Sovracampionamento e sottocampionamento: help!

[blackstrat]

Un concetto che mi sta risultando PARECCHIO ostico approcciandomi all'astrofoto (ma non credo di essere stato l'unico ad avere incontrato questa difficoltà!), è quello di campionamento di una immagine.
Ho letto un paio di guide, ma mi hanno generato più confusione che altro.

Il punto di partenza è il potere risolutivo dello strumento, legato al diametro. Ad esempio, su un telescopio da 150mm di apertura, il potere risolvente è dato

a=102/150=0.800 arc/sec

questo è il limite massimo di risoluzione, cioè è la distanza minima alla quale due oggetti puntiformi appaiono ancora separati e distinti se guardati attraveso il telescopio.
Il seeing, se ho ben capito, limita il potere risolutivo dello strumento, per cui quei 0,800 arc/sec teorici, a seconda della visibilità, diventano di più. Magari 1 arc/sec o 1,1 arc/sec....


Dopo di che si applica una formula

C = (206265 x d )/ L

dove:
L = lunghezza focale del telescopio in millimetri
d = dimensione dei pixel del sensore in millimetri
C = valore del campionamento in arc/sec
206265 = fattore di conversione da radianti a arc/sec

nel caso di un tele con 1500mm di focale, e una camera con sensore di 3.75 micron, il valore che ottengo è di 0.515 arc/sec.

Questo cosa significa? Che a 1500mm di focale e con un sensore da 3.75 micron sto sovracampionando? Cioè che il sensore che sto usando, offre una risoluzione maggiore di quella massima che può offrire il mio telescopio?
In pratica, ipotizzando che il potere risolutivo reale sia di 1 arc/sec, con un cam del genere spalmo la luminosità di una singola stella su 2 pixels adiacenti? E questo genera maggiore rumore, ovvero un rapporto S/N più basso?

Questo è il motivo per cui se faccio lavorare la cam in alta risoluzione, ad esempio a 1280x760, perdo informazione rispetto a una ripresa a 320x240? In diversi ebook/tutorial ho letto che un quadrato da 200 pixels è più che sufficiente per inquadrare i pianeti. In pratica, con un filmato HD utilizzo un numero di elementi risolventi (pixels) eccessivo finendo per rappresentare una singola stella anzichè con 1 pixel ben illuminato, con 5 pixels adiacenti illuminati per 1/5?:thinking:

[Matteo F]

Secondo le formule che conosco io per un tubo da 150mm di diametro e un sensore con pixel da 3,75micron la focale ottimale di ripresa nel visibile è di circa 3000mm.
Per quanto riguarda la dimensione delll'area di ripresa è solo una questione di area attiva del sensore, riprendere giove a 1920x1080 per esempio ha poco senso perchè avremo tanto contorno nero e un valore di fps più basso riprendendo per esempio una particolare area di 400x400 pixel. Quello che intendi te (spalmare l'imformazione da 1 a 4 pixel) la modifichi con il parametro BIN.

[etruscastro]

Il punto di partenza è il potere risolutivo dello strumento, legato al diametro. Ad esempio, su un telescopio da 150mm di apertura, il potere risolvente è dato

a=102/150=0.800 arc/sec

questo è il limite massimo di risoluzione, cioè è la distanza minima alla quale due oggetti puntiformi appaiono ancora separati e distinti se guardati attraveso il telescopio.
la formula è 120/D o per stare più tranquilli 115/D, come questa:
https://www.astronomia.com/forum/showthread.php?810-Potere-di-separazione-angolare-o-potere-risolutivo%20Potere%20di%20risoluzione%20angolare% 20o%20potere%20risolutivo

ma credo visto il risultato che tu abbia solamente sbagliato a digitare sulla tastiera! ;)

[blackstrat]

etruscastro si, avevo sbagliato a digitare! 120/F


Secondo le formule che conosco io per un tubo da 150mm di diametro e un sensore con pixel da 3,75micron la focale ottimale di ripresa nel visibile è di circa 3000mm.

Perchè con una focale di 3000mm, sostituita in quella formula, arrivo a circa 1 arc/sec cioè vicino al potere risolutivo massimo dello strumento?
Quindi sarebbe cosa buona e giusta pensare a una Barlow 2x?



Per quanto riguarda la dimensione delll'area di ripresa è solo una questione di area attiva del sensore, riprendere giove a 1920x1080 per esempio ha poco senso perchè avremo tanto contorno nero e un valore di fps più basso riprendendo per esempio una particolare area di 400x400 pixel. Quello che intendi te (spalmare l'imformazione da 1 a 4 pixel) la modifichi con il parametro BIN.

Quindi riprendendo a 1920x1080 Giove diventa minuscolo? Allora è un pò quello che succede sul PC quando aumento la risoluzione del display: le icone diventano piccolissime.
In pratica, aumentando la risoluzione, non cambio il numero di pixel attivi sulla cam, ma solo la dimensione del pianeta?

[Matteo F]

Lo vedi minuscolo perchè il livello di zoom del live view ti mostra tutto quello che stai inquadranto sul tuo schermo, se imposti lo zoom al 100% vedrai che il pianeta sarà grande quanto riprenderlo in un'area limitata di 400px per 400px

[Richard1]

Ho notato che al di là della formula dipende molto anche dal seeing. Io nelle migliori due serate degli ultimi 6 mesi ho fatto foto molto nitide con Mak 127 a 3000 di focale (sensore 3,75 micron). In teoria sarebbe sovracampionato eppure col buon seeing era perfetto e avrebbe retto anche di più.
Poi in certe sere di cattivo seeing il massimo è 1500 di focale.

[Maurizio_39]

Dopo di che si applica una formula
C = (206265 x d )/ L
Questo cosa significa? Che a 1500mm di focale e con un sensore da 3.75 micron sto sovracampionando?
A mio parere la formula da applicare è questa, ma conviene mettere in evidenza L, non C, perché è il primo che interessa. Quindi L(mm)=\frac{206265\cdot d(mm)}{C" }
Questa è la focale che "spalma" il Potere risolutivo su 1 solo pixel.
Dal momento che per riprodurre la massima informazione che l'obiettivo è in grado di fornire (ammesso che il seeing non ci metta il bastone fra le ruote!) è opportuno impegnare 2 pixels (Criterio di Nyquist), occorrerà raddoppiare la focale trovata.
Nel caso esemplificato (sensore con pixel da 3.75 \mum), si trova L = 1934 mm; quindi con una focale 1500 mm stai sottocampionando.


Quindi riprendendo a 1920x1080 Giove diventa minuscolo?

Riprendendo Giove (\cong 48")) con la focale 2000 il suo dischetto si proietta sul sensore con un diametro di d=\frac{2000\cdot 48"}{206265 }\cong 0.47 mm, cioè impegna
n=\frac{470}{3.75 }=125 pixels
Quando l'immagine che hai ripreso viene proiettata su uno schermo occupa esattamente lo stesso numero di fotosensori dello schermo e, se questo è uno schermo a grande risoluzione, l'immagine potrà anche apparire piccola. Ma ha in se tutte le informazioni che servono, che diverranno evidenti aumentando l'ingrandimento dell'immagine. L'immagine avrà la massima luminosità che obiettivo e tempo d'integrazione avranno permesso. L'ingrandimento fatto sullo schermo ridurrà la luminosita dell'immagine in proporzione al quadrato del diametro.
In alternativa potresti ottenere una immagine ingrandita direttamente aumentando la focale di ripresa, impegnando più di due pixels ma, anche in questo caso riducendo la luminosità.
In poche parole, la quantità di energia luminosa è sempre e solo legata all'obiettivo ed al tempo d'integrazione ed è uguale nei due casi; essa finirà per sparpagliarsi sull'immagine finale dello schermo che, se nei due casi la porterai alle stesse dimensioni, darà all'immagine finale l'identica luminosità.
C'è però un problema che si aggiunge nel secondo caso, quando aumenti la focale oltre l'ottimale di 2000 mm: che il tempo di integrazione dovrà essere aumentato, come detto, e potrebbe comportare problemi di inseguimento (non nel caso di oggetti luminosi come Giove!)

Quindi non ti deve preoccupare la dimensione che otterrai sul CCD, l'importante è che abbia accumulato tutta l'informazione e tutta la luce necessaria.;)