О разрешении в планетной фотографии

[a.pozharov]

Спасибо, это по сути упрощенная формула модели Колмогорова...

Ну и соответственно начиная с какой-то апертуры ее рост не ведет к повышению разрешения, ни визуального, ни фотографического, возможно даже снижает.

Снижать может только в режиме коротких экспозиций при определенных условиях, и в чуть меньшей степени в визуальном режиме, как частном варианте режима коротких выдержек ( или некоторых типов АО ) Только относительно апертур бОльших размеров, вышедших из оптимума D/r0 ~2.5-3.5 Чем больше апертура и больше r0, тем сильнее пик эффективности сдвигается вправо, от 2.5 до 3.5.
Для длительных экспозиций атмосфера всегда ограничитель и уравнитель, нет пика эффективности.
Во всех случаях сильно снизить эффективность бОльших апертур относительно меньших могут "посторонние" факторы, но не атмосфера.
Ну бох с ним..
 

[Виниту]

Во всех случаях сильно снизить эффективность бОльших апертур относительно меньших могут "посторонние" факторы, но не атмосфера.

Похоже, Вы правы!

Нашел хорошую книгу по этому поводу, Field Guide to Atmospheric Optics. Скачать можно здесь https://4lib.org/book/818479/4f3e54?id=818479&secret=4f3e54
Там на стр 48 приведена формула для ЧКХ атмосферы (наверное, среди людей, которые в этом варятся, хорошо известная). Что интересно, она зависит только от размера атмосферных линз, и не зависит от размера апертуры (хотя оптическая разность хода лучей, вызванная атмосферной турбуленцией, зависит от апертуры). Поскольку итоговая ЧКХ системы атмосфера-телескоп есть произведение двух ЧКХ (атмосферы и телескопа), получим, что с ростом апертуры ЧКХ на любой частоте, вне зависимости от атмосферы, будет только расти. Хотя конечно когда она из-за атмосферы близка к нулю, разглядеть этот рост при изменении апертуры будет непросто.

[Виниту]

Вынося обсуждение разрешения из темы лунных ландшафтов) Небольшая иллюстрация о том, как определяется разрешение.

Для начала еще раз повторюсь, если на фото двойной видно, что это не две звезды и не одна, а какой-то овал, то это не значит, что телескоп разрешает двойную звезду. Это просто говорит о том, что это не одинарная звезда (если телескоп не глючит и это вообще не астигматизм, к примеру). А какая она там, двойная или тройная, телескоп, исходя из "овала", сказать не может: это за пределом его разрешения.

Сейчас же хочу показать, что если на фото видны две точки (или полоски), а между ними потемнение, то это еще не говорит о том, что разрешение телескопа не хуже, чем расстояние между полосками.

Допустим, у нас есть идеальный объектив в вакууме. И нет вообще никакого шума. Тогда объектив нарисует точку в виде картинки Эйри с центральным диском и колечками. Распределение интенсивности света в этой картинке дается известной формулой:

I = ( 1/alpha* J_1(pi*alpha*D/lambda)  )^2,

где J_1 - функция Бесселя 1-го порядка, alpha - угол от центра картинки. Угловой радиус кружка Эйри, принимаемый за критерий разрешения по Релею, соответствует первому нулю функции Бесселя и равен 1.22 lambda/D . Предельная частота, которая может пройти через телескоп, равна просто lambda/D.

Но вот что интересно: если приближать точки не только ближе критерия Рэлея, но и ближе, чем lambda/D, в суммарной интенсивности некоторое время еще будет сохраняться потемнение между ними. На прилагаемых картинках я показал, как будет работать вышеприведенная формула, если расстояние между точками равно 0.96 lambda/D . В принципе, такую картинку может построить любой желающий, у кого есть Эксель: в нем есть встроенные Бессели.

Видно (особенно если приблизить картинку, глядя только на ее верхушку), что суммарная дифракционная картина представляется двумя точками с расстоянием между ними равным примерно 0.5 lambda/D . Таким образом, по картинке можно было бы сделать вывод, что разрешение телескопа равно 0.5 lambda/D. Но это не так, поскольку истинное расстояние между точками равно 0.96 lambda/D.

Поэтому видимое расстояние между точками или линиями, между которыми виден темный промежуток (перепад контраста) не может надежно служить для определения разрешающей способности даже в том случае, если в картинке вообще не будет шумов и артефактов. Если же они будут, то тем более.

Т.е., наиболее осмысленным (и к тому же легко применимым в наше время цифровой фотографии) является определение через максимальную угловую частоту, которая содержится в даваемой телескопом картинке.

[Gleb1964]

Поэтому видимое расстояние между точками или линиями, между которыми виден темный промежуток (перепад контраста) не может надежно служить для определения разрешающей способности

Потому, что предельное разрешение определяется разрешением достаточно протяженной синусоидальной миры частотой \( \lambda / D \), а не даже двумя ее шпалами, при отображении которых может возникнуть темный промежуток. А вот на достаточно протяженной мире (много штрихов) этих темных промежутков между шпалами уже не будет, будет ровный фон. Свертка дифракционной функции рассеяния точки с удаленными шпалами миры заполнит темные промежутки между шпалами.

[Night Sky]

Поэтому видимое расстояние между точками или линиями, между которыми виден темный промежуток (перепад контраста) не может надежно служить для определения разрешающей способности

Потому, что предельное разрешение определяется разрешением достаточно протяженной синусоидальной миры частотой \( \lambda / D \), а не даже двумя ее шпалами, при отображении которых может возникнуть темный промежуток. А вот на достаточно протяженной мире (много штрихов) этих темных промежутков между шпалами уже не будет, будет ровный фон. Свертка дифракционной функции рассеяния точки с удаленными шпалами миры заполнит темные промежутки между шпалами.

Почему  2 разные астрокамеры по разному показывают  разделение тесных двойных ? В частности камера т7  и камера  skyris 274 c . При сегодняшнем ночном тесте  "эты северной короны " ( разделение   примерно 0,4"  , визуально видно  ( в 250 мм скоп)  четкое разбиение  этой двойной на 2 компоненты с уверенным  темным промежутком ( а не " талией как было  осенью) . Две раздельные звезды.  При фотосьемке камера т7  не бьет их надвое  а лишь показывает  перемычку , с " низким" контрастом. Камера  скайрис  четко бьет их надвое . Масштаб  я делал одинаковым с учетом пикселя. У обеих камер выкручен блок фильтр .  Как это можно обьяснить ? Разными рабочими  максимумами (  зеленый , красный и тд ) .  Фоты чуть позже добавлю . Интересно, что глаз  , повторюсь, четко делит это надвое , несмотря на разделение в 0,4 " , притом что   так биться оно должно   при разделении 0,5 "

я поначалу  думал что  просто контраст  с камеры т7 - ниже. Но по видимому  причина не в этом.  Тем более на   луне , камера т7 дает чуть боле детальную картинку  . То есть всё ровно наоборот.

Я даже  дополнительно разгонял камеру т7 , но  четкого разделения она так и не дала. А скайрис  делит  без проблем .  Но  всё равно , глазом видно лучше ,  глазом на 800 кратах с бинкой   видно  просто превосходное контрастное  изображение  2 раздельных дисков ,  крупно, четко, очень здорово. При включенном  ведении. 


ps  уточнил  разделение на сегодняшний день, там сейчас  чуть больше , 0,44 " . Сиинг  конечно не первоклассный ,  но близко к хорошему . К тому же камере т7  не помогло  даже  300 кадров в секунду  поделить это надвое.  А камера  скайрис спокойно это делит при 15 кадрах в секунду , и на более доинной выдержке ( которая должна замылить  изображение. ) А по факту всё наоборот

[Виниту]

Интересно, что глаз  , повторюсь, четко делит это надвое , несмотря на разделение в 0,4 " , притом что   так биться оно должно   при разделении 0,5 "

Глаз во многом превосходит камеры. Например, видит каналы на Марсе.

Что касается разного контраста камер, тут могут быть разные причины. Разные Барлоу или разный разгон на одной и той же Барлоу может вносить разную сферичку. Или если одна камера цветная, а другая чб, то могут быть эффекты, связанные с байеровской матрицей или с длиной волны, которая преобладает в стеке. Наконец, может быть просто разный сиинг на двух роликах.

[Night Sky]

Интересно, что глаз  , повторюсь, четко делит это надвое , несмотря на разделение в 0,4 " , притом что   так биться оно должно   при разделении 0,5 "

Глаз во многом превосходит камеры. Например, видит каналы на Марсе.

Что касается разного контраста камер, тут могут быть разные причины. Разные Барлоу или разный разгон на одной и той же Барлоу может вносить разную сферичку. Или если одна камера цветная, а другая чб, то могут быть эффекты, связанные с байеровской матрицей или с длиной волны, которая преобладает в стеке. Наконец, может быть просто разный сиинг на двух роликах.

Барлоу - одна и та же. Фокусные  я  корректировал неоднократно с обеими камерами , ни на одном ролике Т7  не  смогла четко поделить  эти 2 звезды. Роликов снял очень много (  порядка 40 штук ,  по 20 каждой камерой)  .  Сайрис четко  бьет эту  пару даже на одиночниках ( в момент улучшения сиинга) . В одиночкиках Т7  видно только   перемычку  или  намек на неё.

 По разному разгонял,  бесполезно , не хочет она ее делить и всё тут. Ролики снимал попеременно, влияние сиинга можно не учитывать.  Я с ноута перекину  материал на комп, покажу на примерах как это выглядит.  Просмотрел сейчас старые ролики с камеры скайрис и этой же парой ( она  тогда была теснее).  На одиночниках уверенно видно контрастную перемычку .  То есть даже тогда   звезда уже практически  делилась   даже без обработок , хотя была теснее  .  Сейчас же , видно даже   запас  в этой паре (  хотя для 0,44 , это нормально, получается) . Неясно.  почему ее не делит камера  Т7    Я ее недавно хвалил, а тут она так странно " слилась "     . Буду еще раз внимательно изучать материал свой , пересматривать,  может я сам  в чем то накосячил, хотя особо и не в чем..  Ерунда какая то

Заодно вспомнил про старые записи  с Альпийской долиной ,   я   точно помнил, что   " ручьи "  были  хорошо и контрастно видны   в динамике даже при 15 фпс.  С камеры же  т7 , их хоть и видно   в видеозаписи, но хуже по контрасту , это притом что  я писал  в  100  кадр\ сек.  Так что и по луне , получается , тоже недобор. Если  сравнить. А ведь  я тогда Долину снимал даже без ведения,  то есть  мал того что там дисперсия , там еще  и искажения от окуляра, и все равно контраст был выше

[Night Sky]

Я понял , почему  глаз  делит  0,44 "  надвое , а  камера  т7 - не делит.  Всё дело  в том, что  глаз " ловит " самые  интенсивные пики яркости  в дифракционном  диске ,  его внешнюю  часть  он не видит. А камера видит. Плюс динамический диапазон у камеры  разный. Из за чего получается так , что  глаз не увидел  бледную внешнюю периферию  дифракционного диска , из за чего  звезды  выглядят не  раздельными. Камера т7 - видит эту периферию , но  из за небольшого динамического диапазона , пики яркости дифракционного диска слабо отличаются от периферии . Поэтому   " перемычка " выглядит не темной  и звезда четко - не делится . Камера скайрис , видимо имеет некоторые отличия в динамическом диапазоне , и пики яркости с нее видны более четко. 

Получается динамический  диапазон камеры способен существенно влиять на  итоговую детализацию

На 2  фото выбраны лучшие кадры( сиинг был  нестабильным) . Здесь   контраст между  дисками выше.


Еще одна двойная "44 волопаса " (разница в блеске компонентов 1 м ).  Разделение всего 0,3 "

[Night Sky]

где J_1 - функция Бесселя 1-го порядка, alpha - угол от центра картинки. Угловой радиус кружка Эйри, принимаемый за критерий разрешения по Релею, соответствует первому нулю функции Бесселя и равен 1.22 lambda/D . Предельная частота, которая может пройти через телескоп, равна просто lambda/D.

Я наверное туплю, но  раз с увеличением частоты растет разрешение,   почему бы не снимать в ультрафолете ? Ту же луну, например.

[Smirnov Andrey]

Я наверное туплю, но  раз с увеличением частоты растет разрешение,   почему бы не снимать в ультрафолете ? Ту же луну, например.

Во-первых, камеры к ультрафиолету гораздо менее чувствительны, да и не всякий скоп его пропустит, а, во-вторых, и это главное, с уменьшением длины волны растёт влияние атмосферного турбулёжа, причём, далеко не линейно в отличие от теоретического разрешения.

[Night Sky]

Я наверное туплю, но  раз с увеличением частоты растет разрешение,   почему бы не снимать в ультрафолете ? Ту же луну, например.

Во-первых, камеры к ультрафиолету гораздо менее чувствительны, да и не всякий скоп его пропустит, а, во-вторых, и это главное, с уменьшением длины волны растёт влияние атмосферного турбулёжа, причём, далеко не линейно в отличие от теоретического разрешения.

Ну а если допустить  вариант   , что  сиинг  - шикарный. Ну вот допустим так случилось.  Кто то пробовал такое провернуть ? Есть какие то  статьи\ материалы с примерами , что получилось, если пробовали

[Infinity]

Смысл тратить на ультрафиолетную фигню шикарный сиинг? УФ актуален только для Венеры. Когда шикарный сиинг надо снимать на что есть. Проще уйти в длинноволновую область, ближе к ИК. В этом хотя-бы есть смысл, при сиинге среднего качества. Камеры в ИК имеют намного большую чувствительность чем в УФ, тут даже по QE разница по ттх очевидна.

[kryptonik]

Я наверное туплю, но  раз с увеличением частоты растет разрешение,   почему бы не снимать в ультрафолете ? Ту же луну, например.

Во-первых, камеры к ультрафиолету гораздо менее чувствительны, да и не всякий скоп его пропустит, а, во-вторых, и это главное, с уменьшением длины волны растёт влияние атмосферного турбулёжа, причём, далеко не линейно в отличие от теоретического разрешения.

Ну а если допустить  вариант   , что  сиинг  - шикарный. Ну вот допустим так случилось.  Кто то пробовал такое провернуть ? Есть какие то  статьи\ материалы с примерами , что получилось, если пробовали

Я, когда снимаю Венеру, каждый раз имею четыре канала, которые можно сравнить по разрешению. Если говорить про съемку Луны, ситуация такая: Каждый день лучше снимать с ИК светофильтром. По праздникам, если чувствуешь, что синг хорош, можно перейти на красный. Но разница будет не так велика, поэтому обычно ленюсь. По большим праздникам, которые случаются не каждый год, можно попробовать зеленый, но тут как пить дать атмосфера не даст получить полное разрешение. Синий плох всегда. УФ плох всегда до безобразия, «может быть где-то высоко в горах и не в нашем районе.»

[ma][im]

Каждый день лучше снимать с ИК светофильтром. По праздникам, если чувствуешь, что синг хорош, можно перейти на красный

А вот у меня дилемма, что лучше красный или ик-пасс, такое впечатление по МКС что мелкие детали лучше видны с красным фильтром, а в ик точка вроде как пожирнее и детали похуже, я к сожалению не могу сравнить за один пролёт сразу два фильтра и.к. кульминация станции всего несколько секунд хотя можно попробовать

[kryptonik]

Сколько я понимаю, перед вами стоит задача получить максимальное разрешение. Поснимали с ИК, получили определенный результат, хочешь, не хочешь, стоит переходить на красный в надежде на улучшение. Дальше видно будет, наберется статистика. Если вы оптимист по жизни, красный можно использовать почаще.

[ma][im]

Поснимали с ИК, получили определенный результат, хочешь, не хочешь, стоит переходить на красный в надежде на улучшение

Вот я так и решил, если всегда будет красный рано или поздно выстрелит хорошее небо

[Night Sky]

Поснимали с ИК, получили определенный результат, хочешь, не хочешь, стоит переходить на красный в надежде на улучшение

Вот я так и решил, если всегда будет красный рано или поздно выстрелит хорошее небо

А как можно провернуть сьемку   в красном канале с цветной камерой ? Или достаточно просто " выдрать " красный канал из  rgb .

[ma][im]

А как можно провернуть сьемку   в красном канале с цветной камерой ? Или достаточно просто " выдрать " красный канал из  rgb .

Я у себя в софте делал для 462й выбор красного канала (для фокусировки), а в ик850 пасс она становится моно и все три канала работают!
По поводу съёмки красного с красным фильтром на цветной камере не задумывался

[Night Sky]

А как можно провернуть сьемку   в красном канале с цветной камерой ? Или достаточно просто " выдрать " красный канал из  rgb .

Я у себя в софте делал для 462й выбор красного канала (для фокусировки), а в ик850 пасс она становится моно и все три канала работают!
По поводу съёмки красного с красным фильтром на цветной камере не задумывался

Просто вот допустим стоит конкретная задача , снять  луну в красном канале ( или  например в зеленом) конкретно с моим оборудованием.  Имеется камера т7  ( цветная)  ,  что докупить,, или  настроить , я  что то не очень  пока соображаю 

[ma][im]

Имеется камера т7  ( цветная)  ,  что докупить,, или  настроить , я  что то не очень  пока соображаю 

Цветной обычно снимают с ir-cut в цвете, а в ИК с ir-pass потом по желанию можно смикшировать это данные. Если хочется именно красный фильтр можно попробовать накрутить красный, а при обработке сделать разделение на каналы и взять красный канал (вероятно пакетно это умеет делать pipp)
Имеется ввиду из входного ser цветного с помощью pipp сделать разделение и получить три отдельных ser серии, дальше их складывать в as3 и обрабатывать по желанию, а мож и не разделять ничего просто сложить в as3 и взять из суммы нужный цвет