Czy światłosiła ma aż takie znaczenie w astrofotografii ?

[gryf188]

Temat trochę kontrowersyjny bo wiadomo że nie , bo mamy różne rodzaje matryc , różne konstrukcje teleskopów itd ale chciałbym poruszyć  jeden z aspektów nad którym mało kto się pochyla. Czy w astrofotografii można oceniać jasność teleskopu w oderwaniu od zastosowanej wielkości matrycy ?

Zastanawiałem się ostatnio nad takim utartym schematem światłosiły w astrofotografii gdzie często powtarzało się stwierdzenie że jeśli mamy np. teleskop f2 i f4 o takiej samej ogniskowej to ten drugi ma 4x mniejszą powierzchnię obiektywu więc czas naświetlania powinien być 4x dłuższy żeby uzyskać taki sam sygnał. To proste i jasne , jednak czy można pozostać tylko przy schemacie „ światłosiła najważniejsza” . Jak się ma do tego rozmiar zastosowanej matrycy? Pomińmy czułość matrycy, szum odczytu i rodzaj , skupmy się tylko na wielkości.

Weźmy np. taki setup jakim ostatnio robię zdjęcia ED120/900 f7,5 z Canonem 6D czyli matrycą FF 36x24mm i ED80/600 f7,5 z matrycą APS-C 22,2x14,7mm . Obydwa zestawy mają bardzo podobny FOV czyli podobną wielkość obrazu jaki uzyskamy finalnie , ale czy ilość sygnału na tych zdjęciach będzie podobna? Jeśli byśmy patrzyli tylko na światłosiłę to tak bo obydwa teleskopy mają f7,5 . Jednak powierzchnia obiektywu 120mm jest 2,25 x większa niż 80mm jak więc na to patrzeć?

[janekosa]

rozmiar matrycy ma się nijak. F/2 daje 4 razy więcej światła niż F/4 nie "ogólnie" tylko "na milimetr kwadratowy matrycy". WIęc większa czy mniejsza matryca nic nie zmienia poza polem widzenia/cropem.  Oczywiście większa matryca powoduje dodatkowe problemy (winieta, problem z korekcją na brzegach), ale jeżeli chodzi o jasność to nie zmienia absolutnie nic. Oczywiście jak weźmiesz matrycę o większym pikselu to "na piksel" padnie więcej światła, ale rozumiem że nie o tego typu efekt nam chodzi i chowamy to w wyrażeniu "pomijamy czułość" 

Edytowane 16 Listopada 2021 przez janekosa

[Herbert West]

Hm, większa światłosiła to nie same zalety. Przy większych trzeba bardzo uważać z filtrami- filtr, który działa bez problemu przy, powiedzmy f/5-6 może się kompletnie nie nadawać do f/2- wynika to z geometrii stożka światła przechodzącego przez filtr. Ponadto, im większa światlosiła w teleskopie zwierciadlanym, np. Newtonie, tym większe wymogi dotyczące kolimacji. Wymagana dokładność kolimacji nie rośnie liniowo wraz ze wzrostem światłosiły- rośnie o wiele szybciej. Dodasz korektor komy i tolerancje są jeszcze mniesze. Jest też powód, dla którego raczej nie znajdziesz refraktora f/2. Zrobienie szybkiego refraktora to proszenie się, nawet przy największej staranności wykonania, o aberrację chromatyczną.

 

Natomiast rozmiar matrycy nie ma tu za wiele do rzeczy. Fizycznie większa matryca pozwala na większe pole widzenia- o ile instrument będzie w stanie ją zaświetlić odpowiednio- co też nie ma bezpośredniego związku ze światłosiłą.

 

Po prostu- zakładając stałą ogniskową obydwu konstrukcji i wykorzystanie kamery o takiej samej czułości, teleskop f/2 zbierze w tej samej jednostce czasu 4x tyle sygnału co f/4. Szybki teleskop to oszczędność czasu... chociaż nie pieniędzy :-)

 

EDIT: teoretycznie więc możesz wszystko sfotografować teleskopem o maleńkiej światłosile, jak i o wielkiej światłosile- różny będzie wymagany czas ekspozycji. Więc czy f ma aż takie znaczenie? Powiedziałbym, że ostatecznie nie, choć bardzo małe światłosiły są zwyczajnie niepraktyczne z powodu małej liczby pogodnych nocy.

Edytowane 16 Listopada 2021 przez Herbert West

[Kapitan Cook]

To ja odpowiem tak. Jeśli wziąć pod uwagę Twój przykład oraz bierzemy matryce z tego samego procesu technologicznego ( nie mylić z wielkością pixela) z taką samą ilością MP, to matryca FF na pewno szumi o 1 podziałkę mniej niż APSC. Czyli poziom szumu na ISO 1600 odpowiada ISO 800 na APSC.

[kubaman]

Myślę, że gryfowi nie chodziło o rozmiar matrycy ale o rozmiar piksela.

To wiele zmnienia i jest zasadne przy porównywaniu zestawów i wyników.

 

Temat rzeka - ale zasadniczo - im jaśniejszy obiektyw, tym większy strumień światła przez niego przechodzi. To jest bardzo prosta zależność.

Jak się to wykorzystuje, to już inna kwestia, nierozwiązywalna.

 

Ja praktycznie widzę to tak.

Jeśli chcesz zrobić M31 (dla przykładu) to teleskop F2 złapie ci z niej światło cztery razy szybciej niż F4.

Masz po prostu przy tej samej ogniskowej, przy tym samym kadrze dużo większe lustro/soczewkę/strumień światła.

Wszystkie inne kombinacje są bezwnioskowe, podobnie jak porównywanie malowania na sztaludze do automatu malarskiego - zależy co chcesz zrobić.

 

 

I dla spokoju, bo za sekundę odezwą się te głosy "że obiekt np Andromeda nie wyśle nam więcej światła jak mamy większe lustro". Otóż wyśle tyle samo, ale wiesza powierzchnia zbierania pozwoli więcej tych - dla nas równoległych - promieni złapać.

 

[danon]

8 minut temu, kubaman napisał:

większy strumień światła przez niego przechodzi

A to nie jest tak że strumien światła zależy od apertury a swiatlosila mówi o tym ile tego światła przypada na mm^2? 

[kubaman]

tak oczywiście , uprościłem dla porównania, może zbyt łatwo - przepraszam

na przykładzie kolegi z pierwszego posta - dla ustalonej ogniskowej, im większa światłosiła, tym większy strumień światła

 

W praktyce większa światłosiła oznacza zazwyczaj większą aperturę, bo zmniejszanie ogniskowej ma sens tylko w bardzo ograniczonym zakresie.

 

 

Edytowane 16 Listopada 2021 przez kubaman

[Behlur_Olderys]

Jeśli zakładamy stałą ogniskową (np. powiedzmy, że chcesz robić fotkę z ogniskową 700mm), to wszystkie inne rzeczy są oczywiste:

- im większy obiektyw tym więcej światła wpada (czyli światłosiła na plus)

- im większa matryca tym więcej światła, które wpadło się rejestruje

- im większy piksel tym więcej dostanie światła, więc tym szybciej może osiągnąć pożądany poziom / lub się nasycić.

 

I tyle.

 

Jeśli zakładamy, że porównujemy teleskopy z różnymi ogniskowymi, to wolę nie dyskutować

 

 

 

[rambro]

Nad tematem już niejednokrotnie się pochylaliśmy. Moim zdaniem ma sens tylko porównanie teleskopów o tej samej średnicy bo większy teleskop zbierze więcej fotonów i nie ma pola do dyskusji. Punkt widzenia zależy od oczekiwań.  Jeżeli ktoś preferuje astrofotografię estetyczną duża światłosiła daje przewagę w postaci większego pola widzenia. Jeżeli komuś zależy głównie na detalach (np. zdjęcia kolegi  @HAMAL ), a obiekt mieści się w kadrze, światłosiła i rozmiar matrycy nie ma aż tak dużego znaczenia. To ile sygnału od obiektu  zbierzemy zależy od apertury. Ciemniejszy teleskop o tej samej średnicy "rozłoży" ten sam sygnał od obiektu na większą ilość pixeli a jaśniejszy na mniejszą. Jak zsumujemy wszystkie fotony z pixeli jakie zajmuje obiekt będzie ich podobna ilość. W zależności jaką kamerę podłączymy  ten obszar możemy różnie podzielić na pixele. Im mniejszy pixel tym większa rozdzielczość, ale kosztem dodatkowego szumu odczytu. Obecnie szum odczytu w kamerach jest bardzo niski i szybko "ginie" w LP. Wielkość pixela w długoczasowej astrofotografi w mojej ocenie straciła na znaczeniu. Sygnał można binować w postprodukcji. Rozdzielczość ogranicza seeing, więc zwiększanie ogniskowej, czy redukcja rozmiaru pixela nie koniecznie prowadzi do lepszego detalu. Jaśniejszy teleskop o tej samej aperturze ma większe pole widzenia, więc rejestrujemy większy obszar nieba. Tak samo większa matryca pozwala objąć większy obszar nieba. Oczywiście im dalej od środka kadru (większa matryca) tym większe wady optyczne i zwykle większe winietowanie.

[JSC]

15 minut temu, Behlur_Olderys napisał:

 

Jeśli zakładamy, że porównujemy teleskopy z różnymi ogniskowymi, to wolę nie dyskutować

 

 

 

Ale to jest właśnie najciekawsze

[Hans]

A dokładnie, to jak reduktor ogniskowej, nie zmieniajac apertury (za to zwiekszajac swiatłosiłe) i nie zmieniajac parametrów matrycy tu zadziała .

 

Pozdrawiam.

[Marcin_G]

Myślę, że najprościej będzie przyjąć, że światłosiła (czy też otwór względny używając nazewnictwa z fotografii) to nic innego jak jasność powierzchniowa obrazu. Teleskop f/5 da 4x jaśniejszy obraz od teleskopu f/10, a jak ta cecha będzie wykorzystana w praktyce - wszystko w rękach osoby dobierającej czułość ISO, gain, wielkość piksela czy czas(y) ekspozycji

[rambro]

3 minuty temu, Hans napisał:

A dokładnie, to jak reduktor ogniskowej, nie zmieniajac apertury (za to zwiekszajac swiatłosiłe) i nie zmieniajac parametrów matrycy tu zadziała .

 

Pozdrawiam.

Zwiększy pole widzenia, zmniejszy skalę, doda i ujawni więcej wad optycznych i ew. winiety. Mniej więcej tyle samo czasu trzeba będzie naświetlać dany obiekt.  Pojedyncze suby będą mogły być krótsze. Dla estetów będzie znaczna przewaga w czasie bo np. wymarzony kadr będzie można zrobić bez mozaiki. 

[gryf188]

Panowie nie porównujmy matryc chodzi mi całość finalnego obrazka . Przy podanych przykładach otrzymamy fizycznie podobną wielkość obrazka ale mimo tej samej światłosiły wg mnie mniej światła padnie na mniejszą matrycę bo część światła ją po prostu mija .

W efekcie stosując większą matrycę  uzyskamy efekt jakbyśmy zastosowali i reduktor ogniskowej.

Edytowane 16 Listopada 2021 przez gryf188

[Hans]

Zmiana FOV, rozdzielczość czy ew. wad optycznych to raczej dla wszystkich jasne (chyba). Dla mnie największy haczyk w dyskusji jest w czasie naświetlania, bo jakoś pod światłosiłe właśnie w wielu wypowiedziach na sieci jest to wiązane. A zmiana ogniskowej reduktorem fotonów nie doda. Case z reduktorem jest fajny, bo nie zmieniamy apertury, można skupić sie na wszystkim "za" zebranym strumieniem światła aż do optymalizowania pod zmienioną światłosiłe  parametrów matrycy włącznie. 

 

Pozdrawiam.

[Behlur_Olderys]

2 minuty temu, gryf188 napisał:

Panowie nie porównujmy matryc chodzi mi o mm2 finalnego obrazka . Przy podanych przykładach otrzymamy fizycznie podobną wielkość obrazka ale mimo tej samej światłosiły wg mnie mniej światła padnie na mniejszą matrycę bo część światła ją po prostu mija 

 

Światłosiła mówi ile światła padnie na jednostkę powierzchni. Większa matryca to większa powierzchnia, więc oczywiście światła będzie tam sumarycznie więcej. 

Ile więcej? crop factor 1.6 więc około 2,56x więcej

Przy tym samym FOV dodatkowo będzie to światło zebrane z tego samego fragmentu nieba.

 

Co zabawne, podobnie ma się stosunek powierzchni tych dwóch obiektywów:

120 = 1.5x 80, więc powierzchnia będzie ok. 2,25x większa. 

 

Jak widać, zasada jest taka: im więcej apertury, tym więcej światła... bez niespodzianki

Alternatywnie: jeśli ten sam FOV uzyskujesz na dwóch różnych matrycach, to więcej światła łapiesz na większej

 

Światłosiła nie ma tu znaczenia.

[JSC]

Światłosiłę dobiera się do wielkości piksela. Im większy piksel tym potrzebna jest mniejsza świałosiła. Oczywiście zawsze można mieć inne priorytety.

Edytowane 16 Listopada 2021 przez JSC

[gryf188]

4 minuty temu, Behlur_Olderys napisał:

 

Światłosiła mówi ile światła padnie na jednostkę powierzchni. Większa matryca to większa powierzchnia, więc oczywiście światła będzie tam sumarycznie więcej. 

Ile więcej? crop factor 1.6 więc około 2,56x więcej

Przy tym samym FOV dodatkowo będzie to światło zebrane z tego samego fragmentu nieba.

 

Co zabawne, podobnie ma się stosunek powierzchni tych dwóch obiektywów:

120 = 1.5x 80, więc powierzchnia będzie ok. 2,25x większa. 

 

Jak widać, zasada jest taka: im więcej apertury, tym więcej światła... bez niespodzianki

Alternatywnie: jeśli ten sam FOV uzyskujesz na dwóch różnych matrycach, to więcej światła łapiesz na większej

 

Światłosiła nie ma tu znaczenia.

 Dokładnie o to mi chodzi , bo można by pomyśleć zmniejszę średnicę obiektywu  ogniskową i matrycę a efekt uzyskam ten sam . 

 

Trzeba też zdać sobie sprawę że przy mniejszej matrycy część światła bezpowrotnie tracimy bo ono po prostu mija mniejszą matrycę . 

Edytowane 16 Listopada 2021 przez gryf188

[Kapitan Cook]

@gryf188 Jest dokładnie tak jak piszesz. Przy mniejszej matrycy część światła po prostu omija mniejszą matrycę. Na 1mm²  powierzchni APSC padnie tyle samo co na FF z tym że całej powierzchni jest mniej.

 

[JSC]

5 minut temu, Kapitan Cook napisał:

@gryf188 Jest dokładnie tak jak piszesz. Przy mniejszej matrycy część światła po prostu omija mniejszą matrycę. Na 1mm²  powierzchni APSC padnie tyle samo co na FF z tym że całej powierzchni jest mniej.

 

Można to i tak ująć, ale trzeba pamiętać, ze dany konkretny obiekt dalej będzie tak samo jasny niezależnie od wielkości matrycy.

[gryf188]

1 minutę temu, JSC napisał:

Można to i tak ująć, ale trzeba pamiętać, ze dany konkretny obiekt dalej będzie tak samo jasny niezależnie od wielkości matrycy.

Tylko mi tu cały czas chodzi o finalną wielkość naszego zdjęcia które będąc takie same z dwóch różnych zestawów o teoretycznie takiej samej światłosile będzie miało odmienną ilość sygnału z tej samej jednostki czasu

[Kapitan Cook]

6 minut temu, gryf188 napisał:

Tylko mi tu cały czas chodzi o finalną wielkość naszego zdjęcia które będąc takie same z dwóch różnych zestawów o teoretycznie takiej samej światłosile będzie miało odmienną ilość sygnału z tej samej jednostki czasu

 

Tylko że w końcu trzeba włączyć kwestię matrycy do całego równania. W tym przypadku, na matrycy APS-C albo otrzymasz obrazek takiego samego poziomu zaszumienia ale mniejszym detalu przy tej samej wielkości pixela , albo obrazek o mniejszym detalu jeśli poziom zaszumiena ma być taki sam jak na FF.

Edytowane 16 Listopada 2021 przez Kapitan Cook

[Przemek Majewski]

Ale można krotko:

 

1) światłosiła ma znaczenie przy wyborze filtrów, i im większa (ciemniejsza) tym lepiej dla filtrów i tym węższe pasmo moze mieć (hubble ma filtry 1 nm, ale za to też pewnie z f/20, nie wiem z glowy mowie)

 

1a) @Herbert West mowi, ze trudniej jak "szybkie f". to niech ustawi wszystko osiowo i centralnie bez ugieć jak bedzie "wolne f" i ogniskowa z 6 metrow. poza tym sensor 10 mm i f/2 = sensor 100 mm i f/20. Widać proporcje? Ustaw teraz sensor 100 mm prostopadle. Tilt i wszystko bedzie DOKLADNIE TAKIE SAMO. Niezaleznie od fRatio. A to ze Wasze zabawkowe teleskopy f/2.8 widzą 3 razy tyle co f/8 tez powoduje, że widzicie te wady wiecej. Zatem trudnosc jest pozorna. Bo... i tu znajoma nuta (mozna zanicic) "ważne jest tylko pole widzenia". tralala.

 

2) tak. o matrycy w ogole nie trzeba mówić. mozna o niej myslec w oderwaniu. tak zreszta lepiej, bo tu i tak sa trudnosci z opanowaniem jednej połowy materialu

 

3) znaczenie dla teleskopu ma tylko POLE WIDZENIA oraz APERTURA. I tak, wielokrotnie pisałem: kazdy newton f/5 ma takie samo nieskorygowane pole widzenia. czy to bedzie 100/500, czy 400/2000, wszystkie kątowo mają te same wady. Dlaczego? kąty nie rosną przy skalowaniu (podobienstwo). Jak więc @Kapitan Cook pyta, czy rozmiar poprawi ostrość, to owszsm, ale w srodku, a pole widzenia bedzie TO SAMO. Koma bedzie rosnać tak samo szybko. Jeśli wziąć gwiazdę 10 minut od osi w teleskopku 100/500 i zoom x4 to bedzie IDENTYCZNA jak 10 minut od osi w 400/2000. (czas ekspozycji /16)

 

4) tak samo jak np. wiadomo z matematyki stozkowych, że nieskorygowany ercek zawsze bedzie mial sensowne pole około 40 minut. tak. nawet dwumetrowy w obserwatorium. bedzie mial 40 minut. do 20 minut od osi. (pracuje nad takim postem pokazujacy pola widzenia dla prostych konstruckji, parabola f/X, sfera f/X, rc f/X, cassegrain f/X).

 

5) światłosilę zawsze można obniżyć a pole poszerzyć, ale potrzebny do tego naprawde dobry uklad redukcji/magnifikacji

 

6) pole widzenia wyrazone w stopniach to uniwersalna wielkosc dla danej konstruckji. matryca tylko myli bo ludziom ciezko cokolwiek obliczyc i przemyslec. a dodać kolejny element... tylko zgroza co mozna przeczytać.

 

przyklad:

100/600 + full frame, f/6

100/420 + aps_c, f/4.2

 

Typowa rozmowa: "ja mam wiekszy sensor, no ale ja mam wiecej swiatla, f/4.2 jednak". BZDURY. Oba uklady mają identyczne pole widzenia (aps_c/ff = 0.7), i tyle samo światła (bo ta sama apertura). Jesli reduktor x0.7 zastosowany nie dodaje wlasnych problemow to wady teleskopu z wiekszego sensora zostana po prostu "zoomem" przeskalowane.

 

Znaczenie w efektywności teleskopu ma tzw. etendue. I tylko ono.

 

Etendue = PoleWidzenia*Apertura.

(kropka)

 

PS. Pozostaje jak zdefiniować pole widzenia. Nie ma tu absolutu, ale typowo obserwatoria robią to tak, ze pole widzenia konczy sie wtedy, gdy wady optyczne zaczynaja przekraczac ich komórkę rozdzielczości. Jesli rozdzielczosc teleskopu (nie apertury broń Boże! teleskopu! calego ukladu, zwierciadel, AO, sensora) to 0.2", to pole konczy się tam, gdzie rms spot diagramu owe 0.2" przekracza. lub moze 0.3" etc. tam gdzue pole jest rozsadne. mnien wymagajacy astrofotgraf moze uzyje erceka na polu widzenia 60 minut i lyknie to. 

Edytowane 16 Listopada 2021 przez Przemek Majewski

[Przemek Majewski]

 

 

polecam też tę moją odpowiedz, a dokladnien sekcja "poradnik"

[Mareg]

2 godziny temu, Hans napisał:

A dokładnie, to jak reduktor ogniskowej, nie zmieniajac apertury (za to zwiekszajac swiatłosiłe) i nie zmieniajac parametrów matrycy tu zadziała .

(...)

 

Tak żeby wesprzeć Przemka i jego świetne wytłumaczenie fundamentalnego znaczenia kątowego pola widzenia:

 

Korektor ogniskowej po prostu "dogina" promienie światła za obiektywem, zwiększając kątowe pole widzenia teleskopu.
Jak doginanie jest "jeszcze raz tyle co obiektyw", to efektywna ogniskowa spada dwa razy i kątowe pole widzenia układu obiektyw + korektor wzrasta dwa razy, tak samo jak światłosiła.

Dwa razy większy kąt bryłowy daje cztery razy większą powierzchnię kątową i tak samo wzrasta ilość światła padającego na matrycę.

 

Edytowane 16 Listopada 2021 przez Mareg