1° Forum di Astronomia Amatoriale Italiano

Diciamo che [spiegazione volutamente semplice e breve]:

1. Ogni oggetto emette fotoni;
2. Il fondo cielo emette anch'esso fotoni;
3. Il ccd viene colpito da fotoni che generano una ricombinazioni tra lacune e elettroni nel silicio (è una struttura MOS in profonda inversione, ma qua ve la dovete studiare da soli ) generando un elettrone che rimane intrappolato nel condensatore che è il pixel fino alla lettura.

Se fin qui è tutto chiaro, allora la differenza tra i fotoni del punto (1) e quelli del punto (2) è che facendo una somma temporale quelli di (1) hanno tutti lo stesso segno (+++++...) mentre quelli da due hanno segni variabili nel tempo (dicesi "aleatori) e quindi (++-+----+-+---+-++...). Per chi ha fatto il liceo, vi ricordate i numeri complessi? Beh, tutto qui...

Alla fine del giro, la somma di tutto tende a circa N*e- (e- è il simbolo degli elettroni ) per la luce prodotta dall'oggetto, e a ValoreMedio(N*e-) per il fondo cielo (anche se non è proprio così ma è più chiaro).
Visto che il processo è lineare, nei primi T1 secondi il cielo e l'oggetto hanno luminosità comparabile, e quindi si vede poco (rapporto segnale su rumore, tipicamente misurato in 10*log10(PotenzaSegnale/PotenzaRumore) = SNR in deciBel (dB)), mentre mano mano che si aumenta l'esposizione e T1->T2 il valore medio del cielo è abbbastanza costante, mentre l'oggetto sale e sale finchè la dinamica non lo frena o il blooming non lo rovina.

E' il processo che si fa tutti sommando le immagini, in modo che il processo di rumore (numeri a caso anche con ampiezze comparabili, prossime al valore medio, ma con fasi aleatorie) rimanga pressochè costante; al contrario il segnale dell'oggetto si somma "in fase" incrementando sempre il suo valore.
La pellicola chimica soffre del difetto di reciprocità e non è assolutametne lineare come sensibilità nel tempo.

Spero di essere stato più chiaro - comunque, senza offendere nessuno se si vuole fare imaging ccd queste cose vanno studiate bene, altrimenti ci si ritrova come è successo a me a parlare con un famoso personaggio di una rivista che leggete tutti a parlare di deconvoluzione, pensando di sapere chissà cosa... dimostrando però che non aveva mai capito nulla di quello che diceva.
Tutta la spiegazione esula volutamente dal considerare gli altri rumori che si generano nel dispositivo (lo shot in primis), e quello di lettura introdotto dagli amplificatori di linea.

Nemmeno io ho studiato fisica, però questo è il mio pane qutodiano per lavoro e per passione... e poi, ho fatto ingegneria anche per questo


Stefano

ah statistica... brutta bestia (opinione personale... si intende)

Ad ogni modo credo che per tirar fuori immagini dignitose non sia necessario studiarsi processi stocastici,var aleatorie e cosette del genere...

Di sicuro aiuta,ma cio' non toglie che applicando un certo metodo anche non sapendo esattamente il motivo di quanto si sta facendo, non si possa operare con un CCD e ottenere buone immagini.

Un grazie da parte di tutti per aver spiegato in modo + umano

Ciao
Christian

mmmm...

Capita la differenza tra me ed un esperto?

Scusa Stefano non vuole essere un attacco ,

al contrario !!...Ma penso che pochi , almeno
tra quelli che conosco me compreso , si sono
posti in una situazione di "scientificità" tale
difronte alla ripresa ccd.
Con questo non voglio dire che manchino le basi tipo la linerarità del sensore, lo studio del rapporto segnale/rumore per ottimizzare al meglio i dati
di ripresa , ma sono sincero non mi ero mai posto il problema visto dall'angolazione che tu ci hai proposto:)
Anche perche' i risultati , quelli che vedo tutte le volte che riprendo dal mio cielo o quando vedo quelli di altri nelle medesime condizioni , sembrano dimostrare che l'inquinamento luminoso abbia trovato una falla nei concetti sopra esposti e
vada avanti imperterrito a colpire i pixel del mio sensore bruciando tutto quando provo ad alzare i tempi di esposizione.

COmunque trovo interessantissimi i concetti che hai esposto , di cui condiido il processo ma penso che il peso dei (+++-++-----++---) nel caso del cielo non possa essere misurato prescindendo
dal livello stesso di saturazione del cielo ; ritengo ( dall'esperienza non dalla teoria ....potrei anche essere completamente fuori strada ) che all'aumentare dell'IL diminuisca l'aleatoriaretà dei fotoni emessi dal fondo cielo portado il numero dei + presi in un campione a sovrastare di gran lunga quello dei -. Di conseguenza la valutazione dell'aletoriaretà dell'IL a beneficio delle lunghe pose vale solo in condizione di cielo sufficientemente buio dovel gli effetti dell'IL con il loro balletto consentono quanto tu hai esposto prima.

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Cieli Sereni a Tutti
Franco
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http://www.franco-sgueglia.com

Franco, non condivido la variazione di aletorietà del fondo cielo in presenza di IL - sarebbe come dire che l'IL effettua una sorta di rifasamento del segnale. Diciamo piuttosto che aumenta il flusso di e- generati per unità di tempo, e quindi aumenta la probabilità di trovare fasi simili che tendano a polarizzare il segnale in un verso piuttosto che nell'altro - ma è un semplice effetto locale che nel lungo periodo si scorrela subito (fortunatamente).

Diciamo che a parità di esposizione, dove l'IL è più presente il fondo cielo tenderà progressivamente verso un valore medio che è necessariametne più alto rispetto a quello proprio del cielo scuro.
Per dirlo tecnicamente, è come se tu estraessi una porzione di background dalle tue immagini e tu ne calcolassi l'autocorrelazione (FFT(segnale) * coniugatoFFT(segnale - (x,y)) con (x,y) variabile a tratti) vedresti che quando (x,y) è zero le due immagini combaciando darebbero un valore massimo, mentre mano mano che le allontani questo prodotto tende progressivamente a zero, in modo abbastanza repentino. Se ci fossero delle correlazioni di fase periodiche troveresti dei picchi localizzati indicanti la mancata aleatorietà del fondo cielo...

Una volta trovato il tempo minimo per "staccare" l'oggetto dal fondo cielo, da allora in poi allungando l'esposizione aumenti semplicemente SNR - altrimenti, se l'IL correlasse le fasi la dinamica a disposizione (Max - VmedioBack) si ridurrebbe tantissimo per pose lunghe!
Pensaci su!


Stefano

Vuoi per caso dire che aumentando la singola esposizione il fondo cielo tende a scurirsi invece che a schiarirsi?

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Cieli sereni da Renzo


Prima di un acquisto parallelo, pensateci - link

Il titolo del topic non è un optional. Usiamolo bene!

Il fondo cielo aumenta ma molto molto lentamente - lo possiamo mantenere costante senza perdere di generalità.
Il soggetto invece aumenta di SNR fino alla saturazione - gli ADC hanno dinamica limitata purtroppo.

E a quel punto si lavora in zona completamente non lineare, con tutti i casini del caso - tipica dimostrazione ne è l'effetto blooming. Anche sa hai un AB Gate i pixel saturi riversano carica sugli adiacenti iniziando l'effetto valanga controllato...


Stefano

Io facevo un discorso diverso.
Se avessi un sensore che permette un livello di segnale molto elevato, diciamo a 64 bit rispetto ai 16 che abbiamo oggi e riprendessi una zona povera di stelle luminose ma con una bella nebulosa come può essere la California (NGC 1499) per esempio, in presenza di un inquinamento luminoso urbano o suburbano dovrei comunque esporre per un tempo lungo per arrivare, non dico ai 64 bit ma anche a 60.
Il fondo cielo invece non dovrebbe incrementarsi più di tanto o, addirittura, matematicamente tendere a zero.
Nella realtà però, per quanto ne so, non è prrprio così in quanto il segnale di una sorgente luminosa debole resterà affogata nel chiarore dell'IL pur essendo sempre fotoni in fase e non con distribuzione casuale come dici essere quelli dell'IL.
Lo so che è difficile esprimere concetti tecnici in parole ma, visto che i miei studi sono stati ultimati troppo tempo fa e tante diavolerie moderne allora non esistevano, penso che si possa trattare l'argomento anche con qualche semplificazione dialettica, no?

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Cieli sereni da Renzo


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Certo, e ci mancherebbe!
Anche io quello che ho imparato l'ho appreso al corso di microElettronica I e II, ormai 8 anni fa... anche se la passione tiene vive le cose che si "sentono" di più

Il conto principale da fare è il seguente, sempre secondo me:

Ipotizziamo di avere due sorgenti di magnitudine leggermente diversa, diciamo M1 e M2 = M1 + dM.
Ipotizziamo di avere N bit di dinamica e di esporre per T secondi. Ipotizziamo che dopo T/100 secondi la M2 è visibile con un SNR decisamente interessante.
Bene, quanto devo ancora esporre in modo che la somma in fase degli e- scaturiti dalla M1 siano tali da superare il fondo cielo (che tende ovviamente alla media del suo valore e di lì non si scosta quasi più)? Ipotizziamo che debba esporre per altri T1 secondi...

Ma dopo un tempo pari a T/100 + T1 secondi, dove è in bit la stella M1 e dove è la stella M2?
Spesso accade che la M2 è molto in alto, vicina agli (N-1) della dinamica (per un pelo fuori dalla saturazione), mentre M1 è ancora sotto il fondo cielo... Continuando ad esporre la M2 viene mangiata dal comportamento non lineare del sensore con tutti i casini vari... e allora come si fa a recuperare quel dM di magnitudine in modo che la M1 acquisti un SNR accettabile?

Si sommano molte immagini, considerando che così facendo non si fa altro che stringere la varianza del fondo cielo e degli oggetti, oltre che a sommarne le fasi.
Ovviamente è importante che lo "stringere" la varianza sia sufficiente per far apparire la M1 o, in altre parole, che la dM sia paragonabile alla varianza del fondo cielo dopo T secondi in modo che la media di N immagini da T secondi faccia "sbucare" la M1.

In altre parole, l'IL è scorrelato ma limita con il suo valore medio le sorgenti più deboli possibilmente registrabili... Da un posto buio il valore medio cala quasi a zero; in un posto luminoso può addirittura arrivare a metà dinamica. Comunque in generale è una misura della sua luminosità che non aumenta con l'esposizione.
Il leggero aumento è dovuto alla generazione di processi di rumori interni alla camera e addizionali tipo quello di lettura della matrice ccd.

Spero di essere stato chiaro....

Stefano

Ti rispondo in modo molto "ignorante" Stefano...

sulla teoria posso anche darti ragione perche' evidentemente qualche base matematica la hai (in teoria l'avevo pure io..)

Alla prova dei fatti pero' non ho mai trovato alcun beneficio ad esporre per + di 3 minuti qui a Milano con il mio piccolo 10cm/f9

Alzando il valore dell'esposizione il valore del fondo cielo si e' alzato considerevolmente e questo mi fa pensare che il valore medio del mio IL e' capace di saturare il mio CCD.

Ad ogni modo mi riprometto di fare dei test meno spannometrici prestando particolare attenzione a disegnare il grafico IL,t.

ciao