Fotometriaa digijärkkärillä.

[Timo Kantola]

Ajattelin aloitella , ihan kokeilumielessä , fotometriaa digijärkkärillä. Laitetaan  tähän jotain juttua aiheesta vaikka homma on ihan alkutekijöissään.
Maailmalla on kokemuksia aiheesta, mutta suomessa harrastajat ei ole varmaankaan pahemmin innostunut (ainakaan foorumilla ole aiheesta paljoa huudelltu)
Laitan tähän jotakin alkuun jos jotakuta kiinnostaa - tehdä "tiedettä "
  Homma ei onnistu ihan vasemmalla kädellä, vaan on syytä paneutua asiaan ja koittaa opetella oikeat menetelmät että saa luotettavaa dataa. Parasta tässä on että jos omistat jo dgijärkkärin niin pääset heti alkuun. Aloitin projektini vasta tänään , enkä ole edes noita mainioita CitisenSky ohjeita kerennyt tavata, mutta tarkoitus on tänään aloittaa kuvaaminen ja redusoida kuvat sitten kun on päässyt ohjeissa riittävän pitkälle.

Mitä kaikkea tarvitaan fotometrisiin mittauksiin:
http://www.citizensky.org/content/what-you-will-need
Fotometrisiin kuviin tarvitaan seuraavaa:
- Kamera jolla saa raw-kuvia , ja useamman sekunnin valotuksia.
- Obiska jossa polttoväliä väliltä 50..90mm - löytyy jokaisesta järkkäripaketista.
- Kameranjalusta , ei tarvitse seurantaa kun aloittaa kirkkaista tähdistä ja pitää valotusajan max 10 sekunnissa.
- softa kuvien redusointiin - ajattelin harjotella IRIS softalla ( freeware )
Iris softa:
http://www.astrosurf.com/buil/us/iris/iris.htm
Kalibroinnista:
http://www.citizensky.org/content/calibration-beginner
Aloittelian redusointi ohje Iriksellä:
http://www.citizensky.org/content/iris-beginner
Aloita analysointi - aloitus paketti esimerkki kuvilla:
http://www.citizensky.org/content/starting-analysis

Sen mitä tuolta lueskelin, niin tämä sopii myös urbaaniin ympäristöön - tarkkoja mittauksia voi tehdä myös valosaasteen vaivaamassa ympäristössä.
Kynnys homman aloitukseen on matala kun ei tarvitse tehdä sijoituksia - jos siis omistaa jo digijärkkärin , kameran jalustan ja tietokoneen.
Joku Beta lyrae ja Algol tyyppinen lyhytperiodin muuttuja vois olla kiva, ja kun taitoa kertyy, niin testipenkkinä vois kokeilla Beta Cepheidiä  vaihteluväli +3.16mag ->  +3.27mag  4.57 tunnin perioidilla :)

[Timo Kantola]

Aloitin DSLR fotometriset kokeilut modaamattomalla Canon1000D:llä ja 18-55mm kittilinssillä.
Ensin otin kyseiselle kameralle bias kuvat. Pimeässä vaatehuoneessa linssin suojatulppa päällä 1/4000sek valotuksella ISO400 herkkyydellä 220kpl raw kuvia. Kameraahan ei tarvitse enempää kiusata noilla biaskuvien kuvauksilla, kun ne säilyy muuttumattomana. Jos kuvaa toisella herkkyysarvolla, niin sille pitänee ottaa omat biassit ?
Iriksellä tein niistä masteroffset kuvan. Alla (näkyy vain kirjautuneille) kuva offset220 (kuva säädetty Iriksen Modified Equalization toiminnolla)
http://foorumi.avaruus.fi/index.php?topic=8077.msg73146#msg73146
    Seuraavaksi otin flättikuvat. Olen nyt etukäteen päättänyt että illalla - jos pysyy selkeänä - kuvaan 55mm polttovälillä f5.6 aukolla ISO400 herkkyydellä.Otin taivasflätit seuraavalla tavalla. Kameraan raw, ISO400 ja AV moodi päälle (aukon esivalinta) zoomi tappiin - eli 55mm kohdalle.
Tarkensin autofokuksella kameran kaukaiseen metsänrajaan ja vaihdoin sitten obiskan manuaali tarkennukselle, jotta automaattitarkennus ei ala tarkentelmaan fälttien kuvauksen aikana. Käsiin sattui kaukoputken flättikuvauksesa käytetty 30cm x 30cm valkoinen 3mm akryylipleksi (pitää hommata pieni 10cm x 10cm pala näihin kameraobiska hommiin) Pleksi muutamansentin päässä obiskasta kuvasin 24 flättiä 1/640sek valotuksilla ja tein Iriksellä masterflätin.
http://foorumi.avaruus.fi/index.php?topic=8077.msg73190#msg73190
    Enään tarvii ottaa varsinaiset "valot" ja darkit, ne on nopeasti otettu jos pitäytyy paljainsilmin näkyvissä muuttujissa Mira, epsilon Aurigae, Algol, Beta Lyrae,...ja mitähän niitä onkaan. Siis tarjontaa on niin paljon että ei osaa päättää..
Nyt pitää odotella pimeää ja siihen mennessä pitää keksiä muuttuvat jotka kuvata..

[Timo Kantola]

Kohteet valittu, helppoja löytää :
    Beta Lyrae muuttuja mag 3,36–4,25  periodi 12,913834 vrk
http://fi.wikipedia.org/wiki/Beta_Lyrae_
    Epsilon Auriga, Ajomihessä pimennysmuuttuja josta ollut viimeaikoina jonkinlaista kampanjaa..
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Epsaur-chart.png
Perseuksen kakkostähti beta Per eli Algol - pimennysmuuttuja
mag 2.1 - 3.4  periodi 2.8673 vrk
http://en.wikipedia.org/wiki/Algol

[Timo Kantola]

No niin, kuvia on ottettu , ja hieman tuli muutoksia .--
Kuvatessa on hyvä jättää hieman huono fokus, niin että tähden kuva leviää useammalle pikselille , ja saa tarkemman mittaustuloksen.
Kuvassa vihreä kanava ,5kpl pino (medianstack) 15sek kalibroituja valotuksia 55mm F5.6 aukolla. Piti käyttää ISO800, jotta sai jotain näkyviin.
Apertuuri työkalulla mitattu eta Aur, AAVSO:n kartassa 3.172 mag(V) , IRIksen mittaus antaa arvon -12.013 magnitudia.
Tähän se viimeksikin taisi tyssätä - kun ei tajua miten tuo muutetaan oikeaksi arvoksi.. Pitää yrittää jatkaa tavaamista..

Tuolla tutoriaalin lopussa kehuskellaan vastaavilla arvoilla -11.934 mag
You're done!
Käsitin että tuo on joku "instrumentti" magnitudi... aaarggh
Ja seuraavassa tutoriaalissa iMag onkin exseltaulukkoon jo järkevissä arvoissa...
http://www.citizensky.org/content/calibration-intermediate

[naavis]

No niin , kuvia on ottettu , ja hieman tuli muutoksia .--
Kuvatessa on hyvä jättää hieman huono fokus, niin että tähden kuva leviää useammalle pikselille , ja saa tarkemman mittaustuloksen.
Kuvassa vihreä kanava ,5kpl pino (medianstack) 15sek kalibroituja valotuksia 55mm F5.6 aukolla. Piti käyttää ISO800, jotta sai jotain näkyviin.
Apertuuri työkalulla mitattu eta Aur, AAVSO:n kartassa 3.172 mag(V) , IRIksen mittaus antaa arvon -12.013 magnitudia.
Tähän se viimeksikin taisi tyssätä - kun ei tajua miten tuo muutetaan oikeaksi arvoksi.. Pitää yrittää jatkaa tavaamista..

Tuolla tutoriaalin lopussa kehuskellaan vastaavilla arvoilla -11.934 mag
You're done!
Käsitin että tuo on joku "instrumentti" magnitudi... aaarggh
Ja seuraavassa tutoriaalissa iMag onkin exseltaulukkoon jo järkevissä arvoissa...
http://www.citizensky.org/content/calibration-intermediate

Älä noin helpolla luovuta. :) Kokeilin muinoin järkkärifotometriaa ja alkeita piti pitkään päntätä ennen kuin aloin hoksata mistä on kyse. Citizen Skyssa kerrotaan miten instrumentaalimagnitudi muunnetaan visuaalimagnituksi: http://www.citizensky.org/content/calibration-beginner
Avain tähän on yhtälö

V = v - e * (B-V) - z

jossa B-V on tähden väri-indeksi, e on kalustokohtainen korjauskerroin ja z eräänlainen offset. V on visuaalimagnitudi ja v instrumentaalimagnitudi. Citizen Skyn foorumeilla on myös paljon hyviä ohjeita järkkärimittailuun, kannattaa kahlata läpi.

Yksi äärimmäisen tärkeä asia mittailussa on myös se, että et päästä tähteä palamaan puhki. Puhkipalaneesta tähdestä kirkkautta ei voi mitata. Järkkärin kenno lakkaa yläpäässä olemasta täysin lineaarinen, joten ylipäätään koko dynamiikan yläpäätä kannattaa välttää. Oman järkkärini kenno tuottaa 14-bittisiä lukemia, eli lukuja väliltä 0-16383. Ko. kennon järkkäri lakkaa olemasta lineaarinen noin 12000 adun kohdalla. Kuvat tulisi valottaa siis niin, että mitattava tähti ei mene kuvassa yli 12000 adun.

Googlella löytyi myös Citizen Skyn powerpoint-esitys aiheesta: http://www.hposoft.com/EAur09/EAUR%20pdfs/DSLR.pdf Esityksessä selostetaan numeroidenpyörittelyä vähän seikkaperäisemmin.

Onnea mittailuihin!

[Nisse]

Iriksellä saa järkevämpiä magnitudiarvoja (iMag), kun laittaa "magnitude constant" kohtaan sopivan vakioarvon.   

[naavis]

Iriksellä saa järkevämpiä magnitudiarvoja (iMag), kun laittaa "magnitude constant" kohtaan sopivan vakioarvon.   

Magnitude constant taitaa ajaa vähän samaa asiaa kuin tuo z kirjoittamassani yhtälössä. Tuo z määritetään vertailutähtien kirkkauksien avulla, jolloin saadaan instrumental magnitude juurikin järkevämmälle tasolle.

[hlehto]

Moi,
     olen tehnyt digijarkkarilla (Canon 20D, ja vähän muillakin) fotometriaa, ja ajattelin jakaa kokemuksia. Digijärkkäreiden kuvat (jpg etta normaali TIF) poikkeavat siinä CCD kuvista että näin tehdyt kuvat eivät ole lineaarisia. Tämän ongelman ylipääsemiseksi kannattaa ottaa RAW moodissa (kuten tässä keskustelussa onkin tehty) ja sitten muuttaa lne ineaariksi TIF kuvaksi ellei kuvankäsittely osaa analysoida suoraan lineaarista rawta. Kuvat voivat tosin näyttää vähän tummille. Tarvittaessa lineaariset tifit voi muuttaa fits kuviksi esim linuxissa.

20D oli varsin kiltisti käyttäytyvä. Kivana lisänä oli että R kaista vastasi melko hyvin fotometristä R:ää ja G vastasi aika hyvin V kaistaa. Siniset kaistat eivät olleet kovin samanlaisia. Kameran B kanava pätkäisee poikki suunilleen puolessa välissä B kaistaa ainakin noin karkeasti.

http://users.utu.fi/hlehto/photo/optics/ir20d.shtml

HarryJ

[Timo Kantola]

Kiitos neuvoista ja kannustuksesta !
Keksin kuinka Iriksen saa näyttämään ns. instrumentti magnitudin! (ainakin luulen keksineeni..)

Eli tähän asti tapahtunut seuraavaa:
Alkuun meinasin mittailla Epsilon Auriga tähteä, mutta pitää ensin päästä jyvälle kunka digijärkkärillä fotometriaa oikeen tehdään. EpsAur tähdessä on tällä hetkellä se ongelma että se on ihmistenaikaan matallalla koilisessa , vain noin 20 asteen korkeudessa - viistoon tulevan tähden valo joutuu kulkemaan pitkänmatkan ilmamassan läpi ja aiheuttaa  tähden valonhimmeneminen , mitä matalammalla se on - se pitäisi ottaa huomioon. Siirryin lähelle zeniittiä - siellä on sopivasti BetaLyr muuttuja, ja valo kulkee ilmanläpi paljon lyhyemmän matkan.

Kalibroin eilen otetut 3kpl 30sek (iso800, 55mm, f5.6) biassilla,darkilla ja flätillä. Pinosin nämä 3 kuvaa ja erottelin ne R,G ja B kuviksi. Itse mittaaminen tapahtuu vihreän kanavan - G - kuvasta. Pähkäilin että Iriksen Magnitude constant on vastaava mitä MaxImDL softassa annettava Referens star magnitude.

   Katsoin AAVSO:n karttaplotterilla etsintä ja vertailutähtikartasta (Chart id:5256od) sopivan referenssi tähden ; 31 , jonka V-magnitudiksi ilmoitetaan 3.080.
Nyt mittasin Iriksellä tähden 31 , Magnitude constant arvolla 0,000 ; sain mittausarvoksi -14.089 (kuva Mittaus 1) . Tämä -14.089 mag on sisemmän ympyrän ADU (intesiteetti) arvo josta on vähennetty ulomman mittaus donitsin (eli taustataivaan) ADU arvo . Saatu tulos on laskettu magnitudiksi kaavalla  (m = -2,5 X log [intensity]). Eli suoraan pikseleistä laskettu -14.089mag ja todellinen +3.080 mag tarkoittaa että suoraan pikseleistä laskettu tulos on 17.169 magnitudia liikaa (14.059+3,08=17.169). Magnitude constant arvoksi tulee siis 17.169, ja silloin saadaan suoraan tarkka instrumenttimagnitudi arvo vertailutähdille.
     Jos kaikki mitattavat tähdet olisi spektriominaisuuksiltaa identtisiä tämän referenssitähden kanssa , eikä ilmamkehän aiheuttamaa himmenemistä ( ilmakehä aiheuttaa myös valon värimuutoksia absorboimalla eritavalla eripituisia aallonpituuksia ) tarvitsisi otta huomioon, niin nyt voisi klikkailla V magnitudeja tarkasti - tällä nimenomaisella kameralla, ja nimenomaisella objekttivilla. Vaan kun tähdet on erivärisiä, ja Canonin bayermaskin vihreäkanava on melkeen, mutta ei aivan fotometriassa käytettävä standardi V-filtteri. Mittaamalla useampia tähtiä ja vertaamalla mitattuja V-magnitudeja todellisiin CiticenSky sivuilta löytyvällä exsel taulukolla saa korjauskertoimen selville. Instrumentti v-magnitudi korjattuna korjauskertoimella antaakin sitten virallisen V-magnitudin. Johtuen laajasta näkökentästä on digijärkkäri mittauksille tehtävä viellä ns. ilmamassa korjaus, jos kohde on alle 35 korkeudella tai x-astetta etäisyyttä vartailutähtiin
ja onhan siellä viellä vaikka mitä..
http://www.citizensky.org/content/calibration-beginner

Kartat ja magnitudit tähdille löytyy :
http://www.aavso.org/vsp ( kun täyttää kohdat : object = beta lyr, field of view =1200 ,Magnitude limit =7  , niin plotteri tekee kartan Beta Lyraen ympäristöstä 20 asteen näkökentällä - viellä kun laittaa täpät North up ja East left niin kartta on oikeinpäin. Tähtikartan yllä on linkki Photometry Table for this Cahrt , sieltä löytyy kartan numeroidut tähdet ( tähden numero on Label sarakkeessa ja vieressä on tarkat U,B ja V magnitudit)

[naavis]

     Jos kaikki mitattavat tähdet olisi spektriominaisuuksiltaa identtisiä tämän referenssitähden kanssa , eikä ilmamkehän aiheuttamaa himmenemistä ( ilmakehä aiheuttaa valon värimuutoksia absorboimalla eritavalla eripituisia aallonpituuksia ) tarvitsisi otta huomioon, niin nyt voisi klikkailla V magnitudeja tarkasti - tällä nimenomaisella kameralla, ja nimenomaisella objekttivilla. Vaan kun tähdet on erivärisiä, ja Canonin bayermaskin vihreäkanava on melkeen , mutta ei aivan fotometriassa käytettävä standardi V-filtteri. Mittaamalla useampia tähtiä ja vertaamalla mitattuja V-magnitudeja todellisiin CiticenSky sivuilta löytyvällä exsel taulukolla saa korjauskertoimen selville.
http://www.citizensky.org/content/calibration-beginner

Tuo mainitsemani e*(B-V) on tosiaan juuri tuo korjaus, jolla järkkärin vihreä kanava saadaan jotakuinkin vastaamaan fotometristä V-filtteriä.

[Timo Kantola]

Yksi äärimmäisen tärkeä asia mittailussa on myös se, että et päästä tähteä palamaan puhki. Puhkipalaneesta tähdestä kirkkautta ei voi mitata. Järkkärin kenno lakkaa yläpäässä olemasta täysin lineaarinen, joten ylipäätään koko dynamiikan yläpäätä kannattaa välttää. Oman järkkärini kenno tuottaa 14-bittisiä lukemia, eli lukuja väliltä 0-16383. Ko. kennon järkkäri lakkaa olemasta lineaarinen noin 12000 adun kohdalla. Kuvat tulisi valottaa siis niin, että mitattava tähti ei mene kuvassa yli 12000 adun.

Vieläkin on vaikeuksia tämän järkkärifotometrian hahmottamisen kanssa. Jotta ei mene mutuiluksi, niin eilen päätin selvittää käyttyämäni Canon 1000D:n kennon lineaarisuuden. Lopputulos yllätti - ainakin itseni.
 Vaikka eilen olikin selkeää, niin en jaksanut pimeään ja kosteaan lähteä testailemaan. Koska kuvasin testikuvat sisällä ,niin  tarvitsin keinotähden, en jaksanut ruveta rakentelemaan vaan piirsin tähdet photarilla mustalle taustalle ja laitoin kompuutterin esittämään tähtitaivasta jossa oli eri harmaansävyisiä tähdenpallokoita. kittilinssillä f55mm F11 ja valotusajat 0,3sek ->70sek Iso400 ja iso 800 asetuksilla huoneenlämmössä ja ilman darkkeja.
 Kirkkain keinotähti (sininen käyrä) saturoitui  iso800 arvolla 2sekunnissa ( ADU 4037) ja iso400 arvolla 4 sekunnissa (ADU 4036) , molemmilla herkkyyksillä 10sekunttia ja pidemmät valotukset dynamiikka putosi iso800 herkkyydellä  ADU 4037 -> ADU 3652 ja vastaavasti iso400 ADU 4036 ->ADU 3651 ??
Iso800 käppyrät mutkittelee hieman varrattuna iso400 käppyröiden lähes viivasuoraan kuvaajaan.

Jaa mitä tästä viisastu ?
- iso 400 vaikuttaa lineaarisemmalta kuin iso800 - johtuneeko huoneenlämmöstä ja kohinasta huonompi tulos iso800.
- Dynamiikan pudotus ekan 10 sekunni jälkeen - en ole moisesta kuullut ?      
- Lineaarisuus: iso400 arvolla Canon1000D:n kenno vaikuttaa täysin lineaariselta ? Lilan käpyrän lievä pyöristyminen 30sek ->35sek kohdalla johtuu siitä että saturoi jossain 32.5sek seutuvilla (32.5 sekunnin valotusta ei ole) ja karkea kuvaaja oikasee tuossa kohdassa. Olisko syynä tuikkimaton kohde ja "laaja-alainen" noin 10..15 pikselin koko..

Mittailin ADU arvot Iriksellä.. (kuva) ja tuossa on liitteenä käyttämäni keinotähdet - jos joku haluaa testata.. Alinna on testikuva iso800 F11 ja 70s valotus.

[naavis]

Itse mittasin lineaarisuuden kuvaamalla valkoista, tasaisesti valaistua seinää; mitattavan kohteen ei tarvitse olla pistemäinen. Seinästä voi sitten ottaa eri mittaisia valotuksia ja tutkia juurikin Iriksessä millainen kennon vastekäyrä on. Raahaamalla Iriksessä hiirellä laatikon kuvaan ja klikkaamalla oikealla hiirennapilla laatikkoa saa esiin valikon, josta voi valita Statistics. Näin aukeavasta ikkunasta saat selville valitun alueen keskiarvon, mediaanin, keskihajonnan yms.

[Astronautiskelija]

Lineaarisuuskäyrissä on tosiaan jotain outoa.  Lilan käyrän pitäsisi saturoitua jo pian 15 sekunnin jälkeen ISO 800:lla. 

[Astronautiskelija]

Säie on näköjään jonkun onnettoman logiikan perusteella siirretty "Tähtikuvien käsittelyn" alle.  Toivottavasti kukaan ei kuitenkaan rupea käsittelemään fortometriaan tarkoitettuja kuviaan...

Ehdotan, että ylläpito perustaa kiireen vilkkaa muuttujille tarkoitetun alueen sopivaan paikkaan.

[Timo Kantola]

Lineaarisuuskäyrissä on tosiaan jotain outoa.  Lilan käyrän pitäsisi saturoitua jo pian 15 sekunnin jälkeen ISO 800:lla. 

Iso 400:n lila käyrä on eri keinotähdestä, mitä iso800:n lilakäyrä. Sininen kkäppyrä on molemmilla herkkyyksillä samasta valonlähteestä.
Pointti on kuitenkin siinä että noissa ei näy lineaarisuuden muutosta ? Ja kaipaisinkin jonkun oikeasti osaavan tekemiä lineaarisuus tutkielmaa - vaikkapa Canon1000D:n kennon käyttäytymisestä.
   Pitänee tehdä uusi käppyrä, missä on molemmilla herkkyyksillä käytetty samaa keinotähteä.