Rozważania teoretyczne: wielkość piksela w kamerach CCD

[rambro]

Założenia z pierwszego postu bardzo teoretyczne więc nie ma sie do czego ściśle odnieść. Część dalszych rozważań to jeszcze ciemniejszy las. Nikt nie neguje, że większy pixel przeważnie jest lepszy. Przykładowo pixel o 4 x większej powierzchni zbierze cztery razy więcej fotonów w tym samym czasie. Przy bardzo słabym sygnale w kamerze z małym pixelem szum będzie porównywalny z szumem odczytu. Kamera z większym pixelem nałapie w tym samym czasie czterokrotnie więcej sygnału więc stosunek S/N będzie większy.

 

Hardwarowe binowanie to zwiększenie powierzchni pixela bez zwiększania szumu odczytu. Softwarowy "bining" to uśrednienie sąsiednich pixeli. Mogę się tu mylić, ale wydaję mi się że przy zmniejszeniu softwarowo klatki o połowę SN wzrośnie o pierwiastek z 2. Wytłumaczenie jest np tutaj http://photographylife.com/why-downsampling-an-image-reduces-noise. Tak jak napisane jest w artykule pod linkiem, nie dla każdego sygnału ta zależność jest spełniona. Sygnał w sąsiednich pixelach musi być skorelowany. Podobne wytłumaczenie czytałem na stronie ściślej związanej z astorofoto, jak odnajdę link to wkleję.

 

Tak sobie czytam tę fantastykę i czytam. Przy tym poziomie abstrakcji nie wypada nawet prostować. Powodzenia w tej radosnej twórczości, zaś faktycznie zainteresowanych uczulam na ten wątek. Lekturę proponuje zacząć od różnicy miedzy binningiem softwareowym i hardwareowym, bo nawet tę definicję tu zgwałcono.

PS. McArti - jutro sprzedam mój sprzęt, bo ja głupi całość skonstruowalem pod duży piksel. A mogłem kupić krótką ogniskową z pikselem 4 um i miałbym to samo.

PS 2. Za przykład z menzurkami powinieneś dostać zaproszenie do polityki. Tam często można spotkać takie wykwintne metafory, działające na wyobraźnię, ale z rzeczywistością nie mające wiele wspólnego.

 

 

Edytowane 26 Lutego 2013 przez amber

[Adam_Jesion]

Ale to tylko fantastyka i szkoda czasu na tą głupią teorię

 

Pozdrawiam

AWE

Absolutnie nie chodziło mi o Twoje posty.

 

[jolo]

Założenia z pierwszego postu bardzo teoretyczne więc nie ma sie do czego ściśle odnieść. Część dalszych rozważań to jeszcze ciemniejszy las. Nikt nie neguje, że większy pixel przeważnie jest lepszy. Przykładowo pixel o 4 x większej powierzchni zbierze cztery razy więcej fotonów w tym samym czasie. Przy bardzo słabym sygnale w kamerze z małym pixelem szum będzie porównywalny z szumem odczytu. Kamera z większym pixelem nałapie w tym samym czasie czterokrotnie więcej sygnału więc stosunek S/N będzie większy.

(...)

 

W eksperymencie są dwie różne kamery i dwie różne światłosiły, a więc to co piszesz nie ma zastosowania, ponieważ większy piksel nie zbierze większej ilości fotonów.

[Adam_Jesion]

A właśnie, że dosłownie zbierze więcej fotonów (studnia).

[jolo]

A właśnie, że dosłownie zbierze więcej fotonów (studnia).

 

W sensie że się w nim zmieści więcej. Ale przy tej samej ekspozycji nie zbierze bo jak? Mamy tą samą aperturę i to samo odwzorowanie w kamerkach w przeliczeniu powierzchni kątowej na piksel (w obu przypadkach 1,21 arcsec2 / px) więc skąd zbierze te więcej fotonów przy tej samej ekspozycji? amber pisał wyraźnie, że zbierze więcej w tym samym czasie.

Edytowane 27 Lutego 2013 przez jolo

[ZbyT]

W sensie że się w nim zmieści więcej. Ale przy tej samej ekspozycji nie zbierze bo jak? Mamy tą samą aperturę i to samo odwzorowanie w kamerkach w przeliczeniu powierzchni kątowej na piksel (w obu przypadkach 1,21 arcsec2 / px) więc skąd zbierze te więcej fotonów przy tej samej ekspozycji? amber pisał wyraźnie, że zbierze więcej w tym samym czasie.

 

jeśli w jednej kamerce studnia ma 10 tys. elektronów, a w drugiej 40 tys. to ile fotonów zbierze pierwsza gdy druga zbierze 20 tys.?

a ile gdy druga zbierze 30 tys.?

ile gdy druga zbierze 40 tys.?

cały czas zbiorą tyle samo?

 

postawione na początku pytanie jest bez sensu bo jaki jest sens porównywać różne kamery w różnych teleskopach?

zalety dużego piksela ujawnią się w większych aperturach (tym samym przy dłuższych ogniskowych) gdy kluczową rolę zaczyna odgrywać seeing. W mniejszych teleskopach lepszy może być mniejszy piksel

 

pozdrawiam

[jolo]

jeśli w jednej kamerce studnia ma 10 tys. elektronów, a w drugiej 40 tys. to ile fotonów zbierze pierwsza gdy druga zbierze 20 tys.?

a ile gdy druga zbierze 30 tys.?

ile gdy druga zbierze 40 tys.?

cały czas zbiorą tyle samo?

 

Ok, teraz rozumieć - mówimy o dwóch różnych przypadkach.

Do momentu przekroczenia 10 tys e obie zbiorą tyle samo, powyżej 10 tys większa studnia pokaże swoją wyższość. Przez niedopowiedzenia niepotrzebnie wątek został rozdmuchany.

[AWE]

postawione na początku pytanie jest bez sensu bo jaki jest sens porównywać różne kamery w różnych teleskopach?

zalety dużego piksela ujawnią się w większych aperturach (tym samym przy dłuższych ogniskowych) gdy kluczową rolę zaczyna odgrywać seeing. W mniejszych teleskopach lepszy może być mniejszy piksel

 

Jeżeli już mamy teleskop to oczywiście jest to bez sensu, ale jeśli projektujemy setup pod kątem rozdzielczości na piksel to możemy iść wieloma drogami (dostępne są wiele kombinacji wielkości piksela i ogniskowej teleskopu, no może nie za dużo) i interesuje mnie dlaczego większy piksel jest lepszy.

 

Pozdrawiam

AWE

[ZbyT]

interesuje mnie dlaczego większy piksel jest lepszy.

 

a kto powiedział, że zawsze jest lepszy?

jeśli fotografujesz małym teleskopem z krótką ogniskową lepszy może być mały piksel

jeśli masz duży teleskop z długą ogniskową to skala odwzorowania 0,2"/piksel przy seeingu 2" nie da lepszego detalu niż skala 0,5"/piksel

 

pozdrawiam

[zbuffer]

<blockquote class='ipsBlockquote'data-author="AWE" data-cid="485272" data-time="1361976066"><p>

<br />

Jeżeli już mamy teleskop to oczywiście jest to bez sensu, ale jeśli projektujemy setup pod kątem rozdzielczości na piksel to możemy iść wieloma drogami (dostępne są wiele kombinacji wielkości piksela i ogniskowej teleskopu, no może nie za dużo) i interesuje mnie dlaczego większy piksel jest lepszy.<br />

<br />

Pozdrawiam<br />

AWE</p></blockquote>

 

Większy piksel jest lepszy nie tyle sam z siebie (przynajmniej jak chodzi o zebraną liczbę fotonów w jednostce czasu) ale dlatego że przy tej samej skali wymusi dłuższą ogniskową a dłuższa ogniskowa wiąże się przeważnie z większą aperturą.

Nie ma chyba nikt wątpliwości, że teleskop o średnicy 300 mm zbierze więcej światła od takiego o śr 60 mm. Przełoży się to po prostu na większą gęstość fotonów na jednostkę powierzchni matrycy.

[rambro]

Dwa razy większy pixel ma 4 x większa powierzchnie więc zbieże w tym samym czasie więcej fotonów. Dzieki temu może mieć mniejsze QE, większe szumy odczytu a i tak przeważnie stosunek S/N będzie wyższy. W tej jak i poprzedniej wypowiedzi nie odnoszę sie do eksperymentu z pierwszego postu tylko piszę ogólnie. Głębsza studnia to przeważnie większa dynamika, bo przy 16 bitach możemy zarejestrować 65536 poziomów szarości. Jak studnia ma np 25 000 to więcej poziomów nie zarejestrujemy. Duży może więcej .

Większy piksel jest lepszy nie tyle sam z siebie (przynajmniej jak chodzi o zebraną liczbę fotonów w jednostce czasu) ale dlatego że przy tej samej skali wymusi dłuższą ogniskową a dłuższa ogniskowa wiąże się przeważnie z większą aperturą.
Nie ma chyba nikt wątpliwości, że teleskop o średnicy 300 mm zbierze więcej światła od takiego o śr 60 mm. Przełoży się to po prostu na większą gęstość fotonów na jednostkę powierzchni matrycy.