Какой Штрель считать хорошим?

[Pluto]

Комментарий администратора

Часть темы выделил в отдельный топик https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,225866.msg6409844.html#msg6409844

[ROVIAN]

Правда, где взять камеру с выдержкой 2 мс (= 500 кадров/с), чтобы вовсе не зависеть от турбуленции?

С камерами проблем нет, недавно вон обсуждали сенсор который 3к может и стоит доступно для увлечённых любителей, вопрос где света столько взять!

А у нас теперь как, если 174 - то начинающий, если 533 - продвинутый,  а 6200 это увлечённый ?   

[Алексей Юдин]

Для энтузиастов QHY530Pro.

[Night Sky]

как  я понял из своих же опытов , при уменьшении штреля происходит  снижение контраста между 2 дифракционными точками , то  есть точки продолжают еще какое то время нормально делиться , полностью реализуя " паспортное " разрешение , но происходит общее снижение контраста изображения , так и снижение контраста  промежутка относительно условно мелких деталей расположенных рядом .  На примере диска ганимеда с деталями , детали становятся достаточео бледным  и на дифракционном пределе уже  не способны показать  структуру , только бледные пятна  неопределенных форм как бы прилепленных   к той или иной части лимба  ( для 250 мм ) . А при хорошем штреле у деталей появляются более- менее резкие границы и контуры

[Vla]

Видно, что наилучшего разрешения оптическая система достигает в районе D/r0 = 4..5 при совокупном штреле порядка 0.3.

На мой взгляд, немного меньше, 4 < D/r0 < 4,5, что должно означать, что в 4-4,5 раза большая апертура обеспечит лучшее разрешение звёзд, чем как меньшая, так и большая апертура. Это недалеко от того, что я предполагал, но нужно помнить, что короткая экспозиция и визуальное восприятие — это не одно и то же. При низких значениях D/r0 (~1) визуальное восприятие близко к короткой экспозиции, но с увеличением значения оно постепенно приближается к длинной экспозиции.
Кроме того, звёздное разрешение — не единственный интересный фактор. Функция передачи модуляции даёт более полную картину, при этом разрешение ограничено уровнем контраста. На графике ниже показана передача контраста для выбранных значений D/r0, для длительной и короткой экспозиции (на основе Махаджана), а также для визуального контраста, который я смоделировал таким образом, что он смещается от близкого к короткой экспозиции при низких значениях D/r0 до близкого к длинной экспозиции при значительно более высоких значениях (где «v» — нормализованная частота). Дифракционные изображения показывают, как меняется дифракционная картина с увеличением D для заданного значения r0.

[ROVIAN]

Для энтузиастов QHY530Pro.

Лёша, а вот всё вроде хорошо... А мелкопиксельность не напрягает. Оптику подбирать ?

[Gleb1964]

Дифракционные изображения показывают, как меняется дифракционная картина с увеличением D для заданного значения r0.

Масштаб дифракционных изображений не согласуется с диаграммой.

Основная диаграмма сделана при условии постоянного диаметра апертуры D и растущего параметра r0. А картинка, показывающая развитие спеклов, показана при постоянном r0 и увеличивающейся апертуре D.

[Vla]

Как и функция передачи контраста турбулентности, коэффициент Штреля, связанный с турбулентностью, специфичен и отличается от коэффициента Штреля для непеременных аберраций. Его можно описать как статистическое среднее всех пиков функции рассеяния точки на дифракционном изображении. График ниже показывает значения Штреля для длинной и короткой экспозиции (на основе работы Расина; существует противоречие между значениями, приведенными в таблице, и уравнением, причём первые, более вероятно, верны), а также приближённые визуальные значения, все как функции D/r0.
Следует отметить, что модель турбулентности Колмогорова, предполагающая бесконечный внешний масштаб турбулентности, даёт несколько большую ошибку, чем более реалистичная модель с конечным внешним масштабом. Это может быть значительным при любительских больших апертурах (около 0,5 м), скажем, 20% или около того, при D/r0 ~ 5. В этом случае значение Штреля соответственно увеличится.

[Vla]

Дифракционные изображения показывают, как меняется дифракционная картина с увеличением D для заданного значения r0.

Масштаб дифракционных изображений не согласуется с диаграммой.

Основная диаграмма сделана при условии постоянного диаметра апертуры D и растущего параметра r0. А картинка, показывающая развитие спеклов, показана при постоянном r0 и увеличивающейся апертуре D.

Не совсем. График основан на выбранных значениях отношения D/r0. Неважно, увеличивается ли D или уменьшается r0, важно значение отношения. При анализе дифракционного изображения, увеличение D при постоянном r0 (показано) приводит к уменьшению размера диска Эйри, но к увеличению разложившего центрального максимума, в то время как увеличение r0 при постоянном D приводит к разложению и увеличению существующего диска Эйри. Это не имеет значения; важно значение D/r0.

[Алексей Юдин]

Лёша, а вот всё вроде хорошо... А мелкопиксельность не напрягает.  Оптику подбирать ?

Это для планет "напрягает"? Наоборот, расслабляет - барлухи всё чаще не нужны!

[AntonP]

При одном и том же фокделе (и "острие" у каждой точки изображения) у скопов разного диаметра разные же фокуса, т.е. масштабы изображения. А масштаб (грубо) M = f'/250 - т.е. один и тот же объект предстаёт в скопе бОльшего диаметра в увеличенном виде, потому глаз становится способен увидеть больше деталей.

Т.е., разрешающая способность телескопа определяется не линейным, а угловым размером диска Эйри, который зависит от апертуры, а не от фокделя?

[ekvi]

при хорошем штреле у деталей появляются более- менее резкие границы и контуры

В Вашем описании отсутствует "виновник" снижения контраста. А он = световая "пыль", образованная по многим причинами:
1. Аберрации оптики, дефекты покрытий и пыль - всё это "вморожено" в оптический тракт и рассеивает свет, повышая уровень фона и снижая контраст.
2. Дребезг атмосферы, монтировки и др. случайные воздействия во время сеанса - создают те же световые "шумы" на изображении, что и в п. 1.
3. Дефекты глаза / фотокамеры и их собственные шумы.

Я не добрался до Ваших снимков, но по снимку, сформированному GraУ25, могу проиллюстрировать своё "штрельное" понимание происходящего. GraY25 снял много роликов участка Луны, из отснятых кадров (всего 100 000) он отобрал (условно) 10 000 хороших, примерно соответствующих его оптике и хорошему сиингу, и сложил их в спец программе.
При сложении кадров полезный сигнал (в том числе и "вмороженные" дефекты) усиливается, а случайные = блуждающие сигналы ( = шумы) ослабевают пропорционально корню квадратному из числа слагаемых кадров, т.е. в данном случае в (10 000)^0.5 = 100 раз. То есть изображение очищено в 100 раз от рассеянного света и потому имеет повышенный контраст.
Ту же операцию необходимо проделать и с "атмосферным штрелем": из хорошего штреля Sт = 0.81 он становится (после сложения в стакере) очень хорошим: Sт = (0.81)^0.5 = 0.9 или из очень хорошего Sт = 0.9 - отличным: Sт = (0.9)^0.5 = 0.95.
Всё это позволило GraY25 в полной мере реализовать разрешающую способность его оптики, и на его результирующем снимке различимы "лунные крошки" размером в 720 м.

Отсюда мораль (для неофитов): устраняйте все "вмороженные" дефекты! Добивайтесь идеальной оптики, матриц и - поскольку это в наших руках - идеальных монтировок и (для богатеньких буратин) - идеального сиинга. Ну, и дорабатывайте стакеры: точнее ровняйте кадры, используйте аппаратные маски (конкретно для вашего скопа), чтобы иметь возможность удалять из кадров и "вмороженные" дефекты (ЦЭ, например) вашей оптики и т.д.

[BIG TRAIL]

То есть изображение очищено в 100 раз от рассеянного света и потому имеет повышенный контраст.

   В  фото-сложении  и дальнейших операциях над отснятым материалом  с контрастом  происходят странные дела -  то , что визуально определяется  как   высоко контрастное доминирующее образование,  на фото в целом изумительного качества   может почти совершенно теряться.    То ли кривые чувствительности глаза  и камеры не совпадают, то ли что-то иное.   

[Сергей Казаков]

   И воще мазня детсадовская получается.

[Gleb1964]

График основан на выбранных значениях отношения D/r0. Неважно, увеличивается ли D или уменьшается r0, важно значение отношения.

Владимир, как только Вы провели общую ко всем линиям графика кривую пороговой чувствительности приемника, Вы, тем самым, зафиксировали апертуру. После этого отношение D/r0 на вашем графике может меняться только по причине изменения атмосферного радиуса корреляции r0.

Если бы менялась апертура D, тогда для каждого значения D требруется масштабировать пороговую контрастность приемника, потому, что меняется нормировка и по горизонтальной частотной оси, и по вертикальной оси. Большая апертура растет линейно по передаваемым угловым частотам и в квадрате по количеству светосбора. Тогда на графике должно было быть много линий приемника, отдельно для каждой из кривых.   

Т.е. возвращаясь к тому, что на графике D/r0  меняется только за счет атмосферной турбулентности r0  при фиксированном диаметре D , картинка должна была быть примерно такой, чтобы не вводить в заблуждения:




Кстати, вот тут по ссылке от Гарвардского университета https://home.ifa.hawaii.edu/users/kaiser/wfhri/psfanimations/psfs.html есть много сгенерированных картинок функции рассеяния точки при разных соотношениях D/r0 для больших апертур, но там фиксирован r0 и увеличивается D:

These images were constructed by generating a large realisation of a phase screen with the Kolmogorov spectrum with Fried length of 40cm. A circular pupil was then stepped across the screen and PSFs computed using diffraction theory (in the usual near-field limit). The step size was 0.125m, corresponding to a sampling rate of 100 Hz (for a wind speed of 12.5m/s) and the box size is 1.25 arcsec (assuming a wavelength of 0.8 micron). Each realisation shows a sequence of 256 frames.

Например, при отношении:
       
 D/r0 = 1м/40см = 2.5           


     
D/r0 = 1.5м/40см = 3.75               



D/r0 = 2м/40см = 5



D/r0 = 3м/40см = 7.5



D/r0 = 4м/40см = 10



D/r0 = 8м/40см = 20

[Сергей Казаков]

    Красиво и похоже .

[BIG TRAIL]

3.75  - отлично,   1.5. метра  рулят!
 Не зря  с них   писались  отличные отзывы,   визуальщиками. 

[ekvi]

над отснятым материалом  с контрастом  происходят странные дела ... То ли кривые чувствительности глаза  и камеры не совпадают, то ли что-то иное

Со 100х очисткой можно провести аналогию с вакуумированием: вакуум 1 мм.рт.ст., а из-под колпака откачано всего-ничего 20% молекул! Помню, пытался складывать кадры - уже пиксель "забит" (8-битный), а шумы только чуть-чуть (как туман) рассеялись. А дипы так вообще требуют многочасовых накоплений полезного сигнала и, соответственно, не 100х, а миллиардно-кратной очистки от шумов ...
Насколько я усвоил, у глаза и у камеры не только разные чувствительности к цветам, но - главное - пиксель копит свет ~ линейно, а глаз воспринимает яркость адаптивно, по логарифмической шкале.
Но на эту тему лучше не мне излагать свои предположения, а профессиональным астро-фотографам нас просвещать.

[Сергей Казаков]

   Откачено 759/760 молекул .

[ysdanko]

Красиво и похоже .

Но не для нас. В наших болотах не бывает 40см.  Даже для ближнего ИК.