Experimente zur Bildschärfe

[blueplanet]

Hallo Jan,

ich hab' meine Bilder, um Unklarheiten zu beseitigen lediglich nocheinmal mit unmissverständlicher Beschriftung eingestellt.

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.

Dein "Zwischenverkleinerungstest" beweist eben nicht, dass dieselbe Bildqualität auch mit f/20 zu erreichen gewesen wäre.
Bei dem f/40-Material wird ja eben > Nyquist gesamplet. Insofern ist es nicht verwunderlich, das ein entsprechend guter Algorithmus aus diesem Material bei Verkleinerung und anschließender Wiedervergrößerung nahezu das Originalbild wiederherstellen kann.
Eigentlich ist das damit nur ein Test der Skalierungssoftware.

Ein Beweis, das dieselbe Bildqualität auch mit f/20 (sampling ~= Nyquist) zu erreichen gewesen wäre, hätte bestanden, wenn das f/20-pics nach Vergrößerung dieselben Details wir das f/40-pic gezeigt hätte.

Nur war dies selbst bei diesem sicher nicht optimalen Test halt nicht der Fall, obwohl wie gesagt die f/20-Aufnahmen wegen der kürzeren Belichtungszeit sogar im Vorteil gewesen wären.


Bzgl. Binning (Hardware/Software) und dann Aufarbeitung: sicher interessanter Ansatz, nur muss sichergestellt sein, dass nicht (evtl. unwissentlich) neue Einflussfaktoren hinzukommen, die das Ergebnis wieder verfälschen (Stichworte:
on-chip-processing, Skalieriungs-Artefakte (z.B. alias, blurring), Resampling-Interpolation, ...).
Gerade auf software-Seite ist es leider oft nicht ersichtlich, nach welchem Algorithmus die Programme genau arbeiten.

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.

Ich bin in erster Linie nicht darauf eingegangen, weil kein direkter Vergleich möglich ist. Eine singuläre Aufnahme für sich sagt in unserem Zusammenhang wenig. Ob diese Aufnahme "beugungsbegrenzt" ist, bzw. alle detektierbaren Details zeigt, läßt sich so nicht entscheiden.

Allein rein rechnerisch jedenfalls knapp nicht:
f/11, H-alpha 656nm, 3,75um-pixel-Cam
=> sampling mit 1,9 pixel/cycle; damit unter Nyquist, das kann der Sensor also gar nicht mehr auflösen

Allerdings ist die Aufnahme aus anderen Gründen interessant:
wegen der Aufnahmewellenlänge und im Kontext mit all Deinen anderen Aufnahmen.

1.Die Aufnahme entstand ganz am roten Ende des Spektrums (656nm), hier liegt bei der gewählten Ankoppelung (f/11, 3,75um-Pixel) das sampling wenigstens noch um die Nyquist-Grenze. Verwendet man dieselbe Ankoppelung auch für die kürzeren Wellenlängen, so landet man immer mehr im undersampling (z.B. für 450nm nur mehr 1,3 Pixel/cycle) und die Auflösung leidet.
Insofern ist es nicht verwunderlich, dass diese monochrome Aufnahme aus Deinem Ensemble scheinbar noch die beste hochauflösende Aufnahme ohne drizzling ist.
Die anderen Aufnahmen haben, soweit ich das sehe, entweder nicht diese Qualität oder wurden mit drizzling und damit auflösungsrekonstruierend erstellt. Eigentlich ein deutlicher Hinweis, dass Du mit Deinem sampling an bzw. unter der Grenze liegst.

2. Würdest Du dagegen die Ankoppelfaktoren für die anderen Wellenlängen ausgehend von Deinem H-alpha-Bild auf ein vergleichbares minimal-sampling von 2 Pixel/cycle umrechnen, dann würdest Du für die höchste zu berücksichtigende Auflösung (den Blaukanal) bei einem Faktor von 4,5-5x (=N/Pixelbreite) landen! Da niemand die Ankopplung zwischen den Farbaufnahmen verändert, wäre dieser
Faktor das Minimum (bei 2 Pixel/cycle) für RGB-Aufnahmen. Würde man die schon genannten weiteren Einflußfaktoren berücksichtigen, so würde sich dieser Faktor eben noch weiter erhöhen.

Wer hat nun Recht?

Ich glaube, von dieser Frage sollten wir uns lösen, da sie am Ende meistens nur zu Rechthaberei führt.

Für die unterschiedlichen Meinungen in den Ankoppelfaktoren (von N=(ca. 3x bis über 6x Pixelbreite)) sehe ich zwei Hauptgründe:
1. Vernachlässigung bzw. Berücksichtigung der kürzesten Aufnahmewellenlänge beim sampling
2. Vernachlässigung bzw. Berücksichtigung weiterer Einflußfaktoren (Chipraster, Rekonstruktion, ...)

Bei Punkt 1 wundert mich, dass es da noch solche Diskussionen gibt. Eigentlich sollte die Auslegung nach der limitierenden Aufnahmewellenlänge doch selbstverständlich sein. Sogar in der von Gerd für den Amateursektor zitierten Seipschen Formel (N < d_pixel ÷ (0.51 × lambda)) wird das berücksichtigt und ergibt dann z.B. für den limitierenden Blaukanal N ~ 4,5-5x Pixelbreite.
Da es keinen Sinn macht unterhalb der Nyquist-Grenze zu samplen, wenn man an Hochauflösung interessiert ist, halte ich das unter Vernachlässigung von Punkt 2 für das untere, einigermaßen sinnvolle Limit.

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.

Nett formuliert, aber wie oft hast Du "praktische Ergebnisse am Auflösungslimit" mit größerer Öffnung und unterschiedlicher Kamerankoppelung in Form eines aussagekräftigen Vergleichs bisher erzielt?

Obwohl ich sicher bin, dass Dich auch weitere, sehr gute Ergebnisse bei hohen Ankoppelfaktoren nicht überzeugen werden, hierzu noch ein Beispiel:
J.P. Brahic, exzellente H-alpha-Sonnenaufnahmen von z.B. 06/2014
http://jp-brahic.chez-alice.fr/soleiljuin2014.htm
(230mm-Scope, f/22,4, PST-Etalon, B1200, Basler ACA 1300-30GM 3,75um-Pixel, also sampling mit 3,9 Pixel/cycle).

Ciao Werner

 

[Jan_Fremerey (verstorben)]

Die Aufnahme entstand ganz am roten Ende des Spektrums (656nm), ...

Hallo Werner,

das ist doch genau der Punkt, der für die Praxis von Bedeutung ist. Viele namhafte Astrofotografen gewinnen ihre hervorragend durchgezeichneten Planetenbilder als L-RGB, wobei sie den Luminanz-Layer oftmals noch tiefer im IR aufnehmen. Wenn Du hier immer gerne die Auflösung am blauen Ende des Spektrums als Argumentationshilfe heranziehst und parallel dazu an anderer Stelle auf die Verhältnisse am Hubble-Teleskop verweist, dann trifft das gewiss nicht ganz die Gegebenheiten, wie wir sie hier unter den Bedingungen des atmospärischen Seeings vorfinden.

Für die Bekämpfung der Auswirkungen des Seeings ist es doch gerade hilfreich, möglichst kurze Belichtungszeiten einstellen zu können und entsprechend viele Einzelbilder für den Stack-Prozess zur Verfügung zu haben. Diese Gesichtspunkte wurden in den hiesigen theoretischen Diskussionen um die günstigste Kameraankopplung gänzlich ausgeklammert.

Bei dem f/40-Material wird ja eben > Nyquist gesamplet. Insofern ist es nicht verwunderlich, das ein entsprechend guter Algorithmus aus diesem Material bei Verkleinerung und anschließender Wiedervergrößerung nahezu das Originalbild wiederherstellen kann.

Beim Verkleinern einer Pixeldatei durch Binning auf den halben Originalmaßstab geht doch genau diese bei f/40 gewonnene hohe Abtastrate unwiederbringlich (!) verloren. Ich sehe nicht, auf welche Weise eine ggf. verloren gegangene höhere Auflösung von Bildinhalten dann bei der anschließenden Rückvergrößerung rekonstruiert werden könnte.

Falls Du noch das Video der f/40 Aufnahme hast, könnte man den Zwischenverkleinerungs-Test auch unmittelbar dort anwenden, damit nicht der Verdacht aufkommt, das Stacken und die Nachbearbeitung könnten sich bei dem späteren Zwischenverkleinerungstest begünstigend ausgewirkt haben.

Gruß, Jan

 

[Christian_P]

Hallo Miteinander,

nur mal ein paar kleine Anmerkungen zu diversen Dingen.

Der von Jan vorgeschlagene Zwischenverkleinerungstest ist nicht geeignet, um eine Aussage darüber zu bekommen, ob mit zu viel Brennweite gearbeitet wurde. Ich habe das an sehr vielen Bildern probiert und bin zum Teil auf sehr verwirrende und völlig widersprüchliche Ergebnisse gekommen. Der Test taugt meiner Meinung nach einfach nicht, um eine vernünftige Aussage zu bekommen.

Über die zugrundeliegende Wellenlänge kann man streiten. Gerade letztens waren die Bedingungen wieder so schlecht, dass Rot in der Tat die beste Auflösung zeigte. Aber bei solchen Bedingungen bearbeite ich die anderen Videos erst gar nicht, denn das Potential des Teleskop wird dabei nicht annähernd ausgeschöpft. Soll heißen, bei vernünftigen Bedingungen ist Grün oder Blau der beste Kanal, also sollte man sich auch danach richten.

Und in der Tat werden immer gerne mal die Einflüsse eines Chiprasters und dergleichen nicht betrachten. Dabei sieht man doch in vielen Bildern mit geringer Ankopplung ein Streifenmuster. Das kann man leicht umgehen.

Ich bin immer noch der Ansicht, dass mehr Brennweite grundsätzlich eine detailliertere Wiedergabe der Oberflächendetails erlaubt, als es die geringe Ankopplung tut. Das soll nicht unbedingt heißen, dass weniger Details aufs Bild kommen (im groben Sinne) sondern es soll heißen, dass Formen und Strukturen nicht weichgezeichnet werden, so wie es bei geringen Ankopplungen der Fall ist.




Viele Grüße,
Christian

 

[Jan_Fremerey (verstorben)]

... sehr verwirrende und völlig widersprüchliche Ergebnisse ... bei vernünftigen Bedingungen ist Grün oder Blau der beste Kanal ... mit geringer Ankopplung ein Streifenmuster ... dass Formen und Strukturen nicht weichgezeichnet werden, so wie es bei geringen Ankopplungen der Fall ist.

Hallo Christian,

Deine allgemein gehaltenen Anmerkungen ohne Bezug zu konkreten Ergebnissen erscheinen mir wenig hilfreich bei der Aufklärung von Sachverhalten.

Gruß, Jan

 

[Christian_P]

Hi Jan,

ich wünschte ich könnte anderes Berichten. Dein vorgeschlagener Test ist meiner Ansucht nach leider für die Katz. Auch aus Gründen, die Werner nannte. Die übrigens meine diesbezüglichen Erfahrungen untermauern. Deine zu geringen Ankoppelungsfaktoren sind ebenfalls mindestens fragwürdig. Vielleicht machst Du mal bei Gelegenheit einen ähnlichen Vergleich wie Werner. Ich befürchte aber, dass dein Schüsselteleskop diese Flexibilität nicht zulässt.

Zu geringe Ankopplungsfaktoren bewirken leider ein Weichzeichnen der Details. Ich denke, dass kann man sogar theoretisch zeigen.


Viele Grüße,
Christian

 

[Jan_Fremerey (verstorben)]

Deine zu geringen Ankoppelungsfaktoren sind ebenfalls mindestens fragwürdig.

Hallo Christian,

ohne Bezug - etwa zu der von mir weiter oben zitierten Aufnahme - erscheint mir zumindest diese Behauptung fragwürdig. Vergleichsbilder mit längerer Ankopplung findet man gewiss reichlich im Internet.

Vielleicht machst Du mal bei Gelegenheit einen ähnlichen Vergleich wie Werner. Ich befürchte aber, dass dein Schüsselteleskop diese Flexibilität nicht zulässt.

Eine Reihe von kürzlich durchgeführten Vergleichstests wurden mit der auf f/22 abgeblendeten Schüssel und einem Kamera-Raster von 3,75 µm durchgeführt und entsprechen somit bei einer unobstruierten Öffnung von 5" weitgehend den instrumentellen Voraussetzungen, die Werner bei seinen Aufnahmen mit f/40 und 5,6 µm an seinem 150er Kutter hatte.

Gruß, Jan