Domanda su telescopio, camera e dimensione pixel

[Ghillan]

C'e' una cosa che non mi e' chiara quando si parla della scelta della telecamera giusta per un dato telescopio, ed e' la dimensione dei pixel.

Capisco che se un telescopio ha un limite di risoluzione di 1 arcosecondo ( e' semplicemente un esempio) e' bene avere le dimensioni dei pixel tali che un singolo pixel non copra un arco maggiore ( undersampling ), perche in quel caso non si riesce a sfruttare il potere di risoluzione del telescopio. Se ne deduce che il singolo pixel della camera dovrebbe coprire un'area uguale o minore del potere risolutivo del telescopio. Fin qui credo sia tutto corretto.

Dove mi perdo e' quando sento dire che una camera non va bene per un telescopio perche ha i pixel troppo piccoli e che sarebbe meglio scegliene un'altra con pixel maggiori. Capisco che l'oversampling in pratica significa che e' il telescopio a non essere in grado di sfruttare il potere risolutivo della camera, ma d'altro canto, non capisco perche mettere sullo stesso telescopio una camera con pixel maggiori sia un miglioramento.

Dal mio punti di vista, in caso di forte oversampling avremmo una specie di binning, ma anche questo non e' del tutto vero ... avremmo comunque una specie di effetto dithering, quindi non mi pare sia una cosa cattiva, al limite si puo' pensare che quella camera sia uno spreco per quel telescopio, ma non capisco perche dovrebbe essere un peggioramento rispetto pixel piu' grandi.

Sareste cosi cortesi da spiegarmi dove ( o se ) il mio ragionamento e' errato?
Grazie anticipate.

[faggio79]

Credo che siano due considerazioni separate.

Da un lato c'è il campionamento, e tutto quello che hai scritto è sacrosanto, in aggiunta al seeing, che determina se si può andare "al limite" o se è meglio sottocampionare. E questo è uno dei due motivi per cui è sempre meglio un pixel leggermente più grande di uno che porta lo strumento al limite e non è sempre sfruttabile.

Poi c'è un discorso relegato al CCD e completamente indipendente dall'OTA: a parità di tecnologia e tipologia di sensore, avere fotositi più piccoli significa produrre più rumore.


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[Ghillan]

Sul rumore ...questo discorso vale ancora per le telecamere piu' recenti?

Oramai le telecamere di ultima generazione hanno una QE altissima ed un rumore bassissimo.
Ha ancora senso preoccuparsi se un pixel e' troppo piccolo?

[cesarelia]

Solo per evitare di confondere il malcapitato neofita, puntualizzo che si sta parlando specificatamente ed esclusivamente di astrofotografia del cielo profondo: in astrofotografia planetaria il campionamento ideale segue logiche differenti.

[Alby68a]

Nel caso di fotografia del cielo profondo, come sottolinea Cesarelia, nelle giornate più fortunate il seeing ti concede una risoluzione massima di 1,5 arcsec. Nelle giornate medie superi i 2". Per cui non conviene avere un campionamento inferiore a 1,5". Quindi se scelgo un pixel troppo piccolo devo fare binning. La scelta della camera dipende poi soprattutto dalla FWC e EQ. Questi due fattori vanno considerati ai primi posti per la scelta della camera. Preferibilmente raffreddata. Per un calcolo veloce della dimensione dei pixel puoi utilizzare questo calcolo:
Dp=F*1,6/206265
Dove F è la focale del telescopio, 1.6 la risoluzione del tuo cielo e 206265 il fattore di conversione da radianti a gradi.
La dimensione dei pixel è ottenuta in millimetri. Quindi se il risultato è 0,0072 diciamo che serve un pixel intorno ai 7 micron.


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[Ghillan]

Ecco, e' esattamente qui che mi perdo ... assumiamo anche che sia una giornata schifosa ed il seeing ti concede solo 3". Perche diamine una camera che risolva 1" e' penalizzata ? Immagina che ci siano ben 3 pixel nello stesso punto di risoluzione. Tutt'alpiu' avremo che tutti e 3 i pixel avranno la stessa "informazione".

[Alby68a]

Quando sovracampioni troppo hai alcuni effetti, le stelle diventano palloncini, ossia sono meno puntiformi. I dettagli tendono a disperdersi su più pixel e quindi sono più sfocati e confusi.
Ed infatti quando il seeing è pessimo lo sono anche le foto [emoji6]

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[faggio79]

Esatto, per farla breve, se riprendi nella stessa serata di seeing mediocre con lo stesso OTA ma CCD con fotositi differenti, l'immagine finale del setup con campionatura inferiore (pixel più grossi) sarà più gradevole da osservare in formato ridotto mentre l'altra avrà sgradevoli artefatti anche se osservata al 25%. In full size faranno entrambe mediamente schifo invece, perché il seeing comanda.

In generale avere pixel più grossi rende il tuo CCD più flessibile nell'uso pratico: è più facile giocare con gli OTA e le rispettive focali per trovare il campionamento ottimale che possedere 2 o 3 CCD raffreddati da migliaia di euro cadauno e scegliere in base alla serata.

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[stevesp]

Giochi con il binning x2 e x3 soprattutto con il monocromatico e risolvi
Con un ccd inoltre il binning HW fa diventare un superpixel

[Luigi Guarasci]

per i pigri che devono scegliere la telecamera.

https://astronomy.tools/calculators/ccd_suitability

[cesarelia]

Se dimezzi la grandezza dei pixel, la quantità di fotoni che prima illuminava un unico pixel dovrà ora essere suddivisa su 4 pixel; ergo la luminosità dello scatto diminuisce di un quarto (a parità di rapporto focale e di tempi di esposizione).
Quindi il campionamento oltre il necessario è sempre deleterio, ed è il motivo per cui si ricorre al binning.

Con un ccd inoltre il binning HW fa diventare un superpixel
PS: ma ha veramente senso un binning che non sia HW?

[stevesp]

Si
È meno efficace ma sempre valido
Se ritrovo l’articolo metto il link

[Luigi Guarasci]

http://blog.teleskop-express.it/tag/campionamento/

[stevesp]

https://astropills.it/il-binning-in-astrofotografia/

[Angelo_C]

Si
È meno efficace ma sempre valido
Se ritrovo l’articolo metto il link
Confermo (almeno a detta dell'articolo, di cui ho solo salvato il testo e mi mancano i "credits", quindi non so se postabile sul forum), sostanzialmente dice che col binning (2x2) HW il rapporto S/R (la sensibilità, riduzione del rumore, ecc) migliora di 4 volte, con quello SW solo di 2, ma comunque migliora.

[stevesp]

I cmos avendo un minore rumore dei CCD alla fine non danno risultati molto diversi
La tecnologia del cmos è in continua evoluzione (guida il mercato degli smartphone)