Taugt in der Videoastronomie das Nyquist-Kriterium zur Brennweitenanpassung des Kamerarasters?

Zitat von Jan_Fremerey

Am Rayleigh-Limit stehen die Beugungsmaxima eines Doppelsterns dann in der Fokalebene einer f/5 Optik weiter als 3,6 µm auseinander. Dadurch ergibt sich bei einer hinreichend hohen Anzahl von Videoframes bereits relativ häufig die Chance zur Registrierung der “Rayleigh-Delle“ mit dem lokalen Beleuchtungsschema “0o0“ auf dem 2,4 µm Kameraraster.

Bei der dynamischen Verschiebung von Bildinhalten auf dem Kamerarchip infolge des atmosphärischen Seeings kommt es hinreichend oft auch zu lokalen Spreizungen der Bildinhalte, die zur besseren Registrierung feiner Bilddetails beitragen können. Bei der visuellen Beobachtung spricht man ja auch von "blickweiser" Wahrnehmung ...

CS Jan

Zitat von stefan-h

Woraus schließt du, dass mit der Aufnahme das Beugungslimit erreicht ist? Der Bildvergleich zeigt einzig, Drizzeln ist kein Wunderwerkzeug ...

Hallo Stefan,

selbst ein erwartungsgemäß funktionierendes Drizzeln bringt aber auch dann keine Verbesserung, wenn man sich mit dem vorhandenen Kameraraster bereits am Auflösungslimit der optischen Übertragungskette befindet. Das Auflösungslimit ergibt sich aus dem Zusammenwirken von Beugung und Seeing.

CS Jan

Zitat von stefan-h

(1) Du arbeitest unter der Abtastungsgrenze

(2) Ansonsten mal der Verweis auf deinen letzten Versuch, deine Vorgehensweise als funktionierend zu beschreiben.

(3) Auflösungsvermögen und Sampling - hier hat Gerd praktisch nachgewiesen, wie sich alles verhält, also nicht nur mit den theoretischen Zusammenhängen argumentiert.

Hallo Stefan:

(1) In #52 glaube ich gerade aufgrund der ausbleibenden Wirkung des Drizzelns deutlich gemacht zu haben, dass ich mit der oben gezeigten Mondaufnahme sehr wohl das Auflösungsvermögen der optischen Übertragungkette über die Atmosphäre und den Spiegel erreicht habe, auch wenn die für ungestörte Übertragung gültige Abtastgrenze gemäß Nyqvist-Kriterium formal unterschritten wurde.

(2) An welcher Stelle widerspreche ich denn in der gegenwärtigen Diskussion Deiner Ansicht nach den früheren Erkenntnissen?

(3) Gerd hat damals mit Siemenssternen und Standard-Kit Zoom-Optik ohne atmosphärische Störungen, Video, Alignment und Stacking gearbeitet und seine praktischen Versuche im übrigen damit begründet, dass sich "auf theoretischer Basis nur eine recht schwammige Aussage machen lässt".

CS Jan

Zitat von Gert

Im Kontext des Themas hier ist es wahrscheinlich gleich, ob wir in der Camera kleinere Pixel nehmen oder in AS!3 drizzlen. (Alles in Grenzen)

Hallo Gert,

vielen Dank für Deinen Kommentar, der mich sogleich veranlasst hat, nach einer Möglichkeit zu suchen, die von Dir angesprochenen Grenzen zu lokalisieren. Wir hatten ja im Laufe der Diskussion bereits festgestellt, dass unter den Bedingungen der Videoastronomie das Rayleigh-Kriterum möglicherweise von größerer Bedeutung ist für die Brennweitenankopplung einer Digitalkamera an der Auflösungsgrenze der Optik als das Nyquist-Kriterium.

Leider konnte ich jetzt mit der oben gezeigten Theophilusaufnahme die Untergrenze nicht in zufriedenstellender Weise lokalisieren, weil die Aufnahme bereits an der mir sinnvoll erscheinenden Untergrenze der Brennweite entsprechend f/D = 2*p/µm gewonnen wurde. Aus diesem Grunde habe ich nun eine ältere Jupiteraufnahme genommen, die mit 2,93*p aufgenommen wurde, und deren Rasterauflösung durch Zwischenverkleinerungen rückwirkend auf 2,05*p und 1,37*p reduziert. Hier ist das Ergebnis:

Wie man sieht, tritt ein merklicher Verlust an Bildauflösung tatsächlich erst unterhalb von f/D = 2*p/µm auf.

CS Jan

Zitat von Gert

Nimmst Du auch die gleichen Wavelets in Registax?

Die zwischenverkleinerten Bilddateien habe ich in Fitswork mit jeweils denselben Gauß-Schärfungen bearbeitet.

CS Jan

P.S. - Für die letzte GIF-Version hatte ich nach den Zwischenverklleinerungen gar nicht mehr nachgeschärft. Das lässt sich in Fitswork leicht nachprüfen: Das mit f/D = 2,93*p/µm und 1,4x Nachvergrößerung gewonnene Originalbild jeweils linear verkleinern und sogleich mit dSinc zurückvergrößern.

... weitere Kommentare bei Cloudy Nights. - CS Jan

Zitat von Cleo

Hallo Stefan und Jan,

Gebt mir doch dann Bescheid, wenn's in der Sache was Neues gibt.

In einem kürzlich aktualisierten Tutorium zur Planetenfotografie bei Cloudy Nights wird inzwischen die Faustformel ausgegeben, man solle die Videokamera mit einem Öffnungsverhältnis entsprechend der Teleskopöffnung in cm ankoppeln, an einem 10" Teleskop also mit f/25 - oder auch (Zitat): "in good seeing, set the focal ratio to 5x the pixel size of the camera", also f/D = 5*p/µm. Dort unternimmt man erst gar nicht den Versuch einer Begründung anhand des Nyquist-Kriteriums, sondern beruft sich einfach auf eine ältere Diskussion aus dem Jahr 2013.

Mit den von mir empfohlenen 2*p/µm habe ich im dortigen Planetenforum natürlich keinen Blumentopf gewinnen können, auch nicht, nachdem ich versucht habe den Sachverhalt anhand einer aktuellen Marsaufnahme visuell darzustellen:

Die grobe Pixeldarstellung zeigt hier, wie genau das von meinem 10" f/5 Spiegel erzeugte Marsbild auf dem 2,4 µm Pixelraster der ASI178MM ankommt, also bei f/D = 2,05*p/µm, und was mit Hilfe der Video- und Bildberbeitung am Ende daraus entsteht.

CS Jan

Zitat von Cleo

Schau halt, dass Du Dich da nicht verrennst.

Immerhin kann ich ja mit ein paar Bildnachweisen dienen ...

CS Jan

Zitat von Cleo

"kann man machen, wenn man Spaß dran hat, muss man aber nicht..."

Hallo Holger,

vielen Dank für Deine trostspendenden Worte ! Was Du bei den Vorteilen der kurzen Brennweitenankopplung vergessen hast: Ohne 2x Balow kann man 4x kürzer belichten und man hat in derselben Zeit 4x mehr Videoframes im Stack. Beides ist ja genau im Sinne der Videoastronomie. Außerdem wird bei ausgedehnteren Objekten, insbesondere am Mond, eine 4x größere Fläche erreicht.

Im übrigen finde ich es einigermaßen bedenklich, wenn gerade Neulinge im Feld der Mond- und Planetenfotografie auf der Basis von schlichtweg abgeschriebenen Altdokumenten mit irreführenden Gebrauchsanweisungen und Kaufempfehlungen versorgt werden.

CS Jan

Zitat von Astro-BHO

Die theoretische Auflösung ...

Hallo Bernd,

es geht hier wohl eher um das Auflösungsvermögen unter bestmöglichen Sichtbedingungen. Vielleicht wäre es realitätsnäher (und freundlicher), wenn Du meine Bildergebnisse hier nicht an NASA-Fotos orientierst und sie statt dessen mit anderen Amateuraufnahmen vergleichst, die unter entsprechenden Bedingungen mit 10" Öffnung gewonnen wurden.

CS Jan

Hallo Bernd,

vielen Dank für die ergänzenden Erläuterungen. Inzwischen kann ich auch noch ergänzendes Bildmaterial und Erläuterungen zu einer auf meiner Website geposteten Aufnahmen nachliefern, die mit f/D = 2,05*p/µm gewonnen wurde.

Wir sehen oben einen unmittelbar von meiner Website entnommenen Bildausschnitt (blauer Rahmen) und darunter einen wiederum daraus entnommenen Ausschnitt (gelber Rahmen) in 8-facher Lupendarstellung. Der Bildmaßstab ist mit 0,21"/px angegeben. Die beiden eng stehenden Kleinkrater links neben der Bildmitte haben demnach einen Abstand von rund 0,8" mit einer noch deutlich erkennbaren Trennung. Es wurde mit Rotfilter bei einer mittleren Lichtwellenlänge von 630 nm aufgenommen. Das Rayleigh-Limit liegt hier bei 0,51". Zwischen dem "gemessenen" Abstand der Krater und dem nach Rayleigh zu erwartenden Minimalabstand am Beugungslimit verbleibt eine Differenz von 0,3". Diese Differenz sollte man gewiss einem nach den videografischen Prozeduren (Zurechtrückung von Bilddetails und Stacken) verbleibenden Rest-Seeing von 0,3" FWHM zuordnen dürfen.

CS Jan

Zitat von Jan_Fremerey

Abstand von rund 0,8"

Hallo Bernd,

die Abstandsmessung lässt sich noch erheblich vereinfachen, indem man den von meiner Website entnommenen Bildausschnitt nochmal um den Faktor 2.1 vergrößert. Damit ergibt sich nämlich eine Bildauflösung von 0,1"/px, und wir können die in Fitswork angebotene Abstandsmessung mit Hilfe einer Pixellinie anwenden:

Diese Auswertung ergibt also einen Abstand von 0,7" zwischen den beiden Kleinkratern, und wir liegen noch ein gutes Stück oberhalb des Rayleighlimits von 0,5". Mit dieser Analyse bin ich offenbar schon weitgehend dem von Dir vorgeschlagenen Test an einer Kleinkraterkette nachgekommen. Der Test sollte ja der Nachprüfung dienen, ob man mit einer Kameraankopplng bei f/D = 2*p/µm tatsächlich die Auflösungsgrenze einer Teleskopoptik erreicht.

CS Jan

Zitat von Astro-BHO

Welche Krater meinst Du?

Hallo Bernd,

in dem zuletzt gezeigten Bildausschnitt ist eine dünne Linie zu erkennen, die die beiden Krater verbindet, und entlang derer Fitswork die im Diagramm eingetragenen Grauwerte ermittelt hat.

CS Jan

Zitat von Astro-BHO

das sind keine Krater, das sind Schatten, ...

Hallo Bernd,

sprechen wir jetzt nicht mehr über Auflösungsvermögen?

CS Jan