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Discussione: Tempo d'integrazione

  1. #1
    Nana Bruna L'avatar di Maurizio_39
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    Tempo d'integrazione

    A causa del mio interesse per l’astrofotografia, interesse che coltivo dai lontani anni ’70, mi sono chiesto in varie occasioni come potesse determinarsi, anche se approssimativamente, il tempo di integrazione per le riprese del cielo profondo.
    In alcune pubblicazioni relative all’uso del CCD in astronomia [Franchini-Pasi-Nicolini] ho trovato dei riferimenti che riguardano la Luna, i pianeti maggiori e gli oggetti estesi (nebulose e galassie) del cielo profondo.
    Indagando su questa possibilità mi sono chiesto se le informazioni di base, a parte i necessari aggiustaggi, fossero abbastanza realistiche.
    Ora, mentre i tempi previsti per le immagini planetarie, estremamente brevi, possono essere facilmente verificati e personalizzati, nel caso di oggetti del cielo profondo credo che bisogna andare molto più cauti.
    Normalmente i tempi sono basati sulla brillanza media dell’oggetto esteso. Questo lo ritengo sufficientemente valido per oggetti realmente diffusi, cioè oggetti dove non è richiesta, soprattutto in campo amatoriale, l’individuazione dei singoli elementi stellari che li compongono, ma è sufficiente una visione d’insieme.
    Lo ritengo probabilmente meno valido nel caso di campi stellari o ammassi aperti dove quello che conta è la singola stella, nella sua individualità, isolata ed indipendente da quelle che la circondano.

    In assenza di altre informazioni, ho cercato il modo per trasferire le informazioni, considerate valide per l’emulsioni fotografiche, ai più moderni pixels dei CCD.
    Nella pubblicazione di W.Ferreri del 1977, relativa alla Fotografia Astronomica, si fa riferimento alla “magnitudine limite fotografica” raggiungibile con un dato tempo di esposizione.
    L’espressione presentata, manipolata algebricamente, è la seguente:

    Questa è riferita ad una data emulsione e quindi ad una “grana” particolare. Questa grana, in un certo senso rassomiglia agli attuali pixels di un moderno CCD.
    Nel testo viene anche introdotta una correzione per tenere conto dello "spandimento" dell’immagine sull’emulsione, cioè della diluizione del segnale su uno o più grani.
    Dal momento che l’immagine stellare è espressa dal disco di Airy, introducendo l’espressione di questo ed effettuando qualche altra manipolazione algebrica si trova la seguente espressione:
    : lunghezza d’onda incidente.
    da cui

    La relazione è valida ovviamente per le emulsioni fotografiche.

    Cosa occorre fare per renderla utilizzabile per i moderni CCD?
    A mio parere è necessario introdurre almeno due fattori correttivi, uno abbastanza noto, l’altro meno:

    - : rapporto tra le efficienze quantiche (che dovrebbe valere 12÷18).
    - : rapporto , cioè tra le due capacità di saturazione (Full Well Capacity) in funzione dei fotoni assorbiti.

    L’espressione finale è
    Assumendo in prima approssimazione = 15 e = 1


    In attesa di capire qualcosa riguardo al fattore , mi farebbe piacere discuterne. Grazie
    Maurizio_39.
    Ultima modifica di Maurizio_39; 30-03-2018 alle 17:21 Motivo: Corretta posizione parentesi quadra

  2. #2
    Nana Rossa L'avatar di Rop
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    Re: Tempo d'integrazione

    Doppio applauso rotante carpiato!!!!!!

    ho capito si e no il 10% ... Ma è un mio limite :( Ci metterò almeno 1 mese ad arrivare al 50% ... Ma siccome è un argomento molto interessante mi piace mettere in gioco anche quel (poco) che ne so, per poter eventualmente capire dove sbaglio, se ho capito il tuo post e per migliorare le mie (seppur esigue) conoscenze ... e niente di meglio che parlarne

    Detto questo

    Ho avuto poca esperienza in astrofotografia, poi abbandonata per mancanza di tempo ma due riflessioni

    Attualmente esistono 2 tipi di camere

    CCD hanno un' ottima sensibilitÃ* ma hanno il gran difetto di fare il blooming quando il pixel viene saturato troppo con conseguente perdita di segnale nei pixel vicini

    CMOS sono meno sensibili (anche se ho letto che iniziano a essere competitive con le CDD vedi bene che giÃ* sono a commercio) hanno il vantaggio di non fare blooming quindi il segnale arriva tutto

    Altra cosa il vantaggio rispetto al passato è di poter fare più pose e sommarle successivamente quindi 2 pose da 10 minuti sommate potrebbero equivalere a una sola da 20? (A paritÃ* di sensore) Per cui i tuoi calcoli sopra si riferirebbero al tempo totale di posa?

    Altra cosa molte volte facevo pose brevi sommate a pose lunghe per poter dare risalto sia ai particolari deboli che a quelli luminosi poi in post-produzione (che poi ci sia riuscito è un'altra storia )

    Grazie e buona serata
    MAK90 + EQ3.2 Nikon D3200
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  3. #3
    Sole L'avatar di mikyfly
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    Re: Tempo d'integrazione

    Secondo me dovresti mettere il reciproco del rapporto tra gamma e psi (il mio greco é molto arrugginito.. Perdonami se ho sbagliato le lettere) :all'aumentare dell'efficienza quanti dovrebbe infatti diminuire il tempo, stessa cosa al diminuire della capacità di full well. Per il resto... Affascinante!

    Altro input: essendo la formula di partenza studiata per le pellicole, ed avendo queste un comportamento particolare nel caso di esposizioni lunghe (fattore di reciprocità o qualcosa del genere...),per cui di fatto oltre un certo nr di minuti la risposta dell'emissione ai successivi fotoni é sempre meno lineare, non é che la formula vada ristudiata?

    Da quello che so infatti le camere digitali hanno una risposta quasi perfettamente lineare (almeno fino a quando non si satura il Well).

    Ciaooo
    Osservo con: Dobson 250/1200. Osservo e fotografo in alta risoluzione con: Newton ZEN 150/1000; primi passi nella fotografia deep con: TS 102 ED F7

  4. #4
    Nana Bruna L'avatar di Maurizio_39
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    Re: Tempo d'integrazione

    Per cui i tuoi calcoli sopra si riferirebbero al tempo totale di posa?
    Si, questo è il concetto.
    Per ciò che attiene il blooming nelle camere CCD, non ho notato problemi particolari, ma la mia esperienza sui lunghi tempi d'integrazione è limitata.
    E' questo il motivo per cui sto cercando di chiarirmi le idee.
    Per quanto riguarda gli sviluppi matematici, mi sono riferito ad espressioni riportate su testi che, nel tempo, ho avuto la possibilità di leggere.
    Purtroppo la difficoltà, ammesso che siano più o meno giusti, di condensarli in poche righe non facilita il compito, né a me che scrivo né a chi legge.
    E' proprio dalla discussione che spero di avere ulteriori "lumi".
    Buona serata anche a te!

  5. #5
    Nana Bruna L'avatar di Maurizio_39
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    Re: Tempo d'integrazione

    @Mikyfly
    all'aumentare dell'efficienza quanti dovrebbe infatti diminuire il tempo, stessa cosa al diminuire della capacità di full well
    Hai perfettamente ragione; nel cercare di districarmi con le modalità di scrittura algebrica disponibili nel Forum ho sbadatamente invertito i due coefficienti.

    fattore di reciprocità...oltre un certo nr di minuti la risposta dell'emissione ai successivi fotoni é sempre meno lineare, non é che la formula vada ristudiata?
    E' venuto anche a me questo dubbio ma, considerando la relativa semplicità della relazione proposta, ritengo che essa sia stata studiata per la parte di comportamento lineare dell'emulsione fotografica (una specie di tangente nell'origine della curva reale!).
    Che la relazione debba essere ristudiata...è quello che tentiamo di fare con queste considerazioni.
    Speriamo che abbiano un senso!
    Ciao!
    Ultima modifica di etruscastro; 31-03-2018 alle 07:34 Motivo: modifica tag

  6. #6
    Nana Bruna L'avatar di Maurizio_39
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    Re: Tempo d'integrazione

    @Mikyfly
    Ci sto riflettendo, come quella certa serie di individui...
    Consideriamo la relazione seguente nel caso della emulsione fotografica:


    è chiaro che in tal caso sia che sono unitari perciò, per raggiungere una certa magnitudo, si calcolerà un certo tempo.
    Se ora sostituiamo la pellicola con un microchip, essendo minore la resa quantica della pellicola rispetto ai pixel, è chiaro che sarà un fattore numerico minore di uno.
    Ma anche il tempo d'integrazione deve risultare inferiore, perché il pixel "conta" un maggiore numero di fotoni, a parità di luce entrante.
    Quindi deve andare a moltiplicare il tempo trovato per l'emulsione non a dividerlo.
    Discorso opposto vale anche per .
    Che ne pensi?
    Ultima modifica di etruscastro; 31-03-2018 alle 07:34 Motivo: modifica tag

  7. #7
    Sole L'avatar di mikyfly
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    Re: Tempo d'integrazione


    Secondo me é così la fattore moltiplicati o iniziale.

    Rimango comunque convinto che il log non sia necessario (nelle varie formule per la magnitudine limite si usa il log perché sia l'occhio che la pellicola fotografica hanno risposte non lineari al tempo...)

    Ciao
    Osservo con: Dobson 250/1200. Osservo e fotografo in alta risoluzione con: Newton ZEN 150/1000; primi passi nella fotografia deep con: TS 102 ED F7

  8. #8
    Nana Bruna L'avatar di Maurizio_39
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    Re: Tempo d'integrazione

    Cerchiamo di mettere un po’ d’ordine.
    Come sappiamo, la magnitudine è definita mediante una scala logaritmica avente lo scopo di accordare le “stime visive” fatte dai primi osservatori (Ipparco) con una scala più tecnica, lineare, dipendente dall’effettiva luminosità (o splendore) delle stelle. Tale necessità deriva dalla caratteristica dell’occhio umano (ed anche di altri nostri sensi) di rispondere in modo più o meno logaritmico agli stimoli (Formula di Pogdson), secondo la nota relazione
    L’uso del logaritmo fa quindi parte di una convenzione per accordare due scale; se facessimo uso della luminosità non ci sarebbe alcun bisogno di usarlo, essendo questa lineare, ma abbiamo deciso di riferirci alle magnitudini e questa convenzione viene rispettata.
    Non ha niente a che vedere con l’effetto di reciprocità, messo in evidenza dalla fotografia (ed anche dai pixels, che sono lineari fino ad una certa percentuale di saturazione ma, oltre il 75% circa, mostrano una flessione nel comportamento!), ma è semplicemente una nostra scelta.

    La magnitudine limite, come concetto generale, non ha nulla a che vedere con le capacità dell’occhio o dell’emulsione fotografica. Essa è conseguenza della luminosità del cielo: Quando l’immagine che ci perviene da una stella (Disco di Airy) ha una luminosità pari ad un’areola delle stesse dimensioni del cielo circostante, la stella diviene invisibile, per l’occhio e per qualsiasi mezzo usato come recettore (pellicola, pixel, ecc.).

    Abbiamo finora considerato l’intensità luminosa della stella, cioè l’energia istantanea che arriva. Le prime misure sono state riferite all’occhio, che non ha capacità additive cioè non è in grado di “integrare” la luce ricevuta. Questa capacità è invece presente in altri sensori, quali l’emulsione fotografica ed i fotosensori di un chip. Essi sommano nel tempo il segnale che arriva.
    Per questo essi sono in grado di rilevare piccole differenze rispetto al fondo cielo, che l'occhio non è in grado di fare, amplificandole e rendendo possibile l’individuazione di oggetti deboli.
    Quindi, per questo tipo di recettori, non dobbiamo considerare il segnale istantaneo, cioè la luminosità, ma il segnale integrato, cioè l’energia integrata nel tempo.
    Il segnale registrato è proporzionale alla superficie di captazione (obiettivo) ed al tempo di esposizione, cioè:
    la cui magnitudine integrata corrispondente, per nostra scelta opportunistica, sarà espressa dalla:


    Questa magnitudine “teorica” deve essere corretta per tenere conto del rapporto tra il Disco di Airy ( e le dimensioni del fotosensore, che incide sul campionamento.
    Sommando questa correzione alla precedente, sostituendo l'espressione del disco di Airy, riunendo i termini logaritmici ed estraendo il tempo:

    Che per k=10 (valore dato da W.Ferreri) si trasforma nella relazione che ho esposto in precedenza.

    E’ chiaro che, se il recettore utilizzato presenta dei difetti di accumulo nel tempo, e ciascuno di essi ne presenta uno, occorre introdurre un coefficiente correttivo specifico.

    Ciao!

    P.S.Rileggendo il modo come ho definito i due coefficienti correttivi, cioè come rapporto tra il valore nel pixel e quello nell'emulsione e non viceversa, sulla loro inversione hai proprio ragione!
    Ultima modifica di Maurizio_39; 31-03-2018 alle 12:08 Motivo: Aggiunta di P.S.

  9. #9
    Nana Bruna L'avatar di Maurizio_39
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    Re: Tempo d'integrazione

    @Rop
    Attualmente esistono 2 tipi di camere
    Se sei interessato alla fotografia planetaria, hai mai provato la ripresa con una webcam e successiva elaborazione dei relativi filmati con IRIS, Registax o similari?

  10. #10
    Nana Rossa L'avatar di Rop
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    Re: Tempo d'integrazione

    Ciao si utilizzo già una webcam, è un modulino cam driverfree con sensore Aptina AR0130 stesso della ASI120 ovviamente cambia poi l'Hardware

    Purtroppo per il poco tempo utilizzata solo 2 volte per Giove e Marte l'anno scorso ... Giove l'ho postato ma non lo trovo più Marte non era malvagio ma mi riprometto di sistemarlo quest'anno, i risultati (rapportati al mio strumento) non sono bruttissimi ma migliorabili ... In questi giorni qui è troppo nuvolo e non ho potuto far nulla

    Utilizzo solo Registax, IRIS non l'ho capito troppo bene


    Buona giornata e grazie
    MAK90 + EQ3.2 Nikon D3200
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