poriadny hokej :D

Teraz par mojich poznamok.

1. Pri snimani meteorov snimam expoziciou 1/50 s v takte 25× za sekundu. Robil som rozne pokusy, aby som optimalizoval dosah kamery Watec 902H2 Ultimate, ktoru pouzivam. Testoval som dva objektivy, jeden zoom Rainbow 1,6-3,4 mm, f/1,4 a druhy Schneider 10 mm f/1,4. Cize rovnaka svetelnost. Dosah objektivu s 10 mm ohniskom je "live" cca 6,5 mag, dosah objektivu Rainbow pri 3,4 mm je "live" cca 3,5 mag. To je cista prax, ziadna teoria. Z tejto praxe vyplyva, ze proste zalezi len a len na tom priemere (rovnaka kamera, rovnake miesto, rovnaka svetelnost).

2. Pri snimani meteorov po ladeni a roznych testoch teraz pouzivam objektiv Rainbow pri ohnisku 3,4 mm a f/1,4. Proste, pomer "velkosti" objektu k zobrazovaciemu zariadeniu musi byt v urcitej rovnovahe. Myslel som si zozaciatku, ze cim vacsie pole, tym viac meteorov zachytim. Nebola to vsak pravda. Pri velkom poli uz boli meteory proste voci snimaci kamery natolko "male", ze sa nezachytili. Cize zasa rozhodol ten priemer, presnejsie spravny pomer zobrazenia na cipe. Dnes viem, ze optimum na snimanie meteorov je pre Watec 902H2 Ultimate s cipom 1/2" cca 3 mm, idealnym objektivom Ikegami 2,6 mm f/1,0. Cize zasa priemer rozhoduje, i ked voci velkosti pixelov a povahe snimaneho objektu zohrava ulohu aj sampling.

3. Viackrat ma tu Sasa3 citoval, lebo ja som otvoril debatu o vyzname svetelnosti pri astrofoto ukazkou clanku "f-ratio myth". Je zbytocne vo vlakne o tepelnom sume Nikona (nebol tu ukazany ani jeden obrazok zatial ;D ) opakovat debatu, ktora prebehla vo vlakne o reduktoroch a ich "zbytocnosti" Pri astrofoto je hlavnou ulohou zozbierat co najviac fotonov. Na to potrebujem co najvacsiu nadobu (=priemer). Ak by platilo, ze podstatna je svetelnost, stacilo by snimat s f/1,0 kratucky cas. Za ten kratucky cas ale neprileti ziadny foton, ktory by sa nasnimal. Je tam proste nejaky tok, ktory determinuje moznosti zariadenia. Cize ak prileti 1 foton za jednotku casu na jednotku plochy, musim mat pri dlzke expozicie jednotku casu priemer aspon rovny tej jednotke plochy. S tym nic nenarobime. Teraz ten foton vleti do pristroja a zavisi na optike a snimaci, co sa s nim udeje a ci nevyjde nazmar. O tom rozhoduje kvalita zobrazenia (velkost spotu), seeing a vlastnosti cipu a sampling, teda rozlisovacia schopnost, ktora je zavisla od dlzky ohniska, teda od "svetelnosti". Je to jednoduche. Vzajomny pomer velkosti cipu, jeho pixelov a ohniskovej vzdialenosti rozhoduje len o tom, ako sa fotonovy tok rozprestrie v obrazovej rovine. Samozrejme, ak pri rovnakom priemere budem mat kratsie ohnisko, rychlejsie sa mi do naplni nabojom pixelova jama, lebo do nej padnu fotony z vacsej casti oblohy. Zdanlivo tak budem moct exponovat kratsie. To je ten prispevok "svetelnosti". Pri rovnakom priemere a kratsom ohnisku vsak pridem o detaily. Cize, treba spravne volit, ake pomery su pre ten ktory objekt optimalne a nehnat sa vzdy za tou "svetelnostou". Tu dokazem ziskat aj inak, vid vlakno o kamerach s cipom 8300 Navyse, o (ne)kvalite svetelnych sustav vieme vsetci svoje...

Pekne Vianoce

[Sasa3]

Ale je samozřejmé, že z toho Měsíce při stejném průměru přiletí stejně fotonů  ať je světelnost jakákoliv, A zrovna tak je jasné, že větším průměrem  jich projde víc.  
Takhle ale prvotní  otázka  nezněla. Otázkou přeci bylo, co ty fotony udělají na té druhé straně, jestli výsledný obraz je ovlivněn  světelností. Ne nějaký zpracovaný, zmenšený .....
Je jasné, že tam doletí všechny fotony.
Ale, pokud si promítnu  stejným průměrem  Slunce dalekohledem  1:5  na ruku, tak se spálím, a pokud bude mít světelnost 1:100 tak určitě ne. Čili je rozdíl ve výsledku - a to psal v tom příspěvku karneades. Je zbytečné do toho plést různé šumy a pod., ostupy S/N.... Jak na stínítku, tak na monitoru, tak na filmu , tak i na jednotlivém pixelu bude signál  z jednotkové plochy silnější při  větší světelnosti. O nic víc nešlo
Intenzita světla klesá s kvadrátem vzdálenosti- to snad nelze popřít. A to přesně vyjadřuje i světelnost.

O tom MiLAne není sporu, jen jsem se snažil zdůraznit, že toto kriterium (tj. kolik uvidím ADU v jednom pixlu) je pro astrofotografii téměř irelevantní (pokud jsou toky dostatečné, aby se neprojevil šum kamery). Správné kriterium je, jestli daný objekt/detail zachytím, a o tom, aspoň u klasické DSO fotografie rozhoduje průměr. Stačí jen, když pixel zaznamená během expoziční doby takový signál (signál+pozadí oblohy), že jeho šum je větší než šum kamery. Světelnost začne hrát roli, až když se signál "rozředí" (buď  krátkými časy nebo zmenšováním světelenosti) tak, že šum kamery začne převažovat. To je případ DSO s video kamerou s expozičními časy a tam ten argument o světenosti beru (neuvědomil jsem si, že se bavíte o videokameře). Jinak ten šum sem tam začal "plést" právě proto, že je pro pochopení role světelnosti dalekohledu podstatný.

Každopádně jsem měl z té debaty pocit, že se tady zase objevuje názor, že světelnost "urychluje" expozici. Hodně lidí si to myslí, ale není to pravda. Já si to taky před 2 roky myslel, když jsem si vybíral dalekohled. Právě proto, že jsem uvažoval v kolejích klasické fotografie. Proto jsem nakonec dal přednost 80/480mm před 90/630mm. Naivně jsem si myslel, že pak navíc ve spojení s reduktorem TV0.8x zkrátím celkovou expoziční dobu o 1/3. Až předloni v létě jsem při zpracování snímků pořízených s f/6 a f/4.8 pochopil, že žádný čas s reduktorem nešetřím...

[Sasa3]

Při psaní posledního příspěvku jsem si uvědomil, jak jemné jsou argumenty pro  to, že o detailech rozhoduje průměr.  Nestačí říct, že o tom, jestli detail uvidím rozhoduje počet zachycených fotonů (který je úměrný ploše objektivu). V zásadě je to správně, ale nevystihuje to podstatu věci. Ta je trochu složitější a v těch předchozích příspěvcích to bylo už nastíněné. Pokud bych fotit totiž fotil mimo atmosféru, tak to nebude pravda. Nebude tam totiž pozadí oblohy, ale jen šum kamery. A tak o nejslabším zachytitelném detailu bude rozhodovat pouze šum kamery. Ten se děje na "urovni" pixlů a jeho velikost se zvětšuje s rostoucím rozměrem obrazu objektu v ohnisku. Tedy o nejslabším detailu by rozhodovala světelnost.  

Jen díky tomu, že máme nenulové pozadí oblhohy, které pro rozumné světelnosti většinou dominuje, tak nakonec rozhoduje počet nabraných fotonů a už ne moc to, na jak velkou plochu jsou soustředěné.

[KDan]

Při zdobení vánočního stromku mě ohledně tohoto tématu napadla zajímavá silvestrovská přírodní diskontinuita: Pokud z hlediska počtu "nachytaných" fotonů nezáleží na světelnosti, ale jen na průměru, pak vlastně na chytání fotonů žádný objektiv nepotřebujeme (potřebujeme ho pouze kvůli zobrazení). Budeme-li totiž jeho světelnost snižovat ad infinitum, vliv objektivu coby sběracího trychtýře nakonec zmizí, protože paprsky, dopadající na senzor, budou - bráno ad infinitum - rovnoběžné.

Bohužel by se ale zároveň na čipu ani nic nezobrazilo, protože by neexistovalo místo, do nějž by senzor bylo možné umístit.