CCD Sampling & Seeing

[Ifikratis]

Καλησπέρα!

 

Πρόσφατα διαβάζοντας κάποια σχετικά άρθρα για το θέμα του sampling σε μια αστροφωτογραφία συνειδητοποίησα ότι πιθανώς να υπάρχει μια μεγάλη παρεξήγηση τουλάχιστον σε αυτό το forum, και βασικά αναφέρομαι στους πιο αρχάριους στον χώρο.

 

Με διάθεση να μην συνεχιστεί αυτή η παρερμηνεία, θυμάμαι αρκετές φορές να αναφέρεται εδώ, ότι εφόσον το τυπικό seeing σε μια πόλη είναι 2 arcsec/pixel άρα αν πετύχει κάποιος παρόμοια ανάλυση στον αισθητήρα του, έχει κάνει και τη σωστή δειγματοληψία (sampling).

 

Το θεώρημα Nyquist, το οποίο έχει να κάνει με το ρυθμό δειγματοληψίας σε ένα αναλογικό σήμα προκειμένου να γίνει ικανοποιητική αναπαράστασή του, το οποίο θεωρητικά προεκτείνουν κάποιοι στην θεωρία της ccd κάμερας, μας λέει ότι θέλουμε την διπλάσια ανάλυση / pixel προκειμένου να έχουμε μια καλή εικόνα.

Όμως, εξαιτίας της τριδιάστατης φύσης της λήψης που γίνεται μέσα από μια ccd (ύψος, πλάτος, ένταση)

η διπλάσια ανάλυση δεν είναι αρκετή, και απαιτείται τριπλάσια.

Αυτή η τελευταία λεπτομέρεια, την οποία επιβεβαίωσα σε κάποιες αναφορές αλλά όχι σε όλες (κάποιες έλεγαν το θεώρημα του Nyquist, κάποιες μια ενδιάμεση τιμή 2.5 ), μπορείτε να διαπιστώσετε στους παρακάτω συνδέσμους:

 

http://www.starrywonders.com/binning.html

 

http://starizona.com/acb/ccd/advtheorynyq.aspx

 

Τελικά, εφόσον απαιτείται τριπλάσια ανάλυση αυτής του seeing ανά pixel προκειμένου να γίνει σωστή δειγματοληψία αυτό σημαίνει... ότι για seeing 2 arcsec/pixel, θα χρειαστούμε ανάλυση 2/3 ~ 0,6 arcsec/pixel.

 

Αυτό δηλαδή που θεωρείται από πολλούς υπερβολή για αστροφωτογραφία από το επίπεδο της θάλασσας (ή oversampling), είναι αυτό που -πρέπει- να γίνει αν θέλουμε να έχουμε σωστή αναπαράσταση του μεγίστου που μας δίνει ο ουρανός.

Φυσικά για seeing μικρότερα θα απαιτούνταν και μικρότερη ανάλυση.

 

Συμπαιραίνουμε δηλαδή ότι όσοι φωτογραφίζουν σε 2 arcsec/pixel στην πραγματικότητα αναπαριστούν την εικόνα όπως αν το seeing του ουρανού τους ήταν 6 arcsec/pixel, χάνοντας πληροφορία.

 

Εδώ θα πρέπει να ομολογήσω ότι είχα οδηγηθεί σε αυτή την διαπίστωση πρωτού καν διαβάσω την θεωρία, γιατί φωτογραφίζοντας με 5,4 μικρά (bin1x1) με τον KAF8300 σε 1900 εστιακή, έβλεπα ορατή στο μάτι διαφορά ανάλυσης σε σχέση με την bin2x2 όπου η ανάλυση από 0.6 πήγαινε σε 1.2 arcsec/pixel.

 

Αλλά ακόμα και για seeing μεγαλύτερο του 2, το λίγο oversampling δεν πάει χαμένο, δεδομένου ότι είναι γνωστό ότι ο αλγόριθμος deconvolution όπως και το λεγόμενο registration των εικόνων οφελούνται.

 

Το κρίσιμο ερώτημα είναι : πόσο τελικά είναι το seeing?

Για παράδειγμα αν δεχτούμε αυτή την μελέτη

http://www.astro.auth.gr/~seeing-gr/sample.html

 

Βλέπουμε ότι το τυπικό seeing στην Αθήνα για παράδειγμα είναι περίπου 1 arcsec/pixel !

Εύκολα αμφισβητήσιμο λόγω της μικρής συμμετοχής στο project απ΄οσο γνωρίζω, αλλά θα άξιζε να το μετρήσουμε ακολουθώντας αυτή την προσπάθεια.

 

Αυτό που θέλω να τονίσω και να καταλήξω είναι ότι θα πρέπει να ξεχάσουμε την ισοτιμία seeing - sampling, και να πεισθούμε ότι αυτή η αναλογία είναι 1 προς 3. Χρειαζόμαστε 3 φορές μεγαλύτερη ανάλυση από αυτή του υπάρχοντος seeing.

[roryt]

Αν ητανε υπερβολη το 0.6 τοτε οι φωτο του Καλλία και του hqq και του Κολοβου δεν θα ητανε αυτες που ειναι

Μα και φυσικα πρεπει να τραβας στο seeing/3 αν θες να εχεις ταιριασμα seeing/καμερας αλλα αυτο δεν σημαινει οτι αν τραβας σε παραπανω "χανεις πληροφορια". Το undersampling, οπως θα δεις να αναφερεται και σε καποια απο τα αρθρα της σταριζονα ή του Stark, στην ουσία επαφίεται στην κριση του φωτογραφου. Ποσο δηλαδη θελει να κανει trade-in το FOV (συνηθως) με το ποσο non-sharp θα βγάλουν οι φωτο (αλλιως οι περισσοτερες wide field θα βγαινανε για πεταμα ή θα επρεπε να κανεις μοσαϊκό, εχεις δει αυτες που κατα περιοδους τραβα ο Κολοβος με τον 135mm ; ).

Οπως εχουμε ξαναπει στο παρελθόν, η μαστωριά του φωτογραφου ειναι να κρινει με ματια αν τον περνει και ποσο να κατεβασει το image scale και να κρινει πως θα φωτογραφισει αποψε.

[Ifikratis]

Αν ητανε υπερβολη το 0.6 τοτε οι φωτο του Καλλία και του hqq και του Κολοβου δεν θα ητανε αυτες που ειναι

 

Συμφωνώ ! Μου χες κάνει ένα σχόλιο όμως τώρα που το θυμήθηκα πριν καιρό:

 

http://www.astrovox.gr/forum/album_showpage.php?pic_id=10290

 

Θέλω να πω δε νομίζω ότι πιστεύω λανθασμένα ότι δεν είναι γνωστό το 1/3 στην κοινότητα..

Θυμάμαι αρκετές φορές σε αυτό το φόρουμ και γω ο ίδιος λάθος το είχα αντιληφθεί.

Ο σκοπός του θέματος είναι απλά να το αποσαφηνίσω.

 

Μα και φυσικα πρεπει να τραβας στο seeing/3 αν θες να εχεις ταιριασμα seeing/καμερας αλλα αυτο δεν σημαινει οτι αν τραβας σε παραπανω "χανεις πληροφορια".

 

Το ότι το έβαλες σε εισαγωγικά μάλλον σημαίνει ότι καταλαβαίνεις ότι ισχύει αυτό.

Το τηλεσκόπιό σου, και ο ουρανός σου σου δίνουν πληροφορία Χ και εσύ τραβάς το 0.8Χ για παράδειγμα. Άρα, όντως χάνεις πληροφορία.

 

Το undersampling, οπως θα δεις να αναφερεται και σε καποια απο τα αρθρα της σταριζονα ή του Stark, στην ουσία επαφίεται στην κριση του φωτογραφου. Ποσο δηλαδη θελει να κανει trade-in το FOV (συνηθως) με το ποσο non-sharp θα βγάλουν οι φωτο (αλλιως οι περισσοτερες wide field θα βγαινανε για πεταμα ή θα επρεπε να κανεις μοσαϊκό, εχεις δει αυτες που κατα περιοδους τραβα ο Κολοβος με τον 135mm ; ).

Οπως εχουμε ξαναπει στο παρελθόν, η μαστωριά του φωτογραφου ειναι να κρινει με ματια αν τον περνει και ποσο να κατεβασει το image scale και να κρινει πως θα φωτογραφισει αποψε.

 

Σε αυτό συμφωνώ γιατί ο καθένας κάνει ότι τον ευχαριστεί. Δεν θα επιβάλλει κανείς σε κάποιον σε τι image scale θα φωτογραφίσει.

Η -προσωπική- μου άποψη είναι ότι επιβάλλεται έχοντας στην κατοχή μας ακριβό εξοπλισμό να μην κάνουμε εκπτώσεις στην πληροφορία. Ναι, ας τραβήξουμε και ένα μεγάλο νεφέλωμα σε μωσαικό. Ναι, ας κάνει και 10 βραδιές να ολοκληρωθεί...και τι έγινε; Θα έχουμε πιο απαιτητική οδήγηση, ζύγισμα, ρυθμίσεις λογισμικών και άλλα. Προσωπικά επιβραβεύω περισσότερο το δύσκολο και όχι το εύκολο. Για μένα μαστοριά του φωτογράφου είναι να βουτάει στα δύσκολα. Αλλά αυτό είναι η προσωπική μου γνώμη.

 

ΥΓ: Φυσικά να διευκρινίσω ότι αυτό δε σημαίνει ότι όλες οι φωτογραφίες θα πρέπει να είναι σε ανάλυση 0.6. Υπάρχουν λόγοι ευαισθησίας ανά pixel που καθιστούν την μείωση της ανάλυσης πολλές φορές αναγκαία..

Για να μη φανεί ότι είμαι υπέρμαχος του "δύσκολο νά ναι κι ότι να ναι", πολλά από τα αμυδρά νεφελώματα Ha που θέλω να φωτογραφίσω θα το κάνω σε bin2x2 θυσιάζοντας ανάλυση, μόνο και μόνο γιατί θα χρειάζονταν 40 λεπτά subframes για να πετύχω την ίδια ευαισθησία. Όχι ότι δεν θα θελα να το κάνω, απλά στατιστικά κάποιο σφάλμα της οδήγησης ή μια ριπή αέρα, θα χάλαγε σχεδόν κάθε 40λεπτο frame..Συνεπώς εκεί υπάρχουν λόγοι που προβάλουν σοβαρά εμπόδια.

[roryt]

Ολα αυτα εινα πολυ ωραια και σωστα αλλα πρεπει να βλεπουμε και τι θελει να πετυχει ο καθενας και τι μπορει στα πλαισια του διαθεσιμου χρονου, ορεξης και χρηματων. Προσωπικα κανω καλιτεχνικη αστροφωτογραφιση για τον ιδιο λογο που θα εκανα παρατηρηση (αν μπορουσα να κανω δηλαδη) : για την χαρα του να το κανω και το ταξιδι στο συμπαν που προσφερει. Οποτε αναγκαστικά περιοριζομαι στο εφικτο, και στην περίπτωσή μου αυτο δεν κατεβαινει κατω απο το 1.5 arcs/pix και δεν περιλαμβανει ουτε πολλα βραδια ουτε μωσαϊκο. Οπως μπορει ο καθενας το παλευει.