lunghezza focale e inquinamento luminoso

[Albertus]

saluti a tutti

Ho letto che sotto cieli inquinati , sono preferibili i tele con corta lunghezza focale
E' vero ?

[stevesp]

Preferibili per cosa?
Sotto cieli inquinanti si riescono ancora a vedere planetario e stelle doppie che di solito richiedono grande ingrandimento e quindi è più facile con focale lunga di partenza

[etruscastro]

prima di sapere per cosa dovresti utilizzare il telescopio (foto? foto deep? foto planetaria? visuale? visuale deep , visuale planetaria, visuale stelle doppie... ... ... ), per sommi capi ti dico che è il vero il contrario...

[Huniseth]

Cosa si intende per focale corta e con che diametro?

[Albertus]

Saluti

il ragionamento era questo
A causa dell' atmosfera un oggetto puntiforme diventa un oggetto esteso, il segnale viene cioè diffuso su una area maggiore
L'aumento della lunghezza focale determina una maggiore dispersione del segnale quindi una diminuzione del rapporto segnale /rumore in caso di forte inquinamento luminoso
in quanto i fotoni del segnale si sovrappongono in misura maggiore con i fotoni del cielo
Il ragionamento, se vero, vale sia in visuale che in fotografia

[Huniseth]

Il concetto non è particolarmente chiaro......:hm::confused:

[stevesp]

In visuale penso di no perché alla focale del tele aggiungi l’oculare e se vuoi circa gli stessi ingrandimenti a focali corte devi mettere oculari più corte rispetto a tele con focali lunghe

[Albertus]

Il concetto non è particolarmente chiaro......:hm::confused:

Da come l'ho capita io le cose stanno è cosi
Prendi una stella sotto un cielo completamente nero
Nel caso ideale avrai un punto luminoso nel quale convergono tutti i fotoni del segnale , tutto intorno il segnale è nullo
Ne caso reale i fotoni del segnale vengono diffusi su un area più grande, a cause dell'atmosfera, e si si sovrappongono con il rumore del cielo che non è nullo
Maggiore la lunghezza focale maggiore la dispersione quindi, a parità di apertura, maggiore contaminazione del segnale

[stevesp]

Rumore in visuale?

[gspeed]

saluti a tutti

Ho letto che sotto cieli inquinati , sono preferibili i tele con corta lunghezza focale
E' vero ?No, non c'entra nulla la lunghezza focale. Qualche discussione c'è in merito al diametro che diventa poco sfruttabile, ma in ogni caso più grande è più vedi, e alla tipologia del tubo, più è ostruito più si accentua la dispersione. Mi sembra si confonda inquinamento luminoso e inquinamento atmosferico, in entrambi i casi la lunghezza focale non è una discriminante.

[gspeed]

...
Maggiore la lunghezza focale maggiore la dispersione..

Hai qualche fonte? A parità di ingrandimenti cosa significa?

[etruscastro]

il ragionamento era questo
A causa dell' atmosfera un oggetto puntiforme diventa un oggetto esteso, il segnale viene cioè diffuso su una area maggiore
L'aumento della lunghezza focale determina una maggiore dispersione del segnale quindi una diminuzione del rapporto segnale /rumore in caso di forte inquinamento luminoso
in quanto i fotoni del segnale si sovrappongono in misura maggiore con i fotoni del cielo
Il ragionamento, se vero, vale sia in visuale che in fotografia
non puoi mischiare fotografia e visuale, nel visuale dove c'è un certo inquinamento Luminoso si abbassa la pupilla di uscita (e quindi si aumentano gli ingrandimenti) per avere maggior contrasto del fondo cielo, quello che è chiamato "contrasto di soglia", per questo un telescopio con una maggiore focale aiuta ma non è imprescindibile (puoi usare un f4 e metterci una barlow 2.5x ad esempio per fare lo stesso lavoro di un f10!)

[Albertus]

saluti

limitiamoci pure alla fotografia , a me il ragionamento che avevo letto da qualche parte sul web aveva fatto senso
poi alla fine conta l'esperienza naturalmente
supponiamo che tutti i pixel del sensore ricevono un certo numero di fotoni di "rumore" nell'unità di tempo
Il tele proietta un' immagine sul sensore, alcuni pixel ricevono quindi anche i fotoni di "segnale" che si sovrappongono ai fotoni di "rumore"
S/N per pixel = numero fotoni di segnale/ numero fotoni di rumore
aumentiamo progressivamente la lunghezza focale mantenendo costante l'apertura, quindi il rapporto focale aumenta
L'immagine si allarga occupando un maggior numero di pixel ma il numero totale di fotoni di segnale nell'unità di tempo rimane costante quindi il rapporto S/N per pixel dovrebbe diminuire, generando un'immagine più confusa

[Huniseth]

Capisco sempre meno....:confused:
Che io sappia in cieli luminosi è meglio la focale più lunga, in visuale - in fotografia il sensore non sa mica che fotone arriva, si limita a sommarli e butta fuori un segnale analogico conseguente, e qui entrano in gioco i filtri. Forse si parla di seeing - con la focale lunga si nota maggiormente ma credo solo per il campo più ristretto.

[Albertus]

per ogni fotone in arrivo il sensore genera un elettrone che si accumula in un buffer
i buffer viene poi scaricato generando l'immagine sul PC
ovviamente il sensore e il PC non distinguono se si tratta di in un fotone (elettrone) di segnale piuttosto che di rumore
altrimenti quale sarebbe il vantaggio di un cielo nero sia in visuale che in fotografia ?
Sotto un cielo nero ai coni/bastoncelli della retina o ai pixel del sensore arrivano solo i fotoni di segnale

[gspeed]

Il numero di fotoni segnale e di fotoni rumore che entrano nel tubo dipendono dal diametro, se poi li si spalma su un piano focale più o meno ampio si riduce o aumenta la luminosità (quanti fotoni giungono al sensore per unità di superfice) ma il rapporto S/N non cambia.

[Albertus]

vuoi dire che l'effetto "spalmatura" dovuto alla lunghezza focale si applica sia al segnale che al rumore ?
Questa in effetti potrebbe essere una spiegazione che però non mi convince del tutto
supponi di fotografare solo una porzione di cielo inquinato , solo rumore niente segnale
A parità di tempo di integrazione, il numero di fotoni di rumore accumulati in ciascun pixel varia al variare delle lunghezza focale ?

[altazastro]

Albertus
E' un'analisi interessante la tua e a me non pare ovviamente errata come magari ad altri.

Sarebbe utile se tu trovassi il sito o articolo che ha originato questa tua elaborazione.

Un aspetto che potrebbe sostenere il tuo approccio è che se arrivano meno fotoni per pixel all'allungamento della focale, il rumore di tipo "elettronico" (termico, di lettura, non so se ce ne siano altri) rimane tuttavia costante per il singolo pixel e quindi un po' di peggioramento del rapporto S/N dovrebbe esserci.

Ripeto, sarebbe interessante avere più fonti bibliografiche, magari di tipo analitico, ma il concetto non mi sembra totalmente peregrino.

P.S.
Ovviamente i rumori elettronici non dipendono dall'inquinamento luminoso, quindi questo aspetto è a mio parere rilevante quando si considera il minor flusso di fotoni per pixel connesso ad una maggior lunghezza focale (o meglio maggior rapporto focale a parità di apertura), ma non ha correlazione con l'inquinamento luminoso.

[Albertus]

non riesco a trovare il thread a cui mi riferivo
ad ogni modo nell'articolo del sito:

https://skyandtelescope.org/ -> observing -> astrophotograpy-> How focal ratio affect your astro images

si suggerisce di ridurre la lunghezza focale al fine di ridurre lo "shot noise"
vedi il paragrafo :

"Capture more light without spreading it out"

Tutti gli astrofotografi sanno che la densità di luminosità dipende dal rapporto focale e non solo dall'apertura
Forse però in caso di forte inquinamento luminoso bisogna tener conto anche della lunghezza focale altrimenti non vedo la ragione per la quale fare riferimento anche al rumore del cielo (shot noise )

a meno che non abbia ragione gspeed, l'S/N non cambia
in questo caso però il consiglio dell'autore dell'articolo potrebbe esser fuorviante
L'aumento della lunghezza focale, a parità di rapporto e quindi di luminosità e in ogni caso un vantaggio in quanto si migliora la risoluzione dell'immagine

[drFalken]

vuoi dire che l'effetto "spalmatura" dovuto alla lunghezza focale si applica sia al segnale che al rumore ?
Questa in effetti potrebbe essere una spiegazione che però non mi convince del tutto
supponi di fotografare solo una porzione di cielo inquinato , solo rumore niente segnale
A parità di tempo di integrazione, il numero di fotoni di rumore accumulati in ciascun pixel varia al variare delle lunghezza focale ?

Anche in questo caso, mi sento di quotare quanto detto da gspeed, se aumenti la porzione di cielo del tuo esempio, aumenta il rumore, non interviene la lunghezza focale qui, ma soltanto la superficie "inquadrata". Questo è più in accordo col fatto che il rapporto segnale rumore diminuisce con l'apertura del telescopio, non con la sua lunghezza focale.

La lunghezza focale interviene in altri disturbi, ad esempio un tubo aperto più lungo sarà più soggetto alla differenza di temperatura tra punti differenze del tubo stesso, con la conseguente necessità di acclimatare e ventilare, per rendere uniforme la temperatura nel tubo e ridurre i disturbi ottici generati da fotoni in moto in aria a diverse densità, per via della differenza di temperatura.

[Huniseth]

Se riprendi il cielo luminoso..che succede? Interessante quesito, cercasi volontari per il test....
C'è da dire che qualcuno dovrà pur dire al programma qual'è il rumore.......

[Albertus]

ironia a parte penso che un test probante sia proprio questo
Fotografiamo la stessa porzione di un cielo fortemente inquinato , a parità di rapporto focale e di tempo di integrazione ma con lunghezze focali differenti .
Otteniamo lo stesso risultato oppure il cielo risulterà più o meno chiaro in uno dei due casi ?

io comunque tendo ad essere d'accordo con gspeed ma non con la spiegazione di drFalken
probabilmente il rapporto S/N non cambia , con focali diverse, per questioni di campionamento (arcsec/pixel)
L'articolo che ho citato però, a mio giudizio è ambiguo
Sembrerebbe confermare che in fotografia sotto cieli inquinati a parità di rapporto focale e di tempo di integrazione è meglio avere una focale corta a prescinder da questioni legati al peso dello strumento e/o alla facilità di inseguimento ma solo per una questione di rumore

[Mulder]

a parità di rapporto focale e di tempo di integrazione ma con lunghezze focali differenti .

Ma così si va a cambiare il diametro ed automaticamente sarà più luminoso il maggiore.

[drFalken]

Sembrerebbe confermare che in fotografia sotto cieli inquinati a parità di rapporto focale e di tempo di integrazione è meglio avere una focale corta a prescinder da questioni legati al peso dello strumento e/o alla facilità di inseguimento ma solo per una questione di rumore

A quanto leggo, l'articolo dice che in astrofotografia conviene la focale corta perché permette di raccogliere una maggiore quantità di segnale in meno tempo, andando a migliorare il rapporto segnale rumore sensibilmente, considerando inoltre che lo shot noise cresce in proporzione alla radice quadrata del segnale, quindi cresce meno del segnale stesso. In sostanza più segnale raccogli meno lo shot noise ti disturba; con la focale corta questo lo ottieni in minor tempo.

Resta un punto fermo: se aumenti il diametro, anche mantenendo la focale fissa, aumenta lo shot noise. Ma hai la possibilità di esposizioni più corte e/o meno frame, per un risultato comparabile.

[Huniseth]

Mi pare di capire che si sono mischiate situazioni diverse per arrivare a quello che già si sa... la focale corta permette più riprese nell'unità di tempo e quindi ci sono più frame da integrare .. bella scoperta - il diametro maggiore permette di raccogliere più luce e di fare più frame ... siamo al punto di prima ....focale corta e diametro maggiore consentono più frame ... ma no? .. Insomma , alla fine non ho capito dove porta il ragionamento ....

[Angelo_C]

Sono daccordo con Huniseth, in ripresa oltre il diametro (che ti dice quanta luce totale entra), la focale serve per calcolare l'opportuno campionamento (ovvero la misura del pixel da impiegare), o di converso scegliere la focale più opportuna per avere il miglior capionamento con le dimensioni di pixel che si hanno (il sensore che si vuole usare).

Il concetto che ha cercato di spiegare Albertus penso che centri con le dimensioni "lineari" del disco di Airy in base al rapporto focale. Infatti mentre le dimensioni "angolari" del disco di Airy sono in relazione al diametro, quelle lineari sono in relazione al rapporto focale ed è vero che più aumenta detto rapporto (quindi si allunga la focale a parità di diametro) e più aumenta il diametro del disco.

Ad esempio le dimensioni lineari del disco di Airy per i vari rapporti sono:

f/2 = 2,7 μm;
f/3 = 4,0 μm;
f/4 = 5,3 μm;
f/5 = 6,7 μm;
f/6 = 8,0 μm;
f/7 = 9,3 μm;
f/8 = 10,7 μm;
f/9 = 12,0 μm.

Però questo si "regola" appunto col campionamento, in modo che il più piccolo particolare rispetti il criterio di nyquist (o qualsiasi altro criterio si scelga di seguire).
Poi è vero che dove il campionamento non è importante (immagini a grande e grandissimo campo), minore è il rapporto focale, minori saranno i "tempi di posa", ma non riesco a seguire il resto del concetto relativamente al rapporto segnale/rumore, in base al rapporto focale.

[Albertus]

piu che un'affermazione la mia era una domanda , la risposta forse è implicita nel tuo post
Ad ogni modo ripropongo la domanda nel modo più semplice possibile :

Considera l'immagine di una stella
In teoria dovrebbe occupare un pixel in pratica ne occupa un numero maggiore a causa dell'atmosfera

i pixel del sensore che formano l'immagine estesa della stella hanno raccolto fotoni provenienti dalla stella stessa, il segnale S , e fotoni provenienti dall'inquinamento luminoso, il rumore N
il rapporto S/N dovrebbe essere il più alto possibile

Se a parità di diametro aumentiamo la focale, l'immagine estesa della stella si espande e il numero di fotoni di segnale S per pixel diminuisce dato che il numero totale di fotoni rimane costante

Domanda :

Che cosa accade al numero di fotoni di rumore per pixel ?
Diminuisce anch'esso in modo da mantenere il rapporto S/N costante ?
Se si, perche ?
In tal caso conta solo il rapporto focale e la lunghezza focale è ininfluente
Al contrario
se il numero di fotoni di rumore per pixel rimane costante il rapporto S/N diminuisce quindi , sotto un cielo inquinato sarebbe meglio usare focali corte a parità di rapporto focale

[faggio79]

Fotografiamo la stessa porzione di un cielo fortemente inquinato , a parità di rapporto focale e di tempo di integrazione ma con lunghezze focali differenti .
Otteniamo lo stesso risultato oppure il cielo risulterà più o meno chiaro in uno dei due casi ?


Così a occhio direi che raccatti più spazzatura a una focale più bassa, semplicemente perchè il sensore raccoglie luce da un'area di campo maggiore.

Secondo il mio modesto pareree si tratta di un esercizio volto a colmare un dubbio/curiosità più che lecito, per carità, ma che non trova una grande utilità all'atto pratico: ad esempio salendo di focale è vero che forse ottieni un fondo cielo leggermente più scuro e pulito, ma al tempo stesso spalanchi la porta a tutti gli artefatti del seeing. Insomma, credo che la risposta al quesito abbia veramente poca influenza nell'applicazione pratica, nel preparare una ripresa (planetaria o meno che sia) si tiene conto di altri fattori, molto più vincolanti.

Ciao

[Albertus]

si probabilmente è solo accademia

[Huniseth]

Non mi pare che Hubble fotografi le stelle su singolo pixel ... anche se è fuori dall'atmosfera, e nemmeno mi sembra che gli astronauti vedano le medesime a puntini, anche perchè questi puntini dovrebbero essere così piccoli..da non vedersi.

[Albertus]

Il numero di fotoni segnale e di fotoni rumore che entrano nel tubo dipendono dal diametro, se poi li si spalma su un piano focale più o meno ampio si riduce o aumenta la luminosità (quanti fotoni giungono al sensore per unità di superfice) ma il rapporto S/N non cambia.

il tuo ragionamento mi torna ma mi sorge un dubbio
Fotografiamo lo stesso oggetto celeste con un newton 200/1000 f5 e un sct 8 f10 ,a parità di tempo di posa
L'immagine del Newton dovrebbe essere più piccola e luminosa vale a dire con un S per pixel maggiore, ma il rapporto S/N è lo stesso
in questo caso basterebbe eseguire uno streching lineare , via software, dell'immagine del sct 8 per ottenere lo stesso risultato senza aumentare il tempo di integrazione

[gspeed]

Il risultato sarebbe lo stesso *se e solo se* nel c8 tu avessi usato un sensore con pixel più grossi in modo da aver lo stesso numero di fotoni per pixel.

Penso che la chiave di lettura sia questa: a parità di diametro, sensore e tempo di esposizione, con strumenti più aperti ho più segnale e più rumore per pixel. Fortuna vuole che il segnale buono sia piuttosto "statico" mentre il rumore varia per cui facendo integrazioni il software toglie rumore ma non segnale. Quindi alla fine rimane più segnale. Ma gli oggetti son più piccoli. Che sia meglio o peggio dipende da ciò che si vuole riprendere.

In visuale, tutto questo discorso non ha alcun riscontro.

[altazastro]

In visuale c'è la grossa "scatola nera" del cervello di mezzo, il cui funzionamento nell'elaborazione delle immagini conosciamo fino ad un certo punto e sicuramente non come i CCD/CMOS e i software di elaborazione.

E' interessante peraltro che anche l'occhio umano abbia una certa capacità di "integrazione" (somma nel tempo) della luce, per quanto molto limitata, ma non mi ricordo se sia più o meno di un decimo di secondo e quanto vari tra individui.

Tuttavia è vero che l'uso di oculari rende indipendenti (nei limiti della disponibilità pratica di oculari di certe lunghezze focali) dalla lunghezza focale del telescopio e trasforma il problema in uno di pupilla di uscita.

[Albertus]

Il risultato sarebbe lo stesso *se e solo se* nel c8 tu avessi usato un sensore con pixel più grossi in modo da aver lo stesso numero di fotoni per pixel...

se con l'sct 8 usi un sensore con pixel più grossi ottieni lo stesso risultato del newton 200 /1000 con pixel piccoli, a parità di tempo di esposizione
se fai lo stacking di più immagini il rumore si dovrebbe ridurre nello stesso modo, cioè si ottiene ancora la stessa immagine , una grande una piccola ma di pari luminosità , risoluzione e contrasto (stesso S/N)
Per quale ragione , in fotografia, si consigliano tele con basso rapporto focale, addirittura f4, con i ben noti problemi di collimazione ?

[altazastro]

Anche se è cosa nota, ricordo come si possa esprimere in maniera diretta la correlazione tra pupilla d'uscita e rapporto focale, cosa che ha qualche conseguenza.

Probabilmente questa formula ci sarà nei glossari/guide del sito, ma la derivo nuovamente per piacere personale.

Definendo:

I=ingrandimento, Ft=focale telescopio, Fo=focale oculare, A=apertura telescopio, F=rapporto focale telescopio, Pu= pupilla d'uscita

si ha:

I=Ft/Fo=A*F/Fo

ma è anche I=A/Pu

e quindi:

A*F/Fo=A/Pu

che elidendo i termini comuni diventa:

Pu=Fo/F

Ok, è acqua calda, ma ricordarsi che il rapporto focale è legame diretto tra pupilla d'uscita e focale dell'oculare ci rammenta anche che rapporti focali particolarmente elevati possono rendere problematico ottenere NELLA PRATICA ampie pupille d'uscite, stante che il range di lunghezze focali di oculari commercialmente disponibili non è illimitato.

Poi uno può sempre in linea di principio costruirsi un acromatico 100 mm F30 ed accoppiarlo ad un oculare Huygens autocostruito da 100 mm per ottenere una pupilla d'uscita di 3,3 mm, tanto un F30 si beve qualsiasi cosa.

[altazastro]

Albertus
perché si preferiscono, non solo consigliano rapporti focali "veloci" in fotografia?

Anche qui credo si debba introdurre qualche elemento pratico: le dimensioni dei pixel (e dei sensori) disponibili non coprono un range infinito.

Questo significa anche che, a meno di non andare sui mosaici, certi soggetti richiedono focali più ridotte, anche a costo di aperture più ridotte, perché non penso ci sia in giro un sensore che ti copre la Nord America (per esempio) a due metri di focale, mentre è un soggetto perfetto per obbiettivi da 135 mm e DSLR.

Poi per una data apertura aumentare il rapporto focale significa aumentare la lunghezza focale e quindi i problemi di tracking, per non parlare dei pesi se si usa lo stesso schema ottico, e quindi richiedere di più alla montatura, cosa che costa.

[Albertus]

ciao altazastro

gli elementi "pratici" sono sicuramente da prendere in considerazione, vedi inseguimento , difficoltà di realizzare sensori con pixel grandi ecc
A mio avviso pero non colgono l'essenza del problema
Chi compra un "astrografo" con rapporto focale f4 o anche meno, ed è consapevole dei problemi di collimazione ed è pure costoso, lo fa per un'unica ragione :

Ridurre i tempi di esposizione

in base al principio che la densità di illuminazione dipende soltanto dal rapporto focale

Prediamo pure un sensore commerciale a pixel piccoli
Con un tele di lunghezza focale maggiore a parità di apertura e e di tempo di esposizione si ottiene un'immagine più scura ma con lo stesso rapporto segnale/rumore
A questo punto basta fare uno stretching lineare per ottener un immagine con la stessa luminosità dell'"astrogarfo"e pure con maggiore risoluzione

perchè allora si vendono gli astrografi ?

una spiegazione potrebbe essere la seguente
la successiva manipolazione software introduce dei difetti significativi, meglio avere un'immagine chiara dall'inizio
tu fai fotografia a pose brevi dovresti essere un esperto di stacking e stretching
cosa ne pensi ?

un'atra ipotesi potrebbe essere che con un rapporto focale basso si ottiene un rapporto segnale /rumore migliore a parità di tutto
perchè ?

[Huniseth]

E' sul rapporto segnale-rumore che la cosa non quadra... perchè mai dovrebbe essere diverso? Si lavora sull'immagine ottenuta a livello di frame, che ne sa il programma da dove proviene e da cosa? La focale più bassa permette di avere frame con meno tempo di esposizione per singolo frame, ecco, se proprio c'è una differenza è questa, quindi il sensore accumula meno rumore suo se non è raffreddato, ovviamente però ha meno segnale.. è un gatto che si morde la coda.

[altazastro]

Albertus
Prova a definire meglio il rumore e vedere se è veramente uguale nel caso che ci sia più o meno segnale, ricordandoti di considerare anche quello termico, quello di lettura e quello di conversione, rumori dovuti all'elettronica.

Comunque è tardi e sono ache assonnato, ho raccolto qualche lettura che potrebbe essere utile, ma la leggerò con calma nei prossimi giorni:

http://www.starrywonders.com/fratio.html

http://www.stanmooreastro.com/SamplingFratioMyth.htm famoso e controverso

https://www.dpreview.com/forums/post/60485298 (confutazione del precedente)

L'interessante serie di articoli di Craig Stark (creatore di Nebulosity) su CN:

https://www.cloudynights.com/articles/cat/column/fishing-for-photons/signal-to-noise-understanding-it-measuring-it-and-improving-it-part-1-r1895

https://www.cloudynights.com/articles/cat/column/fishing-for-photons/signal-to-noise-understanding-it-measuring-it-and-improving-it-part-2-understanding-one-pixel-r1902

P.S.
Comunque guarda che la questione del tracking, dei pesi e così via è tutt'altro che secondaria, nel mondo reale.
Certo se poi si assumono montature perfette con capacità di carico illimitate il discorso è diverso.

[Albertus]

grazie altazastro

leggerò anch'io gli articoli con calma
non dico che la questione del tracking e dei pesi siano fattori secondari, infatti molti astrofotografi usano piccoli rifrattori leggeri e con lunghezze focali corte ma con rapporti focali relativamente alti , spesso sono f7
chi compra un f4 con aperture di 200 mm o più, lo fa solo con l'obiettivo di ridurre i tempi di esposizione accettando di avere una focale relativamente lunga ( 800 mm) , un peso notevole, e soprattutto di accollarsi seri problemi di collimazione
la ragione non mi è chiara

[altazastro]

Una cosa mi è venuta in mente, ricordandomi quanto viene detto a proposito di pose brevi e pose lunghe.

Una singola posa da sessanta minuti e la somma di sessanta pose da un minuto hanno lo stesso rapporto S/N ma quella da sessanta minuti ha più segnale.

Non ho mai approfondito la questione matematicamente, ma è un argomento di uguale significato nel caso che stiamo discutendo, ovvero che non conta solo il rapporto S/N, ma anche il valore assoluto di S.

Sabato mattina non è il momento migliore per approfondire, ma ci tornerò sopra.

[stevesp]

Può aiutare o aggiungere dubbi?
https://astropills.it/esposizioni-brevi-e-lunghe-in-astrofotografia/

[Albertus]

saluti a tutti

forse dopo ulteriori letture ho capito come stanno le cose
Io davo per scontato che l'S/N fosse semplicemente il rapporto tra i fotoni che arrivano ai pixel dal segnale (ex la galassia ) e quelli provenienti dal cielo
Invece bisogna tenere conto anche dello "Shot noise"
Lo shot noise ,che è di solito il disturbo prevalente dipende dal flusso dei fotoni
Tanto più è irregolare l'afflusso dei fotoni tanto più si riduce l'S/N
con lo stacking di più immagini si riduce il rumore essendo una grandezza stocastica
Lo stesso avviene durante una singola esposizione a condizione che il flusso di luce sia regolare e intenso
A parità di apertura il flusso di fotoni ,per pixel, di un F5 è 4 volte superiore a quello di un F10, producendo un immagine non solo più luminosa ma anche migliore (maggiore S/N)) a parità di tempo di esposizione

[Albertus]

Una cosa mi è venuta in mente, ricordandomi quanto viene detto a proposito di pose brevi e pose lunghe.

Una singola posa da sessanta minuti e la somma di sessanta pose da un minuto hanno lo stesso rapporto S/N ma quella da sessanta minuti ha più segnale.

Non ho mai approfondito la questione matematicamente, ma è un argomento di uguale significato nel caso che stiamo discutendo, ovvero che non conta solo il rapporto S/N, ma anche il valore assoluto di S.

Sabato mattina non è il momento migliore per approfondire, ma ci tornerò sopra.

la spiegazione dovrebbe essere lo shot noise
lo shot noise è dovuto alla fluttuazione nel tempo del numero di fotoni proveniente dalla sorgente luminosa
secondo la distribuzione di Poisson
se la sorgente è intensa l'effetto è trascurabile ma da galassie e dal cielo arriva solo qualche manciata di fotoni al secondo
a parità di diametro dimezzando il rapporto focale si quadrupla il flusso di fotoni per pixel di conseguenza il rapporto S/N aumenta
Questo spiega perchè i tele a bassa focale sono veloci

Nel tuo caso mi sembra che la situazione sia differente
Se due immagini hanno lo stesso S/N allora sono assolutamente equivalenti anche se S è diverso
Basta fare uno streching lineare
Supponiamo che le 60 immagini da 1 minuto e l'unica immagine da 60 minuti siano state ottenute con lo stesso tele
La domanda è:
Dopo lo stacking si ottiene lo stesso S/N ?
Secondo me si in quanto il flusso è lo stesso
Comunque dovrei approfondire

[Huniseth]

A parità di tempo d'esposizione... bella scoperta....
Secondo me i rifrattori veloci sono retaggio dei tempi della pellicola, quando oltre un certa esposizione veniva fuori sola la ...grana.
Come anche le esposizioni brevi o lunghe dipendono più dal rumore del sensore che dalla focale, se si usa una camera ben raffreddata si allunga di molto il tempo di posa e si raccoglie molto segnale utile, poi se si fanno più riprese lunghe e si sommano tanto meglio.

[altazastro]

Guarda Albertus, quella è una cosa che ho trovato in tutte le discussioni sulla differenza tra pose lunghe e pose brevi: la differenza di valore assoluto di S conta. Poi è vero che non ho mai visto una trattazione matematica associata ma solo argomentazioni "verbali", o qualitative, se preferisci.

Una differenza sicuramente esistente è dovuta agli algoritmi di stacking è che con le pose brevi tu puoi avere una determinata parte del segnale così debole che, per dire, ti accende un pixel solo in una posa ogni 10 da un minuto: quel segnale rischia pesantemente di essere trattato come rumore da tagliare da parte degli algoritmi tipo sigma clipping.

Mentre con una singola posa da 60 minuti tu raccogli 6 fotoni su quel pixel per singola posa.

Questo è anche uno dei motivi per cui c'è maggior differenza tra pose brevi e pose lunghe sotto cieli bui: più alto è l'IL e più ti sommerge comunque i segnali deboli.

Infine c'è il rumore di lettura, che è presente per ogni singola posa, anche se quest'ultimo è andato riducendosi cospicuamente nei sensori più recenti, cosa che ha facilitato molto le pose brevi negli ultimi anni.

Sullo shot noise devo leggere, ma se mi ricordo qualcosa della poissoniana, la deviazione standard dovrebbe essere uguale alla radice quadrata della media, il che significa che l'aumento della varianza è molto semplice da calcolare, però dovrei capire cosa è media e cos'è varianza (nel senso di corrispettivi fisici) nel caso dello shot noise.

[Albertus]

Altazastro i tuoi argomenti dimostrano che con pose brevi si ottiene un S/N peggiore rispetto ad una sola posa con lo stesso tempo di integrazione
Questo è fuori discussione se mai la domanda è :
Di quanto peggiore ?
e
Ne vale pena ?

Il punto invece è un altro
A parità di S/N, comunque sia stato ottenuto, secondo quanto hai letto anche il valore di S dovrebbe contare per quanto riguarda la qualità dell'immagine
Questo potrebbe essere dovuto al fatto che gli algoritmi di streching non funzionano bene se S e N sono molto piccoli, altrimenti non vedo alcuna altra ragione
Ad esempio in fotografia scientifica, la sola che mi interessa, si parla solo di S/N mai visto citare S

per quanto riguarda lo shot noise e pose lunghe vs pose brevi
L'argomento è molto complicato e sono troppo arrugginito per andare a riprendere la poissoniana per un trattamento matematico rigoroso
A livello qualitativo
Lo shot noise è dovuto al fatto che le sorgenti luminose emettono fotoni in maniera random
se parliamo di miliardi e miliardi di fotoni al secondo la cosa non ha nessuna importanza
Ai nostri telescopi però possono arrivare solo 100 fotoni per secondo in media, parte dal target (S) parte dal cielo (N)
Una volta 80 poi 120 poi 100 e cosi via
Questo flusso irregolare contribuisce a peggiorare la qualità dell'immagine
Dimezzando il rapporto focale arriveranno 400 fotoni per secondo in media ,il flusso oltre ad essere più intenso diventa anche più regolare
si verificano quelle compensazioni statistiche che tendono a ridurre la proporzione di N rispetto a S

nel caso di esposizioni lunghe l'S/N nel primo minuto è in media uguale a quello dei 60 frame da 1 minuto, ovviamente stesso tele
col tempo l'S/N continua ad aumentare perchè :
N = sqrt(S)
quindi al secondo minuto di esposizione S raddoppia ma N aumenta solo di 1.414
sovrapponendo due frame di 1 minuto e facendone la media aritmetica, si dovrebbe ottenere lo stesso S ma un N 1.414 inferiore e quindi lo stesso S/N al netto del rumore termico, di lettura e di altri disturbi

[Huniseth]

Troppe equazioni...:wub::wtf:
Per stare terra terra, ti arrivano 400 fotoni... ma se aumento di tempo di esposizione con focale lunga li piglio lo stesso i 400 fotoni, ma c'è il rumore termico.. in teoria se le camere non facessero rumore una posa breve con focale corta è uguale ad una posa lunga con focale lunga... La faccio troppo semplice?

[Albertus]

direi di si , secondo me, la stai facendo troppo semplice
se aumenti il tempo di esposizione è evidente che prendi più fotoni
dimezzando il rapporto focale ,a parità di diametro, quadruplichi il numero di fotoni per pixel a parità di tempo
fin qui ci arriviamo tutti
La questione però è molto più complessa di quanto immaginassi e confesso di non avere le idee chiare
io davo per scontato che quadruplicando il flusso di fotoni si ottenesse un'immagine più brillante, ma con lo stesso S/N
Non capivo perchè il rapporto segnale / rumore dovesse diminuire diminuendo il flusso a parità di tempo
ed infatti questo rapport non cambia ;)
Bisogna però tener conto anche del "shot noise"
Lo shot noise è dovuto alle fluttuazioni quantistiche del segnale
Supponi di illuminare una superficie con un raggio laser, ottieni un'immagine brillante e uniforme
riduci progressivamente l'intensità del laser ad un certo punto l'immagine diventa non solo meno brillante ma anche "fuzzy" in quanto il flusso di fotoni diventa irregolare
Di notte siamo in questa situazione, al telescopio ci arrivano pochi fotoni per secondo e l'emissione non è costante
Aumentando il flusso di fotoni , non solo si aumenta l'intensità ma lo si rende anche più regolare
Il rapport S/N aumenta a parità di tempo

il rumore termico è un'altra tipo di rumore che si somma a quanto detto sopra.
Non mettiamo troppa carne al fuoco

[Huniseth]

Ma forse non ci capiamo... continui a parlare di parità di tempo... ma è scontato che per un f10 ci vuole il quadruplo di tempo rispetto ad un f5, ma una camera ideale senza rumore f10 raccoglie lo stesso flusso di fotoni anche con esposizione quadrupla, quindi non "dovrebbe" cambiare nulla rispetto a f5.
Sono abbastanza certo che se riprendo il deep col mak180 a f15 con il ccd raffreddato faccio meglio del 120/900ed con ccd normale. (Al netto della guida ecc..)

[Albertus]

Si francamente non ti capisco
e ovvio che quadruplicando il tempo di esposizione ottieni lo stesso risuktato
ma chi compra un astrografo lo fa proprio con l'obiettivo di ridurre il tempo di esposizione
E' meglio riprendere per 15 minuti o per 1 ora ?

[Huniseth]

Ok, certo, ma qui si discuteva di S/R rispetto alla focale, ma poi si va sul tempo di esposizione, altro discorso. Ho un attimo di confusione, perchè se mi parli di "a parità di esposizione" non ti seguo più, capirei se S/R " è indipendentemente dal tempo di esposizione. :confused:

[Albertus]

ripeto per l'ennesima volta
a parità di tempo un f5 produce un immagine con un valore più alto di S, il che è ovvio, ma anche di S/N, il che è molto meno ovvio, rispetto a un F10
se l'S/N fosse uguale i due tele sarebbero equivalenti
Infatti basterebbe applicare un amplificazione lineare, via software, all'immagine dell'F10 per ottenere un immagine uguale a quella dell'F5
gli astrografi non avrebbero ragione d'essere
invece l'S/N dell'F!0 è inferiore a quello ottenibile con un F5 quindi con un focale lunga si è obbligati a quadruplicare i tempi di esposizione per ottenere lo stesso risultato

Per quale ragione i due tele producono un S/N diverso a parità di tempo (e di tutto il resto) ?
La spiegazione è tutt'altro che banale
si tratta di un fenomeno quantistico il cosidetto "Shot noise"
le sorgenti elettromagnetiche a bassissima intensità emettono fotoni in modo random
La conseguenza è un immagine più rumorosa
per migliore la qualità dell'immagine si può o aumentare l'intensità del flusso per pixel o aumentare il tempo di esposizione o fare lo stacking di più immagini o tutto insieme

[Huniseth]

Si impara sempre qualcosa... https://www.astronomia.com/forum/images/icons/icon14.png
Ho capito cos'è lo shot noise - Ma alla fine di tutta sta discussione la conclusione è che la posa a f5 raccoglie più fotoni della stessa posa a f10? Mi sembra che sia cosa conosciuta dai tempi del dagherrotipo. Comunque interessante discussione.

[Albertus]

era noto dai tempi del dagerrotipo che un F5 raccoglie più fotoni di un F10
ma forse non era noto, almeno non a tutti, che produce anche meno rumore
Per questa ragione, a parità di apertura. è meglio avere una focale bassa sotto un cielo inquinato
Gli astrofotografi esperti lo sanno per esperienza ma forse ad alcuni potrebbe piacere di approfondire anche gli aspetti scientifici del loro hobby

[Huniseth]

Non ci intendiamo proprio. ma non sono un esperto ne di fisica ne di matematica, va bene così, magari approfondirò la cosa. https://www.astronomia.com/forum/images/icons/icon14.png

[Albertus]

.
Secondo me i rifrattori veloci sono retaggio dei tempi della pellicola, quando oltre un certa esposizione veniva fuori sola la ...grana.
.

Questa osservazione mi aveva colpito
faccio un esempio
la tecnica delle pose brevi suscita ancora diffidenza presso gli esperti forse in quanto non si tiene in debito conto che il read noise dei moderni sensori è trascurabile
Non sarà la stessa cosa per i tele veloci ?
Con i moderni sensori digitali lo shot noise incide in maniera significativa sul rapporto S/N ?
Da altre parti ho letto che l'ossessione per i rapporti focali corti è un retaggio del passato
Credo valga la pena di investigare
La parola è all'esperienza
Proviamo a fare uno streching lineare di un immagine di un F10 con breve tempo di esposizione
cosa si ottiene ?

[Vittorio G.]

salve, io fotografo quasi sempre ad f12, e lo faccio con pose relativamente brevi (es. 4 minuti) e facendo uno strech su una singola immagine non viene fuori quasi niente... aumenta molto il rumore e il segnale non viene fuori, perchè letteralmente non c'è. se facessi pose da 30 minuti allora uno strech "estrarrebbe" una gran quantità di segnale, e meno rumore...

[Albertus]

perfetto
questo test dimostra che il deterioramento dell' S/N a causa di una focale lunga è notevole quindi sei costretto ad aumentare il tempo di esposizione
se l'immagine fosse solo scura ma con un S/N elevato, l'oggetto celeste dovrebbe emergere dopo una operazione di streching lineare
sul web puoi trovare degli esempi

[Vittorio G.]

se l'immagine fosse solo scura ma con un S/N elevato, l'oggetto celeste dovrebbe emergere dopo una operazione di streching lineare


esatto, infatti questo è possibile solo con pose lunghe e/o con un IL molto basso...

[ryo]

Ciao, dopo aver seguito con interesse tutta la discussione, credo di aver afferrato abbastanza. Una cosa, però, ancora non mi è chiara.
Questa frase
"a parità di apertura. è meglio avere una focale bassa sotto un cielo inquinato"
non contraddice questa che la precede
"invece l'S/N dell'F!0 è inferiore a quello ottenibile con un F5 quindi con un focale lunga si è obbligati a quadruplicare i tempi di esposizione per ottenere lo stesso risultato"
?
Cioè, se io ho un 1000mm e un 500mm, tutti e due f5 (con il mille ovviamente dotato di diametro superiore al 500), in termini di shot noise, cosa cambia? Al massimo, non dovrebbe essere avvantaggiato il più lungo? Al contrario, invece, nel caso di un 500f5 e di un 1000f10.
Marcello

[Albertus]

se sono entrambi F5 l'S/N dovrebbe essere uguale
mentre un 500 F5 dovrebbe produrre un'immagine migliore di un 1000 F10 a parità di tempo di integrazione

ad ogni modo
Non penso di aver detto qualcosa di nuovo, come qualcuno ha frainteso
Gli astrofotografi esperti lo sapevano già dall'esperienza
Credo però di aver chiarito la ragione per la quale i tele a basso rapporto focale sono considerati telescopi veloci particolarmente adatti alla fotografia
di solito la spiegazione era :

" La densità di illuminazione dipende solo dal rapporto focale in quanto maggiore è la lunghezza focale più ampia è la superficie dell'immagine , quindi a parità di apertura, lo stesso numero di fotoni si distribuisce su un numero maggiore di pixel"

Si tratta di una spiegazione parziale che mi aveva sempre lasciato perplesso
Per quale ragione la proporzione tra i fotoni proveniente dall'oggetto celeste( desiderati) e quelli provenienti dal cielo (indesiderati) dovrebbero dipendere dal tipo di telescopio ?
Se non dipendono dal telescopio allora l'S/N dovrebbe essere uguale e se è uguale allora gli F5 e gli F10 sono equivalenti a parte il livello di illuminazione compensabile con uno streching lineare

Cercando sul web ho trovato(credo) la spiegazione, che non sto a ripetere in dettaglio :

Maggiore è il flusso minore è lo shot noise

Se il principio (forse) è chiaro , ai fini pratici, bisognerebbe passare agli aspetti quantitativi :

Quanto vale questo shot noise ?
I nuovi sensori sono più o meno sensibili a questo tipo di rumore ?

su alcuni siti ho letto che gli astrografi sono roba del passato, sarà vero ?

[Vittorio G.]

beh io direi che gli astrografi, ovvero tele con un rapporto f basso, cioè "veloci", sono ancora molto utili, soprattutto nella ripresa a largo/medio campo... un newton 200 f4 è ancora strumento perfettamente gestibile da qualsiasi montatura e autoguida, e permette di fare pose 4 volte minori rispetto ad un rifrattore 100/800 come alcuni apo che vanno molto adesso... non vedo proprio il motivo di preferire l'apo al newton, che tra l'altro costa 3 volte di meno... altro esempio: alcuni rifrattori apo di alta fascia, come i Taka, hanno rapporti focali molto bassi, anche f3, proprio perchè fare pose brevi è utilissimo in tutti i campi astrofotografici/scientifici, ed è sempre ed in ogni caso preferibile fare pose brevi rispetto alle lunghe.... i telescopi professionali hanno l'obbiettivo di essere veloci, ormai da molti anni, infatti hanno la necessità di aumentare molto il diametro per avere una focale equivalente abbastanza lunga... come ci ha fatto notare Albertus fare pose brevi raccogliendo più segnale possibile è molto importante per ridurre il più possibile il rumore... il succo del discorso credo che sia il seguente: se si può, meglio preferire un 250/1250 f5 che un 125/1250 f10... a meno di non avere una fotocamera raffreddata a -273,15 °C....:biggrin:

[ryo]

Ok, grazie!
Marcello

[Huniseth]

Proviamo a complicare la faccenda....
Premesso che siano valide le considerazioni fatte finora.... abbiamo il nostro tele da 200/500 e un bel 200/1000 ... con il nostro sensore base succede quello che sappiamo... ma le cose facili non ci piacciono... e su quello a f10 usiamo un bel sensorone appropriato che prenda il campo uguale a quello di f5.... che fine fanno le vostre formule? Il tele f10 è sempre f10.....

[Vittorio G.]

e su quello a f10 usiamo un bel sensorone appropriato che prenda il campo uguale a quello di f5.... che fine fanno le vostre formule? Il tele f10 è sempre f10.....
esatto, è proprio per questo che in astrofoto/ricerca conta molto il rapporto S/N, e sempre per questo è sempre meglio fare pose brevi con un rapporto veloce, che fare pose lunghe con un rapporto "lento", anche se il segnale è lo stesso e il campo inquadrato è lo stesso, il rumore aumenta di molto con pose lunghe e rapporti lenti...;)

[Huniseth]

Eh..eh ..eh... come sarebbe a dire - anche se il campo inquadrato è lo stresso? Se il campo inquadrato è lo stesso anche l'ingrandimento è lo stesso e di conseguenza anche..... il rapporto focale e il tempo di esposizione...... infatti noi abbiamo cambiato solo il sensore, ne più ne meno quello che succede in visuale usando due oculari diversi per avere lo stesso ingrandimento a focali diverse.........
E infatti è proprio questa la differenza visuale-fotografia, la non possibilità di cambiare il sensore (vedi cam e reflex.) - Metti una toucam al posto della reflex al tuo f5 e poi dimmi che succede....

[Vittorio G.]

beh nel caso della toucam il tele rimane sempre f5, cambia solo il cosiddetto "fattore di crop"... con un sensore piccolo inquadri un campo piccolo, mentre con un sensore grande inquadri un campo grande... è come usare un oculare della stessa focale, ma con un diverso campo apparente...

[Huniseth]

Eh.. no no... , col sensore piccolo, 4mm vs 24mm di sensore... l'f10 diventa più veloce..... - ricordiamo che con la reflex per allungare la focale si chiude il diametro, col tele no.

[Vittorio G.]

sinceramente non saprei.... io sono un neofita che cerca di capire e di intervenire riguardo queste "equivalenze" ottiche, ma questi ultimi ragionamenti escono dal mio ventaglio di conoscenze e competenze...:meh::thinking:

[Huniseth]

Non sono nemmeno io un guru fotografico :meh: - Avrò detto anche delle sciocchezze, mi si perdoni - ma preferisco pochi concetti ma possibilmente chiari - 1: la fotografia col telescopio non è uguale a quella con reflex e suoi obiettivi.
La discussione era sul rapporto focale vs S/N - tutto giusto, ma se si prende un setup bloccato - tele/sensore - variando il sensore non vale più la focale fissa del telescopio - in effetti, quello che conta, a diametro fisso, è la luce spalmata sul sensore e questa varia in base alle dimensioni dello stesso, la focale nativa diventa una variabile indipendente, posso avere un f10 più veloce di un f5. (spero di non dire bestialità..)

[Albertus]

Proviamo a complicare la faccenda....
Premesso che siano valide le considerazioni fatte finora.... abbiamo il nostro tele da 200/500 e un bel 200/1000 ... con il nostro sensore base succede quello che sappiamo... ma le cose facili non ci piacciono... e su quello a f10 usiamo un bel sensorone appropriato che prenda il campo uguale a quello di f5.... che fine fanno le vostre formule? Il tele f10 è sempre f10.....

stiamo parlando dei fotoni che si accumulano nei buffer dei singoli pixel
se la dimensione dei pixel è uguale allora l'F5 raccoglierà 4 volte il numero di fotoni del F10 a parità di tempo indipendentemente dalle dimensioni del sensore

[Huniseth]

Temo che non sia così. Dimentichi che il diametro è uguale, dove finisce la luce raccolta?

[altazastro]

Viene assorbita in maggiore quantità durante il più lungo cammino ottico.

[ryo]

C'è una cosa che non mi torna sul rumore shot. Non dovrebbe diminuire facendo meno pose più lunghe e aumentare con più pose più corte?
Mi spiego:
minor rumore shot (mi riferisco solo a questo tipo di rumore) con 4 pose da 15min e maggior rumore shot con 60 pose da 1min?
Marcello

[Albertus]

Temo che non sia così. Dimentichi che il diametro è uguale, dove finisce la luce raccolta?

ho l'impressione che stiamo parlando di due cose diverse

distanza angolare tra 2 punti A e B = 10 arcsec
grandezza del pixel = 4 micron

con una lunghezza focale = 1000 mm l'immagine del segmento A B occuperà 12 pixel del sensore
con una lunghezza focale = 500 mm l'immagine del segmento A B occuperà 6 pixel del sensore

dato che galassie, nebulose ecc sono bidimensionali la loro immagine ripresa con focale 1000 occuperà un numero di pixel 4 volte superiore rispetto alla focale 500
Se il diametro è uguale il numero di fotoni nell'unità di tempo che entrano nel tele è uguale quindi il flusso di fotoni con focale 1000 sarà 1/4 rispetto alla focale 500

a meno che non intendevi dire che un sensore piccolo con una focale corta può tagliare l'immagine
ma questo non a niente a che dare col nostro discorso

[altazastro]

Giusto Albertus, tuttavia mi è venuta in mente una considerazione:

il raddoppio di focale (consideriamo sempre a parità di apertura) quadruplica il numero di pixel su cui viene "spalmata" l'immagine e quindi ogni pixel si trova ad avere minor segnale (1/4) e quindi maggior shot noise, tuttavia se noi adottassimo pixel di dimensioni linearmente doppie e quindi di area quadrupla rispetto ai precedenti, avremmo un uguale numero di fotoni per pixel rispetto al caso a focale (e F ratio) dimezzata.

Oltretutto, dato che la focale è doppia, avendo raddoppiato la dimensione lineare del pixel, anche la risoluzione angolare per pixel è uguale a quella del caso con F ratio dimezzata, anche se ovviamente prima era doppia.

Insomma, avremmo quindi un sistema F5 e uno F10 con uguale S (dovuto all'uguale apertura), uguale S/N (dovuto alle differenti dimensioni dei pixel) e uguale risoluzione angolare in arcsec/pixel.

Qual'è il trade-off? L'unico che vedo per il sistema a F10 è la perdita in termini di risoluzione angolare, che certamente ha un valore, tuttavia in termini di segnale e segnale/rumore verrebbe raggiunta la parità con il sistema F5.

A mio parere quindi riemergono i limiti pratici della realtà: il range di size di pixel disponibili è limitato, guidare a maggior lunghezza focale è più difficile, i sensori hanno dimensione finita e quindi per soggetti ad ampia estensione angolare devi usare focali corte e così via.

Infine c'è anche da dire che se sei semplicemente in cerca della massima luminosità (intesa come numero di fotoni che per una data apertura riesci a far arrivare sul singolo pixel) perché il tuo soggetto è molto debole, puoi usare il tele con il più basso F disponibile ed accoppiarlo al sensore con i pixel più grossi disponibili, accentando la sottocampionatura e quindi perdendo in risoluzione, ma d'altro lato riuscendo a tirar fuori "qualcosa" anche nel caso di soggetti particolarmente deboli.

[Huniseth]

La luce si perde nel cammino ottico ?????????????????????????????? :wub::wub::wub:

Scusate, questa proprio non mi torna.. se la fregano per strada?
Abbiamo f5 e un sensore di 10cm quadrati, entrano 1000 fotoni che vengono spalmati tutti sull'intera superficie - poi abbiamo sempre 1000 fotoni (sempre che non li fregano per strada:wub:) e un f10 con sensore di area 4x- come si forma l'immagine? Se ho capito qualcosa, l'immagine con focale più lunga è molto più grande, e la luce si spalma su questa maggiore superficie, quindi i fotoni sul su singolo pixel sono molti di meno - a parità di sensore vedo un'area più piccola e giustamente con meno pixel perchè è il crop di quella più grande. Questa è una spiegazione che mi pare di capire, ora però non mi torna più il visuale, è vero o non è vero che quello che vedo in f5 a 100x ha la stessa dimensione e luminosità di quello che vedo a 100x con un f10?


Ora se questo ragionamento è sbagliato, possibilissimo perchè forse sbaglio l'approccio, vi chiedo la cortesia di spiegarmi il perchè, vorrei una volta per tutte capire come diamine funziona sta cosa.
Però non ditemi che la luce si perde nel percorso ottico senza interferenze :wub: -

[Vittorio G.]

beh, io non sono affatto un esperto del visuale, ma credo che osservare a f10 e ad f5 a parità di ingrandimenti sia diverso... ovvero a parità di ingrandimenti e a parità di campo inquadrato l'immagine dovrebbe risultare meno luminosa e più scura ad f10 che ad f5... esempio pratico: osservando la luna con il mio newton 150/750 f5, devo usare un filtro lunare per avere una visione gradevole e senza accecarmi, ma con il mio cassegrain 150/1800 f12 (cambiando oculare per avere quasi lo stesso ingrandimento che col newton) l'immagine mi risulta molto meno luminosa e non ho bisogno di alcun filtro, anzi... così per le osservazioni deep... gli oggetti e le stelle stesse, le vedo molto meno luminose nell f12 rispettto all'f5, sempre a parità di ingrandimenti e campo inquadrato... almeno credo:thinking:

[etruscastro]

a parità di diametro e di ingrandimenti in visuale è assolutamente la stessa cosa osservare in un f5 o in un f10 o f20!

[altazastro]

Però non ditemi che la luce si perde nel percorso ottico senza interferenze -

Huniseth
E' un noto effetto quantistico, il cosiddetto Ratto di Schrodinger, parente del Ratto delle Sabine.


... e dai che si scherza ... pensavo lo capissi che era una battuta!

Il discorso dell'area e del sensore vale in fotografia perché non c'è di mezzo l'oculare (escludo la fotografia in proiezione e quella afocale), in visuale con un oculare di mezzo in effetti conta solo la pupilla d'uscita (a parità di apertura) e quindi sì un 200 F5 a 100x ha la stessa pupilla d'uscita di un 200 F5 a 100x, devi solo usare un oculare di lunghezza focale diversa per ottenerla.

Anche qui poi ci sono dei limiti pratici legati all'estrazione pupillare di oculari di una certa focale ed un certo schema ottico, oppure alla realistica disponibilità di oculari con focali particolarmente lunghe, ma il discorso teorico è quello qui sopra.

[Mulder]

quindi sì un 200 F5 a 100x ha la stessa pupilla d'uscita di un 200 F5 a 100x

Su questo non ci sono dubbi...:biggrin:

[Albertus]

Giusto Albertus, tuttavia mi è venuta in mente una considerazione:

il raddoppio di focale (consideriamo sempre a parità di apertura) quadruplica il numero di pixel su cui viene "spalmata" l'immagine e quindi ogni pixel si trova ad avere minor segnale (1/4) e quindi maggior shot noise, tuttavia se noi adottassimo pixel di dimensioni linearmente doppie e quindi di area quadrupla rispetto ai precedenti, avremmo un uguale numero di fotoni per pixel rispetto al caso a focale (e F ratio) dimezzata.



si credo che raddoppiando la dimensione del pixel un F5 e un F10 siano equivalenti, anche come risoluzione
D'altronde con focali lunghe è consigliabile usare pixel grandi
Forse è solo un limite tecnologico
nel mio esempio ho preso un pixel medio 4 micron, e lunghezze focali medio basse 500 e 1000 mm, con un sct 8, un tele molto comune , di 2000 mm di focale dovresti avere un pixel da 16 micron per pareggiare le cose
Tra i sensori commerciali non mi sembra che esistano pixel di queste dimensioni che comunque sono molto consigliati in fotografia scientifica dove la risoluzione conta meno ma il rapporto segnale / rumore gioca un ruolo molto più importante che in fotografia estetica
In fotografia estetica si usano , spesso, sensori con pixel piccoli , rifrattori leggeri con piccole aperture e focali relativamente corte
in fotografie scientifica l'esatto contrario
mi sembra che i conti tornino

piuttosto mi rimane il dubbio dell'importanza anche del valore assoluto del segnale S oltre che dell' S/N come tu stesso hai detto di aver letto
Ti ricordi qualcosa ?

[Huniseth]

Forse ci siamo..... :wub::biggrin:
Comunque mi procurerò una trappola per i ratti......

[stevesp]

In fotografia il tele proietta un cerchio sul piano di messa a fuoco. E questo diametro dipende dalla geometria del tele
Il sensore, a seconda della dimensione (diagonale), ne intercetta una parte, il resto va sul corpo macchina ecc

[Huniseth]

Ritornando alla questione iniziale, chiarite alcune cosette, se il setup disponibile e la pazienza scarseggiano, va bene la focale corta e lo stacking per ridurre i vari rumorini, ma siccome la focale lunga, senza esagerare, ha i suoi lati positivi, l'ideale è prendere un bella camerina seria raffreddata, che va bene con qualsiasi focale e si può allungare il tempo di esposizione a volontà. Provare per credere, con camera normale dopo pochi minuti l'immagine era già deteriorata mentre con un ccd raffreddato dopo mezzora era ancora senza rumore. La cosa sembra scontata, ma vedere la differenza in vero impressiona.

[altazastro]

Albertus

Credo che resti una questione controversa, dove conta anche parecchio il software di stacking.

Per esempio un paio di citzioni dai capitoli 3.9 e 3.10 di Astrophotography on the go di Joseph Ashley:

"Stacking increases the signal to noise ratio by reducing noise, not by increasing the signal.This is an important attribute to keep in mind. Stacking will not improve the quality of the signal part of an image. If the signal is not there, no amount of stacking can bring it out."

"Keep in mind, stacking reduces noise by a factor equal to the square root of the number of light frames that are stacked. Stacking only reduces noise. The signal component remains constant."

Poi, alla fine di una lunga discussione che è troppo lunga da riportare:

"There is one interesting aspect to consider. Recall that stacking only reduces noise, it does not improve signal. Thus in our example for equal integration time, the signal of the image made froma stack of 45s light frames is three times higher than the signal of the image made from the stack of 15s light frames. However, both have a signal to noise ratio of 17.
This implies that the noise component of the signal to noise ratio of the image made from the 45s light frames is three times higher than the noise component of the image made from the 15s light frames. So, even though the two images have the same signal to noise ratio, they are not equal.
The image made from stacking the 45s light frames will be brighter with better contrast and definition, albeit a bit noisier than the image from the 15s light frames.
The question is where is this all this leading? The point is the signal component of an image. Stacking cannot increase it. If the photons from an object are not sufficiently numerous enough to be seen as signal, no amount of stacking will produce a usable image."


D'altra parte però si ha http://dslr-astrophotography.com/long-exposures-multiple-shorter-exposures/ e i commenti che seguono la sua approfondita trattazione matematica:

"But wait, what about really faint signal? Don’t you need very long exposures for that? Well, not in this case where we don’t have read noise. You just need (very) long total exposure time. If we look at the above formula this is clear, but if we think of stacking and consider that we are averaging there this might seem less intuitive all of a sudden. Because, the average of a few electrons collected by many frames is smaller than the average of a few electrons in one frame right? Well, sure that is correct of course. However, this is only considering signal. And it is not useful to talk about signal alone, we always need to talk about SNR. That alone determines if you will have detected signal that will stand out in an image or not.
And if we consider the fact that SNR = simply signal / noise you’ll realise it doesn’t matter in how many frames we detected the signal, since we’ll only end up dividing both terms of the division which doesn’t change anything ((a*b)/(a*c) = (a/a) * (b/c) = 1*(b/c) = (b/c))
So yes, it’s true that if read noise wouldn’t exist it doesn’t matter what exposure time you use and how many exposures you take, all that matters is the total integration time. And even with read noise included in the formula, you can see that once the other values are much much bigger than the read noise, the same will apply; the read noise becomes (almost) irrelevant and we are left in the situation where it doesn’t matter what exposure time you use. "

Riporto però un'ultima considerazione importante di Ashley:

"If a signal is not present in the majority of the light frames stacked, it is considered noise and rejected." (dall'algoritmo del software di stacking)

Infine aggiungo le mie considerazioni:

1) il rumore di lettura non è zero e proprio zero mai sarà quindi non saremo mai proprio nella condizione di 100 pose da un minuto = una posa da 100 minuti, ma tecnologicamente parlando ci andiamo sempre più vicini e siamo già in una situazione molto migliore rispetto anche solo a 10 anni fa;

2) se uno concepisse un software di stacking con capacità A.I., che "sa" che oggetto sta andando a riprodurre, per esempio attraverso plate solving, tale software potrebbe anche dedurre (assegnando probabilità, per esempio) che il pixel acceso anche solo in 10 delle 100 immagini da 1 minuto non è rumore ma segnale perché in quella posizione (sempre attraverso plate solving relativo alle stelle presenti nell'immagine) c'è una nebulosa, oppure una galassia.

Mettendo assieme i due punti si può arrivare ad una situazione in cui la differenza tra pose lunghe e pose brevi diventa veramente trascurabile.

Huniseth
hai certamente ragione per la camera raffreddata e le pose lunghe, ma io preferisco quella non raffreddata con pose corte in altazimutale perché è tutto molto più semplice ed economico, ed il mio discorso sopra è in merito a quanto sia grande la differenza e quanto la si possa ridurre.
In realtà è più un discorso sulle pose lunghe vs brevi che focali lunghe vs corte, tuttavia si può ricondurvelo argomentando che con focali più lunghe, anche per questioni di difficoltà d'inseguimento, si può ricorrere ad un maggior numero di pose più brevi.

[Albertus]

saluti

forse la la risposta è qui :

If the photons from an object are not sufficiently numerous enough to be seen as signal, no amount of stacking will produce a usable image."

insomma se l'oggetto celeste è troppo debole non si possono fare miracoli , bisogna allungare i tempi di esposizione in modo da ottenere valori ragionevoli di segnale

invece questa affermazione mi lascia perplesso :

The image made from stacking the 45s light frames will be brighter with better contrast and definition, albeit a bit noisier than the image from the 15s light frames.

che sia più luminosa è pacifico ma il contrasto e la definizione dovrebbe dipendere dalle caratteristiche dell'occhio umano
Noi siamo fatti per vedere immagini luminose mica siamo gufi o civette
Applicando uno streching lineare all'immagine di 15 sec si dovrebbe ottener un immagine molto simile a quella da 45 sec

in quanto alle camere
con pose brevi e camera non raffreddata ,il libro che hai citato suggerisce di inserire dei dark frame ogni un certo numero di light frame in modo da compensare il rumore termico
i dark frame devono essere presi alla stessa temperatura della camera
con pose lunghe questa tecnica non sarebbe possibile e quindi le camere raffreddate sono indispensabili

[stevesp]

Se la camera non è raffreddata, non ha senso allungare i tempi. A seconda del sensore dopo un po’ raccogli più rumore del segnale. Con la Nikon D90 oltre i 2-3 minuti d’estate la foto tende ad uno sgranato uniforme
Chissà che immagine c’è nascosta

[Huniseth]

100 pose da 1 minuto = 1 posa da 100 minuti? Se lo dite voi.....