Zagadnienie zbyt małego pixela

Kapitan Cook · 13 Lutego 2021

Cześć,

Nurtuje mnie zagadnienie na które często trafiam przeglądając wątki sprzętowe tzn. zbyt mały pixel.

Czy ktoś mógłby potwierdzić mój tok myślenia.

Według mnie jeśli do tej samej optyki podepniemy kamerę z mniejszym pixelem, ale dającą taki sam FOV to obraz pełnego kadru powinien wyglądać tak samo.

Problem gorzej wyglądających gwiazd pojawi się kiedy zaczniemy to zdjęcie mocnej kadrować.

Uzyskamy więcej detalu, a to może już pokazywać więcej niedoskonałości optyki, ale czy jeśli coś takiego wystąpi to nie wystarczy zmniejszyć później rozdzielczości,

aby uzyskać taki sam rezultat jak z kamerą z większym pixelem ?

Jedyne co widzę na niekorzyść mniejszego pixela to zwiększony poziom szumu czy jego sprawność.

licho52 · 13 Lutego 2021

Sam odpowiedziałeś na własne pytanie na końcu. To "jedyne" czyli gorszy SNR jest niezmiernie istotne i kluczowe.

Tayson · 13 Lutego 2021

Nie kadr, a skala zdjecia w arcsec/px jest najwazniejsza.

Wielkosc kadru to ilosc pixeli w matrycy.

Jak wezmiesz duza matryce z duzym pixelem i duza ogniskowa kontra maly pixel i ktorsza ogniskowa to wynikowa skala bedzie podobna,ale...

Jakosc z duzego pixela zawsze bedzie lepsza, w szczególności jeśli kamera ma duzo pixeli i mozna zrobic downsize.

Pixele to jak wiaderka zbierajace deszcz. Kilka malych stojacy obok siebie zawsze zbierze mniej niz jedno duze.

Edytowane 13 Lutego 2021 przez Tayson

13 Lutego 2021

Parametrem często pomijanym w takich rozważaniach jest coś, co w większości sprzętu nie jest osiągalne, bo producenci się normalnie wstydzą pokazywać jakie badziewie produkują. Czyli spotsize.

To parametr pokazujący rozmiar ( średnicę) obrazu punktowego żródła światła położonego w nieskończoności. No i teraz jeśli rozmiar spotsize w centrum i na krawędzi koła o średnicy przekątnej naszej matrycy mieści się w rozmiarze piksela to jest ok. Taki przypadek - idealny dodam- to małżeństwo Takahashi FSQ 106N z kamerą STL 11000 o rozmiarze piksela 9 um.

W większości przypadków tak nie jest, i wtedy obraz gwiazdy rozlewa się na sąsiednie piksele bezlitośnie obnażając wszelkie aberracje optyki.

Przykładowy spotsize dla Taka właśnie poniżej.

Warto zwrócić uwagę, jaki rozjazd położenia spota jest przy różnych długościach fali, nawet w Taku

Znalezione obrazy dla zapytania: takahashi fsq 106 spot size

Edytowane 13 Lutego 2021 przez wessel

Kapitan Cook · 13 Lutego 2021

21 minut temu, Tayson napisał:

Nie kadr, a skala zdjecia w arcsec/px jest najwazniejsza.

Jak wezmiesz duza matryce z duzym pixelem i duza ogniskowa kontra maly pixel i ktorsza ogniskowa to wynikowa skala bedzie podobna,ale...

Ok, taką sytuację rozumiem, ale jeśli zostawimy optykę i podepniemy do niej kamerę z mniejszym pixelem, przykładowo

Ogniskowa 500mm i kamera z pixelem 2um i 1um. Zakładamy że mają takie samo FOV, czyli ta z pixelem 1um będzie musiała mieć 4x wiecej MP.

To czy samo podpięcie kamery z tym mniejszym pixelem uwidoczni wady optyki bez cropowania w stosunku do tej z wiekszym pixelem?

Moim zdaniem powinno to wyglądać tak samo.

Jeśli źle rozumuję to dlatego że bawię się fotografią dzienną i zaczynając od FF o rozdzielczości 8 MP a kończąc na 45MP podpinając do tego samego obiketywu uzyskiwałem coraz lepszy detal.

Natomiast cały kadr wyglądał z grubsza tak samo.

Dlatego dziwiły mnie częste odpowiedzi aby nie kupować kamer o mniejszym pixelu, ponieważ uwidoczni to problemy prowadzenia i wady optyki. Moim zdaniem jeśli obie dają taki sam FOV, pełen kadr powinien być taki sam.

13 Lutego 2021

Piszesz o dwóch różnych sprawach. Kadr będzie taki sam, ale jego jakość to nie tylko rozdzielczość. To także widoczne , głównie na gwiazdach, zniekształcenia pola ostrości. Mniejszy piksel przy tych samych wymiarach matrycy zachowa kadr, ale poniżej pewnej granicy rozmiaru piksela wyłażą niedoskonałości optyki i prowadzenia. To co napisałem powyżej o spot size to jedno, zniekształcenia typu koma to drugie, aberracja chromatyczna obiektywu, itp.

Więc nie dziw się tylko poczytaj

Edytowane 13 Lutego 2021 przez wessel

Kapitan Cook · 13 Lutego 2021

1 minutę temu, wessel napisał:

Piszesz o dwóch różnych sprawach. Kadr będzie taki sam, ale jego jakość to nie tylko rozdzielczość. To także widoczne , głównie na gwiazdach, zniekształcenia pola ostrości. Mniejszy piksel przy tych samych wymiarach matrycy zachowa kadr, ale poniżej pewnej granicy rozmiaru piksela wyłażą niedoskonałości optyki i prowadzenia. To co napisałem powyżej o spot size to jedno, zniekształcenia typu koma to drugie, aberracja chromatyczna obiektywu, itp.

Czy znalazłbyś praktyczny przykład tego zjawiska ?

tomchm · 13 Lutego 2021

Dochodzi tutaj jeszcze poziom szumów, który jest bardzo istotny w przypadku fotografii wykonywanej podczas słabego oświetlenia, a właśnie astrofotografia to fotografia w warunkach bardzo słabego światła.

Małe piksele szybciej nagrzewają się, bardziej szumią i z reguły mają słabszy zakres i dynamikę tonalną niż duże piksele.

Przykład? Dwa aparaty tego samego producenta: Sony A7R IV oraz Sony A7S II. Obydwa pełnoklatkowe, ale o zupełnie różnej rozdzielczości.

A7R IV ma rozdzielczość 61 Mp, zaś A7S II 12 Mp. Największa różnica w poziomie szumów jest czułościach ISO 1600-6400.

13 Lutego 2021

7 minut temu, Adam87 napisał:

Czy znalazłbyś praktyczny przykład tego zjawiska ?

Którego?

Kapitan Cook · 13 Lutego 2021

1) Zniekształconego pola ostrości

2) Zwiększonej komy, aberracji chromatycznej

13 Lutego 2021

Przepraszam, ale to są oczywiste oczywistości. Poczytaj, znajdziesz tego pełno. Mogłbym ci pokazać pomiary CCD inspektorem ale nie wiem czy o to Ci chodzi, nie mam czasu w tej chwili robić porównawczych składanek z FSQ z kamerą ATIK 9.0 ( piksel 3.75 um) i STL 11000( 9 um) - tam widać to wyraźnie. Ta sama optyka a pole ostrości ma krzywiznę rzędu 20% dla ATIKa podczas gdy dla STL to 7%.

Edytowane 13 Lutego 2021 przez wessel

MateuszW · 13 Lutego 2021

19 minut temu, Adam87 napisał:

Ogniskowa 500mm i kamera z pixelem 2um i 1um. Zakładamy że mają takie samo FOV, czyli ta z pixelem 1um będzie musiała mieć 4x wiecej MP.

To czy samo podpięcie kamery z tym mniejszym pixelem uwidoczni wady optyki bez cropowania w stosunku do tej z wiekszym pixelem?

Moim zdaniem powinno to wyglądać tak samo.

Będzie to wyglądać tak samo, jeśli spojrzymy na to zdjęcie w całości. Tak samo jeśli zdjęcie z kamery 1 um poddamy resize 2x, to oba zdjęcia będą pod względem detalu identyczne i będą pokazywać identycznie wady optyki. Dobrze rozumujesz, że większe wady optyki dostrzeżesz z kamery 1 um dopiero wtedy, gdy powiększysz sobie zdjęcie.

To jest elementarnie proste - mniejszy piksel pozwala pokazać drobniejsze detale na zdjęciu, oraz tak samo drobniejsze niedociągnięcia optyki. Jakość obrazu generowanego przez teleskop nie zależy od kamery, a jedynie kamera decyduje o tym, z jaką szczegółowością będziesz ten obraz rejestrować. On ma takie same wady w każdym przypadku.

Generalnie w całej tej dyskusji o "zbyt małych pikselach" powinno się raczej stawiać akcent na to, że po prostu w przeciętnej optyce nie ma sensu stosować drobniejszych pikseli, bo zamiast możliwości oglądania drobniejszego detalu, będziemy oglądać bardziej szczegółowo wady optyki i nie wniesie to nic. Dodatkowo mniejszy piksel charakteryzuje się zwykle gorszymi parametrami jeśli chodzi o szum, studnię itd, dlatego jeśli nie ma sensu stosować małego piksela z powodu ograniczeń optyki, to tym bardziej nie należy go stosować, bo tylko pogarszamy sobie parametry matrycy. Można powiedzieć, że jeśli fotografując kamerą z drobnym pikselem zawsze robimy resize np 2x, bo bez tego obraz jest rozlany i brzydki, to lepiej by było mieć na to miejsce kamerę z większym pikselem, w której nie wykonamy resize, bo choć detale i widoczne wady będą takie same, to parametry szumowe i dynamiczne się poprawią.

licho52 · 13 Lutego 2021

Typowy guidline to 1-2 sekundy/pixel. Używałem przez pewien czas 4 sek/pix i była duża czułość ale obrazy detali już były "blokami" (drizzle ma pomagać w tych przypadkach ale wg średnio to działa). W tym momencie zeszłem na 2.8 sek/pix w szerokim kadrze i jest duża poprawa, nadal czułość duża ale pixeloza mnie tak nie boli i mieści się w granicach mojej subiektywnej przyzwoitości.

13 Lutego 2021

Co to za jednostka sekunda/piksel? Możesz wyjaśnić pojęcie guidline?

Edytowane 13 Lutego 2021 przez wessel

licho52 · 13 Lutego 2021

Taka wskazówka ogólna, przyjmuje się że poniżej 1"/pix mamy oversampling, utrata czułości, powyżej 2"/pix jest undersampling czyli bloki/aliasing/artefakty/pixeloza. Jak zwykle seeing i warunki lokalne powodują że te wartości są inne w zależności od obserwatora ale te 1-2/pix to z grubsza zalecany zakres rozdzielczości. Np moje 2.8" na mój seeing wydaje mi się dobre a 4" było zdecydowanie za dużo.

Kapitan Cook · 13 Lutego 2021

21 minut temu, MateuszW napisał:

Będzie to wyglądać tak samo, jeśli spojrzymy na to zdjęcie w całości. Tak samo jeśli zdjęcie z kamery 1 um poddamy resize 2x, to oba zdjęcia będą pod względem detalu identyczne i będą pokazywać identycznie wady optyki. Dobrze rozumujesz, że większe wady optyki dostrzeżesz z kamery 1 um dopiero wtedy, gdy powiększysz sobie zdjęcie.

To jest elementarnie proste - mniejszy piksel pozwala pokazać drobniejsze detale na zdjęciu, oraz tak samo drobniejsze niedociągnięcia optyki. Jakość obrazu generowanego przez teleskop nie zależy od kamery, a jedynie kamera decyduje o tym, z jaką szczegółowością będziesz ten obraz rejestrować. On ma takie same wady w każdym przypadku.

Generalnie w całej tej dyskusji o "zbyt małych pikselach" powinno się raczej stawiać akcent na to, że po prostu w przeciętnej optyce nie ma sensu stosować drobniejszych pikseli, bo zamiast możliwości oglądania drobniejszego detalu, będziemy oglądać bardziej szczegółowo wady optyki i nie wniesie to nic. Dodatkowo mniejszy piksel charakteryzuje się zwykle gorszymi parametrami jeśli chodzi o szum, studnię itd, dlatego jeśli nie ma sensu stosować małego piksela z powodu ograniczeń optyki, to tym bardziej nie należy go stosować, bo tylko pogarszamy sobie parametry matrycy. Można powiedzieć, że jeśli fotografując kamerą z drobnym pikselem zawsze robimy resize np 2x, bo bez tego obraz jest rozlany i brzydki, to lepiej by było mieć na to miejsce kamerę z większym pikselem, w której nie wykonamy resize, bo choć detale i widoczne wady będą takie same, to parametry szumowe i dynamiczne się poprawią.

O taką odpowiedź mi chodziło.

Rozumiem że takim wyznacznikiem granicznej wielkości skali jest jakość seeingu u nas w kraju czyli max 1arcsec/px.

Ciekawym wydaje mi się ile pixeli musi zawierać kadr aby wyglądał dobrze. Od jakiej liczby dostrzegamy różnicę w poziomie szczegółów ?

Przykładowo taką Andromedę da radę zrobić w 100 MP schodząc do poziomu 1arcsec/px . Ale pewnie i przy 10 MP może wyglądać rewelacyjnie.

Problem na pewno pojawia się przy drobnych DS-ach. Tam czasami może zostać 1MP na pełen kadr trzymając się 1arcsec/px. I co wtedy ?

Edytowane 13 Lutego 2021 przez Adam87

Kapitan Cook · 13 Lutego 2021

9 minut temu, licho52 napisał:

Taka wskazówka ogólna, przyjmuje się że poniżej 1"/pix mamy oversampling, utrata czułości, powyżej 2"/pix jest undersampling czyli bloki/aliasing/artefakty/pixeloza. Jak zwykle seeing i warunki lokalne powodują że te wartości są inne w zależności od obserwatora ale te 1-2/pix to z grubsza zalecany zakres rozdzielczości. Np moje 2.8" na mój seeing wydaje mi się dobre a 4" było zdecydowanie za dużo.

Wydaja mi się że bardzo ważne jest też uwzględnienie FOV.

Przykładowo mozaika konstelacji Łabędzia która jest często wykonywana miałaby 1600 MP gdyby trzymać się skali 4".

A takiej rozdzielczości na pewno nie mógłbym określić jako za małej dla tego kadru.

MateuszW · 13 Lutego 2021

18 minut temu, Adam87 napisał:

Rozumiem że takim wyznacznikiem granicznej wielkości skali jest jakość seeingu u nas w kraju czyli max 1arcsec/px.

To jest zasadniczo inne zagadnienie, kolejne ograniczenie obok jakości optyki. Bo jak weźmiesz ogromny teleskop, to nawet na pikselu 9 um możesz dostać skalę 0,5 "/pix. Ale tak, zwykle nie ma sensu schodzić poniżej 1"/pix w Polsce, a często nawet to nie jest do końca użyteczne (jeśli mowa o długoczasowym foto).

21 minut temu, Adam87 napisał:

Ciekawym wydaje mi się ile pixeli musi zawierać kadr aby wyglądał dobrze. Od jakiej liczby dostrzegamy różnicę w poziomie szczegółów ?

Ale jak to należy rozumieć? Pytasz o ilość MPix w oderwaniu od kwestii skali? Czyli jak duże ma być zdjęcie, żeby się je dobrze oglądało powiedzmy na monitorze? Wszystko zależy. Jeśli masz monitor FHD i oglądasz na pełnym ekranie to nie ma potrzeby więcej niż FHD Ale jak dopuszczasz możliwość powiększania zdjęcia to nie ma ograniczeń. Tak samo jak masz większy monitor np 4K. Co prawda oko ma tylko 4,5 mln czopków, czyli w uproszczeniu 1,5 mln na kolor, więc niby nie ma jak "ogarnąć" takiej rozdzielczości na raz, ale tak na prawdę obraz oglądamy "skanując go" i "latając" okiem po obrazie, dzięki czemu zbieramy szczegóły za pomocą gęstej w czopki plamki żółtej i widzimy sumarycznie nawet więcej niż te 4K. Nie wiem jaka jest granica w maksymalnej sensownej rozdzielczości obrazu, który pokazany w całości oku poprawia jeszcze ilość dostrzeganych detali. Zawsze można też mieć ogromny ekran i rozglądać się dookoła

Jeśli chodzi o minimum, to w moim odczuciu dobrze patrzy się na zdjęcie, gdy ma ono co najmniej rozdzielczość naszego monitora, aby nie musieć go powiększać, co powoduje widoczne rozpikselowanie. Optimum to 2x większa rozdzielczość, żeby można było sobie powiększyć i "zanurzyć się" w zdjęcie.

licho52 · 13 Lutego 2021

Godzinę temu, Adam87 napisał:

Wydaja mi się że bardzo ważne jest też uwzględnienie FOV.

Przykładowo mozaika konstelacji Łabędzia która jest często wykonywana miałaby 1600 MP gdyby trzymać się skali 4".

A takiej rozdzielczości na pewno nie mógłbym określić jako za małej dla tego kadru.

Takie też są robione, kilku członków forum wiem że robi Oriona mozaike w zawrotnej rozdzielczości. A te szerokie kadry o jakich mówisz to są robione aparatami z obiektywami i tutaj skala obrazu jest bardzo wysoka. One nie pokazują żadnego detalu a taki Crescent czy 6910 to trzeba się grubo dopatrywać. Dla mnie to jest fotografia krajobrazowa a nie astrofoto

Kapitan Cook · 13 Lutego 2021

@licho52 Z czystej ciekawości sprawdziłem jaka jest skala na zdjęciach Bogdana Jarzyny z FSQ106 i kamery FLI16803 ProLine - wyszło 3,6 arcsec/px.

www.astrobogdan.pl/wp/wp-content/uploads/2018/08/NGC7000-nowy-narrow-copy.jpg

Tylko z detalem o jakim mogę pomarzyć, mimo iż mam 3arc/px

Czyli mimo iż potwierdziło się to o czym myślałem, to wychodzi na to że i sama skala to pojęcie bardzo względne....

Edytowane 13 Lutego 2021 przez Adam87

licho52 · 13 Lutego 2021

Nie tyle względne co nakłada się na to wiele czynników. Ten obraz Bogdana to duży czas naświetlania, mono kamerka, doskonała obróbka i zapewne miejsce o niskim Bortle. 3,6"/px jest znośne, a to jest bardzo duży kadr. Myślę że w warunkach Polsko/miejskich 3" żadnej krzywdy nie robi. Ale np w mojej lustrzance mam pixel 5,25" i to widać

Dodam jeszcze że wiele osób używa procesu Drizzle by obejść tą granulacje. Moje doświadczenia na razie są mieszane ale to prawdopodobnie warunki nie pozwalają za dużo wycisnąć.

Edytowane 13 Lutego 2021 przez licho52

Kapitan Cook · 13 Lutego 2021

@licho52 Czyli myślę że potrzeba nowego wzoru - FOV/Skala. Im większe pole widzenia tym większa może być skala i nadal będzie to dobrze wyglądać.

kubaman · 13 Lutego 2021

23 godziny temu, trouvere napisał:

Popatrz na posty @kubaman i zdjęcia jakie robił kamerą kolorową z pikselem 2.4 um podpiętą pod astrograf RASA, który ma bardzo podobny spot size do tuby Takahashi @wessel'a, nawiasem mówiąc ani RASA, ani Takahashi nadzwyczajnymi parametrami nie imponują, @wessel'a ratuje relatywnie duży piksel w jego kamerze,

skończyło się tym, że @kubaman sprzedał swoje kamery i kupił kolejną.

Tak gwoli wyjaśnienia tej kwestii.

Mały piksel w moim przypadku to było mono ASI 178 i 2.4 um. Skala 0.79, czyli jak na polskie podkrakowskie warunki już bardzo skrajnie nietolerancyjne na seeing itp.

Zestaw ten w dobrych warunkach dawał naprawdę fajne wyniki, ale okupione to było wymaganiem sporo dłuższej akwizycji.

Ten konkretny sensor, którego używałem to było 12 bitów i koszmarny naprawdę koszmarny amp glow, często niekorygowalny. Tu upatruję podstawowego problemu w moim przypadku.

Dlatego zmieniłem kamerę na 16 bit i kupiłem telepa z długą ogniskową. Nota bene leży prawie rok i jeszcze go nie powiesiłem.

Myślę, że taki mały piksel to bardzo rozsądna propozycja dla krótkich ogniskowych, rzędu 100-400 mm, pozwalająca pozbyć się undersamplingu i kwadratowych gwiazd.

P.S> i jeszcze jedno bardzo ważne - wszystkie moje fotki z tej skali pokazywałem w 100%, bez resize. Trudno porównywać do dwa razy większych pikseli i zdjęć pomniejszonych dwukrotnie.

Edytowane 14 Lutego 2021 przez kubaman

danon · 13 Lutego 2021

Nie wiem czemu uczepiłeś sie tak tego FOV. FOV to tylko kadr i patrzy się na niego w dwóch przypadkach. Kiedy sprawdzasz czy teleskop pokrywa klatke i kiedy sprawdzasz kadr obiektu. Dalej liczy się tylko skala zestawu w arcsec/pixel. Co niby da wprowadzenie FOV/Skala? Nic. Ni jak ma się zwiększanie FOV do skali oprócz pokrycia klatki. Jeśli chcesz mieć ładniejsze zdjęcia przy pewnej skali musisz kupić lepszą optyke. To że masz skale nie znaczy że optyka daje Ci wystarczający detal.

Edytowane 13 Lutego 2021 przez danon

Kapitan Cook · 13 Lutego 2021

14 minut temu, danon napisał:

Nie wiem czemu uczepiłeś sie tak tego FOV. FOV to tylko kadr i patrzy się na niego w dwóch przypadkach. Kiedy sprawdzasz czy teleskop pokrywa klatke i kiedy sprawdzasz kadr obiektu. Dalej liczy się tylko skala zestawu w arcsec/pixel. Co niby da wprowadzenie FOV/Skala? Nic. Ni jak ma się zwiększanie FOV do skali oprócz pokrycia klatki. Jeśli chcesz mieć ładniejsze zdjęcia przy pewnej skali musisz kupić lepszą optyke. To że masz skale nie znaczy że optyka daje Ci wystarczający detal.

To tylko taki eksperyment myślowy. Pokazuje że w zasadzie nie ma czegoś takiego jak wskazana skala o ile nie schodzisz poniżej możliwości optyki i seeingu.

Zastosowanie ma to raczej przy szerokich kadrach. Tak jak wcześniej wspominałem jeśli chcę zrobić całego Łabędzia nie potrzebuję skali 2arcsec/px.

Z tym "FOV to tylko kadr" mógłbym polemizować. Co jest ważniejszego od tego kadru w astrofotografii ? Mówię rzecz jasna o FOV jako wynikowej kamery i obiketywu.