Зарегистрировано: 316




Помощь  Карта сайта

Текст дня


Фото дня

Баня и бассейн 3.jpg

Баня и бассейн 3.jpg



Воробино
Через турбуленцию к звездам
В блоге представлены фото с моего сетапа. Первую зиму телескоп пережил на кухне, летом поселился на балконе с видом на залив, на окраине Петербурга. См. статью про наблюдения через балконную дверь. На балконе сиинг лучше, но места меньше. В итоге, была сделана мини-опора, вместо штатной треноги, а теперь в планах ..
Письмо | Сообщение | ВКонтакте | Астрофорум |

Для добавления вашего собственного контента, а также для загрузки текстов целиком, загрузки текстов без разбиения на страницы, загрузки книг без разбиения на тексты, необходима авторизация. Если вы зарегистрированы на сайте, введите свой логин и пароль. Если нет, пожалуйста, пройдите регистрацию



Опубликовано в: Блог: Астрофото - как это работает?
Клуб: Обработка астрофото. Cъемка, сложение, постобработка
<--Астрофото
<--Любительская астрономия (ЛА)

0





О кроликах и капусте. Популярно об основах
/pterodactilus vulgaris/
12.02.2020


Успешное астрофото зависит от понимания и соблюдения некоторых общих принципов. Попробуем разобраться, что откуда растет и с чем его едят.

Чем больше фокус, тем меньше экспозиция. Чем меньше пиксель, тем меньше света на него попадает. Эффект такой же. Зависимость квадратичная - при изменении фокусного расстояния в 2 раза, яркость падает в 4 раза. Изменение количества света, собранного пикселем при изменении его размера пропорционально изменению площади пикселя.

Проведем наглядный и понятный опыт. Возьмите фонарик и выйдете ночью на улицу. Направьте фонарь на стену ближайшего дома, а потом в сторону леса. Что будет ярче - стена дома или лес? Ярче будет стена. Почему? Потому что пиксель (в данном случае "ячейка" в глазу) от стенки получает больше отраженного света за счет высокой отражающей способности стены и за счет близости к наблюдателю. Экспозиция большая, как результат - ячейка в глазу насыщена светом.
В то же время глаз ничего не получит от леса, в силу его значительной удаленности и в силу его слабо отражающей свет поверхности. Экспозиция получается маленькая, в темноте ничего будет не видно. Нам будет казаться, что там ничего нет или мы увидим слабые контуры опушки леса. С фокусом история такая же - чем он больше, тем свет на матрице будет слабее.

Теперь возьмем бинокль и повторим наш эксперимент. Мы увидим слабо-освещенный фонарем лес, и кролика за деревом. И получим "ожог" сетчатки от близкой и ярко освещенной стены. Почему? Потому что мы увеличили экспозицию. Мы собрали больше света, что эквивалентно уменьшению фокуса, и тем самым подняли поверхностную яркость стены, леса и кролика.

Многих волнует вопрос - пухнут ли при изменении фокуса или пикселя звезды? А пухнет ли при этом стена или лес, на которую мы смотрим в бинокль? Не думаю. А кролики в лесу? Обязаны пухнуть, кмк, но только потому, что когда на них направлен фонарь, они видят капусту и начинают жрать ;D

Так вот, о капусте. Почему мы видим ее в бинокль и не видим невооруженным глазом? Потому что капуста далеко от нас и "проваливается" в ячейку сетчатки глаза (в пиксель) вместе с кроликом. Когда мы смотрим на кролика в бинокль, мы увеличиваем сэмплинг, т.е. размер условно различимых глазом качанов, приходящихся на площадь ячейки (или их масштаб). Чем больше будет сэмплинг, тем лучше мы сможем рассмотреть кролика и то, что он ест.

Выводы и аналогии с астрофото простые - увеличивая фокус телескопа, мы "выключаем" фонарь подсветки, т.е. делаем картину темнее. За счет увеличения апертуры мы собираем больше света, тем самым картина становится ярче с ее ростом. Поднимая размер пикселя, мы также увеличиваем чувствительность матрицы, делая картину еще ярче, но, при этом, теряем мелкие детали. Чтобы идентифицировать капусту, как качан, нам надо "положить" его на три пикселя в поперечнике, тогда качан в нашей голове станет круглым. Количество качанов, приходящихся на один пиксель зависит от трех факторов - расстояния до качана, фокусного расстояния телескопа и размера пикселя. И еще от того, каким светом мы освещаем лес. Для синего цвета (400нм) сэмплинг нужен в ~1,5 раза меньший, чем для красного (600нм). Все это взаимосвязано и описывается формулами. Плясать можно либо от фокуса и получить нужный размер пикселя или от пикселя и при этом получить нужный размер фокуса. Для каждой апертуры расчеты дадут разные результаты. Почему? Потому что расчетный сэмплинг зависит от разрешения системы и должен превосходить его в 3 раза. Для чего? Чтобы сделать дифракционный диск круглым.

А что если атмосфера мылит и мы не видим дифракционных дисков? Тогда вместо расчетного разрешения системы (критерий Релея) мы принимаем за него "сиинг", т.е. некий условный параметр атмосферы, который и определяет наименьшие детали, которые мы можем увидеть в телескоп при данных атмосферных условиях. При этом, глазом мы увидим одно, а на фото будет другое - мозг достраивает и оптимизирует картинку, фильтруя ее, а матрица пишет то, что на нее положили, и на ней тонкие детали замыливаются атмосферой. Отсюда простой вывод - чем меньше выдержка, тем меньше должно быть замыливание и тем ближе к дифракционному пределу данного телескопа мы приближаемся на фото.

Этот предел (критерий Релея) R ~= 120/D в угл.". При минимальных выдержках, порядка 1/30-1/50 сек, мы выходим на "планетное" разрешение. При этом сэмплинг д.б. R/3 ("/px). При длинных выдержках, порядка 15 сек, разрешение снимка будет определяться сиингом, который для средне-русского болота не бывает лучше 1,5-2". Cэмплинг, по-прежнему д.б. R/3 ("/px), но при этом R ~= 1,5-2".

Если мы увеличим выдержку до минуты или больше, потеряем ли мы в разрешении? Нет, не потеряем. Разрешение, по-прежнему, будет определяться сиингом, но звезды наши сгорят и начнут пухнуть. Но и слабая периферия - галактики, пыль, туманности проработаются на снимке лучше. Можно снимать короткими выдержками длинные серии с длительным суммарным временем накопления. Будут ли звезды тоньше, а деталей больше? Накопление будет примерно одинаковым, что и при длинных выдержках. Звезды будут пухнуть так же. Разрешение снимка вырастет за счет меньшего влияния атмосферы. А вот шумы на сумме станут меньше за счет того, что шум пропорционален 1/SQR(N), т.е. чем больше кадров сложено, тем лучше.

А что если у нас не бинокль, а метровый телескоп? Увидим ли мы червяка в капусте? Нет, не увидим. Потому что угловой размер червяка пусть и больше, чем R (критерий Релея) для нашего метрового телескопа, но меньше, чем позволяет разглядеть сиинг в 1,5-2". Червяка замылит атмосфера. Казалось бы, нам, в таком случае, не нужен метровый телескоп, если мы в него не можем увидеть детали мельче, чем позволяет сиинг? Не совсем. Мы можем уменьшать выдержку до 1/30-1/50 сек и тем самым повышать порог различимости тонких деталей. Но при этом нам понадобится или более чувствительная матрица или более крупный пиксель, для того, чтобы собрать больше света. А можем потратиться и на адаптивную оптику, это позволит получить больше деталей, чем позволяет сиинг, сохраняя относительно длинные выдержки, но за значительно большие деньги.

В общем, готового рецепта, как приготовить кролика и капусту (положить на матрицу в съедобном виде), тут нет. Но есть зависимости, физика и простая математика. И есть формулы