Astronet forum

På min tråd om beräkningar på teleskop och kamera fick jag en fråga om formelsamling. De olika beräkningarna är nu inlagda i ett gemensamt Excel ark under olika flikar. På download sidan kommer ni åt de andra diskussionstrådarna.

Download:
http://astrofriend.eu/astronomy/astrono ... tions.html" onclick="window.open(this.href);return false;

Jag har satt ihop ett excel ark där man kan beräkna en teleskop och kamera kombination inklusive ev. barlow eller reducer och få fram sin fov (bildvinkel) i bredd, höjd eller diagonal. Även imagecircle beräknas vilket är en viktig parameter när man väljer teleskop/corrector som skall passa kameran som man har. Tänkte kanske min beskrivning att med miniräknare i en annan tråd var för omständigt.

Framförallt är det en vägledning när man skall välja kamera, teleskop, reducers eller Barlow och nå de mål man har.

Version 20161108.
Uppdaterade med nya teleskop och kameror

Version 20150508.
Lagt till beräkning pixeltäthet, pixlar/mm2

Version 20150409.
Rättat bug för FOV beräkningen i bågminuter.

Version 20150303.
Jag använder mitt excelark ganska mycket och provar olika kombinationer. Efter ett tag blir man ju lite trött på att mata in alla dessa värden om och om igen. Gjorde en radikal förändring. Nu finns 3 databaser i var sin flik. En för kamera, en för teleskop/linser och en för corrector (flatfieldcorrector, comacorrector, barlow, reducer). Du märker upp med ett "x" på respektive flik vilken kamera, teleskop och ev. korrektor du vill använda. OBS! Vara ett kryss för finnas på samma flik! Alla värdena dyker nu upp automatiskt i alla ark där de ingår.

Version 20141103.
Ändrade hur man matar in data för sensorn, nu skriver man in hur många pixlar för rad och kolumn och sedan räknas storleken ut.
Har lagt till en beräkning som visar hur väl sensorn utnyttjar teleskopsystemets (inklusive ev. Barlow, Corrector) optiska fält, eftersom sensorer i regel är rektangulära och imagecircle är just rund så hamnar man på max 60% i idealfallet. Man vill ju ta vara på så många fotoner som möjligt som kommer ut ur teleskopet.
Jag la in Dawes limit också med risk för att det blev lite rörigt.
Har lagt till justerbara gränser för sampling.

Version 20141102.
Lagt till vinkelförstoringsberäkning. Fokallängden relaterat till sensorns diagonalmått där jag som normal ser som när ett 50mm objektiv används på en fullframe kamera, ger en vinkel på ca 60 grader. Ett annat sätt att ange en normal är när fokallängden är samma som sensors diagonalmått, ger ca 53 grader på diagonalen.

Version 20141022.
Lagt till pixelskala i 45 graders vinkel.

Version 20141015.
Drizzle beräkning tillagd.
Utvecklat FullWell Capacity beräkningen.
Samt snyggat upp lite.

Version 20141013.
Har nu lagt till sensorns area.
Gjort en uppskattning av FullWell Capacity.
Lagt till bildvinkel i bågsekunder vilket är bra för planetjägare.
Samt snyggat upp lite.

Version 20141012.
Lagt till binningfunktion, är ju ett sätt på CCD kameror att ändra systemets upplösningen med ett givet teleskop. En annan fördel är reducerat brus. Vid till ex. 2x2 binning samlar man ihop 4 pixlars elektroner innan man läser ut (högre signal samma utläsningsbrus) och får därmed ned bruset relativt signal på bekostnad av upplösning.

Version 20141012.
Jag har lagt till pixelskala och sampling beräkning vilket är viktig när man skall matcha kamerans pixelstorlek mot fokallängd.

OBS det här är teoretiska beräkningar, optikens kvalité och atmosfär kommer alltid göra att man ligger under det teoretiska. Vanligt är att man undersamplar för de teoretiska beräkningarna men blir ganska bra om man tar hänsyn till seeingen. Små pixlar som moderna kameror har är kanske bra för hög upplösning i vissa fall men har nackdelen att de ger dålig dynamik.

Jag såg från en annan tråd att herr Glappkäft skrivit en mycket seriös beskriving om fångadet av fotoner. Läs den och ni får ut mycket mer av ovanstående beräkningar.
http://www.astronet.se/phpBB3/viewtopic.php?t=6515" onclick="window.open(this.href);return false;

Skriv och berätta hur det går och gör gärna en screendump här av dina beräkningar och tanken bakom de valda parametrarna!

/Lars

Jag har lagt in fler beräkningar och kanske löst hur man kan ladda ned excel filen.

/Lars

Lite fler beräkningar som pixelskala, kanske vid olika binning etc också?

Pixelskalan finns där om inte något gått fel.

Men binning kan jag lägga dit även om det är enkel huvudräkning. Fixar det senare ikväll. Tack för tipset.

Lars

Så nu har jag lagt till binningberäkning också, la dessutom till några fler våglängder.

/Lars

Här har jag gjort ett par exempel på beräkningar:
En typisk uppställning med en vanlig APS-C kamera och ett enkelt Newton teleskop för normalfield foto. Pixelskalan ligger på 1 bågsekund vilket man ofta söker som en kompromiss mellan olika val. Observera dock att detta är en färgsensor med Debayer filter. Ger i praktiken bara halva upplösningen om man gör en vanlig interpolerad debayering. Skulle alltså egentligen kräv dubbla fokallängden! Ett alternativ skulle kunna vara att använda en variant av Drizzleteknik och därmed få samma upplösning i varje färgkanal som en monokrom sensor. Inte så lätt i praktiken dock.
Här är en annan konfiguration, en CMOS kamera med små pixlar och ett lite större Newton teleskop som kan vara lämplig vid planet foto.

/Lars

Ny version av excelarket, 20141013.

Har nu lagt till sensorns area.
Gjort en uppskattning av FullWell Capacity, utgår från att elektrondensiteten ligger på 800 till 1600 elektroner per my2 (my kvadrat) . Alltså pixelns area som nära helt bestämmer detta, fantasisiffror man kan se i en del mätningar på framförallt DSLR har inget med verkligheten att göra, det har blivit så tyvärr eftersom inga datablad på vissa sensorer går att få fram. De mätningar som görs är efter intern bildbehandling i kameran och inte önskvärt. På det senaste arket (som jag arbetar på nu, inte färdigt) kan man själv välja elektrontätheten själv. Canon har på de senaste modellerna till exempel värdet 1500e/my2. Är tätheten för hög får man för stora repellerande krafter mellan elektronerna och elektronerna tvingas över till intilligande pixlar, ungefär som att pixlarna "blöder". Gränsen verkar gå vid 2000e/my2. Gamla CCD sensorer brukar ligga mellan 800 till 1000e/my2. Overflow channel och liknande ingrepp i kiselstrukturen minskar den effektiva arean och därmed FullWell Capacity.

Lagt till bildvinkel i bågsekunder vilket är bra för planetjägare.
Samt snyggat upp lite.

Ett tips, har du flera kombinationer som du vill jämföra och utan att behöva mata in datat igen. Spara flera ark under olika namn, eller kanske ännu bättre, i varje ark ser du i botten olika flikar, kopiera över allat till dessa så har du de samlade under samma fil.

Tyvärr. varje gång jag uppdaterar måste man mata in allt på nytt.

/Lars

Ser att det har förekommit en del diskussioner om Drizzleteknik här. Har gjort en uppställning här där Drizzle kunde vara ett alternativ för att nå högre upplösning. OBS! Förutsätter i detta exempel en monokrom kamera och att systemet är undersamplat för man kan aldrig nå högre upplösning än vad optiken kan prestera.
I denna uppställning utnyttjas inte teleskopets upplösning och sensorn undersamplar med en faktor 2. Man söker många gånger just upplösningen 2 arcsec och vill sampla med 1 arcsec. Det normala är att man sätter en 2x Barlow och därmed når Nyqvist kriteriet på 2x sampling.
Här har ett annat alternativ utnyttjats, Drizzling med faktor 2. Drizzling är svårt och varför gör man detta?
1.
Man slipper köpa en Barlow :-)
2.
Man slipper också extra optiska element i strålgången och där med inga försämringar.
3.
Man både behåller fov och ökar upplösningen.

Negativt:
Blir gärna brusigare
Kräver massor av datorresurser med dagen Mpixelkameror.

Jag har aldrig haft tillgång till någon monokrom kamera och kunnat laborera med detta. Har dock gjort en variant av Drizzling för färgsensorer med Bayerpattern filter. Där återfår man alla 3 färgplanen i samma upplösning som om man fotat med monokrom sensor och 3 separata filter, i teorin i varje fall skall sägas.

Det skulle vara kul om någon som har en monokrom sensor och ett undersamplat system och vill testa. Man kanske inte skall ta så svårt exempel att försöka nå 1 arcsec sampling, kanske välja dubbla istället.

Lite info:
http://en.wikipedia.org/wiki/Drizzle_%2 ... cessing%29

http://www.stark-labs.com/craig/resourc ... le_API.pdf

http://www.hamiltonastronomy.com/ASTRO_ ... Part_1.pdf

http://lightvortexastronomy.blogspot.se ... izzle.html

http://www.stsci.edu/ftp/science/hdf/co ... izzle.html



/Lars

Imponerande jobb! Tack! När jag får tid ska jag sätta mig med det och försöka förstå


Sent from my iPhone using Tapatalk

Hej Martin!
Jo det här är både kul och intressant. Ser ju många frågor här i forumet om hur de skall välja fokallängd och kamera. Med det här har man i varje fall ett teoretiskt stöd, massa praktiska saker tillkommer dock. Ett är till ex. när man har en färgsensor med Bayerfilter, hur skall man tänka då, den har ju med avseende på färg bara halva upplösningen.

Tyvärr smyger det sig in fel ibland, men jag försöker rätta så fort som möjligt.

La precis upp den senaste versionen av excelarket där Drizzle nu ingår.

/Lars

Du har inga funderingar på att utöka arket så att det blir en mera generell "formelsamling" i Excel-kostym för amatörastronomer? Det finns ju en stor mängd olika formler och samband som kan vara nyttiga men som man ibland inte orkar leta efter. Vore bra att ha dem samlade. Kan gälla gränsmagnitud, upplösningsförmåga, refraktion, extinktion, magnitudadditon, etc etc.

Samtidigt förstår jag givetvis om du vill begränsa arket till ungefär de saker som det nu omfattar.

M v h
Hans Bengtsson

Hej Hans!
Just det här arket tänkte jag nog försöka hålla inom området. Skrev ihop det då jag märkte den stora mängd frågor om olika kamera och teleskop kombinationer. Rätt praktiskt att hålla det inom en A4 sida också ifall man vill skriva ut det som en dokumentation.

Det är ofta jag sätter ihop olika beräkningar för att övertyga mig själv, man kan ju faktiskt bli lite överraskad ibland när man får något helt annat än vad huvudberäkningen gav, eller man kanske trodde sig ha resultatet redan och inte brytt sig om att kontrollräkna.

Satte just ihop en simulering av subbar som du kanske sett, skall utveckla den med tiden. Men rätt intressant att se även om det är en matematisk perfektion som inte stämmer med verklighetens alla begränsningar.

/Lars

Har uppdaterat excelarket med en ny beräkning. Som jag nämnde i en tråd är ju faktiskt pixelavståndet ca 1.5 större i 45 graders vinkel på sensorn. Och astronomiska objekt är ju inte orienterade efter rad eller kolumnaxlarna på sensorn utan i alla möjliga vinklar. Med andra ord behöver man öka samplingen, till 2 även räknat på diagonalen vilket motsvarar 3 gångers sampling efter rad eller kolumnen.

Men översampling medför också onödigt ökat brus så detta är kanske mest intressant där man verkligen jagar hög upplösning och där atmosfären inte sätter samma begränsning. Planetfoto är ett sådant.

Optimerar man för lägsta brus undersmplar man kanske gärna.

/Lars

Har lagt till vinkelförstoringsberäkning. Fokallängden relaterat till sensorns diagonalmått där jag som normal ser som när ett 50mm objektiv används på en fullframe kamera, ger en vinkel på ca 60 grader. Ett annat sätt att ange en normal är när fokallängden är samma som sensors diagonalmått, ger ca 53 grader på diagonalen.

Underlättar kanske detta ibland mycket förvirrande jämförelser med olika sensorstorlekar, barlow, reducers och andra komponenter.

Man kan ju fundera om det är rätt att ge den teoretiska uppläsningen som diffraction limit, det är ju mer när man visuellt observerar. Dawes limit är mer inriktakt mot teleskop.

Rayliegh diffraction limit:
r=1.22 x lambda/D

Daves limit:

r= 1 x lamda/D

Skiljer ju nu bara 22% vilket man lätt korrigerar i huvudet. Lite för trångt för att båda beräkningarna skall få plats och tror de flesta är mer familjära med diffracion limit.

/Lars

Adderade på några beräkningar till.

Ändrade hur man matar in data för sensorn, nu skriver man in hur många pixlar för rad och kolumn och sedan räknas storleken ut.
Har lagt till en beräkning som visar hur väl sensorn utnyttjar teleskopsystemets (inklusive ev. Barlow, Corrector) optiska fält, eftersom sensorer i regel är rektangulära och imagecircle är just rund så hamnar man på max 60% i idealfallet. Man vill ju ta vara på så många fotoner som möjligt som kommer ut ur teleskopet.
Jag la in Dawes limit också med risk för att det blev lite rörigt.
Har lagt till justerbara gränser för sampling.

/Lars