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

    Wenn es dir um den wissenschaftlichen Aspekt geht, dann bist du hier meiner Meinung nach sowieso falsch. Das ist ein Hobbyforum und keine Forschergrupppe.

    Fotos mach ich selbst, nur mir ist es relativ egal, ob ich bei Faktor 12,5 vergrößerten Bildern das Pixelraster einer Kamera sehe, oder nicht.


    Dazu kommt noch, dass sich auch Leute, die sich tausend mal besser in dem Thema auskennen als ich, schon ihre Gedanken geäußert haben.

    Du willst das hier doch nur so lange fortführen, bis dir wirklich niemand mehr widerspricht und du dir auf die Schulter klopfen kannst und sagst: "Siehste, hab ich mal wieder Recht gehabt!".

    Selbst wenn keiner mehr antwortet, postest du im Monolog weiter.


    Ich mein, wenns Spaß macht? :man_shrugging_medium_skin_tone:

    Zitat von Drehn

    Selbst wenn keiner mehr antwortet, postest du im Monolog weiter.

    Meine letzte Eingabe war eine direkte Antwort auf einen mir zuvor entgegen gehaltenen Bildvergleich von Astro-BHO. Im übrigen poste ich hier - wie schon früher bemerkt - in erster Linie für Neueinsteiger auf dem Gebiet der Mond- und Planetenfotografie, und die sind mit Schreiben naturgemäß zurückhaltender.

    Hallo,


    Zitat von Jan_Fremerey

    Im übrigen poste ich hier - wie schon früher bemerkt - in erster Linie für Neueinsteiger auf dem Gebiet der Mond- und Planetenfotografie, und die sind mit Schreiben naturgemäß zurückhaltender.

    Wäre ich in der Mond- und Planetenfotografie Neueinsteiger, der ich auch bin, dann würde ich mich kaum an diesem Thread oder an dich orientieren, sondern an den Leuten, die in den Foren Bilder einstellen und mit denen man nachvollziehbar diskutieren kann, wie sie denn entstanden sind.

    Dieser Thread ist mit der Zeit so derart verworren geworden, das ohnehin kein Neueinsteiger mehr mitkommt und sich auch erfahrene Leute aus diesem Thread zurückziehen.

    Ich komme immer mehr zur Ansicht, das es dir kaum um die Beratung von Neueinsteigern geht, sondern allenfalls um Selbstdarstellung und den unbedingten durchsetzen deiner Ansichten.

    ...und das Neueinsteiger naturgemäß zurückhaltender sind, das ist eine Ansicht von dir, die in den diversen Einsteigerthreads so nicht zu sehen ist...


    Zitat von AR_Nr2

    Im späten Mittelalter wurden solche Leute auf dem Scheiterhaufen verbrannt

    Einen Aufpasser oder Wärter benötigen wir hier wirklich nicht. Wir können hier komplett ohne deine "Hilfe" diskutieren, ob dir das gefällt oder nicht. Das gilt auch für deinem Sternchengeber.


    Viele Grüße

    Gerd

    Beobachtung der Sonne im Weißlicht und der H-alpha Linie. Beobachtungen am Nachthimmel mit verschiedenen Teleskopen.

    Gefällt mir 1
    Zitat von Jan_Fremerey

    Ohne 2,25x Barlow kannst Du auch noch 5x kürzer belichten und bekommst eine 5x schnellere Bildrate als mit Barlow, beides sehr vorteilhaft in der Videoastronomie zur Beseitigung der seeingbedingten Unschärfe und zur Verbesserung des Rauschabstands.

    Hallo Jan,

    die Bildrate ist bei hellen Objekten oft nicht mehr ausbaufähig. Die seeingbedingte Unschärfe (einfrieren) wird ab ca. 10 ms (theor. Wert für Großteleskope 3-4 ms) nicht mehr verbessert. Andere Seeingeffekte bleiben unkorrigiert, egal welche Belichtungszeit man wählt. Der Rauschabstand bei vielen kurzen Belichtungen im Vergleich zu wenigen, etwas längeren Belichtungen, wird schlechter, nicht besser.


    Sowohl bei der Belichtung, als auch bei "Veröffentlichungen", sollte man vielleicht einen kleinen Toleranzpuffer einbauen.

    Gruß

    ralf

    Also ich bin nur mit einem Viertel Auge dabei und finde, jeder sollte schreiben was er für richtig hält. Und wens nicht interessiert, der liest einfach weg, ist leichter als weghören.

    Und ich war überrascht, wie groß der Unterschied in der Schärfe und Auflösung in Jans Wackelbild ist, obwohl ich nicht weiß, was er gemacht hat.

    Aber, würde ich fotografieren, hätte ich gerne die scharfe Variante und würde wissen wollen, wo der Unterschied herkommt.


    Ich könnte mir vorstellen, wenns um maximale Schärfe(empfindung) geht, ist sone Schärfungsfunktion nur gut, wenn sie den Kontrast höchstens über 3 Pixel erhöht (wenn das überhaupt möglich ist). Und dann hängt alles von der Darstellung am Bildschirm ab. Viele Fotos sehen flau aus, kommen aber richtig, wenn man reinzoomt. Oft ist es auch gerade anders rum.

    Also alles zu kompliziert für mich.

    Zitat von quilty

    Und ich war überrascht, wie groß der Unterschied in der Schärfe und Auflösung in Jans Wackelbild ist, obwohl ich nicht weiß, was er gemacht hat.

    Aber, würde ich fotografieren, hätte ich gerne die scharfe Variante und würde wissen wollen, wo der Unterschied herkommt.

    Du meinst vermutlich dieses "Wackelbild":


    Catena.gif


    Da habe ich einfach einen kleinen Ausschnitt aus dem veröffentlichten Originalbild genommen, der nämlch die Kraterkette enthält, und diesen Ausschnitt so weit verkleinert, wie er auf einem 2,4 µm Kameraraster bei f/5 erschienen wäre. Das Originalbild war mit einem bezogen auf die Bildinhalte viel feineren Kameraraster aufgenommen worden. Das "Wackelbild" soll nur deutlich machen, dass man mit dem groberen Kameraraster keine schlechtere Bildauflösung erzielt als mit dem feinen Kameraraster. Wenn die wahrgenommene Bildauflösung trotz der geringeren Kameraauflösung am Ende sogar besser heraus kommt, liegt das nur daran, dass ich hier im Vergleich zur Originalaufnahme den Bildkontrast ein wenig zu stark angehoben habe.

    Zitat von 03sec

    Der Rauschabstand bei vielen kurzen Belichtungen im Vergleich zu wenigen, etwas längeren Belichtungen, wird schlechter, nicht besser.

    Ich korrigiere mich mal eben selber.

    Die Aussage ist zwar nicht falsch, bezieht sich aber auf gleich Photonendichte auf dem Chip.

    Jan hat ja bei f/5 aber eine höhere Photonendichte pro Sensorpixel, deshalb wird das SNR tatsächlich besser.

    Gruß

    ralf

    Zitat von 03sec

    (1) die Bildrate ist bei hellen Objekten oft nicht mehr ausbaufähig.

    (2) Die seeingbedingte Unschärfe (einfrieren) wird ab ca. 10 ms (theor. Wert für Großteleskope 3-4 ms) nicht mehr verbessert.

    (3) Andere Seeingeffekte bleiben unkorrigiert, egal welche Belichtungszeit man wählt.

    (4) Der Rauschabstand bei vielen kurzen Belichtungen im Vergleich zu wenigen, etwas längeren Belichtungen, wird schlechter, nicht besser.

    Hallo Ralf,


    vielen Dank für Deine hilfreichen Anmerkungen, die ich gerne (aus meiner Sicht) kommentiere:


    (1) Meine letzte Marsaufnahme lief immerhin mit 555 fps. Noch vor einigen Jahren kam man mit den erschwinglichen Kameras nur bis 30 fps. Die schnelle Bildrate der heutigen Kameras sollte man doch im Sinne der videografischen Aufnahmetechnik durchaus versuchen zu nutzen, indem man mit möglichst kurzen Brennweitenankopplungen arbeitet.


    (2) Von der 10-ms-Grenze hatte ich auch schon an andrer Stelle gelesen, kann sie aber aufgrund eigener Kurzzeitaufnahmen nicht ganz nachvollziehen. Hier sind einmal 6 im Abstand von 1,8 ms unmittelbar aufeinanderfolgende Videoframes mit Mars als Zielobjekt in einer rotierenden Zeitlupen-Animation dargestellt:


    Mars_230208_331-336_mag6x.gif


    Der ganze Zyklus umfast nur eine Zeitspanne von 10,8 ms. Da sehe ich doch erkennbare Unterschiede zwischen benachbarten Einzelbildern selbst noch bei 1,8 ms Abstand.


    (3) Du sprichst hier die untrennbaren Bildüberlagerungen an, die bei gegeneinander verkippten Wellenfrontsegmenten im Einfangquerschnitt eines Teleskops ankommen. Habe das früher einmal anhand von mit 1/8.000 s belichteten Einzelbildern der Venus mit meinem 6" Refraktor dokumentieren können. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens solcher Bildüberlagerungen nimmt vermutlich mit dem Quadrat der Teleskopöffnung zu.


    (4) Diesen Punkt hattest Du dankenswerterweise schon in Deinem letzten Post klar gestellt.


    CS Jan

    Nyquist-Shannon-Abtasttheorem


    Nyquist-Kriterium (Strecker-Nyquist-Kriterium, Stabilitätskriterium von Nyquist)


    Eine gewisse Ordnung in der Verwendung der Begriffe scheint mir hilfreich. Ein Theorem, oder auch Lehrsatz, als Kriterium heranzuziehen, ist an sich bereits hinterfragenswert. Und ein entlehntes Theorem auf seine Tauglichkeit in der Fotografie zu hinterfragen ist meines Erachtens sogar empfehlenswert. So sind wir hier zusammen, um zu beraten …


    Betreibt man die Überlegungen zur Auflösung nicht als Kunst um der Kunst willen, sondern zur Übertragung einer visuellen Botschaft an einen oder mehrere Betrachter, kommt man nicht umhin, alle Aspekte der Aufnahme- und Wiedergabemedienkette zu berücksichtigen.


    Ist unter den Betrachtern ein Pixelpeeper, wird man ihn klugerweise anders bedienen wollen als den Buchverlag, der auf der lackierten Umschlaghülle eines neuen Buches mit Hilfe meines Fotos das Buch neuen Astrofreunden schmackhaft machen möchte. Ebenso wird ein Entdeckertyp, der noch schnell mal einen Kometen nach sich benannt wissen möchte, auf andere Wiedergabequalitäten aus sein, als ein Wissenschaftler, der …. und so weiter und so weiter.


    Taucht man in die Entstehungskette ein, stösst man irgendwann auf die Kontrastübertragung . Und deren Bedeutung. Um es kurz zu machen, die Kontrastübertragung ist ganz offenkundig ein ganz wichtiger Faktor für die Wahrnehmung von Beobachtungsdetails.


    Demzufolge wäre es mir wichtig, einen Sensor (meinetwegen auch das Auge) derart an die Eingangsoptik anzukoppeln, dass nicht nur möglichst viel native Auflösung übertragen wird, sondern auch möglichst genau das Kontrastangebot.


    Wenn dabei Kauf- oder Einsatzentscheidungen getroffen werden sollen, helfen mir persönlich nur Sensorkennlinien weiter. Ein Blick in solche sendet mir die Botschaft, auch die aktuellen Sensoren brauchen


    Licht, Licht, Licht, Licht, Licht …..


    um zu performen. Das schrittweise Herantasten an F/10, von F/20 oder gar F/25 ausgehend, um mal aus einem aktuell anderen Faden zu zitieren, wird von den häufig benutzten Barlow-Optiken nicht gut unterstützt. Und so bleibt vielen Astrofreunden das schrittweise Experimentieren versperrt, weil die oft verwendete 2x-Barlow eben keine 1,15x oder so, zulässt.


    Für mich zusammengefasst: Nyquist wäre mir vermutlich nicht böse, wenn ich sein Theorem für meine aktuell anstehenden Entscheidungen beiseite nehme und eine Schublade tiefer ablege.


    Letztlich war es Jan durch seine Ausführungen, durch die ich mich ermuntert fühlte, das Thema Sensorankopplung erst gar nicht mit einer Barlow anzugehen, sondern gleich zu anderen Ansätzen zu wechseln.


    Dazu zählt die Okularprojektion, allerdings nicht mit Okularen, sondern mit dafür vorgesehenen Optiken, wie speziell gerechneten Projektiven. Ich strebe stufenlos Ankopplungsfaktoren von 0,5x bis 1,5x an, um flexibel auf Seeingbedingungen, möglichst kurzen Einzelbelichtungszeiten und Primäroptiken eingehen zu können.


    Hier mal ein Quick-and-Dirty Foto von der Sonne als Einzelfoto mit verkleinernder Brennweitenankopplung.


    Jan, besten Dank für deine in die Gemeinschaft gerichteten Ermunterungen, es in der Astrofotografie mal etwas experimentierfreudiger anzugehen.


    Stets klaren Himmel, Pardon




    Nachtrag 00:40Uhr: Redaktionelles, Versuch ein Link-Symbol zu entfernen, und zwei zu ergänzen. Habe es nicht hinbekommen.

    Nachtrag 08:10Uhr: …

    Zitat von stefan-h

    Jepp, mit dem Beitrag ist der ganze Faden tiefergelegt ?(

    Wenn ich richtig gelesen und verstanden habe, sollte doch im Zusammenhang mit der Kameraanpassung eher das Nyquist Theorem tiefer gelegt werden. Damit wären die Ausgangsfrage des Fadens "Taugt in der Videoastronomie das Nyquist-Kriterium ... ?" und die ganze Diskussion hierzu eher bestätigt als tiefergelegt.

    Nachtrag


    Bei den jahrelangen Diskussionen über die Brennweitenanpassung von Videokameras tauchte immer wieder die Frage auf, ob es zulässig sei, fertig ausgearbeitete Bilder mit Hillfe eines Zwischenverkleinerungs-Tests zu prüfen, ob sie nicht auch mit kürzerer Aufnahmebrennweite hätten gewonnen werden können. Solch ein Test sei doch ungeeignet, ein mit groberen Pixeln aufgenommenes Video nachträglich zu simulieren. Dieser Frage bin ich jetzt nachgegangen und habe sämtliche Einzelframes eines Videos vor dem Stacken im Batchverfahren linear auf 71% ihres Originalformats verkleinert. In dem betreffenden Beispiel (oberster Bildeintrag) haben die einzelnen Frames einen derart reduzierten Pixelumfang, als hätte ich sie statt mit 3,75 µm bei f/11 mit 2,4 µm bei f/5 aufgenommen. In der GIF-Animation wird unmittelbar mit dem Ergebnis aus dem unverkleinerten Originalvideo verglichen.


    CS Jan

    Hallo Jan,

    so eine zugeschnittene Größengleichung, welche sich aus einer fast beliebigen Festlegung des Dawes-Kriteriums ergibt, ist aber leider noch keine Theorie.

    Vielleicht versuchen wir es nochmal anders herum. Das Teleskop hat eine recht einfach berechenbare MTF, wobei bei einer definierten Ortsfrequenz am Dawes Limit 5%Modulation übrig bleiben (wenn sich die zwei Spots überlagern).

    Prinzipiell hat ein Sensor auch eine berechenbare MTF. Hier ist für einen idealen Sensor an der Nyqvist-Frequenz 60% Modulation zu erwarten. Dh. der Kontrast im Bild ergibt sich aus der Multiplikation der Sensor-MTF und der Teleskop-MTF. Wenn ich die doppelte Auflösung des Sensors wähle, hat der Sensor eine Kontrastübertragung von 90% bei der Dawes-Auflösung des Teleskops. Der Gesamtkontrast bei der Dawes-Auflösung des Teleskops ist also bei 2x Nyqvist-Sensorauflösung 1,5x so hoch. Wenn man einen immer höher auflösenden Sensor hat, nutzt man die Teleskop-Auflösung immer besser, die sich ergebenden Vorteile , werden aber immer geringer.

    Das von dir angeführte Dawes-Kriterium ist aber eigentlich eine Festlegung, welche sich aus dem physiologishen Randbedingungen des Sehens ergibt. Wenn unsere Planeten-Spezialisten ihre Schärfungsalgorithmen, bspw in Form einer Deconvolution mit dem Airy-Spot durchführen, kann man praktisch auch viel stärker überlappende Spots trennen, da der Kontrast zwischen den Spots dadurch fast beliebig angehoben werden kann. Begrenzend ist hier eigentlich nur das Rauschen.

    Wie auch immer, wenn man sich an Nyqvist und Dawes orientiert, liegt man sicherlich bei unseren gewöhnlichen Seeingbedingungen nicht ganz falsch, aber wenn man das letzte Quentchen Detail rausquetschen will, wenns dann doch mal perfekt ist, sollte man etwas Oversamplen.

    Vg Tino

    Zitat von tbstein

    wenn man das letzte Quentchen Detail rausquetschen will, ...

    ... dann trägt aber ggf. auch eine Verkürzung der Belichtungszeit und eine möglichst hohe Anzahl von Bildern im Stack zum Erfolg bei. Die Frage in diese Diskussion war ja auch, ob man Neueisteigern auf dem Gebiet der hochauflösenden Astrofotografie als erstes zur Anschaffung einer höher auflösenden Kamera und/oder von Barlowlinsen raten soll ohne zugleich auf die naheliegenderen Maßnahmen zur Eindämmung des Seeiingeinflusses hinzuweisen.


    CS Jan

    Zitat von Jan_Fremerey

    Manchmal verhilft ja erst eine passende Theorie der Realität zur Anerkennung ...


    CS Jan

    Hallo Jan,


    ich hatte eigentlich nicht vor hier etwas zu schreiben da ich deinen Starrsinn und die ewige Streiterei leid bin aber wenn du eine falsche Berechnung als Beweis für deine Eigenartigen

    Ansichten heranführst geht mir diese Irreführung dann doch etwas zuweit.


    Der gute Mann auf CN hat zwar Mathematisch richtig gerechnet aber das nützt nichts, wenn die Formel falsch bzw. unvollständig ist.

    Leider hat er das Nyquist-Kriterium nämlich vollkommen ignoriert.


    Laut Nyquist-Shannon-Abtasttheorem werden nun mal 2 Pixel zum Auflösen eines Details benötigt und nicht nur eines.

    Er hat aber mit nur einem Pixel gerechnet und kommt so auf

    F = 1,78 x Pixelgroße

    F … Öffnungszahl


    Rechnet man mit 2 Pixel sind wir bei F = 2x1,78 x Pixelgröße-

    Also bei F = 3,56 x Pixelgröße oder eben rund 3,6 x Pixelgröße und genau das habe ich hier ja schon diverse Male hergeleitet und erklärt.


    Die von dir zitierte Theorie die angeblich deine Sichtweise beweisen soll bewiest bei korrekter Anwendung in Wahrheit also genau das was ich immer schon gesagt habe.

    Nämlich Faktor 3,6 für SW Sensoren.


    Das bei Farbsensoren wegen der Bayer Matrix eher Faktor 5 zu empfehlen ist hat der Mann auf CN auch nicht bedacht.

    Hätte er mit der korrekten bzw. vollständigen Formel gearbeitet und auch an die Bayer Matrix gedacht hätte er Faktor 5 mit seinem Ansatz sehr gut bestätigen können.


    Grüße Gerd

    Zur Erinnerung: Das Nyquist-Kriterium macht nur Sinn bei unbewegten Mustern bzw. bei Einzelaufnahmen. Wenn man aber das Sieb in seitlicher Bewegung hält, kann man die darunter liegende feine Schrift des Zeitungsartikels mühelos lesen. Ein entsprechender Effekt wird in der Videoastronomie durch das Aufsummieren (Stacken) einer Vielzahl von Einzelaufnahmen erzielt, wobei auf die Bildinhalte zentriert wird und das Kameraraster verschwindet. Ohne wirksames Kameraraster macht das Nyquistkriterium keinen Sinn und dementsprechend auch nicht der aus diesem Kriterium abgeleitete Faktor 2 bei der Brennweitenberechnung.


    CS Jan

    Hallo in die Runde,

    manche Leute behaupten, manche können rechnen, ich habe jetzt einfach mal ergebnisoffen geguckt und verglichen.


    Mars mit Rotfilter bei gutem Seeing. Das Scheibchen hatte nur 6" Durchmesser. Je später es wurde, umso schlechter wurde das Seeing. Die Bilder fokal bei f/4,5 habe ich zuerst gemacht. Von 10 Filmen habe ich den besten ausgesucht, aber alle waren sehr, sehr ähnlich.

    Dann mit Zeiss Abbe Barlow bei f/12,5. Die ersten Filme waren die besten und ich habe einen ausgesucht.

    Zum Vergleich habe ich einmal mit 3x drizzeln gestackt und einmal mit resample 2x

    Ich habe dann alle Bilder auf die gleiche Größe gebracht. Möglicherweise wäre es sinnvoller gewesen erst zu schärfen und dann zu vergrößern, aber ich wollte alle drei Bilder mit gleichen Parametern schärfen. Ein vorheriges Vergrößern um dann zu stacken habe ich mir geschenkt, ich denke drizzeln mach das automatisch.

    Für mich ist die Frage geklärt.

    VG ralf


    Hallo Ralf,


    eine sehr schöne Studie, danke für die Mühe !! Mit dem 3x Drizzle aus AS!3 war ich bislang nur eingeschränkt zufrieden. Wenn Du angesichts Deiner Ergebnisse überhaupt noch offen für weitere Diskussionen bist, würde ich Dich daher um Übermittlung eines ungedrizzelten Summenbilds aus Deinem f/4,5 Video im 16-Bit TIFF-Format bitten.


    Dank & CS Jan

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