Kirjoittaja Aihe: Putken maksimiresoluutio planeettakuvauksessa  (Luettu 5441 kertaa)

0 jäsentä ja 1 Vieras katselee tätä aihetta.

Poissa vehnae

  • Ryhmäaktiivit
  • Galaksijoukko
  • ****
  • Viestejä: 547
    • AstroBin-galleria
Putken maksimiresoluutio planeettakuvauksessa
« : 27-12-2018, 22:37:33 »
Alkoi ajatus mennä sen verran aiheesta ohi, että laitanpa tämän omaan ketjuunsa:

Vaikka en refraktoreista mitään tiedäkään, oman tahattoman empiirisen tutkimukseni mukaan huono optiikka ei piiloudu huonon seeingin taakse, vaan kertaa seeingin vaikutuksen.

Joo, näinhän tämä on. Teoreettisella ideaalioptiikalla seeingin vääntelemä tähti piirtyisi kennolle täydellisen terävänä, mutta sitä lähdetään sitten sotkemaan ensin apertuurin koosta riippuvalla diffraktiolla (airyn kiekko) ja tämän jälkeen optiikan epätäydellisyyksillä, jäähtyessään vääntyilevällä peilillä ja ties millä. DS-kuvauksessa voi mukaan laskea vielä jalustan seurannan ja guidauksen laadun kuvaa suttaaviksi tekijöiksi.

Kyse on oikeastaan siitä, että missä suhteessa tätä tapahtuu. Tilanne on hyvä, jos todellista resoluutiota määrittää enemmän laitteisto kuin taivas myös niissä hetkellisissä huippuseeingeissä jolloin voitaneen puhua tästä "ulosmittauksesta". Oma planeettakuvausta harrastamaton mutu on, että tässä(kin) olosuhteet ovat käytännössä se isoin tekijä, putken koon puolesta päästään melko pian erinomaiselle tasolle jos katsotaan vaikka mitä jälkeä eräs tunnettu persikansukuinen planeettakuvaaja on loihtinut 14" SCT:llä. Toki isommalla (laatu)laitteistolla pääsee aina lähemmäs seeingiä, mutta suhteellinen hyöty pienenee jatkuvasti. Pitää kuitenkin muistaa, että nämä Pic du Midiltä otetut kuvat on kuvattu "vain" metrisellä putkella. Ja silläkin todellinen ulosmittaus on onnistunut vain kuvasarjan muutamassa kuvassa – sen arviointi onko päästy laitteiden rajalle vai ollaanko edelleen seeing-rajoitteisia on tuhannen taalan kysymys, ts. olisiko näihin kuviin (tai siis lähes yhtä hyviin) riittänyt noissa olosuhteissa pienempikin laitteisto.

Mutta koska apertuuri on lineaarisesti suhteessa putken maksimiresoluutioon, voisi olla mielenkiintoinen harjoitus haalia käsiinsä paras mahdollinen metrisellä putkella otettu kuva ja skaalata tämä puoleen kokoon ja takaisin alkuperäiseksi. Jos en ihan kahvilla ole, niin tämä voisi antaa jonkunlaisen ylärajan siitä mihin 50cm putkella voisi periaatteessa yltää vastaavissa olosuhteissa?

Poissa Ari Haavisto

  • Ryhmäaktiivit
  • Rinnakkaisuniversumi
  • *****
  • Viestejä: 1507
  • Lempäälä
Vs: Putken maksimiresoluutio planeettakuvauksessa
« Vastaus #1 : 28-12-2018, 00:36:43 »
Niin hyvän aiheen laitoit, että raahaanpa tänne sopivampaan paikkaan nämä kolme myyttiäkin, joiden sisältöä tuossa jo sivusitkin. Palaan näihin jokaiseen erikseen tarkemmin pian (nyt alkaa uni painaa). Jokaiseen löytyy jo tiettyä kokemusta ja mielipidettä itseltäni, katsotaan onko muilla samansuuntaista kokemusta. Ja tästä saadaan mahtava "tiedetavoite" ottaa näistä käytännössä testaten selvää Suomen olosuhteissa ennen seuraavaa Jupiterin saapumista näille pohjoisille hoodeille.  Mythbusters, here we come!

Myytti 1: Seeing tekee sen, että isommalla putkella saa vähemmän detaljeja esiin kuin pienemmällä (testataan fokusmaskilla, tähän asti lucky-imaging- metodissa on ollut havaittavissa enemmänkin korrelaatio polttoväliin, kuin apertuuriin)

Myytti 2: Suomen seeingissä ei saa hyötyä yli 200mm apertuurista, eikä missään päin yli 400 mm:sta (mutta infrapuna-alueella asia voi olla toisin, seeing on erilainen ja samaan resoluutioon tarvitaan muutenkin isompi apertuuri kuin näkyvässä valossa)

Myytti 3: Apertuurin isontuessa, hyvän seeingin esiintyvyys erotuskyvyn ulosmittaamiseen putoaa exponentiaalisesti (Mutta parempi signaali ja saavutettava näytetaajuuden kasvu saattaa tekniikan kehittymisen myötä kompensoida tätä)
SW 400P Flextube Synscan GOTO (400/1800mm)
SW300P & NEQ6 Pro
Celestron C8, RET45
ASI183MM
ASI290MM
Pierro Astro ADC-korjain
Televue Powermate 2.5x, 4x ja 5x, APM 2,7x & 1,5x comacorrecting barlow
Starlight Xpress suodinpyörä 7x1 1/4"

Poissa Terminaattori

  • Periodinen komeetta
  • **
  • Viestejä: 47
Vs: Putken maksimiresoluutio planeettakuvauksessa
« Vastaus #2 : 28-12-2018, 21:45:02 »
Minulla on kokemusta planeettakuvauksesta vain pienehköillä putkilla: 76 mm apokromaatilla (vanha Takahashi FC-76) ja 203 mm Schmidt-Cassegraineilla (uudehko Celestron C8-A-XLT ja vanha oranssi rööri).

Ainakin tuon kokoisilla putkilla erotuskyky on ollut hyvin tarkkaan suhteessa putken aukkoon siitäkin huolimatta, että C8:ssa on 70 mm apupeili ja optinen laatukaan ei ole ihan Takahashin tasolla. FC-76:sta ei tähtitesti paljastanut minkäänlaista aberraatiota, C8-A-XLT:stä löytyi pientä astigmatismia ja vyöhykevirhettä.

Oikeasti huono optiikka on sitten asia erikseen. Nykyisen oranssin pötkyläni astigmatismi vaati korjaamista sylinterilinssillä, ennen kuin siitä oli planeettaputkeksi.

Parhaimmillaan sain tälläistä jälkeä FC-76:lla:

{alt}

ja C8-A-XLT:llä:

{alt}

Visuaalihavainnoinnissa ero noitten putkien välillä oli paljon pienempi. Arvelisin sen johtuvan siitä, että kamera pystyy rekisteröimään pienempiä kontrasteja kuin silmä, jolloin apupeilin varjon ja pienten aberraatioitten aiheuttama kontrastin heikkeneminen ei haittaa niin paljon.

Arin katsoisin jo todistaneen, että 40 cm putkella voi Suomessakin olosuhteitten osuessa kohdalleen saada kuvattua 2 kertaa pienempiä yksityiskohtia kuin 20-senttisellä:
https://www.taivaanvahti.fi/images/uploads/201401/21732_fc3c798e9b964fd8a1dae759d55e6a9a.jpg

Se myytti, jota voisin jotenkin uskottavana pitää, on tuo kolmonen. Taivaanvahdissa näkemieni kuvien perusteella minulle on tullut sellainen vaikutelma, että 40-senttisellä saa useimmissa olosuhteissa tarkempaa kuvaa kuin 20-senttisellä, mutta aika harvakseltaan päästään lähelle 40-senttisen täyttä erotuskykyä. Miten sitten isommilla putkilla on, jää nähtäväksi. Jos Suomesta löytyy kelejä, joissa 60 cm putkesta saa täyden erotuskyvyn irti, saattaa Arilta tulla lähitulevaisuudessa aika järisyttäviä planeettakuvia. Jos taas myytti jää murtamatta, saammepahan ainakin varoittavan esimerkin :smiley:

Mikähän tuo korrelaatio polttoväliin oikein on?

Poissa Ari Haavisto

  • Ryhmäaktiivit
  • Rinnakkaisuniversumi
  • *****
  • Viestejä: 1507
  • Lempäälä
Vs: Putken maksimiresoluutio planeettakuvauksessa
« Vastaus #3 : 29-12-2018, 00:55:53 »
Myytti 1: Seeing tekee sen, että isommalla putkella saa vähemmän detaljeja esiin kuin pienemmällä: Esim täältä löytyy aiheesta materiaalia: https://www.telescope-optics.net/seeing_and_aperture.htm

Yhteenvetona tuosta ylle linkatusta jotenkin niin, että on olemassa kullekin keskiarvoistetulle laskennalliselle seeing virheelle tietty apertuuri, joka tuottaa parhaimman erottelukyvyn. Huonolla kelillä se on pieni apertuuri joka jyrää, mutta silloin ei muutenkaan irtoa mitään. Keskinkertaisella kelillä se on sitten jossain 20-40cm kokoluokassa ja oikein hyvällä kelillä mennään sitten sinne  60cm tai ylikin. Jos käyttää keliin nähden ylisuurta apertuuria, saakin huonomman erottelukyvyn kuin pienellä. Tätähän on sitten helppo testata ihan käytännössäkin, eli isolla putkella kuvaamaan ja maskilla sitten rajata apertuuria ja katsoa mitä käy. Tämä on samalla myös suoraan se myytti 2, eli Suomen tyypillisessä seeingissä 200mm on maksimi apertuuri ja maailmalla 400mm.

Mutta kun se yhtälö ei ole ihan noin yksinkertainen kun puhutaan planeettakuvauksesta. Siinä on mukana myös lisätekijöitä, kuten kamera, suodattimia, dispersiokorjaimia sekä tärkeänä tekijänä kuvien pinoamisohjelmat algoritmeineen ja deconvoluutio. Lisäksi seeing ei ole mikään tasapaksu suhmuistaja, vaan se on oikeasti vaihteleva jakauma kaikenlaista, ja näillä mainitsemillani kuvauksen lisätekijöillä saadaan ihan eri tavalla ote tuosta seeingistä ja etenkin sen sisällä piilevästä hyvästä osiosta.

Esitän väitteen, että näiden kuvauksen lisätekijöiden kehityksen avulla tuo myytti 1:en mukainen optimiapertuuri-ilmiö on murrettu harrastajakokoluokan putkilla, ja tilalle on tullut polttovälikorrelaatio, josta kohta lisää. Ja tosiaan, tätähän on helppo testata myös. Edelleen väitän, että tämän myötä myös myytti 2 on murrettu. Ja siitähän löytyy tältäkin palstalta todisteita useampien isotötterökuvaajien toimesta, esim. tuolta Pohjanmaan suunnalta. Mistä siis kyse?

Lucky imaging - otetaan vain ne hyvät ruudut käyttöön, jolloin vaihtelevasta seeingistä seulotaan ne yläpään osiot talteen ja siten huijataan tuota seeingin vaikutusta apertuuriin.

Kamerakehitys -kun kamerat herkistyvät ja nopeutuvat koko ajan, saadaan niitä dynamiikaltaankin parempia ruutuja enemmän ja lyhyemmällä valotusajalla. Isommalla apertuurilla niitä hyviä hetkiä, joissa ei tapahdu tuota haitallista sub-aperture-ilmiötä, on vähemmän kuin pienemmällä, mutta kamerakehityksen myötä niistä saadaan silti enemmän ruutuja ulos.  Kun aloittelin kuvaamaan Jupiteria 40cm putkella, tyypillinen käsiteltävä AVI-tiedosto oli varmaan 600 ruutua ja muutama sata megaa. Muutama vuosi myöhemmin 6000 ruutua ja useampi giga. Saman putken läpi samankaltaisella seeingillä tulleesta yhtä pitkästä videosta löytyikin nyt kymmenkertainen määrä huomattavasti laadukkaampaa dataa. Tämä on erittäin huomionarvoinen seikka!

Aallonpituus ja kaistanleveys - suotimien avulla voidaan mennä pidemmille aallonpituuksille, kapeammille kaistoille, jolloin seeingin vaikutus tasaantuu huomattavasti. Valoa pääsee läpi vähemmän, mutta taas herkemmät uudet kamerat saavat silti siitä vielä enemmän ruutuja aikaan ja isommalla apertuurilla signaalia riittää. Pidempi aallonpituus myös alentaa saavutettavaa resoluutiota, niinpä joka tapauksessa tarvitaan lisää apertuuria vastineeksi.

Käsittely - Pinoamisella ja deconvoluutiolla ja vaikkapa derotaatiolla saadaan datasta entistä paremmin ulos se, mikä datassa piilee.

Näillä eväillä 40cm putki on nykyään hyvä kuvauskelpoisella kelillä ja irrottaa aika lailla sen mitä irrotettavissa on (se polttovälikorrelaatio, jota vieläkin panttaan). Palaan pian pohtimaan tuota kolmatta myyttiä ja samalla tuota polttovälikorrelaatiota.

SW 400P Flextube Synscan GOTO (400/1800mm)
SW300P & NEQ6 Pro
Celestron C8, RET45
ASI183MM
ASI290MM
Pierro Astro ADC-korjain
Televue Powermate 2.5x, 4x ja 5x, APM 2,7x & 1,5x comacorrecting barlow
Starlight Xpress suodinpyörä 7x1 1/4"

Poissa vehnae

  • Ryhmäaktiivit
  • Galaksijoukko
  • ****
  • Viestejä: 547
    • AstroBin-galleria
Vs: Putken maksimiresoluutio planeettakuvauksessa
« Vastaus #4 : 29-12-2018, 11:29:21 »
Pohjustanpa vielä hieman tuota polttoväliasiaa. Polttoväli ja kameran pikselikoko ovat keskenään vaihdannaisia suureita, lopputuloksen kannalta on se ja sama siirrytäänkö esim. barlowilla f/10->f/20 vai käytetäänkö kameraa jossa on puolet pienemmät pikselit. Toki kameraa vaihtamalla selvitään vähemmällä määrällä optisia elementtejä mikä on aina hyvä asia, mutta barlowit ovat halvempia kuin kamerat ja niitä voi tarvittaessa ketjuttaa yms.

Käytännössä tavoite on siis näytteistää optiikan tuottama airyn kiekko jatkokäsittelyä varten riittävän tarkasti joko suurentamalla kuvaa tai pienentämällä pikseleitä. Arilta varmaan löytyy hyvä mutu järkevistä aukkosuhteista ja kameroiden pikselikoosta, josta olisi kiinnostava laskeskella että kuinka tiheä näytteistys on koettu hyödylliseksi? Vai onko rajoitteena aina ollut keli? Tuon suureen ei nimittäin pitäisi olla apertuurista riippuvainen, mikä tekee siitä kovin mielenkiintoisen.

Todellisuus voi toki heittää kaikenlaisia kapuloita rattaisiin, mutta näin siis fysiikkamielessä :cool:.

Poissa Pappis

  • Galaksijoukko
  • ****
  • Viestejä: 918
Vs: Putken maksimiresoluutio planeettakuvauksessa
« Vastaus #5 : 29-12-2018, 11:32:47 »
Muistelen lukeneeni jostakin, että mv-kameralla pikselikoko pitäisi olla alle optiikan Dawes-rajan, tai mieluiten puolet siitä, jotta kamera "ulosmittaisi" optiikan mahdollisuudet kokonaan. Vastaavasti värikameralla pitäisi pyrkiä 1/4-osaan Dawes-rajasta. Tosin mitä olen laskeskellut omalla C6N-optiikalla, olen vielä kaukana tavoitteesta...

Poissa Ari Haavisto

  • Ryhmäaktiivit
  • Rinnakkaisuniversumi
  • *****
  • Viestejä: 1507
  • Lempäälä
Vs: Putken maksimiresoluutio planeettakuvauksessa
« Vastaus #6 : 29-12-2018, 22:31:37 »
Joo, polttoväli itsessään ei merkitse vielä mitään. Vasta suhteutettuna kennon pikselikokoon sillä on merkitys. On tiettyjä poikkeuksia: Dispersiokorjaimen, suotimien yms. elementtien toiminta on parempaa, kun valokartio on loivempi i.e. aukkosuhde on pienempi i.e. polttoväliä nopeilla putkilla kannattaa pyrkiä hieman kasvattamaan jotta aukkosuhteen saa yli F10:n. Sen jälkeen onkin enemmän kyse siitä, mitä laadukkaita komponentteja on saatavilla, jotta lopullinen polttoväli ja pikselikoko täsmäävät. Yleensä tässä mennään kameran ehdoilla. Hyvä kamera on ensiarvoisen tärkeä komponentti ja sen pikselikoko on mitä se siten sattuu olemaan. Putken maksimierotuskyky pitää sitten pyrkiä saamaan levitettyä sopivalle määrälle pikseleitä oikean näytteistyksen aikaansaamiseksi ja polttoväli säädetään sen mukaan. Sen mukaan sitten valitaan Barlow. Kuukuvauksessa nykyään saatetaan sitten tarvita vielä komakorjausta nopeilla putkilla, joka edelleen kaventaa valikoimaa.

Tässä olen, kuten moni muukin planeettakuvaaja, noudattanut Nyquistin teoreemaa joka nimenomaan on tuo näytteistys 2x kertaa erotuskyvyllä. Käytännössä niin, että Dawesin rajan sisään pitää mennä kaksi pikseliä kulmittain. Siispä tuossa SW400P:ssä Dawesin raja on jossain 0,3" tienoilla, jolloin vaaka/pystysuuntaan laskettuna 0,11"/pikseli erottelukyky antaa suunnilleen tuon kaksi pikseliä kulmittain. Kaikki parhaat kuvani olen ottanut tällä sämpläyksellä. Tällöin siis käytössä monokamera. Tuo värikameran rajumpi sämpläysvaade tulee Bayerin matriisista, jossa samaa väriä näkevät pikselit ovat kauempana toisistaan, jolloin pitää sämpläystiheyttä nostaa jotta kaksi saman värin pikseliä näkisivät "Airyn". Mutta kun kuvaa (ja kannattaa kuvata) värikameralla debayeroimatonta raakamuotoa ja pinoaa AS:llä ja tekee debayeroinnin vasta AS:ssä, AutoStakkert osaa tehdä debayer-drizzlen, jolloin ylimääräistä sämpläyksen nostoa ei tarvitse tehdä. Siinä mielessä siis värikameralla voisi noudattaa tuota monokameran sääntöä, kunhan kuvaa debayeroimatonta ja hyödyntää Autostakkertia. Ylisämpläyksestä on nimittäin haittaa.

Tämä sääntö on toiminut hyvin, mutta edellyttää että Seeing on hyvä. Siis oikeasti se joka kymmenes kerta. Niillä muilla kerroilla tullaankin sitten siihen pohdintaani polttovälistä, jolla oikeasti tarkoitan kuitenkin ilmakehän asettamaa maksimierotuskykyä.

Tuon ilmakehän turbulenssimallin mukaanhan erotuskyky riippuisi (kuvitteellisen?) Friedin solun r0 läpimitasta ja havaitsijan apertuurista. Mutta luulen, että tuo malli toimii kyllä ammattilaismittakaavassa, mutta yksinkertaistaa liikaa harrastajamittakaavassa. Edelleen kun mennään kapealle taajuuskaistalle infrapunaan ja aletaan lucky-imaging - menetelmällä jahtaamaan niitä tilastollisesti poikkeuksellisia hyviä ruutuja, nuo mallit saattavat antaa liian jyrkkää käyrää korrelaatiolle apertuurin suhteen. Palaan tähän myöhemmin, piirtelin yhden kuvajaisenkin aiheesta. Joka tapauksessa jos harrastajamittakaavassa, jonka ylärajaa olisi tarkoitus ensi syksynä lähteä kartoittamaan, tuohon kulloiseenkin erotuskykyyn tietyillä ehdoilla vaikuttaakin enemmän tuo r0, ollaankin tilanteessa jossa vähemmän hyvällä seeingillä harrastajalle on olemassa kelikohtainen raja-erotuskyky. Tämä visuaalisestikin tuttu ilmiö, että tiettyä enempää suurenusta ei keli vaan kestä. Ja sama pätee kuvaamiseen. Olen huomannut, että laajemman seeing-huojunnan, sen visuaalisen seeingin, läpi pääsee ir-alueella ja hyvällä signaali/kohina suhteella aika helposti. Mutta monesti sieltä alta löytyy toinen, pieniskaalaisempi turbulenssi, josta ei enää pääsekään läpi. Jos sen ylisämplää, saa huonomman raakavideon aikaiseksi kuin pudottamalla polttoväliä hiukan. Monesti tämän huomaa ihan läppärin ruudullakin. Ja jos tuollaista videota koittaa pinota, lopputulema on vielä kertaluokkaa huonompi, kuin pienemällä polttovälillä kuvastusta. Ilmeisesti sekä sämpläys, että pinoamisalgoritmi toimii epäoptimisti, jos ylisämplää. Toisekseen seeingin vaihtelu pumppaa myös fokuspistettä, jolloin voi olla että ylisämplätessä ylisämplätään myös z-suuntaan, eli liian suureksi keliin nähden vedetty kuva fokusoituu ison osan aikaa joko kennon ylle tai taakse, kun hiukan maltillisemmalla skaalalla isomman osan aikaa fokus osuu kennolle. Tätä en ole tosin miettinyt loppuun asti miten tämä menee, kun fokusoijana on linssinä toimiva ilmakehä, että miten tuo kriittinen fokus käyttäytyy.

Mutta siis henkilökohtaisesti epäilen, en tiedä, että nykyaikaisilla kuvausmenetelmillä ja -välineillä harrastajamittakaavassa apertuurin kasvu samalla myös kompensoi Friedin mallin mukaista seeing-virheen kasvua apertuurin funktiona, jolloin tietyssä kokoluokka-alueessa ollaankin sangen laakealla käyrällä erotuskyvyn ja apertuurin suhteen. Tiettyyn kokoluokkaan asti maksimierotuskyky riippuukin melko suoraan r0:sta, koska enemmän seeingistä karsivä isompi apertuuri saa enemmän ja parempaa laatua irti harvemmista satunnaisista hyvistä hetkistä/ruuduista, kuin pienempi apertuuri useammista paremmista hetkistään.  Tämän sivun puolenvälin alapuolelta https://www.telescope-optics.net/seeing_error.htm löytyy Friedin antamat todennäköisyydet lucky imaging:ssa erilaatuisen seeingin esiintyvyydelle. Kun katsoo kuinka paljon epätodennäköisempiä hyvät ruudut ovat apertuurin kasvaessa, voi todeta että kameroiden herkkyys ja fps ovat kasvaneet nopeampaa tahtia ja isommalla apertuurilla se pystytään myös ulosmittaamaan. Äkkiä katsoen tuon mukaan hyppyni 40cm peilistä 60cm peiliin vaatisi 15 kertaisen määrän ruutuja per kuva, jotta kuvaus onnistuisi yhtä usein kuin nykyään. No, USB3.1-kameroita odotellessa...
SW 400P Flextube Synscan GOTO (400/1800mm)
SW300P & NEQ6 Pro
Celestron C8, RET45
ASI183MM
ASI290MM
Pierro Astro ADC-korjain
Televue Powermate 2.5x, 4x ja 5x, APM 2,7x & 1,5x comacorrecting barlow
Starlight Xpress suodinpyörä 7x1 1/4"

Poissa mistral

  • Rinnakkaisuniversumi
  • *****
  • Viestejä: 2132
Vs: Putken maksimiresoluutio planeettakuvauksessa
« Vastaus #7 : 02-01-2019, 17:35:11 »
Siirryin "Stargate 600s rebel" ketjusta tänne ja tässä GEM:in viesti no 14:


https://en.wikipedia.org/wiki/Angular_resolution on hyvä esitys aiheesta. Siinä on mielenkiintoinen (liite) kuva, jossa näkyy hyvin Hubblen maksimaalinen (0,1 arcsec näkyvän valon aallonpituudella) erotuskyky, mutta myös aallonpituuksien sekä aukon vaikutus interferometria mukaanlukien, Jos tästä oli puhetta?

* 800px-Diffraction_limit_diameter_vs_angular_resolution.svg.png (302.89 kilotavua, 400x721 - tarkasteltu 12 kertaa.)



Aha, onko siis diffractiorenkaat  tai -kuvio syynä erottelukykyyn? Onko keskellä oleva tähti aina pienempi kaarisekunneissa, mitä suurempi peili on?

Poissa Terminaattori

  • Periodinen komeetta
  • **
  • Viestejä: 47
Vs: Putken maksimiresoluutio planeettakuvauksessa
« Vastaus #8 : 02-01-2019, 21:16:05 »
Siitäpä juuri on kyse. 2 kertaa isommalla putkella on 2 kertaa pienempi diffraktiokuvio, ja jos ilmakehän häiriöitä ei olisi, sillä saisi aina näkyviin 2 kertaa pienempiä yksityiskohtia kohteista. Kun planeettaa kaukoputkella katselee, siinä jokainen planeetan pinnan piste leviää tuommoiseksi diffraktiokuvioksi (eli putkella näkyvä planeetan kuva on planeetan todellisen pinnan ja kaukoputken diffraktiokuvion konvoluutio). Maan ilmakehän läpi kun joudutaan katselemaan, käytännössä diffraktion lisäksi erotuskykyyn vaikuttaa seeing, jonka vaikutuksia voi yrittää minimoida Arin yllä esittelemillä konsteilla.

Poissa Ari Haavisto

  • Ryhmäaktiivit
  • Rinnakkaisuniversumi
  • *****
  • Viestejä: 1507
  • Lempäälä
Vs: Putken maksimiresoluutio planeettakuvauksessa
« Vastaus #9 : 03-01-2019, 23:45:35 »
Tämmöisen kuvajaisen piirsin havainnollistamaan pohdintoja. Käyrät kuvaavat erotuskykyä objektiivin halkaisijan funktiona.

Alin käyrä (6) esittää diffraktion rajoittamaa maksimi teoreettista erotuskykyä näkyvässä valossa. Tämä on putken potentiaali, jos optiikka on laatuisa ja ilmakehää ei olisi.

Ylin käyrä (1), punainen, esittää todellista seeingin rajoittamaa erotuskykyä kullekin putkelle kehnohkossa Suomalaisessa seeingissä. Tämä voisi vastata vaikkapa Friedin r0 arvoa 70mm. Tämä on näkyvässä valossa ja keskimääräinen yksittäisvalotus lyhyellä valotusajalla. Paras erotuskyky saavutetaan jossain 200-300mm välillä, eikä se ole lähelläkään diffraktiorajoitteista. Isommilla putkilla noita 70mm soluja alkaa osua jo turhan monta objektiivin eteen, ja saavutettava resoluutio alkaakin huonontua. 600mm putki on turhake. Tämä on kuitenkin huonohkossa seeingissä, jollaisessa Kuu/planeettakuvaaja pakkaa kamppeensa ja yrittää seuraavana iltana uudelleen. Jos seuraavana iltana on kuvauskelpoinen keli, olkoon seeing vaikka r0=100 luokkaa, tuo käyrä alkaa painua alaspäin ehkä puoleenväliin kohti käyrää 2. Maksimiresoluutio saavutetaan ehkäpä 250mm putkella, ja saavutettu erotuskyky vastaa diffraktiorajoitteista 120mm objektiivia.

Seeingiä voi "parantaa" myös muuten, nimittäin menemällä infrapunakaistalle ja samalla siellä kapealle kaistalle. Ilman taitekerroin valolle riippuu valon aallonpituudesta, joka aiheuttaa dispersiota, mutta on myös oleellinen tekijä seeingin takana. Ne turbulenttiset solut siellä ilmakehässä taittavat eri aallonpituuden valoa eri tavalla, jolloin tuloksena on sekametelisoppaa kun eri värinen valo heittelehtii usean solun läpi mikä minnekin ja hajaantuvat toisistaan. Kun suotimella päästetään läpi vain kapea kaista, saadaan valoa joka on pysynyt paremmin yhdessä ilmakehän läpi tullessaan. Ja kun mennään pidemmälle aallonpituudelle infrapunaan, valo on ylipäänsä taittunut vähemmän ilmakehän läpi tullessaan. Tällöin lyhyellä valotuksella päästään keltaiselle käyrälle (2) tai hyvällä seeingillä sen alle. Nyt hyötyä saadaan jo yli 300mm apertuurista. Toki teoreettinen maksimierotuskykykin laskee mentäessä infrapunaan, ollen nyt käyrän (6) sijaan käyrä (5), mutta se ei haittaa, koska edelleenkään ei olla lähelläkään teoreettista erotuskykyä.

Nyt sitten tehdään loikka, ja otetaankin käyttöön lucky imaging ja päästään käyrälle (3). Hyödynnetään seeingin tilastollinen luonne ottamalla runsaasti lyhyitä valotuksia, valikoidaan niistä ne joissa seeing on hetkellisesti huomattavasti keskimääräistä parempi, ja pinotaan kuvat sekä ajetaan deconvoluutio. Nyt hyvällä kelillä (Suomessa 10-20% kirkkaista keleistä) päästäänkin jo hyödyntämään jopa yli 400mm apertuuria. Nyt myös päästään taas hiukan  lähemmäksi teoreettista erotuskykyä.

Sitten otetaan herkempi, nopeampi kamera ja lisäksi derotaatio käyttöön. Päästään käyrälle (4). Ruutuja otetaan todella paljon, jotta seasta löytyy riittävästi hyviä ruutuja. Edellisen kohdan hyvän seeingin keleistäkin kelpaa enää vain joka kolmas. Herkkä kamera antaa hyvän signaalin pitkällä infrapunassa naurettavan lyhyellä valotusajalla. Kuukuvauksessa tarvitaan USB3.1 tiedonsiirtoon kykenevä kamera, ja siltikin ruutuja pitää esikarsia livenä ennen tallennusta (toivottavasti tämmöinen ominaisuus saadaan tulevaisuudessa). Mitä isompi apertuuri, sitä enemmän ruutuja on taltioitava. 400mm =>600mm mentäessä pitää ruutujen määrä 15 kertaistaa.

Edellä pohditun takana on kyllä faktaa ja ihan kokemustakin, mutta eri saavutettavissa olevien erotuskykyjen käyrien muodot ovat vain omaa pohdintaani. 400mm apertuuri on kokeiltu ja toimii, 3-4 käyrille pääsee ihan mukavasti. Mutta mikä on noiden käyrien muoto yli 400mm apertuurilla, se jää nyt testattavaksi.

{alt}
SW 400P Flextube Synscan GOTO (400/1800mm)
SW300P & NEQ6 Pro
Celestron C8, RET45
ASI183MM
ASI290MM
Pierro Astro ADC-korjain
Televue Powermate 2.5x, 4x ja 5x, APM 2,7x & 1,5x comacorrecting barlow
Starlight Xpress suodinpyörä 7x1 1/4"

Poissa Ari Haavisto

  • Ryhmäaktiivit
  • Rinnakkaisuniversumi
  • *****
  • Viestejä: 1507
  • Lempäälä
Vs: Putken maksimiresoluutio planeettakuvauksessa
« Vastaus #10 : 24-02-2019, 18:05:45 »
Tässäpä tämmöinen kuvasarja Kopernikuksesta 400mm Newtonilla eri suotimilla kehnohkossa heittelevässä seeingissä 17.2.2019. Kuvat on pinottu AS3:lla videoista identtisin asetuksin. Pinoon kelpuutettu 5% ruuduista ja videon koot 7000-9000 ruutua kukin. Tässä näkee, kuinka seeing paranee pidempää aallonpituutta kohti mentäessä, huipun osuessa yli 807 nm aallonpituudelle. Paremmalla kelillä huippu osuu yleensä tuon 685nm kohdalle, ollen laadultaan tarkempaa kuin tuo nyt oleva 807nm. Putken teoreettinen erotuskykyhän huononee kohti pidempää aallonpituutta. Erikoinen nyanssi on, että tällä kertaa ir685 oli oikeastaan huonompi kuin R tai ir807, useammassakin kuvassa. Kenties taivaalla ollut pilvihötö tai seeing-solun koko jotenkin korreloi ir685:n ja putken apertuurin kanssa?

Kiintoisaa olisi ajaa samoissa olosuhteissa useampi rinnakkainen sarja vaihdellen apertuurin kokoa sopivalla maskilla ja toistaa koko setti vielä erilaisilla keleillä. Ja ainakin tulevalla 600mm putkella tuo täytyy toteuttaa.

Alla oleva kuvasarja täysikokoisena tämän linkin takana




Tässä vielä GIF-animaationa täysikokoinen:

{alt}
SW 400P Flextube Synscan GOTO (400/1800mm)
SW300P & NEQ6 Pro
Celestron C8, RET45
ASI183MM
ASI290MM
Pierro Astro ADC-korjain
Televue Powermate 2.5x, 4x ja 5x, APM 2,7x & 1,5x comacorrecting barlow
Starlight Xpress suodinpyörä 7x1 1/4"

Poissa Timpe

  • Multiversumi
  • ******
  • Viestejä: 6721
    • Valoa ja varjoja
Vs: Putken maksimiresoluutio planeettakuvauksessa
« Vastaus #11 : 24-02-2019, 20:04:12 »
Hyvää dokumenttia Arilta. Tuo on varmasti hyödyksi muillekin Kuu/planeettakuvaajille...  :smiley:
- Timo Inkinen

Poissa Pappis

  • Galaksijoukko
  • ****
  • Viestejä: 918
Vs: Putken maksimiresoluutio planeettakuvauksessa
« Vastaus #12 : 24-02-2019, 20:14:59 »
Hyvää dokumenttia Arilta. Tuo on varmasti hyödyksi muillekin Kuu/planeettakuvaajille...  :smiley:
Kyllä, mutta ei pätene järkkäreille...

Poissa Ari Haavisto

  • Ryhmäaktiivit
  • Rinnakkaisuniversumi
  • *****
  • Viestejä: 1507
  • Lempäälä
Vs: Putken maksimiresoluutio planeettakuvauksessa
« Vastaus #13 : 25-02-2019, 00:35:31 »
Kyllä, mutta ei pätene järkkäreille...

Pari tapaa tulee mieleen. Ensimmäinen on järkkärin fyysinen modaus; Harmaasävymodi + haluttu suodin tai ir-modi + Halfa suodin. Molemmissa toteutuksissa pitää taltioida debayeroimatonta raw-dataa ja pinota esim. AS3 bayer-drizzlellä. Kuu & Planeettakuvauksen vuoksi ei todellakaan mitään järkeä tehdä, mutta jos muusta syystä moisen olisi jo mennyt kameralleen tekemään, voisihan sitä Kuuhunkin kokeilla  :tongue:

Toinen tapa voisi sitten olla modaamattomalla järkkärillä debayeroimatonta raw-videota Kuusta ja AS3 bayer-drizzlellä sitten nippuun ja sieltä punainen kanava erilleen. Sanoisin, että järkkärillä se raw-video olisi se ensimmäinen ja tärkein ja suurin askel ja sen päälle voisi sitten kikkailla muuta.

Se sitten, että miten saa AS3:n syömään DSLR:n raakavideota? Sen mitä leikin Magic Lanternilla vanhalla EOS500D:lläni viime keväänä, niin sain kyllä raw-videota talteen, mutta jouduin kääntämään sen tiffeiksi AS3:a varten, jossa välissä tapahtui jokin debayeroinnin irvikuva ennen AS3:een menoa ja mahdollisuus bayer-drizzleen oli menetetty. Sopiva konversiopalikka puuttui välistä. Onkohan tuossa joku onnistunut?
SW 400P Flextube Synscan GOTO (400/1800mm)
SW300P & NEQ6 Pro
Celestron C8, RET45
ASI183MM
ASI290MM
Pierro Astro ADC-korjain
Televue Powermate 2.5x, 4x ja 5x, APM 2,7x & 1,5x comacorrecting barlow
Starlight Xpress suodinpyörä 7x1 1/4"

Poissa Pappis

  • Galaksijoukko
  • ****
  • Viestejä: 918
Vs: Putken maksimiresoluutio planeettakuvauksessa
« Vastaus #14 : 25-02-2019, 08:42:47 »
Kokeilitko PIPP:llä? Se on yleensä hanskannut videot paremmin. Muistaakseni jopa ML:n raakavideot.

Edit: Kts. https://www.avaruus.fi/foorumi/index.php?topic=14214.0
Edit2: ML:n foorumilla käyttävät MLV-konverttereita DNG-muotoon ja sitten käsittelevät pääasiassa DaVinci Resolvella
« Viimeksi muokattu: 25-02-2019, 14:10:03 kirjoittanut Pappis »