Znajdź zawartość

Wśród sprzedawców sprzętu astronomicznego pokutuje mocno zakorzeniony mit mówiący, że jakość otrzymywanych zdjęć jest zależna od światłosiły zestawu, a nie od apertury. Często można się spotkać ze stwierdzeniami, że np ?reduktor ogniskowej 0.75x pozwoli nam skrócić czas naświetlania o połowę?, albo że ?binning 2x da nam taki sam wynik w 1/4 czasu?. Korzenie tego mitu leżą bez wątpienia w doświadczeniach z obiektywami fotograficznymi, w których regulacja światłosiły polega na zmianie apertury obiektywu. W przypadku stosowania reduktora ogniskowej mamy do czynienia z sytuacją dokładnie odwrotną - apertura pozostaje taka sama, a zmieniamy ogniskową. Zostawmy na razie kamerkę w kącie i weźmy przykładowy refraktor o aperturze 100mm, który zbiera nam sygnał od dowolnego obiektu - gwiazdy, galaktyki, mgławicy czy wycinka tła nieba. Ilość sygnału zebranego przez instrument określona jest przez: jasność obiektu, aperturę, transmisję obiektywu i przez czas zbierania materiału. Niezależnie od tego, czy obraz galaktyki będzie miał 10mm, czy 7.5mm (gdy zastosujemy reduktor) ilość sygnału zebranego z określonego obiektu, czy z określonego wycinka tła nieba będzie w otrzymanym obrazie taka sama. Jedynym zyskiem ze stosowania reduktora ogniskowej jest powiększenie pola widzenia zestawu. Sposobem na zwiększenie ilości zebranego sygnału jest wydłużenie ekspozycji albo zwiększenie apertury. A jaki ma wpływ na całość nasz niedoskonały detektor, jakim jest kamera? Dodaje swoje trzy grosze w postaci szumu odczytu. Naświetlając pojedynczą klatkę zazwyczaj stosujemy taki czas, aby szum odczytu nie stanowił więcej, niż 5% całkowitego szumu w obrazie. Po zastosowaniu reduktora obraz będzie próbkowany z mniejszą rozdzielczością i wkład szumu odczytu w przeliczeniu na fotografowany obiekt czy wycinek nieba będzie nieco mniejszy. Ale jednocześnie dodatkowa optyka w torze w postaci reduktora spowoduje pewien spadek transmisji, więc wynikowo udział szumu odczytu spadnie nam np z 5% do 4% (nie liczyłem tego dokładnie, ale jak ktoś będzie chciał to mogę spróbować). A co z binningiem? Obowiązują te same zasady. Otrzymujemy wciąż (bo apertura pozostała taka sama) tyle samo sygnału od obiektu ?udekorowanego? dodatkowo szumem odczytu. Różnicę widać wyraźnie przy krótkim czasie naświetlania - wtedy kamera łapie nam niewiele sygnału i dołożony szum odczytu może stanowić już wyraźny ułamek całości. Zmieniając binning na x2 wywalamy z sygnału 3/4 szumu odczytu, co powoduje oczywisty wzrost jakości obrazu. Naświetlając ?normalne? astrofotoklatki o długości 5-10-15-20 minut udział szumu odczytu w całkowitym szumie jest już niewielki i porównując np 10 minutowe klatki wykonane z różnym biningiem, a następnie zredukowane do tego samego rozmiaru, efekt będzie bardzo podobny. Podsumowując - reduktor ogniskowej daje nam to, na co jego nazwa wskazuje - skraca ogniskową, czego efektem jest zwiększenie pola widzenia naszego zestawu (przy założeniu, że używamy tego samego detektora). Nie sprawi, że zbierzemy w tym samym czasie więcej materiału z obiektu. Byłoby to wbrew fizyce. Zainspirowane przez http://www.stanmooreastro.com/SamplingFratioMyth.htm - tam też trochę matematyki na ten temat.