Эксперимент по определению падения яркости при увеличении кратности

[Астролис]

Провел эксперимент, который показывает, как увеличение телескопа влияет на яркость изображения. Для этого я использовал следующий набор окуляров: 40мм, 25мм, 17мм, 10мм и 6.3мм. Увеличения, которые они дают на моем телескопе, соответственно: 32x, 52x, 76x, 130x и 206х.
Тестирование проводилось на телескопе Sky Watcher MAK102. Съемка через окуляр производилась с рук фотокамерой Canon 450D с неизменными настройками выдержки, диафрагмы и чувствительности, чтобы можно было точно определить падение освещенности с возрастанием увеличения. Объект съемки - соседний дом, расстояние примерно 250 метров.

Увеличение 32х:



Увеличение 52х:



Увеличение 76х:



Увеличение 130х:



Увеличение 206х:



После обработки снимков можно составить сравнительную таблицу освещенности (для каждого значения кратности, слева направо по порядку). Число снизу означает относительную освещенность по сравнению с первым вариантом.



Некоторые расчеты:

При увеличении кратности с 32 раз до 52 раз, т.е. в 1.6 раза, яркость упала в 1.3 раза
При увеличении кратности с 32 раз до 130 раз, т.е. в 4 раза, яркость упала в 4.55 раза
При увеличении кратности с 32 раз до 206 раз, т.е. в 6.35 раза, яркость упала в 12.5 раз

Обратите внимание на стремительное увеличение скорости падения яркости

[Pluto]

 

[ORSA]

Обратите внимание на стремительное увеличение скорости падения яркости

Выбросил - в окно 5мм ортоскоп и линзу барлоу.
Веду поиск 10 и 15 ки. 

[jelly]

Обратите внимание на стремительное увеличение скорости падения яркости

Выбросил - в окно 5мм ортоскоп и линзу барлоу.
Веду поиск 10 и 15 ки. 

Выбрасывать не надо. 
Все-таки на больших увеличениях наблюдают планеты чаще всего, а для них падение яркости не особо критично (иногда наоборот, хорошо). Ограничение по использованию больших увеличений для планет чаще всего накладывает состояние атмосферы.
Если правильно понимаю, 5мм окуляр (без ЛБ, в смысле) на Вашем телескопе (Тал-200 имею в виду) даст 400х, примерно. Окуляр для такого увеличения все же стоит иметь для тех моментов, когда атмосфера бывает отличная (пусть такое бывает и редко).
Но, конечно, 10мм и 15мм покупать все равно стоит.

[ORSA]

To: Андрей С

По идее зависимость должна быть квадратичная. Сравнивать надо изменение яркости для соседних снимков, а не по отношению к самому яркому. Я нарисовал график падения яркости при переходе от одного увеличения к другому (теоретическое падение (квадратичный метод) и с матрицы (то, что вы намеряли)). Матрица не совершенна и промерить ей падение яркости во всем диапазоне увеличений нельзя -  для каждого уровня яркости есть свой оптимальный ISO, это точка пересечения на графике (для такого увеличения выбранный вами ISO наиболее точно отражает яркость). Увеличивая и уменьшая ISO вы можете менять точку пересечения влево и вправо. Удачи.   

[Pilgrim]

А измерения производились по линейному (без логарифмизации!) RAW, после калибровки bias-ами?

Если нет, то тест не корректен.

[Астролис]

Я вообще полагал, что при РАЗНЫХ условиях освещенности, но НЕИЗМЕННЫХ параметрах выдержки, диафрагмы и ISO  разность яркости снимков будет с достаточной точностью повторять разницу освещенности (в одинаковое количество раз). Снимки я делал не в RAW, а сразу в JPEG

Выходит что это не так...вернее не совсем так...

Что касается того, что надо мерить относительно предыдущего, а не самого первого - то тут надо определить, что именно мы хотим рассчитать. Я же хотел рассчитать во сколько раз упадет освещенность, если минимальную кратность увеличить в n раз.

Я повторю тест с учетом того, что сказал ORSA, то есть буду определять относительное падение яркости для двух соседних увеличений с индивидуальными настройками фотокамеры.

[Pilgrim]

Я вообще полагал, что при РАЗНЫХ условиях освещенности, но НЕИЗМЕННЫХ параметрах выдержки, диафрагмы и ISO  разность яркости снимков будет с достаточной точностью повторять разницу освещенности (в одинаковое количество раз). Снимки я делал не в RAW, а сразу в JPEG

Дело в том, что матрица фиксирует излучение линейно - сколько фотонов попало, столько значение пиксела (умножить на коэффициенты квантовой эффективности, усиления, пропускания оптики и микровильтров) плюс константа bias.

В Джипег (или при импорте рава в фотошоп) записываются не эти значения, а преобразованные очень нелинейной функцией (логарифмизация, гамма-коррекция). Нелинейная означает разный наклон кривой в каждой точке (то есть равное приращение значения пикселя в РАВ даёт разное приращение в итоговом файле, в зависимости от яркости в этой точке).

Поэтому любые сравнительные измерения должны проводиться только по линейному РАВу, и только после вычета среднего "пьедестала" bias. Для 350Д оно обычно равно 256, для 450Д я не знаю, надо проверять. Для этого надо сделать кадр с тем же исо, с короткой экспозицией и закрытой крышкой объектива. Затем измерить средний уровень для этого кадра по линейному РАВ. Это значение затем нужно вычитать из измеренных.

Всё это легко делается в МаксимДЛ или Ирисе. Если эти программы вам не знакомы, просто переснимите исходники в РАВе плюс кадр для bias, и пришлите мне на ichekalin гавгав gmail точка ком, там делов на 5 минут.

[Астролис]

Всё это легко делается в МаксимДЛ или Ирисе. Если эти программы вам не знакомы, просто переснимите исходники в РАВе плюс кадр для bias, и пришлите мне на ichekalin гавгав gmail точка ком, там делов на 5 минут.

Ок. Как пересниму, так сразу пришлю

[ORSA]

Когда будешь снимать - выбирай ISO так, что бы соседние кадры не были засвечены или излишне затемнены

[Pilgrim]

Когда будешь снимать - выбирай ISO так, что бы соседние кадры не были засвечены или излишне затемнены

Главное на одном ISO снимать все кадры. На том, на котором самая яркая картинка не будет пересвечена (лучше 200-400, а яркость экспозицией довести).
Потому что усиление не строго пропорционально паспортным цифрам ИСО.

Линейность матриц Кэнонов в области низких освещённостей хорошая, я даже фотометрию делал со средне-квадратичной ошибкой 0.03^m.
Если бы была плохой, невозможно было бы качественно откалиброваться, и камера была бы почти непригодна для астрофото.

А шумность темных кадров скомпенсируется тем, что брать надо среднее значение интенсивности по определённой площади, ошибка будет мизерная.

Добавлю еще пару рекомендаций для чистоты эксперимента
1) нужно следить, чтобы в центр кадра попадал один и тот же участок изображения. Потому что даже кажущиеся почти одинаково освещенными участки могут на самом деле сильно отличаться. Плюс виньетирование к краям растёт в линейной мере быстрее, чем кажется глазом.

2) Снимать в безоблачный день, но желательно предмет, не освещенный солнцем. Не на рассвете/закате. Чтобы за время съёмки освещенность не сильно менялась. Это тоже важно, потому что глаз практически не замечает.

[ORSA]

Интересно получится. Намечается такое исследование линейности матрицы CANON 

[Mihail Sedyh]

Линейность матриц Кэнонов в области низких освещённостей хорошая, я даже фотометрию делал со средне-квадратичной ошибкой 0.03^m.
Если бы была плохой, невозможно было бы качественно откалиброваться, и камера была бы почти непригодна для астрофото.

По-моему все современные сенсоры и КМОП и ПЗС имеют очень хорошую линейность...

Я в результате не совсем понимаю цель эксперимента? Проверить линейность характеристики матрицы Кэнона?

[ORSA]

Цель простая. Изначально топикстартер -  хотел выявить зависимотсь яркости от увеличения.
У него получилась не совсем та зависимость, какя должна быть.
Я так понимаю, что текущие задачи разобраться почему практика расходится с теорией. 

[tlgleonid]

Я так понимаю, что съемка велась в окулярной проэкции? Если так, то нужно учесть еще одно обстоятельство: выходной зрачок объектива должен совпадать с выходным зрачком окуляра, а диафрагма быть такой, что бы выходной зрачок полностью в нее проваливался, то есть в вашем случае условие такое: F/A>7мм, F - фокус, A - диафрагменное число. То есть, если фокус 28мм, а диафрагма 5.6, то 28/5.6=5, что меньше 7 и нам не подходит.

[Астролис]

Изначальная цель эксперимента - я хотел посмотреть с помощью аппаратуры, как падает яркость в ростом увеличения. Причем не столько в цифрах, сколько наглядно - с помощью фото, которые выложил. Но я не учел некоторые вещи, в результате чего получилось не совсем то, что должно было. Теперь задача такая - повторить эксперимент с учетом неучтенных ранее погрешностей и посмотреть, что получится. И теперь уже эксперимент получится совместным  

Диафрагма 5.6, фокус фотообъектива 55 мм. 55/5.6 = 9.8

Блин...проще фотометр взять Не ожидал таких сюрпризов от казалось бы простого метода измерения яркости с помощья фотокамеры

[Mihail Sedyh]

Блин...проще фотометр взять Не ожидал таких сюрпризов от казалось бы простого метода измерения яркости с помощья фотокамеры

Гы..., дык весь прогресс цифровой фототехники был направлен на то, чтобы с помощью шикарного, совершенно линейного сенсора было практически невозможно хоть что-то измерить...
Это как если бы взяли нормальную линейку, местами бы ее растянули, местами сплющили, отрезали начало и конец, поверх нанесли еще пару несовпадающих шкал, стерли все цифры и обозначения, зазубрили рабочий край и заставили бы ей чего-нибудь мерять...

[ORSA]

Гы..., дык весь прогресс цифровой фототехники был направлен на то, чтобы с помощью шикарного, совершенно линейного сенсора было практически невозможно хоть что-то измерить...

Ну всю правду то не скрыть   
Яркость формально определяется по формуле (R+G+B)/3 , источник http://linux-admin.net.ru/gimp/gimp/node148.html

Яркость будет уменьшаться пропорционально квадрату увеличения ... не все корректно промерено, но местами ...

[LeftUser]

Имхо, фоткать надо равномерный фон, а то на результаты будет влиять какая часть темного окна попала в кадр, кстати на последнем снимке это окошко занимает чутьли не половину поля зрения. Наверное лучше наводиться на облака или большую равномернопокрашенную стену.

Ну или вырезать на каждом снимке и общитывать только ту часть, которую видно в поле зрении на снимке с самой большой кратностью.