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Diskussionsforen 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? | Mond und Planeten
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Jan_Fremerey Offline
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#552651 - 16/11/2008 09:59 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ?


Nachdem ich nun – dank AviStack – in der Lage bin, älteres Videomaterial vom Mond in angemessener Weise auszuwerten, kann ich erstmals selbst Vergleiche anstellen, wie sich die Pixelgröße des Kamerachips auf die Detailzeichnung an der Auflösungsgrenze meines 6“ f/20 Fraunhofers auswirkt.

Zu meinem Erstaunen - und entgegen der verbreiteten Auffassung in der Astrogemeinde - scheint die damals (2004) verwendete Kamera „Marlin F046B“ von Allied Vision Technologies mit einer Pixelgröße von 8,3 µm im Vergleich zu der von mir derzeitig verwendeten DMK21 mit 5,6 µm hinsichtlich der „effektiven“ Detailauflösung durchaus konkurrenzfähig zu sein.

Als Belegfotos zeige ich hier zwei Aufnahmen in praktisch derselben visuellen Vergrößerung, allerdings von unterschiedlichen Ausschnitten der Mondoberfläche, die aber hinsichtlich der Oberflächenstruktur und der Beleuchtung sehr ähnlich sind.

Der Wiedergabemaßstab der Original-Videobilder ist natürlich bei einem Pixelabstand von 8,3 µm (Marlin) deutlich kleiner als bei 5,6 µm (DMK). Um auf denselben Darstellungsmaßstab am Bildschirm zu kommen, habe ich das in AviStack gewonnene Summenbild aus dem Marlin-Video vor der Weiterverarbeitung um 50% nachvergrößern müssen.

Bei dem nachvergrößerten Bild hätte ich spontan eine weniger detailreiche Zeichnung erwartet als in den (zwei) mit 5,6 µm aufgenommenen. Die Vergleichsfotos lassen aber einen Unterschied in dieser Richtung nicht erkennen.

Nun mag man den mit 5,6 µm aufgenommenen Bildern (Mosaik) zugute halten, dass das Seeing weniger perfekt war als bei der älteren Aufnahme mit 8,3 µm. Die Auswirkung auf die Detailwiedergabe ist aber dank des sehr differenzierten Multi-Point-Stackverfahrens von AviStack und einer Verwendungsrate von weniger als 10% im Falle der mit 5,6 µm aufgenommenen Bilder nicht gravierend, wie man u.a. sehr schön aus den von AviStack bereitgestellten Auswertediagrammen entnehmen kann.

Aus der hier gezeigten Gegenüberstellung entnehme ich, dass man bei f/20 auch mit 8,3 µm Pixeln und Nachvergrößerung auf 150% das Auflösungsvermögen des Teleskops weitestgehend ausnutzen kann. Die Verwendung von Kameras mit kleineren Pixeln bedeutet bei f/20 daher in meinen Augen ein nicht unbedingt erforderliches „Oversampling“.

Die größeren Pixel besitzen zudem prinzipiell ein größeres Lichtsammelvermögen und bieten eine dementsprechend höhere Helligkeitsdynamik. Außerdem wird bei gleicher Pixelzahl auf dem Kamerachip ein deutlich größerer teleskopischer Bildwinkel erfasst. Der Halbzoll-Kamerachip der Marlin mit 780x582 Pixeln bietet sogar die vierfache Fläche im Vergleich zum Viertelzoll-Chip der DMK21 mit 640x480 Pixeln.

Das ist interessant vor allem für Mondvideografen, die gerne großflächige Mosaike aufnehmen: Man kommt mit einer deutlich geringeren Anzahl von Teilbildern aus.



Südregion mit Clavius – Aufnahme mit FH 6“ f/20 – Pixelgröße 8,3 µm – Nachvergrößerung:150%





Ptolemaeus-Gruppe – Zwei Aufnahmen mit FH 6“ f/20 – Pixelgröße 5,6 µm – Nachvergrößerung: Keine




Die gezeigte Gegenüberstellung mag wegen der unterschiedlichen Aufnahmeobjekte und Bedingungen nicht ganz überzeugend erscheinen, kann aber vielleicht dem einen oder anderen "Praktiker" als Anregung dienen.

Gruß, Jan


Bearbeitet von Jan_Fremerey (16/11/2008 10:25)

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peterm Offline
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#552676 - 16/11/2008 11:56 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: Jan_Fremerey]


Hallo Jan,

Dein Ergebnis wundert mich gar nicht. Denn das theoretische Auflösungsvermögen Deines Refraktors beträgt nach Rayleigh 0.9". Die Pixelaufösung bei f/20 beträgt 0.38" bei 5.6µ und 0.57" bei 8.3µ.

Damit liegt die Pixelauflösung auch bei 8.3µ noch fast bei der Hälfte des theoretischen Auflösungsvermögens, was man für die Bildverarbeitung braucht. Durch das Seeing wird das Auflösungsvermögen des Teleskops ohnehin nach oben korregiert. Inwieweit die AVIStacker-Software das Auflösungsvermögen wieder nach unten verbessert, mag ich nicht zu beurteilen, würde aber Deinem Ergebnis entsprechen.

Ich habe mir zu diesem Zweck eine Watec 120N+ zugelegt, womit ich im IR sehr schnelles "Lucky Imaging" machen kann, und damit noch weniger Seeing-abhängig bin, hoffe ich.
Leider hat das Wetter noch nicht mitgespielt. Ich habe meine teleskopische Ausrüstung 40km weit weg in der Eifel stehen.

Peter
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Jan_Fremerey Offline
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#552804 - 16/11/2008 16:36 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: peterm]


Hallo Peter,

an der Stelle sind wir dann offenbar ähnlicher Auffassung. Es gibt aber – nicht nur in diesem Forum – einige, durchaus auch erfahrene Autoren, die an der Beugungsgrenze ihres Teleskops vorzugsweise mittels Barlow oder Okularprojektion auf f/30 und kleiner „abblenden“, um eine möglichst hohe Bildauflösung zu erzielen.

Aufgrund meiner oben dargestellten Überlegungen sollte man die DMK21 eher bei f/15 statt bei f/30 betreiben und würde damit die Belichtungszeiten auf ¼ reduzieren können. Durch die Verkürzung der Belichtungszeit sollte m.E. am Ende ein mindestens ebenso großer Gewinn an Bildschärfe erzielt werden können, wie man ihn aufgrund des Oversamplings erwartet.

An diesen Aspekt hatte ich zuvor gar nicht gedacht, obwohl er eigentlich naheliegend ist.

Wenn die Eifel bei Dir nicht weiter als 40 km entfernt ist, bist Du ja vielleicht auch in der Bonner Gegend zuhause. Ich fahre manchmal 40 km von hier zur Hohen Acht, um dort aus 600 m Höhe über NN bei besserem Himmel zu videografieren.

Viel Glück mit Deiner Atik, und lass uns dann mal was von den Ergebnissen sehen!

Gruß, Jan


Bearbeitet von Jan_Fremerey (16/11/2008 16:41)

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peterm Offline
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#552856 - 16/11/2008 18:41 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: Jan_Fremerey]


Hallo Jan,

Oversampling schadet zwar nicht, aber nützen tut es auch nicht aus informationstechnischer Sicht. Letztere besagt, daß die Hälfte des Auflösungsvermögens für die Pixelauflösung ausreicht, um ein Bild verlustfrei zu bearbeiten.

Ich glaube sogar, daß man mit einer schlechteren Pixelauflösung arbeiten kann, die aber dem Seeing entspricht. Dann müßte z.B. das AVIStacker Programm ein Retabulieren auf die halbe Winkelauflösung des Teleskops zulassen, z.B schon bei dem Align-Vorgang.
Das Retabulieren muß dann aber mittels Interpolation gemacht werden, nicht durch Pixelverdopplung. Dadurch kann man auch auf rechteckigen Pixel quadratische Pixel erzeugen, ohne Informatinsverlust.

Wichtig beim Unterdrücken des Seeings ist, die richtige Wellenlänge zu wählen (IR), eine hochempfindliche Kamera und damit sehr kurze Belichtungszeiten. Alles andere ist kontraproduktiv.

Ja, ich komme auch aus Bonn. Ich habe Deinen Faltrefraktor auch schon aus der Nähe bewundern können.

Peter
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oliver_p Offline
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#553049 - 17/11/2008 11:03 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: peterm]


Hallo Peter,

hm, Rayleigh ist nach meiner Meinung und der vieler anderer Planetenfotografen kein Masstab fuer die zu verwendete effektive Brennweite bei Planeten- und Mondaufnahmen. Es lassen sich durchaus wesentlich kleinere Details "detektieren", als nach Rayleigh aufloesen. Dies betrifft besonders lineare Details mit hohem Kontrast, z.B. Mondrillen und den Klassiker Encketeilung in Saturns A-Ring. Hier der Klasskiker von EdZ in Sachen Encke. Allgemein lassen sich wohl solche Details etwa bis Rayleigh/4 wahrnehmen/aufzeichnen, auch kleine Craterlets, die dann zwar nicht vollstaendig aufgeloest aber eindeutig nachgiesen sind. Rayleigh bezieht sich eben auf punktfoermige Lichtquellen (Doppelsterne) und wird auch von Dawes schon aufgeweicht. Es laesst sich bei solch einer Detektierung natuerlich nichts ueber das wirklich Aussehen der Details sagen.
Das ganze klappt natuerlich nur mit entspr. hochwertigen optischen Komponenten, entsprechendem Seeing, Justage und Auskuehlzustand setzte ich mal als selbstverstaendlich vorraus.
Zum Thema Sampling gleich noch mehr...

Viele Gruesse & CS,
Oliver
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oliver_p Offline
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#553055 - 17/11/2008 11:20 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: peterm]


 Original geschrieben von: peterm

Wichtig beim Unterdrücken des Seeings ist, die richtige Wellenlänge zu wählen (IR), eine hochempfindliche Kamera und damit sehr kurze Belichtungszeiten. Alles andere ist kontraproduktiv.

Hm, bei der Wahl der Wellenlaenge und damit des verwendeten Filters ist immer der Tradeoff zischen Aufloesung und Seeingberuhigung zu finden. Auch bei eher schlechtem Seeing finde ich den Aufloesungsverlust durch IR-Passfilter gegenuber dem Gewinn an Beruhigung schon kontraproduktiv. Persoenlich versuche ich immer zunaechst den Rotfilter, sind damit keine sinnvollen Aufnahmen moeglich, breche ich meist ab. Zum Verlust an Aufloesung durch lange Wellenlaengen kommt noch der Lichtverlust/laengere Intergrationszeiten bei Verwendung von IR-Passfiltern, bedingt duch die schlechtere Reflektivitaet im nahen IR vieler Objekte (ausgenommen Mars ) und natuerlich die wesentlich geringere Empfindlichkeit der CCDs im nahen IR.
Am Mond kann ich mit dem Astronomik Rotfilter kuerzer belichten, als mit meinem Baader/Schott RG665 IR-Pass, an Saturn ist der Unterschied zw. Rot und IR-Pass bei schlechtem Seeing der von brauchbar zu nicht verwendbar dunkel. Aus Theorie und meiner Erfahrung und der anderer Planetenfotografen heraus ist ein IR-Pass mit Vorsicht zu verwenden und lange nicht so uneingeschraenkt zu empfehlen, wie Haendler und hersteller dies tun, ich rate meist eindeutig davon ab, der Hype ist leider viel zu gross.

Viele Gruesse & CS,
Oliver
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peterm Offline
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#553058 - 17/11/2008 11:33 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: oliver_p]


Hallo Oliver,

das überrascht mich jetzt doch ein bisschen. Um einen Faktor 1.22 will ich nicht streiten, aber ein Faktor 4 scheint mir doch recht hoch gegriffen.
Ich habe schon Saturnbilder gesehen, die angeblich die Encketeilung zeigten, was sich dann aber als Artifakt aus der Bildverarbeitung herausstellte. Möglicherweise lassen sich damit auch die Muster in manchen Mondbildern erklären, wenn die stärker als theoretisch möglich geschärft werden. Machbar ist das, wie man sehen kann, schon. Ob es aber für die Bildästhetik vorteilhaft ist, möchte ich bezweifeln.

Ich lasse mich aber gerne überzeugen. Nur habe ich das bei meinen Aufnahmen nie erreichen können, was aber durchaus an den fehlenden Voraussetzungen liegen kann.

Dann könnte man z.B. Pluto/Charon auch schon mit einem C8 trennen. Ok, trennen nicht, aber eine Andeutung, also eine elliptische Abbildung sehen?


Gruß,
Peter
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peterm Offline
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#553063 - 17/11/2008 11:50 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: oliver_p]


Hallo Oliver,

damit hast Du mich überzeugt. An den Auflösungsverlust habe ich nicht gedacht. Ich habe es auch noch nicht mit der schnellen Watec probiert. Was die Planeten angeht, würde ich den IR-Passfilter ohnehin nicht empfehlen. Bei Mond probiere ich es trotzdem einmal aus.

Und bei gegebener Kamera (DMK) ist sicher auch ein Grünfilter eine gute Wahl, weil die Kamera dort empfindlicher ist, als im Roten.

Trotzdem halte ich daran fest, eine schnelle Kamera zu benutzen, die möglichst kurze Belichtungszeiten zuläßt.

Vielen Dank für Deine Informationen.

Peter
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oliver_p Offline
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#553070 - 17/11/2008 12:21 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: Jan_Fremerey]


Hallo Jan,

ein aeussert interessantes Thema, ueber das ich mir auch schon oefter Gedanken gemacht habe. Gehen wir mal von nahezu perfekter Optik und Seeing aus, so limitiert die Oeffnung das Aufloesungsvermoegen, mal angenommen Rayleigh/4 fuer lineare kontrastreiche Details. Bei 6" Oeffnung spuckt Rayleigh 0,91" Grenzaufloesung aus, Detektionslimit ist damit ~0,23". Mit f/20, also 3048mm Brennweite, messen 0,23" im Fokus 3,4µm. Nach Nyquist-Shannon "doppelt" abgetastet macht das 1,7µm Pixelabstand, fast Faktor 5 zu 8,3µm! Soweit die Welt der perfekten Optiken und des perfekten Seeings...
Selbst bei weniger perfekter Optik und auch Seeing halte ich das Sampling hier mit 8.3µm fuer zu grob, wenn auch die erwaehnten Faktoren wie kuerzere Interationszeiten zum besseren Einfrieren des Seeings zugunsten groesserer empfindlicherer Pixel sprechen.

Noch nicht angeschnitten ist auch das Thema Dynamikaufloesung, die groessere full well capacity der grossen Pixel gegenueber kleineren kann bei >8Bit Pixel A/D Wandlung und Ausgabe etwas bringen.

Die genannten Rechnungen oben betrachten aber alle nicht die verwendeten Prozesse unserer Aufnahmen, nämlich das Mittel vieler Einzelframes. Der Einfluss auf das Rauschen ist bekannt, wenig Fundiertes finde ich zum Thema "Subpixeldetails". Kann der Prozess des Mittelns vieler Frames, die alle bei der Aufnahme auch im Subpixelbereich gegeneinander verschoben sind, Details kleiner einem Pixel rekonstruieren (natuerlich mit Upsampling vor/waehrend dem Stacken)? Verfahren wie Drizzling sind dazu schon laenger im Einsatz, auch bei Hubbleaufnahmen. Ein wie ich finde sehr beleuchtenswertes Thema, das vielleicht auch zu Deinen Resultaten beigetragen hat, immerhin hast Du auch um einen Faktor hochgerechnet und erstaunlicherweise nicht den erwarteten Schaerfeverlust festgestellt.

Mein Fazit ist, dass immer ein den Bedingungen (Seeing, Optik,...) angemessenes Gesamtsystem gefunden werden muss, das funktioniert. Viele Faktoren haben gegenlaeufige Auswirkungen auf's Resultat, man muss irgendwo den besten Tradeoff finden.

Viele Gruesse & CS,
Oliver
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oliver_p Offline
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#553099 - 17/11/2008 13:45 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: peterm]


Hallo Peter,

die visuelle Sichtung von Encke mit 8 Zoll bei sehr gutem Seeing u.a. von KaStern hier im Forum halte ich fuer sehr zuverlaessig, mit 9-10 Zoll gibt es viele aehnliche Berichte und Aufnahmen sind bei gleichen Bedingungen auch moeglich, die Theorie passt also. Natuerlich hat man sehr sehr selten Bedingungen dafuer, in den allermeisten Faellen bleibt die real erzielte Aufloesung weit darunter und die Optik muss wirklich sehr gute Qualitaet aufweisen und auf den Punkt justiert und ausgekuehlt sein. Ich hatte nur einmal solch ein Seeing, Saturn stand jedoch leider noch sehr tief und ich hatte nur 6 Zoll am Start...
Ich gebe Dir vollkommen recht, dass Aufnahmen mit diesem Sampling meist nicht mehr sonderlich aesthetisch aussehen und der Grad zwischen Realitaet und Artefakt ein sehr schmaler ist, gerade auch bei Encke gibt es so viele Fehlinterpretationen von Artefakten...
Mit meinem 9,25 Zoeller konnte ich beispielsweise bisher in der Praxis nie das Plus an Aufloesung von Gruen zu Rot nutzen und erzielte die besten Resultate immmer im weniger seeinganfaelligen Rot, obwohl der CCD im Grueen die kuerzesten Integrationszeiten erlaubt. Die Praxis laesst leider viel zu selten die schoenen Limits der Theorie zu
Bei gutem aber noch nicht sehr gutem Seeing entstand z.B. diese Aufnahme von Gassendi im C9. Ganz oben in den glatten Lavagebieten ist hauchduenn eine fast vertikal laufende Rille angedeutet, die ich zunaechst garnicht gesehen hatte, Bob Pilz hatte mich netterweise darauf hingewiesen. Bei Gelegenheit werde ich mal die Breite der Rille auf dem Mond recherchieren und schauen, wieweit hier aufgeloest ist. Gleiches habe ich auch schon ewig mit diesen Aufnahmen von Plato und Clavius im 6 Zoll MN vor. Die Craterlets in Plato lassen sich noch weiter rausschaerfen, jede Bildaesthetik geht damit natuerlich floeten \:o

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Oliver
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marioweigand Offline
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#553113 - 17/11/2008 14:15 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: oliver_p]


Hallo Oliver,

es sind ja sogar zwei Rillen.
Zum einen findet man sie hier auf dem Apollo 16 Bild (AS16-119-19167) und auch auf diesem Lunar Orbiter-Bild (IV-137-H2).
Für Gassendi habe ich einen Durchmesser von 110km genommen und mal auf dem LO-Bild verglichen.
Die Rillen dürften einen Durchmesser von ca. 1km haben, das macht ca. 0,5".
Das ist also gerade am Auflösungsvermögen von 9" nach Dawes.

EDIT: Habe nochmal genauer nachgerechnet. Für einen Rotfilter mit
angenommen 625nm ZWL ist es eigentlich sogar nur bei 0,55".
Das hast du mit der Aufnahme wahrscheinlich sogar minimal übertroffen. \:\)

Bei flacherer Beleuchtung und somit höherem Kontrast ist wahrscheinlich noch etwas mehr drin.
Und natürlich auch, wenn der Einsatz eines Grünfilters möglich ist,
dann kommt das C9 auf ~0,47". Der Auflösungsgewinn beim Wechsel
von Astronomik R nach Astronomik G ist generell ca. 15%.

Viele Grüße,

Mario


Bearbeitet von marioweigand (17/11/2008 14:37)
Bearbeitungsgrund: Ergänzung
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oliver_p Offline
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#553116 - 17/11/2008 14:45 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: marioweigand]


Hallo Mario,

wow, danke fuer die schnellen Links \:\)
Die Auslaeufer der Rimae Herigonius sind hier nochmal besser zu sehen - bis zu den schlanker werdenden Enden habe ich sie lange nicht aufgenommen
Ja, bei besserem Seeing und haerteren Kontrasten geht noch mehr, bei den Bedingungen hier hatte es nichtmal fuer den Gruenfilter gereicht, zumindest wirkte das Lifebild bei einem Test nicht ausreichend...

Viele Gruesse & CS,
Oliver
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marioweigand Offline
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#553122 - 17/11/2008 15:01 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: oliver_p]


Hallo Oliver,

oh fein, das scheint ein Mosaik aus den hier direkt unter Gassendi gelisteten Bildern zu sein.

Auf den LPI-Karten sind die Rillen leider nicht so weit eingezeichnet.
Bisher scheint die LO-Aufnahme die zuverlässigste Quelle für die Breite der Rillen zu sein.

Viele Grüße,

Mario

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oliver_p Offline
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#553125 - 17/11/2008 15:07 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: marioweigand]


Hi Mario,

ja, das ist das Mosaik, das Bob Pilz mal gebastelt hat, siehe auch LPOD February 28, 2007. Tolles Bild...

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Oliver
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peterm Offline
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#553142 - 17/11/2008 16:19 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: oliver_p]


Hallo Oliver,

ich hatte weiter oben schon "geglaubt", durch Drizzling eine Verbesserung hinzubekommen. Offenbar wird ein eventuelles "Unersamplen" durch Positionsveränderungen z.B eines Kraters auf dem Chip (hervorgerufen durch Seeing-Wabbern) aufgehoben (drizzeln). Das leistet dann z.B. AVIStack. Zumindest würde das durch retabulieren auf ein feineres Grid passieren.

Deine Aufnahmen sind alle sehr gut und zeigen nicht die typischen Datenverarbeitungsmuster. Allerdings hast Du auch "nur" 3fach gesampled. Bei einer Auflösung von 0.92", benutzt Du eine Pixelgröße von 0.26".
Wenn Du Deine Bilder um das 1.5fache verkleinerst, wird Du erkennen, das keine Strukturen vorloren gehen. Ich habe jedenfalls keinen Unterschied gesehen.

Gruß,
Peter
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Jan_Fremerey Offline
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#553172 - 17/11/2008 18:23 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: peterm]


Hallo Peter,

ja – ich denke auch, dass man von einer subpixelgenauen Ausrichtung beim Stacken noch mehr erwarten darf als vom simplen Vervielfachen der Pixel. Leider ist mir mit der Datei in Registax das Resampling noch nicht gelungen, und in AviStack gibt es so etwas (noch?) nicht. Ich werde in dieser Richtung weiter experimentieren ...

Gruß, Jan

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Jan_Fremerey Offline
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#553179 - 17/11/2008 18:43 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: oliver_p]


Hallo Oliver,

das sollte ja hier – wie eingangs bemerkt – eher als Anregung "für den Praktiker“ dienen. Inzwischen ist daraus eine recht interessante Diskussion um theoretische Aspekte geworden.

Sehr beachtlich für 6“ ist Dein Clavius! In dem findet man ja noch einiges mehr an Zeichnung als in meinem.

Inwieweit der Unterschied nun am Oversampling liegt – mit 5,6 µm bei f/30 wendest Du ja 5x soviel Pixel pro Flächeneinheit auf wie ich mit 8,3 µm bei f/20 – bzw. an der Optik, dem Seeing, oder der Bildbearbeitungstechnik, vermag ich nicht zu beurteilen. Da müsste man schon unmittelbare Vergleiche mit den beiden Kameras am gleichen Objekt und unter den gleichen Bedingungen durchführen. Das wäre gewiss eine spannende Unternehmung.

Mir schien an dieser Stelle erstmal bemerkenswert, dass man mit 8,3 µm auch schon bei f/20 und einfacher Nachvergrößerung - d.h. ohne subpixelgenaus Stacken - eine recht brauchbare Bildqualität erzielen und gleichzeitig mit einer größeren Chipfläche arbeiten kann.

Deine Nahaufnahmen sind jedenfalls eine echte Orientierung und Herausforderung. Vielen Dank für den Link!

Gruß, Jan

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peterm Offline
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#553416 - 18/11/2008 14:32 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: oliver_p]


Hallo Oliver,

>>> Bei 6" Oeffnung spuckt Rayleigh 0,91" Grenzaufloesung aus, Detektionslimit ist damit ~0,23". Mit f/20, also 3048mm Brennweite, messen 0,23" im Fokus 3,4µm. Nach Nyquist-Shannon "doppelt" abgetastet macht das 1,7µm Pixelabstand, fast Faktor 5 zu 8,3µm! Soweit die Welt der perfekten Optiken und des perfekten Seeings... <<<

das stimmt meines Erachtens so nicht ganz. Es geht in der Sampingtheorie darum, wie man z.B. eine Messung ohne Informationsverlust datanverarbeiten kann. Aus der Erinnerung glaube ich zu wissen, daß man eine Gaußkurve (das ist die PSF) mit ca. 2.5 Punkten/Halbwertsbreite rekonstruieren kann. Das reicht meines Erachtens völlig aus.

Peter
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Jan_Fremerey Offline
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#553596 - 19/11/2008 09:36 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: oliver_p]


Hallo Oliver,

habe nochmal über Deine Argumentation nachgedacht, mit der Du die Notwendigkeit einer feineren Pixelauflösung zur Erfassung von linearen Details begründest.

Da scheint mir doch ein Denkfehler vorzuliegen. Denn die linearen Details setzen sich ja bei einem gegebenen Auflösungsvermögen der optischen Kette allein schon deshalb besser durch, weil sie linien- und nicht punktförmig gestaltet sind.

Um die Sache bildlich zu veranschaulichen: Bei gleichem Querschnittsprofil lässt sich ein Graben nicht so schnell „zuschütten“ wie ein Loch. Oder - auf die optischen Beugungserscheinungen bezogen: Airy-Scheibchen „überschwemmen“ ihre Umgebung in höherem Maße mit Beugungsringen, wenn sie vereinzelt angeordnet sind, als wenn sie unmittelbar aneinandergereiht sind und auf diese Weise eine Linienstruktur bilden.

Es ist ja im übrigen auch unbestritten, dass man mit bloßem Auge feine Linien besser wahrnehmen kann als entsprechend feine „Punkte“.

Fazit: Es macht m.E. keinen Sinn, das Auflösungsvermögen des Detektors in dem von Dir begründeten Ausmaß über das effektive Auflösungsvermögen der gesamten optischen Kette hinaus zu steigern.

Gruß, Jan

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oliver_p Offline
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#553606 - 19/11/2008 10:35 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: peterm]


Hallo Peter,

 Original geschrieben von: peterm

das stimmt meines Erachtens so nicht ganz. Es geht in der Sampingtheorie darum, wie man z.B. eine Messung ohne Informationsverlust datanverarbeiten kann. Aus der Erinnerung glaube ich zu wissen, daß man eine Gaußkurve (das ist die PSF) mit ca. 2.5 Punkten/Halbwertsbreite rekonstruieren kann.

Hm, hast Du mal eine Quelle dafuer? Nyquist Shannon war von mir nur als Daumenwert angefuehrt. Probleme: Der Input is nicht frequenzbeschraenkt und kein Tiefpass vorhanden, kein punktfoermiger Sensor sondern Pixelflaeche...
Teilweise wird fuer diese Applikation sogar 3x Nyquist als Sampling gefordert, hier ein schoenes Beispiel. Hier wird auch auf 3x Oversampling verwiesen.

Viele Gruesse & CS,
Oliver
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oliver_p Offline
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#553612 - 19/11/2008 10:50 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: peterm]


Hallo Peter,

 Antwort auf:
Deine Aufnahmen sind alle sehr gut und zeigen nicht die typischen Datenverarbeitungsmuster. Allerdings hast Du auch "nur" 3fach gesampled. Bei einer Auflösung von 0.92", benutzt Du eine Pixelgröße von 0.26".


Ja, meine Aufnahmen waren wohl auch keine guten Beispiele, denn:
- Das Seeing war lange nicht perfekt
- Die Qualiatet meiner eingesetzten Optiken muss nicht perfekt sein (Der MN61 ist sehr gut, das C9 ist gut, aber "sehr gut" kann ich nicht beurteilen)
- Die Justage war aufgrund des Seeing vielleicht 97% perfekt, aber nicht 100%
- Fokus

Die genannten max. sinnvollen Werte von mir sind wie geschrieben nur fuer nahezu komplett perfekte Bedingungen praktikabel. Darunter gilt es eben den besten Kompromiss aus den vielen gegenlaeufigen Faktoren zu finden, wie Integrationszeit, Sensorgroesse bzw. eff. Brennweite, Sampling, Gain=Rauschen, Wellenlaenge...

Das Stacken plus Retabulieren auf feinerem Raster ist in der Tat hochinteressant, aber ich finde dazu seit laengerem kaum Literatur. Die noetigen Positionsveraenderungen zwischen den Einzelframes sind durch nie perfekte Nachfuehrung, Seeing, Wind, Erschuetterungen etc. wohl praktisch immer gegeben. Aus dem Bauch raus sollte diese Moeglichkeit zum Sichtbarmachen von Details "zwischen den Pixeln" aber nicht Hauptaugenmerk bei der Wahl des Samplings sein.

Viele Gruese & CS,
Oliver


Bearbeitet von oliver_p (19/11/2008 10:50)
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oliver_p Offline
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#553630 - 19/11/2008 11:39 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: oliver_p]


Noch ein Nachtrag: Fuer das dem unseren sehr verwandten Feld der Mikroskopie gibt es zumnindest im Netz relativ viel Literatur zum Thema, wie z.B. hier:

 Antwort auf:
Defining the → Ideal Sampling in terms of Spatial Resolution is frequently done as a rule of thumb ("sample with half of the Rayleigh Criterion") but this is not exactly correct, and in some cases will lead to UnderSampling (see Pinhole And Bandwidth, for example). The ideal sampling rate is better defined in terms of the system Band Width, which is determined by the Point Spread Function.


Viele Gruesse & CS,
Oliver
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Jan_Fremerey Offline
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#553752 - 19/11/2008 19:36 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: oliver_p]


Hallo Oliver,

Dein Hinweis auf Mikroskope erscheint ja durchaus naheliegend. Habe eben mal unter Eingabe von "punktauflösung linienauflösung" gegoogelt. Da kommt als erstes folgender Eintrag:

 Antwort auf:
Auflösung: 0,24 nm Punktauflösung; 0,14 nm Linienauflösung Vergrößerung: bis 1,5 Millionen-fach Hersteller: JEOL, Typ: 2010 Beschleunigungsspannung: 200 kV ...


Es handelt sich in diesem Falle offensichtlich um ein Elektronenmikroskop. Die Physik ist aber gewiss ähnlich wie im sichtbaren Bereich.

Gruß, Jan

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oliver_p Offline
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#553880 - 20/11/2008 09:29 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: Jan_Fremerey]


Hallo Jan,

ja, wahrscheinlich ist die Physik aehnlich. Ich werde bei naechste Gelegenheit mal einige praktische Trockentests in der Wohnung machen, mal schauen, was dabei rauskommt.

Viele Gruesse & CS,
Oliver
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peterm Offline
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#553912 - 20/11/2008 11:32 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: oliver_p]


Hallo Oliver,

ich denke, man muß unterscheiden zwischen dem Sampling bei der Aufnahme der Messreihe und dem anschließenden Datenverarbeitung.

Bei ersterm geht es darum, wie ich meine Daten mit möglichst wenigen Messwerten ohne Informationsverlust erfassen kann. Das hängt dann von den physikalischen Gegebenheiten ab. In unserem Fall also von der Auflösung des Teleskops. Und die kann man mit einer Gaußkurve annähern. Die Gaußkurve muß so gesampled werden, daß sie eindeutig aus den Messpunkten (ohne Rauschen) rekonstruiert werden kann. Dafür braucht man 2-3 Messpunkte pro Halbwertsbreite. Ein Zitat dafür kann ich Dir auf die Schnelle leider nicht geben.

Im zweiten Fall geht es darum, wie ich die bereits gewonnen Daten ohne weiteren Informationsverlust verarbeiten kann. Da spielt dann das Nyquist Theorem ( Sampling Theorem ) eine Rolle.
Typischerweise benutzt man z.B. für das Retabulieren die Sinc-Funktion (sin(x)/x) und tapered die mit einer geeigneten Funktion, die wiederum durch die Physik bestimmt wird. In unserem Fall ist das eine Gaußfunktion (PSF).

Peter

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peterm Offline
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#554071 - 20/11/2008 20:00 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: peterm]



nochmal ein kleiner Nachtrag:
Ich will anhand eines Beispiels zeigen, daß man mit 2 Pixel pro Halbwertsbreite auskommt.


Dazu habe ich zwei Gaußkurven (rote und grüne Kurve) mit der gleichen Halbwertsbreite aber unterschiedlicher Amplitude überlagert (schwarze Kurve).
Dann habe ich als blaues Histogramm die Quantsierung durch die Pixelauflösung (0.5 * Halbwertsbreite der Gaußkurve) hinzugefügt. Ich hoffe, das ist nicht zu unübersichtlich geworden. Die Halbwertsbreite entspricht der Winkelauflösung eines Teleskops.

Das Bild zeigt meines Erachtens gut, daß das gewählte Sampling zum Abtasten der Mondoberfläche ausreicht. Wohl bemerkt, wir halten uns im Bereich auf, der nicht aufgelöst ist und physikalisch auch nicht aufgelöst werden kann (schwarze Kurve).

Peter
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Jan_Fremerey Offline
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#554226 - 21/11/2008 12:17 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: peterm]


Hallo Peter,

eine sehr schöne Demonstration!

Bei dieser Gelegenheit möchte ich gerne noch den von Oliver zitierten Test kommentieren, der im Falle der sauberen Reproduktion des Streifenmusters für dreifaches Oversampling spricht.

Das Beispiel ist insofern irreführend, als die scharfkantige Abbildung des Streifenmusters tatsächlich eine sehr viel höhere Bandbreite als 100 dpi erfordert. Richtiger wäre die Auswahl eines Bildmusters mit einer auf 100 dpi begrenzten Bandbreite gewesen.

Gruß, Jan

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peterm Offline
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#554238 - 21/11/2008 13:13 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: Jan_Fremerey]


Hallo Jan,

ich habe mir den Test gerade mal angesehn, die Seite ist allerdings schwer erreichbar.
Dieser Test trifft auf unser Problem ohnehin nicht zu. Die PSF ist eine Gaußkurve, also müssen alle Strukturen, die wir im Fernrohr betrachten, mit dieser Gaußkurve gefaltet werden. Damit wird aus einer scharfen Kante ein weicher Übergang, abhängig von der Teleskopauflösung. Wenn ich mal Zeit am Wochenende habe (das Wetter spricht dafür), werde ich mal solche Faltungen machen und gegebenenfalls hier prasentieren.

Gruß,
Peter
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oliver_p Offline
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#554242 - 21/11/2008 13:24 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: Jan_Fremerey]


Hallo Jan,

ja, das Beispiel ist unpassend, denn die Eingangsbedingung von Nyquist-Shannon, dass das abzutastende Signal frequenzberschraenkt mit fmax sein muss, ist hier nicht gegeben. Bei unsere Anwendung erfuellt aber gerade das Teleskop die Funktion des noetigen Tiefpassfilters...
Soweit sind wir nicht auseinander, ich antworte nachher nochmal detailierter...

Viele Gruesse & CS,
Oliver
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peterm Offline
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#554632 - 22/11/2008 19:32 Pyramide auf dem Mond [Re: peterm]


Hallo zusammen,

ich habe mich heute damit beschäftigt, wie eine Pyramide auf dem Mond bei unterschiedlichen Teleskopauflösungen erscheint.
Grundlage dafür ist die Abbildungseigenschaft eines Teleskops und gibt im Idealfall (ohne Seeing und andere Abildungsfehler) die Charakteristik einer Punktquelle wieder. Diese Funktion, die das leistet, nennt man im englischen Point spread function (PSF). Angenähert ist das eine Gaußfunktion.
Strukturen, die wir durch ein Fernrohr betrachten, werden durch die Optik, eben durch diese Funktion abgebildet.

Ich habe nun für mehrere Teleskopauflösungen (Teleskopdurchmesser) diese Abbildung getestet. Dazu habe ich eine Pyramide konstruiert, und diese mittels Faltung (englisch convolution) mit der PSF zum Vergleich dargestellt.

Blickrichtung ist immer von oben.



Die rote Figur soll die Pyramide darstellen. In der Mitte zusehen ist die PSF und als Strich markiert die Halbwertsbreite dieser PSF. Gefaltet mit der PSF zeigt die blaue Kurve die Pyramide, wie man sie (von oben betrachtet) mit einem Teleskop dieser Auflösung sehen würde.
Offenbar reicht im ersten Fall die Auflösung des Teleskops nicht aus, um die Treppenstruktur erkennen zu können.



Im zweiten Versuch ist die Halbwertsbreite, also die Auflösung des Teleskop, kleiner gewählt und die Treppenstruktur wird schon gut angedeutet.



Im dritten Versuch ist die Teleskopauflösung schon so gut, daß es kaum noch einen Unterschied zwischen der originalen Pyramide und der Abbildung durch's Teleskop gibt. Das ist eigentlich der Normalfall z.B. beim Auge.



Zum Schluß habe ich schwarze Kästchen eingetragen, die den Pixel einer Kamera entsprechen. Wobei die Pixelauflöung in diesem Fall die halbe Halbwertsbreite beträgt. Was eigentlich Anlaß des ganzen Threads hier ist.

Ich hoffe ich kann damit alle Kritiker überzeugen, daß es ausreicht, Objekte mit einer CCD aufzunehmen, deren Pixelauflösung der Hälfte des Auflösungsvermögens des Teleskops entspricht. Damit ist auch meine Faustformel gültig, die ich weiter oben schon einmal bestimmt habe.

f/D = 3 * Pixel[µ]

Diese Formel erhält man ganz einfach, indem man die Pixelauflösung mit der Brennweite in Beziehung setzt.

Jan und Oliver, ich hoffe, ich konnte Euch überzeugen. Wenn nicht (auch wenn ja), laßt es mich wissen.

Hobbyastronomen wissen ja schon lange, daß eine Vergrößerung am Teleskop nicht mehr bringt, wenn sie viel größer als der Teleskopdurchmesser in Millimeter ist.
Offensichtlich hat sich das bei Hobbyfotografen im Astrobereich noch nicht herumgesprochen.

Kürzere Belichtungszeiten und größeres Gesichtsfeld sind das Resultat meiner Überlegungen.

Gruß,
Peter
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Jan_Fremerey Offline
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#554678 - 22/11/2008 21:15 Re: Pyramide auf dem Mond [Re: peterm]


Hallo Peter,

vielen Dank für Deine fachkundig erläuterten grafischen Demonstrationen zum Thema.

Das Fragezeichen in der Überschrift sollte eigentlich weniger meine eigenen Zweifel zum Ausdruck bringen, als vielmehr dazu beitragen, die Unsicherheiten bei denen auszuräumen, die nach wie vor zur Vorbeugung gegen mögliche Qualitätsverluste "sicherheitshalber" mit einem Überschuss an Pixeln oder Brennweite arbeiten.

In diesem Zusammenhang bevorzuge ich bewusst die Angabe des Öffnungsverhältnisses der Optik als gängiger Größe, weil der Durchmesser d0 des Airyscheibchens - unabhängig von der absoluten Teleskopöffnung - genau dieser Größe umgekehrt proportional ist.

Du benutzt in Deiner Faustformel unmittelbar den Kehrwert f/D, der ja gleichbedeutend mit der Blendenzahl ist.

Für grünes Licht der Wellenlänge 550 nm und f/20 berechnet man generell - also unabhängig von der Teleskopöffnung - d0 = 27 µm. Das ist gut dreimal soviel wie der in meinem Anwendungsfall gegebene Pixelabstand von 8,3 µm.

Damit wird Deine Faustformel sehr gut bestätigt.

Vielen Dank an Dich und Oliver für Eure engagierte Teilnahme an der Diskussion.

Gruß, Jan

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peterm Offline
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#554793 - 23/11/2008 11:23 Re: Pyramide auf dem Mond [Re: Jan_Fremerey]


Hallo Jan,

stimmt, Jan, wir stehen ja auf der gleichen Seite \:\)
Ich poste leider nur so nebenbei, sodaß ich hin und wieder den Überblick verliere, wer was dazu geschrieben hat. Bin mal gespannt, ob wir dazu beitragen konnten, ein Umdenken in diese Richtung zu beeinflussen. Normalerweise sind alte Gewohnheiten und Glaubensbekenntnisse nur schwer zu ändern. ;\)

Ich habe Öffnungsverhältnis und Blende (wohl fälschlich) immer gleich gesetzt. Dein Aspekt mit dem Airyscheibchen find ich sehr interessant. Ich habe die Faustformel aus folgender Überlegung heraus gefunden:

Die Winkelauflösung a eines Pixels p ist tan(a) = p/f. Für sehr kleine Winkel gilt tan(a) = a, wenn a in Radian (1 rad entsrpicht 180°/pi) gemessen wird. Ausgedrückt in Bogensekunden und unter Berücksichtigung, daß 1000µ = 1mm ist, ergibt sich:

a["] = 206 * p[µ]/f[mm]

Andererseits ist die Winkelauflösung A des Teleskops mit dem Durchmesser D:

A = 138/D[mm]

Wenn wir jetzt a = A/2 fordern, ergibt sich daraus direkt die Faustformel.

Ich bin doch mal gespannt, wann es mir gelingt, eine Aufnahmeserie mit der Watec 120N+ machen zu können, um diese Überlegungen alle mal in die Praxis umsetzen zu können....

Gruß,
Peter
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peterm Offline
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#554801 - 23/11/2008 11:33 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: oliver_p]


Hallo Oliver,

ich glaube, Du hast eine etwas irrige Vorstellung, was die Abbildung durch ein Teleskop angeht.

Im Frequenzraum (Fourierraum) ist die Teleskopabbildung einfach eine Multiplikation des Bildes mit der PSF. Da werden keine Frequenzen beschnitten, wie das bei einem Tiefpass der Fall wäre. Schau Dir mal meinen Beitrag zur Faltung an, dann kannst Du Dir auch erklären, was bei Betrachtung eines Strichcodes durch das Teleskop passiert: Da werden an den Kanten Graustufen entstehen.

Gruß,
Peter
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Kurt_Schneider Offline
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#554803 - 23/11/2008 11:36 Re: Pyramide auf dem Mond [Re: peterm]


Hallo zusammen,

eine sehr klare Darstellung über das Airyscheibchen, in Abhängigkeit von den Teleskopparametern, steht in Wikipedia:

http://de.wikipedia.org/wiki/Beugungsscheibchen

Gruß

Kurt

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oliver_p Offline
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#554811 - 23/11/2008 11:57 Re: Pyramide auf dem Mond [Re: peterm]


Hallo Peter,

 Original geschrieben von: peterm

Hobbyastronomen wissen ja schon lange, daß eine Vergrößerung am Teleskop nicht mehr bringt, wenn sie viel größer als der Teleskopdurchmesser in Millimeter ist.
Offensichtlich hat sich das bei Hobbyfotografen im Astrobereich noch nicht herumgesprochen.


Och Peter, solche Bemerkungen bringen uns doch nicht weiter. Lies doch den Thread, die Basics sind doch weiter oben genau so benannt...
Man muss das auch Rad nicht neu erfinden:
Nehmen wir einfach Rayleigh mit R[arcsec]=138/D[mm], nach Nyquist-Shannon (auch wenn hier nicht ganz adäquat anwendbar, Begruendungen weiter oben...) samplen wir mit dem halben Winkel. Der aufgenommene Winkel in Bogensekunden eines Pixels betraegt (206.265 / f[mm] )* Ps[µm]. Einfach eingesetzt bekommen wir f/D = (206,265*Ps*2)/138 = Ps * 2,99 was dann genau Deiner Faustformel f/D = 3 * Pixel[µ] entspricht \:o Das ist ja auch alter Kaffee...

Wie in meinem ersten Posting im Thread ausgefuehrt, ist ja die grosse Frage, ob Rayleigh als Kriterium hier wirklich taugt. Erwiesenermassen lassen sich bei optimalen Bedingungen lineare Objekte mit hohem Kontrast in unseren Teleskopen sehen, die eine Winkelaufloesung von Rayleigh/3.5 oder gar Rayleigh/5 aufweisen. Die Sichtung der Encketeilung in 8" Teleskopen ist im Forum serioes berichtet, siehe dazu auch der oben verlinkte Artikel von EdZ...
Meine aktuellen Ueberlegungen gehen dahin, wieweit das Sampling dahingehend gehen kann/muss.
Eine einzelne helle Linie auf dunklem Grund mit hohem Kontrast ist kein Problem, denn wir koennen sie als linearen Stern interpretieren, Sterne sind punktfoermig (=praktisch unendlich klein) und werden durch Beugung (= PSF des Teleskops) entspr. "aufgeblasen", die Linie analog dazu. Einzelne dunkle Linien auf hellem Grund (Encke Teilung, lunare Rillen mit hartem Schattenwurf) kann ein Teleskop offensichtlich bis Rayleigh/4 abbilden.
Das alles bezieht sich auf die Abbildung *einer* Linie, mehrere Linien im Abstand Rayleigh/4 wird das Teleskop *nicht* trennen koennen (->Beugung).
Wie gross sollte/muss also das Sampling sein, um eine einzelne entspr. abgebildete Line aufzunehmen ?

Viele Gruesse & CS,
Oliver
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oliver_p Offline
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#554813 - 23/11/2008 11:59 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: peterm]


 Original geschrieben von: peterm

ich glaube, Du hast eine etwas irrige Vorstellung, was die Abbildung durch ein Teleskop angeht.


Peter,

lies bitte mein letztes Posting, ich hoffe, dann siehst Du klarer, was meine Irrungen angeht... Wer lesen kann, hat Vorteile...

CS,
Oliver
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peterm Offline
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#554831 - 23/11/2008 12:49 Re: Pyramide auf dem Mond [Re: oliver_p]


Hallo Oliver,

schön, daß Du nochmal nachgerechnet hast! Ich gebe Dir sofort Recht, daß die Rechnung trivial ist, aber darum geht es doch gar nicht. Es geht um das Kriterium, das ich beschrieben habe.
Dieses Kriterium gibt eben den optimalen Zusammenhang zwischen Pixelgröße und Blende wieder. Und das ist kein alter Hut, sonst kannst Du mir sicher ein Zitat nennen, wo dieses Kriterium schon mal aufgeführt wurde.

Der von mir zitierte Satz soll auch nicht in irgendeiner Form mißverstanden werden. Damit soll ausgedrückt werden, daß man mit dem Auge nicht mehr oder weniger sehen kann, als mit einem CCD-Chip. Das was ein Teleskopbesitzer beim Kauf über die maximal sinnvolle Vergrößerung mitgeteilt bekommt, wissen die CCD-Besitzer offenbar nicht. Das sieht man doch auch wieder an Deiner Antwort. Bitte nicht böse sein. \:\)
Schau Dir bitte das Bild mit den schwarzen Kästchen an. Dort hast Du scharfe Kanten, die den Schattengrenzen entsprechen.
Die blaue Linie ist die theoretische Kurve, die der Abbildung dieser Pyramide durch ein ideales Teleskop entspricht. Wo, bitte schön, ist da noch Raum zwischen den Kästchen, der nicht durch Interpolation mit den Kästchen als Stützwerte gefüllt werden kann. Dann müßte ja zwischen den Kästchen Strukturen auftauchen, die es nicht gibt, ja geben kann, aus physikalischen Gründen.

Was Du versuchst, ist die Physik auf den Kopf zu stellen. Das geht nicht! Wie würdest Du denn meinen Plot in Deinem Sinne interpretieren?

Gruß,
Peter
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peterm Offline
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#554834 - 23/11/2008 12:55 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: oliver_p]


Hallo Oliver,

ich habe sehr genau gelesen, solltest Du aber auch. Deshalb auch die Antwort.

Gruß,
Peter
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wasguggsuda Offline
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#554851 - 23/11/2008 14:08 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: peterm]


Hallo Peter,

tritt doch bitte mal ein bißchen auf die Bremse: Was als Thread über optimale Vergrößerungen für Videographie begann, mußt Du doch nicht als Glaubenskrieg führen ala ...

 Original geschrieben von: peterm
Damit soll ausgedrückt werden, daß man mit dem Auge nicht mehr oder weniger sehen kann, als mit einem CCD-Chip. Das was ein Teleskopbesitzer beim Kauf über die maximal sinnvolle Vergrößerung mitgeteilt bekommt, wissen die CCD-Besitzer offenbar nicht.


... das ist ein Vergleich von Äpfeln mit Birnen, wenn nicht sinnloser (frag z.B. mal einen geübten "Visuellen", wieviel Details er guten Seeing-Augenblicken oder auch "nur" den berüchtigten Seeing-Effekten entnehmen kann), und mit etwas mehr praktischen Erfahrungen würdest Du vielleicht (wie auch ich schon wiederholt) verblüffende Ergebnisse mit praktischer Gewinnung und Verarbeitung von gemittelten "Bildern" jenseits von f20 UND f30 machen - da spielen neben Seeingaspekten z.B. sogar leichte Bildfeldrotation oder natürlich ggf. die jeweilige Bayermaske interessante Rollen, wenn es nicht mehr um (ggf. nur theoretische) Einzelaufnahmen geht.
Leider nur sind die Seeingverhältnisse für uns i.d.R. extrem selten so gut, daß wir auch nur annähernd an unsere "Limits" der "LuckyImaging"-Videographie kämen, geschweige denn unter diesen echte f(xx)-Vergleichsserien fahren könnten.

Ich kann deshalb nur jedem den Rat geben, viel selbst zu experimentieren - so tastet man sich jedenfalls effektiv zu den "Grenzen" des eigenen Setups vor. Daß es gewisse Mengen an beeindruckenden (gemittelten!) +-f30-"Bildern" allein schon für die RGB-ToUCam mit ihren 5,6x5,6µm "Pixelgröße" gibt, könnte aber durchaus als Anhaltspunkt dienen.

Gruß+cs,
Dietmar

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oliver_p Offline
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#554866 - 23/11/2008 14:49 Re: Pyramide auf dem Mond [Re: oliver_p]


 Original geschrieben von: oliver_p

Einzelne dunkle Linien auf hellem Grund (Encke Teilung, lunare Rillen mit hartem Schattenwurf) kann ein Teleskop offensichtlich bis Rayleigh/4 abbilden.
Wie gross sollte/muss also das Sampling sein, um eine einzelne entspr. abgebildete Line aufzunehmen ?

Und um das nochmal zu praezisieren: Wie gross ist solch eine dunkle Linie dann im Fokus, auch in Relation zur AiryDisk? Daraus laesst sich dann das sinnvolle Sampling ermitteln...

Nochmals allgemein zur Groesse von *hellen* abbildbaren Details, wie z.B. dem klassischen Beispiel *einzelner*
Kleinstkrater, etwa in Plato. Die Groesse solcher vom Teleskop noch erfassten Details ist natuerlich nicht mit Rayleigh zu ermitteln, letzteres Kriterium gibt den kleinsten trennbaren Abstand zweier Lichtpunkte an (->Airydisks). Idealisieren wir solch ein Craterlet auf eine helle sonnenbeschiene Kraterwand, die heller als die Umgebung ist (etwa Platos Lavaboden), so sollten Craterlets weit kleiner als Rayleigh abgebildet werden, denn sie sind helle Lichtpunkte, aehnlich einem Stern. Die Frage abgebildet oder nicht, wird hier wohl eher vom Kontrast zur Umgebung entschieden, aehnlich der Grenzgroesse von Sternen, aber natuerlich in einer wesentlich geringeren Kontrastgroessenordnung. Ich schreibe auch bewusst "abgebildet" und nicht aufgeloest. Was "hinten" dabei aus dem Teleskop herauskommt, ist natuerlich den Gesetzen der Beugung unterworfen und ein Craterlet ist im Fokus minimal so gross wie die Airydisk. Genau daraus kann dann auch das max. noetige Sampling bestimmt werden. Gleiches gilt analog fuer helle Linien, deren Breite im Fokus dann min. das der Airydisk ist.
Nochmals zum Sampling an sich: Ein Pixel integriert ueber seine Flaeche. Bei Undersampling geht ein helles/dunkles Detail, das kleiner als ein Pixel abgebildet wird, als Teil der Integration neben den Hintergrundinformationen mit ein, die Darstellung wird mit zunehmendem Undersampling kontrastloser, aber auch bei Undersampling lassen sich solche Details im Ergebnis noch nachweisen.

Soviel nochmals zum Thema "Irrungen" zur Beugung und damit zur Abbildung eines Teleskops nachgeschoben. Ich schaetze diesen Thread sehr, weil er u.a. mir die eigentlichen Fragestellungen zu praezisieren hilft. Der gesamten Elite der Planeten- und Mondfotografen (und damit meine ich ausdruecklich nicht mich) falsches Vorgehen und mir selbst kein Verstaendnis der Grundlagen der Beugung vorzuwerfen, nur weil meine Postings nicht verstanden wurden, ist moeglicherweise aber keine gute Diskussionsgrundlage. Etwas mehr Praxis kann hier und da vielleicht auch nicht schaden \:\/

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oliver_p Offline
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#554874 - 23/11/2008 15:04 Re: Pyramide auf dem Mond [Re: peterm]


Hallo Peter,

gut, also nochmals direkt gefragt:
- Encke visuell im 8" Teleskop sichtbar ist moeglich ?
- Wie breit ist Encke dann im Fokus eines 8 Zoellers in Relation zur AiryDisk ?

Echte Fragen, keine Rethorik...

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peterm Offline
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#554886 - 23/11/2008 15:26 Re: Pyramide auf dem Mond [Re: oliver_p]


Hallo Oliver,

Deine zitierten Irrungen haben sich ausschließlich auf die Äußerung mit dem Tiefpass bezogen. Da hatte ich den Eindruck, daß da eine falsche Vorstellung mitgeteilt wurde. Ansonsten unterstelle ich Dir schon ein Grundwissen und darüberhinaus, was Theorie und Praxis angeht, sowohl in Optik wie auch in Datenverarbeitung. Ich bin auch kein Experte auf dem Gebiet. Ich bin nur immer sehr skeptisch, wenn es gegen physikalische Prinzipien geht.

Du kannst Dich ruhig in die Reihe der Leute einreihen, die sehr gute Bilder abliefern, keine Frage. Trotzdem heißt das aber nicht, daß diese Leute alle recht haben. Ich kann mich auch irren. Deshalb warte ich noch auf einen fundierten Einwand, der mir nachweist, daß ich unrecht habe. Natürlich kann man auch mit Oversampling gute Bilder hinbekommen, daß zeigen z.B. die Bilder von Mario.

Nach wie vor bleibst Du mir eine Erklärung schuldig, wie sich eine Deine Strukturen, die Du unterhalb der Auflösung erkennen willst, in meinem Plot erklären und darstellen lassen. Hast Du schonmal solche Strukturen, die erkennen willst, ausgemessen?

Um gleich Dietmars Argument aufzunehmen, ich würde Äpfel mit Birnen vergleichen. Das stimmt nicht, denn das theoretische Auflösungesvermögen, an das sich der Vergrößerungsfaktor anpaßt, ist beugungsberenzt, nicht seeingbegrenzt. Ich vergleiche schon das Richtige. Ein Glaubenskrieg ist das von meiner Seite jedenfalls nicht, weil ich die Beweise geliefert habe, auf Gegenbeweise warte ich noch...

Ohne hier jemandem was böses zu wollen, aber hier gehen manche Begriffe meines Erachtens einfach durcheinander.

Die einfachste Art, diesen Disput zu klären, ist wohl, ein Experiment zu starten. Untergleichen Bedingungen wäre es sinnvoll, abwechelnd mit 2-fach Sampling und mit 4- oder 6-fach Sampling bei gleich guter Fokusierung an einem Objekt vorzunehmen.

Es stimmt, viel Praxis habe ich nicht, aber das wird an den prinzipellen Überlegungen auch nicht viel ändern.

Peter
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peterm Offline
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#554892 - 23/11/2008 15:46 Re: 8,3 µm Pixelweite bei f/20 ? [Re: wasguggsuda]


Hallo Dietmar,

ich habe das absichtlich etwas provokant formuliert, damit sich Widerspruch in der Sache, nicht in Emotionen, einstellt. Der Tenor geht doch so, daß man sich immer auf Hörensagen verläßt und auf die Aussagen derjeniger, die gute Bilder machen. So ist der Threat entstanden. Das reicht mir aber nicht. Endweder möchte ich ein Bild mit "Superresolution" zu sehen bekommen, wo man Strukturen unterhalb der Auflösungsgrenze erkennen kann, oder eine physikalischen Grund genannt bekommen.

Die Bilder, die Du ansprichst, sind, wenn es hoch kommt, vom Seeing durch "Lucky Imaging" befreit, zeigen aber keine Strukturen die kleiner sind als das theoretische Auflösungsvermögen. Wenn doch, ich lasse mich gerne vom Gegenteil überzeugen.

Peter
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oliver_p Offline
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#554894 - 23/11/2008 15:51 Re: Pyramide auf dem Mond [Re: peterm]


Hallo Peter,
 Original geschrieben von: peterm

Nach wie vor bleibst Du mir eine Erklärung schuldig, wie sich eine Deine Strukturen, die Du unterhalb der Auflösung erkennen willst, in meinem Plot erklären und darstellen lassen.

Die Erklaerung habe ich eben nicht, daher habe ich sie auch als echte Frage formuliert. Deshalb nochmals: Encke mit 8" liegt unterhalb dessen, was mit Rayleigh und analog Deinem Plot abbildbar ist, es geht aber erwiesenermassen doch. Wie?

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#554897 - 23/11/2008 16:05 Re: Pyramide auf dem Mond [Re: oliver_p]


Hallo Oliver,

gibt es denn ein Bild von einem C8 aufgenommen, das die Encke-Teilung demonstriert? Auf reines Beobachten möchte ich mich da nicht verlassen.
Heute Morgen habe ich im Radio ein Stück gehört, in dessen Refrain der Text "how bizzar" vorkommt. Ich habe zu Anfang immer "Parmesan" verstanden. Obwohl ich heute weiß, daß der Text "how bizzar" heißt, verstehe ich immer noch "Parmesan", wenn ich mich auf dieses Wort konzentriere. Was ich damit sagen will ist, daß man sich oft unbewußt Täuschungen hingibt, weil es so im Gehirn programmiert ist.

Auch bei Bildern des Saturns habe ich schon schwarze Rillen gesehen, die aber nach Angaben der Fotografen auf Bildverarbeitungsartefakte beziehen.

Gruß,
Peter
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oliver_p Offline
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#554903 - 23/11/2008 16:14 Re: Pyramide auf dem Mond [Re: peterm]



Hallo Peter!

Hm, das Anzweifeln finde ich jetzt eher kontraproduktiv \:\/
Muss ja auch kein C8 sein... Die Sichtung von Encke von KaStern im 8" "Silberdobby" Newton halte ich fuer absolut glaubwuerdig, Karsten ist durchaus aeusserst kritisch und die Sichtung wurde soweit ich mich entsinne von mehreren Mitbeobachtern bestaetigt. Aber nehmen wir einfach 10" statt 8". Hier gibt es mehr Enckesichtungen und es "geht" nach den Theorien oben auch nicht...

Viele Gruesse & CS,
Oliver
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oliver_p Offline
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#554905 - 23/11/2008 16:18 Re: Pyramide auf dem Mond [Re: oliver_p]


Nachtrag: Encke auf Aufnahmen ist in der Tat ein heikles Thema, viele davon sind in der Tat Artefakte, siehe auch http://www.astro-imaging.de/astro/ghost_of_encke.html. Daher halte ich hier serioese Sichtungen von erfahrenen und kritischen Beobachtern fuer substantieller.

Viele Gruesse & CS,
Oliver

P.S.: Hier ein Link dazu


Bearbeitet von oliver_p (23/11/2008 16:39)
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www.astro-imaging.de

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peterm Offline
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Beiträge: 318
#554929 - 23/11/2008 17:11 Re: Pyramide auf dem Mond [Re: oliver_p]


Hallo Oliver,

ich habe mein Programm von gestern etwas verändert und einen Ausschnitt aus dem Saturnring simmuliert. Der Einfachheithalber habe ich eine helle, glatte Fläche mit einem tiefen Einschnitt von der halben Winkelauflösung eines Teleskops geschaffen.



Jetzt erkennt man, daß sich diese Vertiefung tatsächlich auch mit Teleskopen kleiner Öffnung erkennen lassen, obwohl die Spalte kleiner ist, als das Auflösungsvermögen. Damit habe ich mich selbst in der Hinsicht widerlegt, daß ich den Beobachtern unrecht getan habe. Es ist tatsächlich möglich!

Auf der anderen Seite ist aber die Physik auch gerettet, da die Spalte durch die Beugungseigenschaften des Teleskops breiter erscheint, als sie in Wirklichkeit ist. Außerdem reicht das Sampling von 0.5*Teleskopauflösung auch aus, um die Spalte auf dem CCD zu erkennen. Was letztlich auch Kern meiner Aussage war.

Deine Hartnäckigkeit hat sich ausgezahlt.

Gruß,
Peter
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Kurt_Schneider Offline
Mitglied

Registriert: 17/07/2007
Beiträge: 1030
Ort: Deutschland
#554936 - 23/11/2008 17:37 Re: Pyramide auf dem Mond [Re: peterm]


Hallo zusammen,

in der Literatur finde ich, daß die Encke-Teolung eine Breite von 325 km habe. In Erdnähe ist Saturn 1,2 Mrd. Kilometer entfernt. Wenn ich senkrecht auf die Teilung blicken könnte, würde sie mir unter einem Winkel von 0,06 Winkelsekunden erscheinen. Das soll mit 8" sichtbar sein? Ich hätte geschätzt, daß dies von den Airyscheibchen der Umgebung völlig überdeckt wird und jenseits einer Sichtbarkeit liegt, auch unter Berücksichtigung der linearen Ausdehnung. Wo soll hier der erforderliche Kontrast herkommen? Ganz anders sähe es aus, wenn die Teilung sehr hell vor dunklem Hintergrund wäre, also invertiert.

Gruß

Kurt

Edit: Das Airyscheibchen eines 8-Zöllers hat einen Durchmesser von 0,7"


Bearbeitet von Kurt_Schneider (23/11/2008 17:44)

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peterm Offline
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Registriert: 08/11/2004
Beiträge: 318
#554951 - 23/11/2008 18:16 Re: Pyramide auf dem Mond [Re: Kurt_Schneider]


Hallo Kurt,

jetzt muß ich mich schon auf die Seite derer schlagen, die die Encke-Teilung beobachtet haben. ;\)

In meinem Beispiel ist der Kontrast besser als 4:5, also auf jeden Fall sichtbar. Allerdings ist der Spalt hier 0.5*HWB. Du hast herausgefunden, daß der Spalt 0.1*HWB beträgt, damit ist der Kontrast deutlich schwächer. Sicher kann man sowas nur bei bestem Seeing beobachten. Aber unmöglich ist das nicht, da glaube ich dann den Beobachtern.

Gruß,
Peter
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