Experimente zur Bildschärfe

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HerbertHeimel

Aktives Mitglied
Hallo,

Anbei die Ergebnisse meiner Experimente zum Thema "Bildschärfe".
Als Optik diente ein kleines Fernrohrobjektiv (1",20cm)mit einer
Irisblende, als Kamera meine DMK21/618 mit Rotfilter.
Es wurden Sequenzen mit je 500fr unter leichter Bewegung des
Bildes aufgenommen und mit Giotto gestackt.
Dabei wurde ein bestimmter Ausschnitt eines Geldscheins aus
verschiedenen Entfernungen und mit verschiedenen Blendwerten
aufgenommen: zB aus 8m mit F10 und aus 4m mit F20.
So konnte eine durchgehende Verlängerung der Brennweite bei
konstanter Öffnung simuliert werden.
Mit Barlows bzw Projektionsokularen war das zu umständlich und
ungenau.
Die Summenbilder wurden maßvoll geschärft und auf Größe des
F40-Bildes gebracht.

Link zur Grafik: http://members.aon.at/bheimel/aufltest15scha.jpg


F30 scheint hier das beste Bild zu liefern, in guter Über-
einstimmung mit meiner Erfahrung aus der Planetenfotografie.

Die ersten 3 Aufnahmen wurden noch mit Halbpixel-Auflösung
gestackt, was hier nur eine relative Verbesserung bringt.

Link zur Grafik: http://members.aon.at/bheimel/aufltest15x2scha.jpg

Bei zB Saturn sind so F15-20 natürlich sinnvoll.

Viele Grüße: Herbert

PS: Ein Beitrag zum Thema schärfungsbedingte Randartefakte
folgt demnächst.
 
Hallo Jan,

Mit dem Versuch wollte ich herausfinden, bei welcher
Öffnungszahl (10,15,20,30,40) meine DMK21 die schärfsten
Bilder liefert.
Dazu muß die Brennweite eines Objektivs entsprechend ver-
längert werden. Dabei wird das Bild, welches auf den Chip fällt, immer größer und der Öffnungswinkel immer kleiner.
Beides habe ich durch das obige Verfahren wesentlich
bequemer und vor allem genauer erreicht, als mit Barlows
oder Projektionsokularen.

Als Faustregel würde ich übrigens vorschlagen:

Öffnungszahl= 5x Pixelgröße (in um)

Grüße: Herbert
 
Hallo Jan,

Genau!
Bei dem größer werdenden Bild mußte ich aber die Blende
verkleinern, um die Beugungsunschärfe wieder dem Bild
anzupassen.
Bei einer Brennweitenverlängerung nimmt die Beugungsun-
schärfe ja proportional mit der Bildgröße zu.

Grüße: Herbert
 
Zitat von HerbertHeimel:
Bei einer Brennweitenverlängerung nimmt die Beugungsunschärfe ja proportional mit der Bildgröße zu.
Hallo Herbert,

wenn Du den Abbildungsmaßstab in der Bildebene verdoppelst, indem Du die Entfernung des aufgenommenen Gegenstands von 8 m auf 4 m reduzierst, dann bleibt die Aufnahmebrennweite Deiner Optik davon ganz unberührt bei 20 cm.

Zitat von HerbertHeimel:
Die Summenbilder wurden maßvoll geschärft und auf Größe des F40-Bildes gebracht.
Du hast also das f/10 Bild 4-fach nachvergrößert, um es auf die Größe des f/40 Bildes zu bringen, nachdem Du es zuvor mit denselben Tools "maßvoll geschärft" hast, die Du auch bei dem unvergrößerten f/40 Bild angewendet hast ? Was ist denn bei einer solchen Vorgehensweise anderes zu erwarten als die Hervorhebung von Bearbeitungs-Artefakten, von denen insbesondere das aus 3x geringerer Entfernung aufgenommene f/30 Bild nur in verschwindendem Maße betroffen ist.

Wie man insbesondere in dem f/10 Bild deutlich erkennt, sind es offensichtlich genau diese Artefakte, die hier den entscheidenden Unterschied zu Gunsten der größeren Abbildungsmaßstäbe liefern.

Dein Test mag ja auf den ersten Blick ganz pfiffig erscheinen. Er ist aber m.E. aus den genannten Gründen nicht sehr überzeugend im Hinblick auf die vielfach diskutierte Frage nach der optimalen Brennweiten-Ankopplung einer Kamera mit gegebenem Pixelraster.

Gruß, Jan
 
Zitat von Jan_Fremerey:
Was ist denn bei einer solchen Vorgehensweise anderes zu erwarten als die Hervorhebung von Bearbeitungs-Artefakten, ...
Hallo Herbert,

vielen Dank für die Bereitstellung der unvergrößerten Summenbilder. Nach der Anwendung des dSinc-Algorithmus in Fitswork zur interpolierenden Vergrößerung der Summenbilder lassen sich die Vergrößerungsartefakte weitgehend beseitigen. Das Optimum bleibt jedoch auch nach dieser Maßnahme eindeutig bei der f/30 Aufnahme, so dass ich den von mir geäußerten Verdacht zunächst entkräften konnte.

Wie bereits via eMail an Dich berichtet, bin ich trotzdem nicht ganz sicher, ob Dein Test wirklich das leistet, was Du zeigen wolltest. Um nämlich den Einfluss des Kamerarasters auf das Optimum von anderen Einflussgrößen abtrennen zu können, müsste man wissen, bei welchem Blendenwert die von Dir eingesetzte Optik den höchsten Kontrast zeigt.

Wir waren ja bei der Bewertung des Tests stillschweigend davon ausgegangen, dass die Optik im gesamten Blendenbereich beugungsbegrenzt abbildet. Ob man das im Falle eines vermutlich für ein größeres Feld (Fernglas?) ausgelegten zweilinsigen Objektivs wirklich annehmen darf, möchte ich eher bezweifeln. Wenn man aber wegen möglicher Abbildungsfehler stark abblenden muss, um in die Beugungsbegrenzung zu kommen, dann wird sich das Optimum jedenfalls in Richtung kleinerer f-Werte verschieben.

Zu den Optikfehlern zählt ja auch die Farbdispersion des Achromaten, und die ist bei Fernrohroptiken im Bereich des von Dir eingesetzten Rotfilters i.a. größer als im grünen Bereich.

Wenn es um die Frage der optimalen Brennweiten-Ankopplung einer Kamera mit gegebenem Chipraster geht, dann sollte man mögliche Fehler der abbildenden Optik weitestgehend ausschließen können und vorzugsweise allein den entscheidenden Parameter variieren, nämlich das Kamera-Raster. Dazu hatte ich kürzlich auf Zuruf von von Wolfgang Ries selbst einige praktische Versuche mit Pixel-Binning unternommen. Bezogen auf Deine Versuchsreihe kam dabei heraus, dass die Unterschiede zwischen f/15 und f/30 eher marginal waren. Die Vorteile der kürzeren Belichtungszeiten und höheren Bildfrequenzen bei f/15 blieben an dieser Stelle noch unberücksichtigt.

Trotz der geäußerten Kritik betrachte ich Deine Versuchsreihe jedenfalls als anerkennenswerten Ansatz, der Fragestellung nach der optimalen Kamera-Anpassung mit "Hausmitteln" auf den Grund zu gehen.

Gruß, Jan
 
Hallo Jan,

Vielen Dank für die Kontrolle und Diskussion meiner Versuche.

Natürlich habe ich mich zuerst von der Qualität der Optik
überzeugt, wie das folgende mit F10 aufgenommene Bild eines
Teststerns zeigt.
Link zur Grafik: http://members.aon.at/bheimel/tef10_x10.jpg

Rot habe ich gewählt, weil da in unseren Bildern die meisten
Details aufscheinen.
Mit der leichten Bewegung des Bildes wollte ich nur eine
Verteilung über mehrere Pixel erreichen, was in der Praxis
durch Seeing, Gangfehler oder absichtliches Hin- und Her-
führen geschieht.

Längere Brennweiten verwende übrigens nicht zuletzt deshalb,
weil Avistack bei größeren Bildern besser arbeitet.

Grüße: Herbert

 
hallo Herbert,

da ich auch in der Optikprüfung tätig bin, möchte ich zu deinem Sterntest anmerken, dass das Sampling um ein Vielfaches zu niedrig gewählt wurde, um ein Beugungsscheibchen und die Beugungsringe zu zeigen. Hier verschwindet jeglicher mögliche Fehler in der zu geringen Auflösung. Üblicherweise präsentiert man beim Sterntest auch die intra und extrafokal defokussiert aufgenommen Sternscheibchen, weil viele Aberrationen dort besser erkennbar sind als direkt im Fokus. Hast du doch bestimmt schon gesehen!

lg Tommy
 
Hallo Tommy,

Vielen Dank für die Rückmeldung.

die verwendete Optik ist natürlich nicht ganz perfekt,
schien mir aber für diesen Test brauchbar, lieferte sie
bei F10 immerhin ein ganz anständiges Airy-Scheibchen,wie das
folgende Bild zeigt:

Link zur Grafik: http://members.aon.at/bheimel/tef10x5.jpg

Aufgenommen habe ich bei ca 5-facher Vergrößerung mit
Okularprojektion.

Grüße: Herbert
 
Zitat von HerbertHeimel:
Längere Brennweiten verwende übrigens nicht zuletzt deshalb, weil Avistack bei größeren Bildern besser arbeitet.
Hallo Herbert,

das ist ein interessanter Aspekt, den ich bei Gelegenheit gerne einmal selbst prüfen werde, auch im Zusammenhang mit AutoStakkert. Im übrigen finde ich - wie schon gesagt - Deinen experimentellen Aufklärungsversuch sehr anerkennenswert und ich sehe, dass Du Dich hier auch gewissenhaft um Details gekümmert hast. Wenn in diesen Versuchen für den 618-Chip mit 5,6 µm Pixelraster eine optimale Brennweitenankopplung bei f/30 herauskommt, werden sich die Verfechter der längeren Brennweiten gewiss freuen. Andererseits werde ich die durchaus bekannten Vorzüge der kürzeren Kamera-Ankopplung mit meinem bestehenden Setup gerne auch weiterhin nutzen.

Dank und Gruß, Jan
 
Hallo Jan,

Durch schwache Kräfte auf ein Bein des auf Gummifüssen
stehenden Kamerastativs. So erreichte ich eine ruckfreie
Bewegung des Bildes um etliche Pixel, ohne dieses zu ver-
kippen.
Im übrigen verwende natürlich auch ich kürzere Brennweiten
aus den von Dir angegebenen Gründen, zB bei Saturn.

Grüße: Herbert
 
Zitat von HerbertHeimel:
So erreichte ich eine ruckfreie Bewegung des Bildes um etliche Pixel, ohne dieses zu verkippen.
Hallo Herbert,

Wenn Du nur die Kamera bewegst (verschwenkst), dann wirkt sich diese Bewegung bezüglich der aufgenommenen Bilddetails natürlich umso stärker aus, je weiter der Geldschein entfernt ist. Insofern erscheinen mir die bei größeren Blenden gewonnenen Bilder hinsichtlich der Detailauflösung benachteiligt. Hattest Du denn zuvor auch schon mal eine Serie ohne Bewegung probiert, und in welchem Blendenbereich lag dort ggf. das Optimum ?

Gruß, Jan
 
Hallo Herbert,

interessanter Ansatz.
Leider fehlt in deinem Experiment aber jeglicher Bezug zur Pixelgröße des Sensors.
Sie wird weder direkt angegeben noch wird die Öffnungszahl dazu in Bezug gesetzt.
Ohne den Bezug zur Pixelgröße kann aber das Ergebnis deines Experimentes nicht interpretiert werden und damit wird das ganze Experiment erst mal wertlos.
Bei einem Sensor mit anderer Pixelgröße kommt man nämlich auch zu einem anderen Ergebnis!!!

Da du ja aber angegeben hast mit einer DMK21 gearbeitet zu haben welche einen ¼“ Sensor also 3,6mm x 2,7mm Sensorgröße bei 640 x 480 Pixel hat lässt sich somit eine Pixelgröße von 5,6 µm ermitteln.

Nun stellen wir also den wichtigen Bezug von Öffnungszahl zur Pixelgröße für deine Aufnahmen her dann erhalten wir.

N10 / 5,6 = 1,78
N15 / 5,6 = 2,79
N20 / 5,6 = 3,57
N30 / 5,6 = 5,36
N40 / 5,6 = 7,1

Wie sich zeigt ist bei deinen Aufnahmen bis zu dem Verhältnis N/Pixel = 3,57 ein spürbarer Anstieg der Auflösung zuerkennen.
Darüber hinaus also bei N/Pixel = 5,36 ist noch eine kleine Verbesserung möglich und N/Pixel = 7,1 bringt dann nichts mehr.

Über den wichtigen Bezug N/Pixel wird dein Ergebnis nun mit Ergebnissen bei denen mit einer anderen Pixelgröße gearbeitet wurde vergleichbar.

So zb. mit meinem Test mit der Nikon D7100 welche 3,9 µm Pixel hat.

Das Ergebnis meines Testes ist folgende Kurve

Link zur Grafik: http://forum.astronomie.de/phpapps/ubbthreads/ubbthreads.php/ubb/download/Number/38856/filename/Diagramm.jpg

Wie man sieht passt diese Kurve auch ganz gut zu dem Ergebnis deines Testes.
Bis zum Punkt N/Pixel = 3,6 ergibt sich ein spürbarer Anstieg der Auflösung, dort
hat man etwa 90% des möglichen Auflösungsvermögens erreicht.
Ab da geht es zwar noch etwas weiter aufwärts aber nur noch sehr langsam und da bei N/Pixel = 3,6 schon 90% der Auflösung erreicht wurden können folglich ab hier auch keine sehr großen Zugewinne mehr erreicht werden.
Man muss also abwägen ob die restlichen 10% die noch möglich sind es wert sind die Nachteile des größeren Abbildungsmaßstabes und damit des dunkleren Bildes also mehr Rauschen, längere Belichtungszeiten, kleinere Bildraten bei Video in kauf zu nehmen oder ob man vielleicht bei N/Pixel = 3,6 unterm Strich dann doch die besten Ergebnisse bekommt.
Du hast ja schon Saturn mit seiner geringeren Flächenhelligkeit angesprochen wo es besonders wichtig ist es hier nicht zu übertreiben.
Nicht immer hilft viel auch viel.
Ich sehe damit auch durch dein Experiment den allgemein empfohlenen Wert N/Pixel = 3,6 bestätigt.

Er beruht ja auch auf einer soliden physikalischen Basis.

Lineare Auflösung = 1/ (N* Lambda)

Laut Abtasttheorem werden 2 Pixel für die Auflösung benötigt.

Es gilt also
2* Pixel = N* Lambda
N= 2*Pixel /Lambda
Bei 550nm also 0,55 Mikrometern ergibt sich damit ein Faktor von 2/0,55 = 3,6

Grüße Gerd
 
Zuletzt von einem Moderator bearbeitet:
Hallo,

Jan: Habe ich nicht, weil das in der Praxis, zumindest bei
mir, nicht auftritt.
Werde ich aber ausprobieren, ev. anhand eines Siemens-
sterns, der mir soeben aus Gerds Beitrag bekannt
geworden ist.

Gerd: Wie am Anfang meines Beitrages erwähnt, beziehen sich
die Versuchsergebnisse auf die DMK21 mit der allgemein
bekannten Pixelgröße von 5.6um.
Aus den Versuchsergebnissen kam ich dann durch Daumen-
peilung auf eine Formel für eine sinnvolle Obergrenze
der Öffnungszahl ( 5x Pixelgröße in um ), wohl wissend
welche Rolle die Pixelgröße hier spielt.

Viele Grüße: Herbert

 
Hallo Herbert,

Wie am Anfang meines Beitrages erwähnt, beziehen sich
die Versuchsergebnisse auf die DMK21 mit der allgemein
bekannten Pixelgröße von 5.6um.

ja die DMK21 hattest du erwähnt, ob deren Pixelgröße nun aber allgemein bekannt ist da hätte ich so meine Zweifel.
Klar wer die hat wird das schon wissen, aber nicht jeder hat ausgerechnet die DMK21, warum sollte der dann zwingend wissen was die für eine Pixelgröße hat.
Es steht in deinem Beitrag oben halt nur so allgemein die Aussage.

F30 scheint hier das beste Bild zu liefern, in guter Über-
einstimmung mit meiner Erfahrung aus der Planetenfotografie.

Wer das so liest könnte den Eindruck bekommen das für Planetenfotografie immer N30 nötig wären.
Das gilt aber nur für eine Planetenkamera die für heutige Verhältnisse schon ungewöhnlich große Pixel hat.
Die N30 und noch langsamer spuken aus historischen Gründen ja vielen im Kopf rum denn die waren früher bei Sensoren mit großen Pixeln oder bei chemischen Film auch erforderlich.
Sind mittlerweile aber längst nicht mehr zeitgemäß.
Wer zb. statt der DMK21 eine DFK72AUC02 mit winzigen 2,2µm Pixeln hat.

http://www.teleskop-express.de/shop...er-Mond-Planeten-Mikroskop---2-2-m-Pixel.html

Der kommt eben bei N/Pixel = 5,36 mit einer Öffnungszahl von N11,8 zu dem gleichem Ergebnis für das du N30 benötigst!!!

Wer sich mit 90% der maximal möglichen Auflösung zufrieden gibt dem reichen hier sogar N= 3,6 x Pixel also N7,9 !!! :o

Das ist ein ganz gewaltiger Unterschied zu den N30 die bei dir oben stehen.
Es ist daher äußerst wichtig immer die Relation Öffnungszahl zur Pixelgröße anzugeben.

Aus den Versuchsergebnissen kam ich dann durch Daumen-
peilung auf eine Formel für eine sinnvolle Obergrenze
der Öffnungszahl ( 5x Pixelgröße in um ), wohl wissend
welche Rolle die Pixelgröße hier spielt.

Ich hatte ja auch nicht geschrieben das du nicht weißt welche Rolle die Pixelgröße spielt sondern nur das du nicht oder sagen wir mal zumindest nicht ausreichend Bezug darauf in deinem Beitrag oben genommen hattest.

Was mir gerade aufgefallen ist.

die verwendete Optik ist natürlich nicht ganz perfekt,
schien mir aber für diesen Test brauchbar, lieferte sie
bei F10 immerhin ein ganz anständiges Airy-Scheibchen,wie das
folgende Bild zeigt:

Die Belichtung ist deutlich zu kurz um den 1. Beugungsring klar zu erkennen.
Im Wesentlichen sieht man bei dieser Aufnahme nur den hellen Kern der Beugungsfigur.
Das reicht nicht um die Optik beurteilen zu können.
Dreht man etwas die Gammakorrektur auf dann wird der 1. Beugungsring und mit ihm eine nennenswerte Koma sichtbar.
Das mag nicht gleich dramatisch sein aber könnte durchaus einen relevanten Kontrastverlust zur Folge haben.
Mit Abblenden verschwindet dieser Fehler dann natürlich in der Bedeutungslosigkeit.

Grüße Gerd
 
Zuletzt von einem Moderator bearbeitet:
Hallo zusammen,

eigentlich hatten wir das Ganze ja schon mal ...

Deswegen hier nur ein paar Kommentare, um einem falschen Eindruck vorzubeugen.

Zitat von Gerd_Duering:
So zb. mit meinem Test mit der Nikon D7100 welche 3,9 µm Pixel hat.
Das Ergebnis meines Testes ist folgende Kurve
...
Bis zum Punkt N/Pixel = 3,6 ergibt sich ein spürbarer Anstieg der Auflösung, dort
hat man etwa 90% des möglichen Auflösungsvermögens erreicht.
Ab da geht es zwar noch etwas weiter aufwärts aber nur noch sehr langsam und da bei N/Pixel = 3,6 schon 90% der Auflösung erreicht wurden können folglich ab hier auch keine sehr großen Zugewinne mehr erreicht werden.

Die Einflüsse der verwendete Optik, des Antialiasing-Filter und des Bayer-Matrix-Sensors in Zusammenhang mit der in-Cam Bildaufbereitung spielen bei obigen Experiment alle eine Rolle, lassen sich aber nicht sauber trennen.
Insofern sind alleine schon deswegen Rückschlüsse an Hand des Kurvenverlaufs eigentlich hinfällig. Beispielsweise ist der steile Abfall der Auflösung an der Grenzfrequenz des Sensors seitens des Herstellers explizit so GEWOLLT!

Ausserdem entsprechen 90% Auflösung nicht 90% der Details! Kleinskalige Details gibt es PRO Fläche wesentlich mehr.

Zitat von Gerd_Duering:
Ich sehe damit auch durch dein Experiment den allgemein empfohlenen Wert N/Pixel = 3,6 bestätigt.

Ich korrigiere: es gibt KEINEN allgemein empfohlenen Wert!!!
Die Meinungen hierzu (vor allem bei Amateuren) gehen weit auseinander.
Auf dem professionellen Sektor werden beispielsweise wesentlich höhere Ankoppelfaktoren (um 6x) verwendet!

Zitat von Gerd_Duering:
Er beruht ja auch auf einer soliden physikalischen Basis.

Lineare Auflösung = 1/ (N* Lambda)

Laut Abtasttheorem werden 2 Pixel für die Auflösung benötigt.

Es gilt also
2* Pixel = N* Lambda
N= 2*Pixel /Lambda
Bei 550nm also 0,55 Mikrometern ergibt sich damit ein Faktor von 2/0,55 = 3,6

Mit der angeblich "soliden physikalischen Basis" ist es nicht weit her, denn:
-Die Randbedingungen des Abtasttheorem werden gar nicht eingehalten
(sampling bei der kürzesten Wellenlänge -> bei RGB-Aufnahmen wäre das der Blaukanal, ...)!
-Die Korrektur für das nicht ideale sampling (Integration über Pixelbreite anstatt infinitesimal kleine Punkte) ist nicht enthalten.
-Die Rekonstruktion der Funktionswerte aus den gesampleten Werten ist nicht berücksichtigt.

Der Wert 3,6x beruht also nicht auf einer "soliden physikalischen Basis" sondern auf Gerds ANNAHMEN, dass ein sampling bei mittlerer Aufnahmewellenlänge und hierbei nur mit 2 Pixel/cycle ausreichend wäre.

Wendet man das Abtasttheorem korrekt an (sampling bei höchster übertragener Frequenz) und führt eine Korrektur für das nicht ideale sampling und die theoretisch nicht mögliche 100% Rekonstruktion ein,
so ergeben sich wesentlich größere Ankoppelfaktoren (um 6x Pixelbreite), die eben auch auf dem professionellen Sektor verwendet werden.

Nur als Beispiel füge ich hier nocheinmal die Vergleichsaufnahme f/40 <-> f/20 (5,6um-Pixel) an.
Oberer Reihe: f/40 in Ori-größe, f/20 2x
Untere Reihe: f/40 0,5x, f/20 in Ori-größe

In diesem Fall ließen sich dem f/40-Pic eindeutig mehr Details entlocken, obwohl bei Ankoppelfaktor 7,1x mit einer Uralt-SW-ToUCam aufgenommen!
Das f/20-Pic wurde dagegen bei dem Faktor von 3,6x aufgenommen; tja ...

Ciao Werner
 

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Hallo Werner,

ein Bild aus schlecht zentrierten Einzelbildern hilft aber wenig für einer Beurteilung!

Gruß Günter
 
Hallo Werner,

Mit der angeblich "soliden physikalischen Basis" ist es nicht weit her, denn:
-Die Randbedingungen des Abtasttheorem werden gar nicht eingehalten
(sampling bei der kürzesten Wellenlänge -> bei RGB-Aufnahmen wäre das der Blaukanal, ...)!
-Die Korrektur für das nicht ideale sampling (Integration über Pixelbreite anstatt infinitesimal kleine Punkte) ist nicht enthalten.
-Die Rekonstruktion der Funktionswerte aus den gesampleten Werten ist nicht berücksichtigt.

Der Wert 3,6x beruht also nicht auf einer "soliden physikalischen Basis" sondern auf Gerds ANNAHMEN, dass ein sampling bei mittlerer Aufnahmewellenlänge und hierbei nur mit 2 Pixel/cycle ausreichend wäre.
du plapperst wieder mal recht neunmalklug theoretisch daher und saugst dir da etliches aus den Fingern das du uns hier als Faktum zu präsentieren gedenkst.
Nur meine Aussagen sind natürlich nur Annahmen und Falsche obendrein das was du dir aus den Fingern gesaugt hast sind selbstverständlich Fakten die auch nicht weiter hinterfragt werden müssen.
Was deine Zweifel an meiner Kurve betrifft.

Die gute Übereinstimmung der Ergebnisse von Herbert mit der von mir ermittelten Kurve beweist das diese so falsch nicht sein kann.
Es sind hier 2 völlig verschiedenen Verfahren mit 2 völlig verschiedenen Kameras die zu dem gleichen Ergebnis kommen.
Sowas gilt dann in der Wissenschaft allgemein als Beweis das die Ergebnisse korrekt sind.

Ausserdem entsprechen 90% Auflösung nicht 90% der Details! Kleinskalige Details gibt es PRO Fläche wesentlich mehr.

Wer mal einen Unterschied von 10% in der Auflösung anschaulich erleben möchte der blendet seine Optik einfach mal um 10% ab dann kann jeder selbst beurteilen was das nun wirklich ausmacht.
Ich empfinde die 10% jedenfalls als unbedeutend.

Ich korrigiere: es gibt KEINEN allgemein empfohlenen Wert!!!
Die Meinungen hierzu (vor allem bei Amateuren) gehen weit auseinander.

Viele Amateure beziehen sich überhaupt nicht aus das Verhältnis N/ Pixel sondern geben schlich eine Öffnungszahl an.
Leider wird diese dann nicht an die Pixelgröße aktueller Sensoren angepasst so das hier immer wieder recht große Öffnungszahlen rumspuken die längst nicht mehr zeitgemäß sind.
So eine historische Öffnungszahl kann natürlich keine Orientierung für aktuelle Sensoren geben.

Amateure die sich aber auf das Verhältnis N/Pixel beziehen geben mehrheitlich den Faktor 3,6 an.

http://www.sbig.de/universitaet/glossar-htm/sampling.htm

Stefan Seip, einer der erfolgreichsten deutschen Planetenfotografen gibt zur Brennweitenberechnung folgende Formel an:
N < d_pixel ÷ (0.51 × lambda)

Das sind nun mal für 555nm 1/ (0,51*0,55nm) = 3,56

Auf dem professionellen Sektor werden beispielsweise wesentlich höhere Ankoppelfaktoren (um 6x) verwendet!

Es gibt in der Wissenschaft Projekte die ein Oversampling sinnvoll machen.
Auch der Amateur wird zb. um das Beugungsscheibchen besser erkennen zu können in diesen Bereich gehen.
Das macht er auch visuell so.
Auch da geht man gerne zur Beurteilung des Beugungsscheibchens in den Bereich der lehren Vergrößerung, arbeitet also mit winziger AP.
Das bedeutet aber nicht das man das bei der Planetenbeobachtung ebenso machen müsste. Hier ist es sinnvoll mit der förderlichen Vergrößerung zu arbeiten, das ist AP 0,7 bis 0,8

Analog dazu ist es bei der Planetenfotografie sinnvoll einen förderlichen Abbildungsmaßstab zu wählen und nicht in den Bereich des leeren zu gehen das heißt das Bild schlicht aufzublasen ohne Detailgewinn.
Was das bedeutet kann man ja auch sehr schön anhand der Bildreihe von Herbert im Eingangsbeitrag sehen.
Die Aufnahme bei N40 und damit N/Pixel = 7,1 bringt keine Gewinn mehr gegenüber der Aufnahme bei N30 und damit N/Pixel = 5,36.

Nur als Beispiel füge ich hier nocheinmal die Vergleichsaufnahme f/40 <-> f/20 (5,6um-Pixel) an.
Oberer Reihe: f/40 in Ori-größe, f/20 2x
Untere Reihe: f/40 0,5x, f/20 in Ori-größe

In diesem Fall ließen sich dem f/40-Pic eindeutig mehr Details entlocken, obwohl bei Ankoppelfaktor 7,1x mit einer Uralt-SW-ToUCam aufgenommen!
Das f/20-Pic wurde dagegen bei dem Faktor von 3,6x aufgenommen; tja ...
Sag mal ist dir das nicht zu blöd hier derart minderwertige Aufnahmen als Beweis für dein Postulat zu präsentieren?
Noch dazu ohne jegliche Angabe zur verwendeten Optik.
Diese Aufnahmen beweisen lediglich das hier einer am Werk war der nicht mal die Zentrierung vernünftig hinbekommt. Wie soll der dann in der Lage sein aus dem Bild mit N20 alle darin enthaltenen Informationen raus zu kitzeln.
Da kennen wir von Jan ganz anderer Bilder die mit N11 und N/Pixel = 2,9 zustande gekommen sind.

http://www.astro-vr.de/Jupiter_150124.htm

Außerdem hast du eigentlich mal den Eingangsbeitrag von Herbert gesehen?
Zufällig arbeitet Herbert auch mit 5,6 µm Pixeln und zufällig hat auch Herbert mit N20 und N40 eine Aufnahme gemacht.
Diese Aufnahmen lassen sich also direkt mit deinen vergleichen!!!!

http://members.aon.at/bheimel/aufltest15scha.jpg

Wie groß der Unterschied zwischen N20 und N40 bei 5,6 µm Pixeln wirklich ist kann man in obiger Bildreihe sehr schön erkennen.
Das Ergebnis deklassiert deine Bildchen und rückt die Verhältnisse wieder gerade tja…..

Wie man bei Herberts Aufnahmen sieht hätten es N30 also N/Pixel = 5,36 auch getan und bei N20 also N/Pixel = 3,57 ist nur ein geringfügiger Nachteil zu bemerken.

Grüße Gerd
 
Zuletzt von einem Moderator bearbeitet:
Hallo Leute,

Mensch redet euch doch nicht schon wieder in Rage, insbesondere Gerd, mit seinem herablassenden, übertrieben Tonfall, der einzig und allein auf Stunk ausgerichtet ist. So einen Kinderkram brauchen wir hier im Forum nicht.


Und warum nimmt sich nicht mal einer ein real existierendes Teleskop und macht Videos von entferntem filigranen Mauerwerk, anstatt immer Pseudotest zu bringen, die wenig Aussagekraft haben? Gerd's Test ist ohne wirklich Aussage und auch Herbet's Test halte ich für fragwürdig hinsichtlich seiner Aussagekraft. Diese Tests spiegeln eben nicht die reale Situation am Teleskop wieder. Also: richtiges Teleskop einmal mit und einmal ohne Barlow aufs Mauerwerk und nach Planetenart bearbeitet. Dann haben wir was zu gucken. Jeder Ingenieur kommt nämlich irgendwann mal zu dem Punkte, dass er erkennt, kein so komplexes mathematisches Modell entwickeln zu können, dass er also schlicht und einfach einen Feldversuch unter möglichst realitätsnahen Bedingungen macht.


Viele Grüße und einen schönen Restsonntag wünscht
Christian
 
Hallo Günter,

Zitat von G2_Astro:
ein Bild aus schlecht zentrierten Einzelbildern hilft aber wenig für einer Beurteilung!

Die Bilder sind keineswegs schlecht zentriert.

Vielleicht verleitet ja der Randstreifen zu diesem Eindruck. Dieser ist aber ein Effekt der Randabdunklung Jupiters in Zusammenhang mit der verwendeten Schärfung!

Ich hab' in diesem Fall versucht sowohl bei der f/40 als auch bei der f/20-Aufnahme nocheinmal ein Maximum an Details aus den alten Aufnahmen auf der Planetenscheibe herauszuarbeiten. Das war ja für diesen Vergleich hier wichtig. Ein ästhetischer Rand und exakte Farbgebung waren mir dabei nicht wichtig.
Es exisitiert noch eine frühere Bearbeitung, die diesen Effekt nicht so zeigt, aber halt auch weniger Details auf der Oberfläche (vor allem bei der f/20-Aufnahme).

Ciao Werner
 
Hallo Gerd,

Zitat von Gerd_Duering:
Mit der angeblich "soliden physikalischen Basis" ist es nicht weit her, denn:
-Die Randbedingungen des Abtasttheorem werden gar nicht eingehalten
(sampling bei der kürzesten Wellenlänge -> bei RGB-Aufnahmen wäre das der Blaukanal, ...)!
-Die Korrektur für das nicht ideale sampling (Integration über Pixelbreite anstatt infinitesimal kleine Punkte) ist nicht enthalten.
-Die Rekonstruktion der Funktionswerte aus den gesampleten Werten ist nicht berücksichtigt.

Der Wert 3,6x beruht also nicht auf einer "soliden physikalischen Basis" sondern auf Gerds ANNAHMEN, dass ein sampling bei mittlerer Aufnahmewellenlänge und hierbei nur mit 2 Pixel/cycle ausreichend wäre.
du plapperst wieder mal recht neunmalklug theoretisch daher und saugst dir da etliches aus den Fingern das du uns hier als Faktum zu präsentieren gedenkst.
Nur meine Aussagen sind natürlich nur Annahmen und Falsche obendrein das was du dir aus den Fingern gesaugt hast sind selbstverständlich Fakten die auch nicht weiter hinterfragt werden müssen.

Schade, dass Du Dir nicht wirklich mal die Mühe machst Deine Annahmen zu hinterfragen! Dann würdest Du erkennen, dass meine Kritikpunkte nicht "aus den Fingern gesogen" sind, sondern durchaus einen realen Hintergrund haben.

Dann könnten wir endlich mal die wirklich wichtigen und z.T. noch weniger verstandenen Punkte ernsthaft diskutieren.
So bleibt das leider eine typische Antwort von Dir: Meinungen, die Deiner entgegenstehen werden "niedergemacht".

Zitat von Gerd_Duering:
Ich korrigiere: es gibt KEINEN allgemein empfohlenen Wert!!!
Die Meinungen hierzu (vor allem bei Amateuren) gehen weit auseinander.

Amateure die sich aber auf das Verhältnis N/Pixel beziehen geben mehrheitlich den Faktor 3,6 an.

Obwohl Du immer wieder vesuchst diesen Eindruck durchzusetzen, stimmt das eben nicht!!! Gerade sehr erfolgreiche Amateure arbeiten bei wesentlich größeren Ankoppelfaktoren! Ein Blick in die Foren/Lit. zeigt das deutlich.

Zitat von Gerd_Duering:
http://www.sbig.de/universitaet/glossar-htm/sampling.htm

Stefan Seip, einer der erfolgreichsten deutschen Planetenfotografen gibt zur Brennweitenberechnung folgende Formel an:
N < d_pixel ÷ (0.51 × lambda)

Das sind nun mal für 555nm 1/ (0,51*0,55nm) = 3,56

Witzigerweise arbeitet sogar der von Dir zur Begründung dieses Faktors 3,6x einzig immer wieder herangezogene Stefan Seip z.B. mit seinem AP-10-Zoll-Mak ebenfalls bei einem Faktor um 6,4x!!!

Scope: Astro Physics 10-inch Mak-Cass
Working f-ration: 36
Cam: DMK21 (5,6um-Pixel)

Beispielsweise hier:
http://www.photo***.de/galleries/planets/content/20111001a_large.html
http://www.photo***.de/galleries/planets/content/20110926a_large.html

*** = censored, link bitte selbst suchen

Abgesehen davon müsste bei korrekter Berücksichtigung der Abtasttheorm-Randbedingung in der von Dir zitierten Formel die kürzeste Wellenlänge eingesetzt werden und allein damit ergibt sich schon ein Faktor um 5x ...

Zitat von Gerd_Duering:
Nur als Beispiel füge ich hier nocheinmal die Vergleichsaufnahme f/40 <-> f/20 (5,6um-Pixel) an.
Oberer Reihe: f/40 in Ori-größe, f/20 2x
Untere Reihe: f/40 0,5x, f/20 in Ori-größe

In diesem Fall ließen sich dem f/40-Pic eindeutig mehr Details entlocken, obwohl bei Ankoppelfaktor 7,1x mit einer Uralt-SW-ToUCam aufgenommen!
Das f/20-Pic wurde dagegen bei dem Faktor von 3,6x aufgenommen; tja ...
Sag mal ist dir das nicht zu blöd hier derart minderwertige Aufnahmen als Beweis für dein Postulat zu präsentieren?
Noch dazu ohne jegliche Angabe zur verwendeten Optik.

Oh, Gerd! Wieder mal die typisch beleidigende Art ...

Ich antworte trotzdem, allerdings in einem zivilisierteren Stil:
Wie schon anderweitig geschrieben, sind das alte Aufnahmen aus dem Jahr 2009 noch mit einer uralt ToUCam mit einer 150mm Optik.
Es wurden mehrere Sets an Aufnahmen (sowohl f/20 also auch f/40) erstellt und daraus die besten bearbeitet.
Und da zeigte dieser durchaus legitime Vergleichtest, dass den f/40-Aufnahmen mehr Details zu entlocken waren, als den f/20-Aufnahmen.

Ganz abgesehen davon steht es Dir frei, diesen oder einen ähnlichen Test selbst zu wiederholen und hier zu präsentieren. Nur leider hab' ich von Dir noch überhaupt keine Planetenaufnahme hier gesehen ...

Zitat von Gerd_Duering:
Diese Aufnahmen beweisen lediglich das hier einer am Werk war der nicht mal die Zentrierung vernünftig hinbekommt.

Diesen Satz hast Du wohl ohne viel zu überlegen von obigem Post abgeschrieben?

Wie schon erwähnt sind die Aufnahmen sehr wohl exakt zentriert, sonst wären auch gar keine Details zu erkennen! Der Randeffekt ist eine Folge der Jupiterrandabdunklung in Zusammenhang mit der verwendeten Schärfung, die in diesem Fall darauf abzielte, eben das Maximum an Details auf der Planetenscheibe herauszuarbeiten. Rand und Farbgebung waren hierfür ohne Bedeutung.

Zitat von Gerd_Duering:
Wie soll der dann in der Lage sein aus dem Bild mit N20 alle darin enthaltenen Informationen raus zu kitzeln.
Da kennen wir von Jan ganz anderer Bilder die mit N11 und N/Pixel = 2,9 zustande gekommen sind.

http://www.astro-vr.de/Jupiter_150124.htm

6-Zoll Öfnung und Uralt-Cam werden wohl kaum Aufnahmen wie ein 10-Zoll-Gerät mit aktueller Cam produzieren! Insofern ist dieser Hinweis witzlos.

Ausserdem ist obiges Bild, wie schon mehrfach erwähnt, mit einem Drizzling-Algorithmus erstellt und damit ist der effektive Ankoppelfaktor wesentlich größer als 2,9x! Diese Diskussion ist Dir wohl entgangen?

Ciao Werner
 
Hallo Christian,

Zitat von Christian_P:
Und warum nimmt sich nicht mal einer ein real existierendes Teleskop und macht Videos von entferntem filigranen Mauerwerk, anstatt immer Pseudotest zu bringen, die wenig Aussagekraft haben? Gerd's Test ist ohne wirklich Aussage und auch Herbet's Test halte ich für fragwürdig hinsichtlich seiner Aussagekraft. Diese Tests spiegeln eben nicht die reale Situation am Teleskop wieder. Also: richtiges Teleskop einmal mit und einmal ohne Barlow aufs Mauerwerk und nach Planetenart bearbeitet. Dann haben wir was zu gucken. Jeder Ingenieur kommt nämlich irgendwann mal zu dem Punkte, dass er erkennt, kein so komplexes mathematisches Modell entwickeln zu können, dass er also schlicht und einfach einen Feldversuch unter möglichst realitätsnahen Bedingungen macht.

mal abgesehen davon, ob ein Mauerwerk jetzt ein geeignetes Target ist, müsste auf alle Fälle die Bildverarbeitung analog wie am Planeten mit in den Test einfließen!
Denn dass würde die wichtige und wie ich finde bisher in der Diskussion vernachlässigte Rekonstruktion aus den gesampleten Daten (also quasi der zweite Teil des Abtasttheorems) beinhalten.
Hier würde dann der Einfluss des Schärfungsalgorithmus oder beispielsweise des Drizzelns (beim stacking) in Abhänginkeit des samplings mit einfließen.

Ciao Werner
 
Zitat von Gerd_Duering:
Da kennen wir von Jan ganz anderer Bilder die mit N11 und N/Pixel = 2,9 zustande gekommen sind. http://www.astro-vr.de/Jupiter_150124.htm
Hallo Gerd und Werner,

Ihr streitet Euch hier über den Detailkontrast an der Auflösungsgrenze (!) eines Teleskops. Als Belege aus der Praxis erscheint die von Gerd zitierte Aufnahme aber ebenso wenig geeignet wie die von Werner gezeigten Bilder. Die in diesen Bildern sichtbare Detailauflösung bleibt nämlich recht deutlich unterhalb der Möglichkeiten der jeweiligen Optik.

Im Falle meines 10" Spiegels würde ich da schon eher auf eine andere Jupiter-Aufnahme verweisen. Leider habe ich diese auch nur in f/11 bzw. N/p = 2,9 vorliegen, so dass ein unmittelbarer Vergleich mit längeren Ankopplungen nicht möglich ist.

Wenn Ihr aber schon mit Planetenbildern argumentieren wollt, dann erwarte ich einen Nachweis, der bei 10" Öffnung und N/p > 3 einen erkennbar höheren Detailkontrast zeigt als den in der hier zitierten Aufnahme. Diese Aufnahme wurde übrigens nicht gedrizzelt.

Gruß, Jan
 
Hallo Jan,

wie schon geschrieben, liegt mein Test schon eine Weile zurück (2009, Du erinnerst Dich sicher) und erfolgte mit älterem Aufnahmeequipment.
Abgesehen von den Limitierungen, die auch dieser Test sicher hat, fand ich das Resultat im Vergleich aber trotzdem eindeutig:
Mit dem größeren Ankoppelfaktor konnte ich einfach mehr Details auf der Planetenscheibe sichtbar machen (ich hab' das Vergleichpic nocheinmal der Vollständigkeit halber mit Erklärungen hier angefügt).

Anstatt dieses Ergebnis jetzt einfach wie Gerd niederreden zu wollen, sollte man sich die Frage stellen: ist das ein realer Effekt durch die größere Ankoppelung oder kann das evtl. andere Gründe haben?

Equipmentfaktoren schließe ich aus: das Scope, die Aufnahme-Cam und die Filter waren gleich, bei den f/40-Aufnahmen wurde lediglich eine Barlow eingefügt.

Fokusfehler und starke Seeingschwanklungen als Faktoren für die schlechteren f/20-Aufnahmen schließe ich weitestgehend aus, da mehrere f/40- und f/20-Serien im Wechsel aufgenommen wurden. Insofern sind nicht die f/40- bei gutem und die f/20-Aufnahmen bei schlechtem seeing entstanden. Ausserdem ist die Tendenz der besseren, prozessierten f/40-Aufnahmen über die Serien hinweg erkennbar.

Überraschenderweise macht sich hier die viel kürzere Belichtungzeit der f/20-Aufnahmen nicht positiv in den Resultaten bemerkbar.

Bliebe die EBV als Einflußfaktor.
Das stacking der alten Aufnahmen erfolgte mit Giotto. Neues stacking mit anderen stacking-Programmen (vor allem das unterteilen in Teilbereiche) brachte keine merkbaren Verbesserungen.
(PS.: eine exakte Zentrierung ist mit all diesen Progs gar kein Problem...)

Die alten Aufnahmen (hier nicht gezeigt) wurden mit dem mexican-hat-Algorithmus von Giotto geschärft. Hier sehe ich die Tendenz, das feines Detail (wie auf den f/20-Aufnahmen) nicht gut genug herausgearbeitet wird.
Deswegen hab' ich die alten Aufnahmen explizit nocheinmal neu nach verschiedenen Verfahren geschärft. Die beste Detailzeichnung war mit iterativ-Gauss/Gauss zu erreichen. Trotzdem zeigt die f/20-Aufnahme nach wie vor weniger Details wie die f/40-Aufnahmne.

Ich kann also nach wie vor in obigem Test keinen anderen Faktor für die Unterschiede in der Detailszeichnung erkennen, als die höhere Samplingrate.

Natürlich wäre es interessant den Test mit neuerer Ausrüstung zu wiederholen. Doch wer wird sich den Aufwand der vielen Aufnahmeserien mit zwei Ankoppelungen, evtl. auch noch über mehrere Nächte (weil das seeing wieder mal nicht mitspielt) antun? Ich denke auf perfekte Vergleichsbilder, die dann den Ansprüchen aller Leute genügen, können wir lange warten ...

Genau aus dem Grund fand ich eben die professionellen Systeme mit gleicher Aufgabenstellung zur Orientierung interessant. Besonders natürlich die Systeme, die den seeing-Einfluss ausschalten und somit konsequent auf maximale Detailauflösung getrimmt werden können. Und siehe da: sie arbeiten mit einem höheren sampling (>Nyquist)! Das würden sie garantiert nicht tun, wenn das nicht notwendig wäre!

Deine (und auch Gerd's) Ansichten bzgl. sampling widersprechen aber genau dem!

Wer hat nun Recht?

Ciao Werner
 

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Hallo Werner,

statt auf meine letzte Eingabe zu antworten, kommst Du hier zum wiederholten Male mit denselben Bildern als Beweis für Deine Theorie zur optimalen Kamera-Ankopplung. Diese Bilder hatte ich ja ausdrücklich als ungeeignet bezeichnet, weil die Detailzeichnung nicht dem Auflösungsvermögen der Optik entspricht.

Unsere ganze Diskussion hier geht aber doch gerade um die Frage der optimalen Kameraankopplung bei beugungsbegrenzter Abbildung.

Wenn Du Deine oben gezeigte Abbildung einmal probeweise um die Hälfte verkleinerst und anschließend mit dSinc wieder auf den Ausgangsmaßstab vergrößerst, wirst Du auch beim f/40 Bild keine Verschlechterung der Detailzeichnung erkennen. Das bedeutet, Du hättest dieselbe Bildqualität ebenso gut mit f/20 gewinnen können.

In meiner letzten Eingabe hatte ich beispielhaft auf eine Jupiteraufnahme hingewiesen, deren Detailzeichnung als weitestgehend beugungsbegrenzt betrachtet werden kann. Darauf bist Du gar nicht eingegangen.

Gruß, Jan
 
Nachtrag

Zitat von Jan_Fremerey:
Wenn Du Deine oben gezeigte Abbildung einmal probeweise um die Hälfte verkleinerst und anschließend mit dSinc wieder auf den Ausgangsmaßstab vergrößerst, wirst Du auch beim f/40 Bild keine Verschlechterung der Detailzeichnung erkennen.
Hallo Werner,

dieses Verfahren hat ja dieselbe Wirkung, wie wenn man das Bild mit der doppelten Pixelbreite darstellt und anschlieeßend das Raster per Software wieder verfeinert. Falls Dir dieses Verfahren "verdächtig" erscheinen sollte, könntest Du auch das f/40 Original-Video mittels VirtualDub einem 2x2 Binning unterziehen und mit dem auf diese Weise 2-fach linear verkleinerten Video wie mit einem f/20 Video in gewohnter Weise arbeiten. Dieses m.E. sehr realitätsnahe Verfahren zur Verdoppelung der Pixelbreite hatte ich ja erst kürzlich hier - siehe dortige Eingaben #1143357 ff - in Verbindung mit aktuellen Testvideos angewendet.

Die Anwendung der beschriebenen Verfahren erspart uns jedenfalls die etwas unübersichtliche Suche nach den möglichen Gründen für die Tatsache, dass die von Dir gezeigte f/40 Aufnahme hier besser herauskommt als die zeitparallel entstandene f/20 Aufnahme.

Gruß, Jan

P.S.
Zitat von blueplanet:
Ich glaube, von dieser Frage sollten wir uns lösen, da sie am Ende meistens nur zu Rechthaberei führt. Möglicherweise haben ja alle mehr oder weniger Recht, und wir sollten versuchen herauszufinden, wie sich die Vorteile der unterschiedlichen Kameraankopplungen in praktischen Ergebnissen niederschlagen. Die praktischen Ergebnnisse sollten dann aber auch wirklich am Auflösungslimit der betreffenden Optik gewonnen worden sein.
 
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