Ostrość vs wielkość apertury

[ZbyT]

13 minut temu, Kapitan Cook napisał:

@ProTerran Nie, po prostu na to co mówię są testy choćby na Optyczne.pl

 

skoro widziałeś wykresy rozdzielczości obiektywów to powinieneś znać odpowiedź na postawione przez siebie pytanie. Na każdym takim wykresie masz zależność rozdzielczości od przysłony, a tym samym od apertury. Zwiększanie przysłony to zmniejszanie apertury. Wzrost przysłony (zmniejszenie apertury) powoduje spadek rozdzielczości czyli im większa apertura tym rozdzielczość większa. Przy ekstremalnie małej przysłonie też następuje spadek rozdzielczości ale to już wynik wzrostu aberracji

 

podobnie jest w przypadku Newtonów. Wzrost apertury czyli światłosiły (odwrotność liczby przysłony) powoduje wzrost rozdzielczości. Pomiędzy f/6, a f/5 przepaści w rozdzielczości nie będzie ale na pewno jakaś będzie (zakładamy jakość optyki na tym samym poziomie). Dalszy wzrost apertury, a tym samym wzrost światłosiły może nie przynosić już znaczącego wzrostu rozdzielczości bo wzrosną aberracje, wzrośnie wielkość LW itp.

 

pozdrawiam

[Kapitan Cook]

9 minut temu, ProTerran napisał:

Poczyniłem kilka prostych obliczeń na kalkulatorze i wyszło mi, że dla matrycy APS-C Nikona o rozdzielczości 24MP teoretyczna zdolność rozdzielcza to 125 pl/mm. Zakładając, że teleskop, którego używasz jest idealny różnica w kontraście między F/6 a F/4 wynosi ok. 18 pp, zakładając bardziej realistyczną zdolność rozdzielczą przenoszenia teleskopu na poziomie 60 pl/mm ta różnica w wyniesie ok. 7 pp. Zatem można uznać, że jest pomijalna. Co w sumie od początku było do przewidzenia.

 

W międzyczasie zacząłem szukać informacji o teoretycznej rozdzielczości matrycy. Znalazłem na to wzór. Ale skąd wziąłeś wartość różnicy 18 pp ( w ogóle co to jest). Ponadto czemu zmieniłeś zdolnosc rozdzielczą teleskopu z 210 do 60 pl/mm ?

[Kapitan Cook]

3 minuty temu, ZbyT napisał:

Wzrost przysłony (zmniejszenie apertury) powoduje spadek rozdzielczości czyli im większa apertura tym rozdzielczość większa.

 W żadnym teście jakiekolwiek obiektywu nie widziałem czegoś takiego. ZAWSZE po przymknięciu czyli zmniejszeniu apertury rośnie rozdzielczość.

 

[Kapitan Cook]

8 minut temu, ZbyT napisał:

skoro widziałeś wykresy rozdzielczości obiektywów to powinieneś znać odpowiedź na postawione przez siebie pytanie.

 

Właśnie po to zadałem pytanie bo jest to sprzeczne z tym co widzę w testach.

[ProTerran]

10 minut temu, Kapitan Cook napisał:

 

W międzyczasie zacząłem szukać informacji o teoretycznej rozdzielczości matrycy. Znalazłem na to wzór. Ale skąd wziąłeś wartość różnicy 18 pp ( w ogóle co to jest). Ponadto czemu zmieniłeś zdolnosc rozdzielczą teleskopu z 210 do 60 pl/mm ?

Wzór na limit przenoszenia zdolności rozdzielczej podawanej w pl/mm dla danej matrycy to 1000/(2*wielkość piksela podawana w um). Natomiast im dalej w las tym więcej drzew, bo obliczenie kontrastu dla danej wartości pl/mm wiąże się z umiejętnością obliczania funkcji przenoszenia kontrastu (MTF) - innymi słowy jest to fizyka czarnej dziury lub jak inni by to nazwali magia.

 

Dyskutowanie o kontrastach powyżej 125 pl/mm w przypadku konkretnej matrycy jest bezcelowe, bo to jest limit dla tego układu, dlatego w pierwszej wersji podałem różnicę kontrastu między F/6 i F/4 dla 125 pl/mm (czyli skrajny przypadek) a w drugim przypadku dla 60 pl/mm (czyli bardziej realny przypadek, bo wydaje mi się ta wartość bardziej zbliżona do realnej zdolności rozdzielczej teleskopu, ale jest to oczywiście mój domysł). PP to skrót od punktów procentowych.

 

Za dużo już tych przypadków w jednym zdaniu, zatem pora iść spać.

Edytowane 11 Listopada 2021 przez ProTerran

[Kapitan Cook]

@ProTerran A może ty wiesz jak pogodzić to że obiektywy po przymknięciu zamiast tracić to zyskują na rozdzielczości? Jak to pogodzić z teorią o wielkości apertury? Czy w przypadku luster też wystąpiłoby to samo ? Z mojego doświadczenia po założeniu dekla  na Newtona i zostawieniu otworu 50mm, obraz wyraźnie był o wiele wiele ostrzejszy plus w przeciwieństwie do tego co tu mówicie, dopiero wtedy było widać jak szaleje seeing. I mam na to dowody w postaci filmów !

[Behlur_Olderys]

10 minut temu, Kapitan Cook napisał:

ZAWSZE po przymknięciu czyli zmniejszeniu apertury rośnie rozdzielczość.

 

Nie doczytałeś ZbyTa do końca

 

On mówi o zachowaniu na wykresie powyżej f/5.6 - f/8

 

A potem wspomina również o "ekstremalnie" dużych aperturach w rodzaju f/1.4. 

 

Także jak spokojnie przeczytasz to okaże się, że się zgadzacie

 

Jak to często bywa, zdolność uzyskania porozumienia okazuje się ważniejsza niż sama wiedza....

 

To teraz ja spróbuję:

Wzrost MTF przy przejściu z f/1.4 do f/4 jest spowodowany tym, że wyrzucamy z użytku sporą część optyki  najbardziej obarczoną aberracjami, tj brzeg. 

 

Spadek MTF przy przejściu z f/8 do f/16 to wpływ dyfrakcji, bo gdy wyeliminujemy pozostałe czynniki, to rozdzielczość zaczyna zależeć już tylko od apertury.

 

 

[ZbyT]

10 minut temu, Kapitan Cook napisał:

 W żadnym teście jakiekolwiek obiektywu nie widziałem czegoś takiego. ZAWSZE po przymknięciu czyli zmniejszeniu apertury rośnie rozdzielczość.

 

na wykresie widać, że zwiększanie przysłony powoduje zmniejszenie rozdzielczości. Od 5,6 do 16 rozdzielczość stale spada. Skąd przyszło ci go głowy, że ZAWSZE rośnie?

 

pozdrawiam

[ProTerran]

Teraz, Kapitan Cook napisał:

@ProTerran A może ty wiesz jak pogodzić to że obiektywy po przymknięciu zamiast tracić to zyskują na rozdzielczości? Jak to pogodzić z teorią o wielkości apertury? Czy w przypadku luster też wystąpiłoby to samo ? Z mojego doświadczenia po założeniu dekla  na Newtona i zostawieniu otworu 50mm, obraz wyraźnie był o wiele wiele ostrzejszy plus w przeciwieństwie do tego co tu mówicie, dopiero wtedy było widać jak szaleje seeing. I mam na to dowody w postaci filmów !

Ewidentnie mamy tutaj do czynienia z fizyką czarnej dziury. A tak poważniej, to wytłumaczenie jest bardzo proste - przy maksymalnie otwartej przesłonie w większości przypadków limitem są aberracje (czyli to jak dobrze zaprojektowany i wykonany został obiektyw). Natomiast przymykając przesłonę automatycznie korygujemy te aberracje a punkt przegięcia to jest miejsce, w którym to co limituje dany obiektyw zaczyna być tzw. limit dyfrakcyjny, wynikający z wielkości plamki Airy.

[WielkiAtraktor]

2 godziny temu, Kapitan Cook napisał:

3) Podobno w astro funkcję tego pełni powtarzane bez zrozumienia większa apertura-większa rozdzielczość.

 

4) Oczywiście nikt nie ma żadnych namacalnych dowodów że tak jest.

 

Ależ — ze zrozumieniem. Chodzi o średnicę dysku Airy'ego, jak już wspomniano. (Można znaleźć przejrzyste wyprowadzenie wzoru na jego średnicę, a nawet samemu zasymulować na komputerze).

 

ad. 4. Jak to? Poszukaj choćby na Astrobinie "zdjęcie Jowisza ze 100 mm, 200 mm, 250 mm, ...". Jak napisałem, dla (w miarę) prostych układów optycznych, jakie mamy w teleskopach, typowo zwiększenie apertury i tym samym zmniejszenie plamki Airy'ego ma znaczną przewagę nad ew. dodatkowymi aberracjami  (przynajmniej blisko środka pola).

 

Albo Słońce; apertura 35 mm (więcej się tego nie "dobarlowuje", włókienka już są tak cienkie, jak się da, przez Airy'ego właśnie):

 

 

apertura 90 mm, więcej drobniejszych włókienek (gdy seeing umożliwia):

 

 

apertura 200 mm, jeszcze więcej jeszcze drobniejszych:

 

 

apertura 280 mm:

 

Edytowane 11 Listopada 2021 przez WielkiAtraktor

[ZbyT]

4 minuty temu, Kapitan Cook napisał:

Czy w przypadku luster też wystąpiłoby to samo ? Z mojego doświadczenia po założeniu dekla  na Newtona i zostawieniu otworu 50mm, obraz wyraźnie był o wiele wiele ostrzejszy plus w przeciwieństwie do tego co tu mówicie, dopiero wtedy było widać jak szaleje seeing. I mam na to dowody w postaci filmów !

 

widocznie masz kiepską optykę w tym teleskopie i dlatego zmniejszenie apertury poprawia ostrość ... albo nie umiesz kolimować

ja mam Newtona z własnoręcznie wyszlifowaną optyką z dokładnością 1/13 lambda i dowolne zmniejszenie apertury powoduje utratę detalu na każdym obiekcie. Próbowałem tej sztuczki ze zmniejszeniem apertury wielokrotnie i zawsze rezultat był taki sam. Powód jest oczywisty. W końcu po to zmniejszamy aperturę by wyeliminować brzegi kiepskiego LG najbardziej psujące obraz, a gdy optyka jest wysokiej klasy ten zabieg nie ma szans zadziałać

 

pozdrawiam

[Kapitan Cook]

@Behlur_Olderys Tylko w tych pomiarach brane jest oddzielnie centrum a oddzielnie brzegi a mimo wszystko rozdzielczość bardzo rośnie.

 

@ProTerran @ZbyT Czyli nie tylko czysta wielkość apertury ma znaczenia ale i określone F. I powiedzmy przy F4 następuje załamanie tego prawa o wzroście rozdzielczości i zwiększając lustro zachowując ogniskową tylko degradujemy obraz. Dobrze to rozumiem

 

@WielkiAtraktor Jedno maleńkie pytanko, te wielkości apertur domyślam się że nie są dla stałej ogniskowej .... Powiem inaczej, oczywiście że nie są i tylko dlatego ta zwiększona apertura daje lepszy detal. Jeśli to co powyżej napisałem ma sens, to przy ogniskowej jaką ma ta 35mm a więc 350mm powiększyłbyś samą aperturę miałbyś kisiel a nie detal.

 

@ZbyT Mam lustro własnoręcznie szlifowane przez więźnia z fabryki SkyWatchera. Nie wiem czy ono ma jakiekolwiek Lambda ale coś przez nie widzę.

 

Uff..... Helena .... będę miał zawał...

 

Edytowane 11 Listopada 2021 przez Kapitan Cook

[Behlur_Olderys]

9 minut temu, Kapitan Cook napisał:

Behlur_Olderys Tylko w tych pomiarach brane jest oddzielnie centrum a oddzielnie brzegi a mimo wszystko rozdzielczość bardzo rośnie.

 

Ja mówię o brzegu soczewki, a nie o brzegu matrycy. Nie ukrywam że wspomniałem coś o optyce, a jako optykę obiektywu rozumiem jego soczewki

Przysłaniając obiektyw wyłączasz z użytku brzeg *soczewki*.

 

 

 

BTW:

Seeing na poziomie np. 2" (liczone jako FWHM gwiazd) powoduje, że zwiększenie apertury powyżej ok. 60mm nie spowoduje realnej poprawy rozdzielczości. 

 

Spróbuj takiego eksperymentu:

Załóż na 200mm tubę przysłonę 50mm. Jest lepiej, prawda?

To tak jak na wykresie z MTF przy zmianie z f/1.4 na f/4, tylko że tutaj ograniczamy wpływ seeingu a nie aberrację, jak w obiektywach. Ale efekt jest podobny.

 

Ale załóż teraz jeszcze dodatkowo przesłonę 10mm. Nie wierzę, żeby cokolwiek to poprawiło i jestem pewien, że tym razem rozdzielczość będzie gorsza.

 

To tak samo, jak zmiana z f/8 na f/16 na wykresie, tym razem powód jest ten sam: dyfrakcja.

 

Pozdrawiam

 

 

 

[Kapitan Cook]

15 minut temu, Behlur_Olderys napisał:

Spróbuj takiego eksperymentu:

Załóż na 200mm tubę przysłonę 50mm. Jest lepiej, prawda?

 

Tylko tu jest troszkę inaczej. Ja zostawiłem otwór 50mm , co przy ogniskowej 1200mm daje zmianę z f6 na F24 i wydaje mi się że jest ostrzej niż na F6.

[Behlur_Olderys]

5 minut temu, Kapitan Cook napisał:

 

Tylko tu jest troszkę inaczej. Ja zostawiłem otwór 50mm , co przy ogniskowej 1200mm daje zmianę z f6 na F24 i wydaje mi się że jest ostrzej niż na F6.

 

Czepiasz się drobiazgów. A co z całością? Czy to, co napisałem ma sens czy nie?  Brakuje mi tu sprzężenia zwrotnego, bo głównie rozwijasz wątki w których się nie zgadzamy, przez co nie wiem, czy może jest tak, że w pozostałych sprawach już się rozumiemy?

 

 

 

Notabene, w przypadku teleskopu mówimy o aperturze 200mm, nie dam Ci przykładu z f/1.4 bo takich luster nie ma  ale zobacz na stosunki tych przesłon:

 

Zmieniłeś 4-krotnie przysłonę z f/6 na f/24 i jest lepiej?

Zmień potem też czterokrotnie f/24 na f/96 i zobaczysz, że jednak będzie gorzej.

 

W obiektywie było podobnie: czterokrotnie zwiększenie liczby przesłony z 1.4 na 5.6 polepszyło sprawę, ale następna taka zmiana (z f/5.6 na f/22) była już na gorsze.

 

Chodzi mi o ogólny schemat zachowania: przysłanianie początkowo polepsza "ostrość" ale idąc dalej dochodzimy do momentu, że dalsze przysłanianie zaczyna pogarszać sprawę.

 

No jest tak czy nie jest?

 

[Kapitan Cook]

@Behlur_Olderys Zgadza się !

 

 Mało tego ta sytuacja chyba może być przykładem normalnego  ? Prawda @Przemek Majewski ?

 

I wychodzi na to że chyba zrozumiałem o co chodzi z tą aperturą i rozdzielczością.

 

Rozwiązanie problemu:

 

Zwiększanie apertury powoduje wzrost rozdzielczości obrazu tylko w określonym przedziale F.

 

 

Dodatkowe pytania:

 

Jak duży wpływ na odczyt poziomu rozdzielczości ze środka matrycy mają zewnętrzne krawędzie soczewek/lustra?

 

Czy kiedy mamy za szybki sprzęt gdzie wady ograniczają jego rozdzielczość, dołożenie Barlowa dla zmniejszenia F da pozytywny rezultat? Mi wydaje się że nie ma szans, przynajmniej w przypadku soczewek, może w przypadku luster jest inaczej ?

 

Ile kosztuje w PL wybitne lustro 200mm/250mm o ogniskowej 1200mm ?

Edytowane 12 Listopada 2021 przez Kapitan Cook

[Kapitan Cook]

Tutaj ciekawostka o tym że w rzeczywistości większy wpływa na rozdzielczość ma jakość szkła które zostało użyte do produkcji danej optyki

 

 

 

 

Edytowane 12 Listopada 2021 przez Kapitan Cook

[Behlur_Olderys]

Całe szczęście w teleskopach zwierciadlanych nie ma szkła

 

 

BTW: jak obiektyw jest dobry, to bardzo szybko zaczyna wchodzić w rejon limitu dyfrakcji:

https://www.optyczne.pl/365.4-Test_obiektywu-Fujifilm_Fujinon_XF_90_mm_f_2_R_LM_WR_Rozdzielczość_obrazu.html

 

Podobnie wygląda wykres 50-tki z tej serii.

 

Albo np. takie coś:

 

https://www.optyczne.pl/419.4-Test_obiektywu-Sigma_A_135_mm_f_1.8_DG_HSM_Rozdzielczość_obrazu.html

 

[Kapitan Cook]

4 minuty temu, Behlur_Olderys napisał:

BTW: jak obiektyw jest dobry, to bardzo szybko zaczyna wchodzić w rejon limitu dyfrakcji:

https://www.optyczne.pl/365.4-Test_obiektywu-Fujifilm_Fujinon_XF_90_mm_f_2_R_LM_WR_Rozdzielczość_obrazu.html

 

Podobnie wygląda wykres 50-tki z tej serii.

 

 Tylko czy to jest miara tego czy jest dobry ? Chyba nie do końca. Bardziej chodzi o maksymalną wartość jaką uzyskuję.

[Kapitan Cook]

Kolejne pytanie. Jak przeliczyć (czy to w ogóle możliwe w oderwaniu od konkretnego sensora) zdolność rozdzielczą obiektywu na lp/mm?

[ProTerran]

44 minuty temu, Kapitan Cook napisał:

Kolejne pytanie. Jak przeliczyć (czy to w ogóle możliwe w oderwaniu od konkretnego sensora) zdolność rozdzielczą obiektywu na lp/mm?

Jak najbardziej można określić zdolność rozdzielczą danego obiektywu w oderwaniu od parametrów sensora, ponieważ co do zasady jedno nie ma nic wspólnego z drugim. Natomiast czy istnieje jakiś prosty sposób, który to umożliwia? Odpowiedź brzmi - nie, nie ma takiego prostego sposobu, ponieważ zdolność przenoszenia rozdzielczości w praktyce zależy od konkretnej konstrukcji obiektywu. Możesz sobie spróbować odczytać zdolność rozdzielczą jeżeli producent podaje tzw. spot diagramy lub wykresy MTF (co jest raczej rzadkością).

 

Przykład poniżej:

https://takahashi-europe.com/catalog/refractors/wide-field-astrograph-refractors/fsq-106edx4/fsq-106edx4?lang=en

 

Z powyższego obrazka, można spróbować zgrubnie oszacować przenoszenie rozdzielczości idealnie wyprodukowanego obiektywu FSQ-106ED w funkcji kąta pola widzenia, i tak na osi ta zdolność wynosi ok. 45 lp/mm, im dalej od osi tym gorsza rozdzielczość.

 

W przypadku wykresu MTF po prostu odczytuje się tą wartość z wykresu:

 

Z powyższego obrazka można odczytać, że przenoszenie rozdzielczości na osi w przypadku tego konkretnego układu optycznego wynosi ok. 300 pl/mm, natomiast dla skrajnych pól widzenia ok. 50 pl/mm.

 

Edytowane 12 Listopada 2021 przez ProTerran

[Kapitan Cook]

@ProTerran Bardziej chodziło mi o to czy z wyniku otrzymanego ze wzoru na rozdzielczość kątową da się wyliczyć teoretyczny lp/mm ?

Byłby to dobry przykład jak duża jest różnica między tym co da się wyliczyć a możliwościami konstrukcji optycznej.

 

Rozumiem że te 2 przykłady które podałeś wyżej dotyczą zupełnie innych konstrukcji.

[ProTerran]

3 minuty temu, Kapitan Cook napisał:

@ProTerran Bardziej chodziło mi o to czy z wyniku otrzymanego ze wzoru na rozdzielczość kątową da się wyliczyć teoretyczny lp/mm ?

Byłby to dobry przykład jak duża jest różnica między tym co da się wyliczyć a możliwościami konstrukcji optycznej.

 

Rozumiem że te 2 przykłady które podałeś wyżej dotyczą zupełnie innych konstrukcji.

@Kapitan Cook Zgadza się, to są przykłady dla dwóch kompletnie różnych układów optycznych.

 

Czy mając informację o kątowej zdolności rozdzielczej obiektywu da się oszacować ile wynosi ta rozdzielczość po stronie obrazowej? Odpowiedź brzmi - jest to możliwe i nie jest to specjalnie skomplikowane.

 

Przykład: Producent deklaruje, że zdolność rozdzielcza obiektywu na osi wynosi np. 4.7" (IFOV). Mając tę informację oraz wiedząc jaka jest ogniskowa obiektywu możemy policzyć wielkość plamki rozmycia po stronie obrazowej z prostego wzoru x = 2F*tan(IFOV/2). Zdolność rozdzielcza wynosi wtedy pl = 1/2x (oczywiście, żeby nie wyszły głupoty trzeba pilnować jednostek). Powiedzmy, że obiektyw ma ogniskową 530 mm, wtedy x = 2*520*tan(0.0013/2) = 0.012 mm. Wtedy zdolność rozdzielcza = 1/(2*0.012) = 41.4 pl/mm.

 

[Kapitan Cook]

@ProTerran A dałbyś radę przestawić wyliczenia teoretyczne jakiegoś układu optycznego który można zweryfikować później testami ? Chodzi mi o to że informacji o zdolności rozdzielczości nie bierzemy od producenta a sami wyliczamy.

 

Niech za przykład posłuzy na wspomniany wcześniej Fuji 90mm F2

 

 

Możesz obliczyć jaką wartość teoretycznie powinien osiągać F2 ? Wyniki testów mamy, ciekawi mnie co powie teoria.

[ProTerran]

10 minut temu, Kapitan Cook napisał:

@ProTerran A dałbyś radę przestawić wyliczenia teoretyczne jakiegoś układu optycznego który można zweryfikować później testami ? Chodzi mi o to że informacji o zdolności rozdzielczości nie bierzemy od producenta a sami wyliczamy.

 

Niech za przykład posłuzy na wspomniany wcześniej Fuji 90mm F2

 

 

Możesz obliczyć jaką wartość teoretycznie powinien osiągać F2 ? Wyniki testów mamy, ciekawi mnie co powie teoria.

@Kapitan CookZakładam, że MTF50 oznacza kryterium kontrast 50%. Zatem dla F/2 wartość teoretyczna dla widma widzialnego wynosi 350 lp/mm. Nie ma prostego wzoru do wyznaczania tych zależności, trzeba mieć już do tego odpowiednie narzędzia.

Edytowane 12 Listopada 2021 przez ProTerran