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planetenartefakte

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HerbertHeimel

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Hallo!
Die bei unseren Planetenbildern häufig auftretenden dunklen
Ringe in Randnähe haben mir keine Ruhe gelassen. Weil mich die
graue Theorie nicht mag, habe ich eine experimentelle Prüfung
gemacht: Ein 6mm Loch in schwarzem Tonpapier, von hinten durch
eine Mattscheibe beleuchtet, ergab einen guten Kunstplanet.
Diesen nahm ich aus ca. 3m Entfernung mit einem Feldstecher-
objektiv und der DMK21 auf, natürlich bei bestem Seeing.
Mit einer Irisblende stellte ich die f-Werte ein.
Die Summenbilder ( 60% von 1000 ) bearbeitete ich dann so wie
meine Marse, die mit f30 aufgenommen wurden.
Link zur Grafik: http://public.bay.livefilestore.com/y1prmm3FoJIen20c8k6UwFMDW4D8qc7882r3KICunYskHBsUMT8SL05Gs1LsZLQWKvf9u-beMwMK5DTBsa1BLfhZg/bmarstestb1.JPG
Wie man sieht, treten auch hier die lästigen Ringe auf!
Offensichtlich sind sie ein Ergebnis von Beugung und
Schärfung. Auf den Beugungseffekt deuten die verschiedenen
Randabstände, in Abhängigkeit von Farbe und Blendwerten, hin.
Zur Kontrolle habe ich einige Beugungsbilder von Kunststernen
gemacht. Die ungeschärften, aber kontrastverstärkten Bilder
ergeben eine nette Demonstration der Abhängikkeit des
Auflösungsvermögens.
Link zur Grafik: http://public.bay.livefilestore.com/y1prmm3FoJIen11QX7s5bj86KeY2RNcV08g85Fybg_CEOlcDv0slnFki5-pv3PpsIuFtE6lPxcJDH8umxEr9iHI8A/btestaufl1.JPG
Grüße: Herbert
 

Jan_Fremerey

Aktives Mitglied
Hallo Herbert,

das ist eine sehr schöne Studie, die Deine Vermutung bestens zu bestätigen scheint und die sich - wie schon gesagt - auch im Einklang mit der Theorie zur Lichtbeugung an Kanten befindet. Danke für diese überzeugende Aufklärung!

Gruß, Jan

P.S. Auch die Demonstration des Unterschieds im Auflösungsvermögen am roten und blauen Ende des Spektrums ist sehr eindrucksvoll und überzeugend.
 
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Jan_Fremerey

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Hallo Oliver,

habe vor einiger Zeit schon mal probiert, die letzte Schärfung mittels einer Kreismaske auf einen vom Planetenrand abgesetzten, inneren Bereich der Planetenoberfläche zu beschränken. Das funktioniert ganz ordentlich.

Gruß, Jan
 

Starhead37

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Hallo Jan,

Das wäre in meinen Augen bereits eine partielle Schärfung. Auf diese Weise wollen wir das ja eigentlich nicht so gern.

Gruß,
Oliver
 

Jan_Fremerey

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Zitat von Starhead37:
Das wäre in meinen Augen bereits eine partielle Schärfung. Auf diese Weise wollen wir das ja eigentlich nicht so gern.
... wenn wir aber andererseits auch den Beugungsring nicht wollen, müssen wir schon zu einem Kompromiss bereit sein.

Meine Planeten zeigen i.a. an den Rändern ohnehin weniger Kontrast als im Zentrum. Darum bewirkt auch eine Schärfung am Rand viel weniger als in der Mitte. Der Beugungsring ist in vielen Fällen das kontrastreichste Element am Rand und wird somit bei der Schärfung in unangemessener Weise verstärkt. Das muss man doch nicht unterstützen, wenn man ansonsten am Rand nichts gewinnt. Da sehe ich jetzt noch keine unzulässige Manipulation.

Man mag da schon eher die gesamte Schärfungsprozedur als eine Manipulation betrachten, die man - zur Vermeidung einer Überbewertung (!) des Beugungsrings - mit Hilfe der von mir vorgeschlagenen zonalen Begrenzung lediglich am Rande des Planeten ohne erkennbaren Verlust ein wenig abmildert.

Gruß, Jan
 

TorstenEdelmann

Aktives Mitglied
Hallo Herbert,

Sehr gute Analyse und Darstellung des Problems. Wie es scheint, gibt es da wohl die verschiedensten Artefaktarten. Wir hatte letztens ja schonmal kamerabedingte Geisterbilder hier besprochen. Hast Du mit Deiner DMK auch schonmal solche horizontal verschobenen Geisterbilder beobachten können ? Mit welchen Frameraten nimmst Du üblicherweise auf ?

Danke & Gruß,
Torsten
 

HerbertHeimel

Aktives Mitglied
Hallo Jan!
Der hier Auftretende Beugungseffekt kommt dadurch zustande,
dass jeder Planetenpunkt als Beugungsbild (Scheibchen und
Ringe, siehe obige Sternbilder )am Chip abgebildet wird.
Das Planetenbild ergibt sich dann als einfache Summe dieser
Beugungsbilder, hat also mit der Beugung an der Kante wenig
zu tun.

Hallo Oliver!
Was kann man tun?: Möglichst wenig Bildbearbeitung,dh.warten
auf das Traumseeing, partielles Schärfen nach Jan,
retuschieren, oder einfach akzeptieren. Mehr fällt mir
momentan nicht ein. Letztere Methode gibt immerhin Aufschluss über den Grad der Bildbearbeitung.

Hallo Torsten!
Verschobene Geisterbilder habe ich noch nicht festgestellt.
Normalerweise nehme ich 1000 Bilder pro Kanal auf.
Je nach Seeing, Helligkeit und Rotationsgeschwindigkeit
gelegentlich auch 500 oder 2000.

Grüße: Herbert
 

Jan_Fremerey

Aktives Mitglied
Hallo Herbert,

Dein völlig zutreffender Hinweis auf die von jedem Lichtpunkt ausgehende Elmentarwelle läßt mich vermuten, dass Du als Physiklehrer tätig warst. Das von Dir beschriebene Prinzip wird gewöhnlich mit dem Namen Huygens in Verbindung gebracht - "Huygenssches Prinzip" - und erlaubt u.a. die zeichnerische Konstruktion von Beugungsbildern, die an beliebigen Licht/Schatten-Übergängen entstehen, insbesondere an beleuchteten Spalten, Drähten und Kanten.

Durch die Überlagerung der von solchen Gegenständen ausgehenden Elementarwellen ergeben sich an den Schattenbildern dieser Gegenstände wellenartig ausgeprägte Säume mit mehr oder weniger stark ausgeprägten, linienförmigen Helligkeits-Minima und -Maxima.

Auf einer zusammenhängenden Fläche fallen diese Minima und Maxima nicht auf, weil sie von den Beugungsbildern benachbarter Ausgangspunkte überdeckt werden. An der dunklen Seite einer Kante fehlen aber solche benachbarten Leuchtpunkte, und deshalb wird das erste Beugungsminimum der kantennahen Leuchtpunkte nur in vermindertem Umfang überdeckt. Es bleibt somit - zumindest bei kontrastverstärkter Betrachtung - erkennbar.

Auf diese Weise kommt am Ende die dunkle Beleuchtungs-"Rinne" im hellen Teil des Beugungsbildes jeder Kante zustande, so auch auf der hellen Planetenscheibe in entsprechendem Abstand vom Planetenrand.

Gruß, Jan
 
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HerbertHeimel

Aktives Mitglied
Hallo Jan!

Mit Deiner Physiklehrertheorie hast Du schon recht.
Die Huygens-Theorie gilt allerdings nur für kohärentes
Licht, was für das Licht, welches von den einzelnen Planeten-
punkten kommt, nicht der Fall ist. Somit kommen die einzelnen, von der Optik erzeugten Beugungsbilder nicht zur
Interferenz, sondern es addieren sich nur ihre Helligkeitswerte. Dadurch entstehen natürlich am Planetenrand
auch Zonen, welche einer Beugung an der Kante ähnlich sind.

Grüße: Herbert
 

oliver_p

Aktives Mitglied
Hallo Herbert,

eine sehr schöne Studie samt Erklärung einiger Artefakte am von der Phase beleuchteten Planetenrand.
Der Beugungseffekt duerfte z.B. die Randartefakte an meiner Venusaufnahme erklären, schön erkennt man auch, die mit abnehmder Wellenlänger kleiner werdenden Ränder analog zur Airy-Disk (ich rechne nacher mal die Größe der Disk im Aufnahmemasstab nach...). Eine Rotation der Kamera dürfte sich hier nicht auswirken.
Etwas unsicher bin ich z.B. bezüglich dieser Marsaufnahme. Die Ringkonturen sind mehrfach vorhanden, die Proportionalität zur Wellenlänge ist nicht so eindeutig und soweit ich mich erinnere treten sie in x-Richtung des Kamerabilds auf (getestet durch Drehen der Kamera). Das scheint eher das zu sein, was Torstem plagt. Ich habe meine NET Kamera damals aufgegeben und die DMK zugelegt, womit zumindest diese Artefakte bei meinen Aufnahmen erledigt waren.

Viele Grüße & CS,
Oliver
 

Jan_Fremerey

Aktives Mitglied
Hallo Herbert,

wir haben es doch hier im wesentlichen mit einer vom Planeten ausgehenden, ebenen Wellenfront zu tun, d.h also mit einem über die Distanz des Objektivdurchmessers kohärenten Licht, und die Beugung findet an der Objektiv-Fassung statt. Sehe ich das falsch?

Gruß, Jan
 

oliver_p

Aktives Mitglied
Hallo Jan,

ja ich weiss. Zumindest ist der Effekt bei den DMKs weit weniger ausgeprägt oder findet bei höheren Frameraten bzw. kürzeren Integrationszeiten statt, als bei meiner alten Foculus. Ich habe mal meine externen Platten mit den AVI Archiven rausgekramt, denn ich erinnere mich dunkel an ähnliche Saturnaufnahmen von mir. Hoffentlich finde ich sie, denn ich hatte sie nicht weiter bearbeitet.
Emil Kraaikamp scheint bei 60fps ähnliche Probleme mit der DMK zu haben, siehe hier:
I wouldn't recommend 60fps for the DMK camera's though, you'll likely get onion ring like artifacts (because of the camera electronics, not because of the seeing).
Er hat auch diesen schon erwähnten Thread im TIS Supportforum initiiert...

Viele Gruesse,
Oliver
 
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HerbertHeimel

Aktives Mitglied
Hallo Jan!
Das von einem Punkt des Planeten ausgehende Licht kommt natürlich in praktisch ebenen Wellenzügen an. Die Optik
macht daraus das bekannte Beugungsbild (Scheibe + Ringe).
Mit Licht von einem benachbaten Punkt passiert das Gleiche.
Die beiden Punkte sind aber voneinander unabhängige
Lichtquellen, dh. ihre Lichtwellen sind nicht kohärent, bzw
sie können nicht miteinander interferieren.

Hallo Oliver!
Die Randartefakte bei Deinen Venusbildern sind ein sehr
schönes Beispiel für den besagten Effekt.
Die Artefakte in der Marsaufnahme scheinen mir eindeutig
auslesebedingt zu sein.

Grüße: Herbert
 

Jan_Fremerey

Aktives Mitglied
Hallo Herbert,

vielen Dank für Deine Hinweise. Du hast offenbar ganz Recht: Eine - konstruktive oder destruktive - Phaseninterferenz kann hier lediglich an der Objektivfassung entstehen, und das vom Planeten eintreffende, inkohärente Licht führt auf dem Kamerachip lediglich zu einer einfachen Aufsummierung von Beugungs-Intensitäten.

Gleichwohl ergibt sich am Rand der Planetenscheibe eine Schattenlinie. Auf dieser Linie liegt nämlich das erste Intensitätsminimum aller von den äußersten Randstrahlen des Planeten an der Objektivfassung ausgelösten Beugungsbilder, und aufgrund der fehlenden Lichtquellen außerhalb des Planetenrands wird diese Schattenlinie nur in vermindertem Umfang ausgeleuchtet.

Gruß, Jan
 

oliver_p

Aktives Mitglied
Hallo,

ich habe das Thema mal in einem Artikel zusammengefasst: Diffraction pattern artefacts. Die Beugungseffekte lassen sich auch perfekt künstlich absolut analog zur Praxis simulieren. Kommentare und Verbesserungen sind selbstverständlich erwünscht.

Viele Gruesse,
Oliver
 
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