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Titolo: CCD e potere risolutivo

Ciao a tutti
qualcuno mi saprebbe spiegare come mai spesso immagini ottenuute da CCD
hanno un potere risolutivo che va ben oltre il potere risolutivo Dawes del
telescopio utilizzato?
grazie a tutti
roberto
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 telescopio utilizzato?
Magari fosse :) in realtà il potere risolutivo è un limite praticamente
invalicabile (Salvo minimi dettagli) qualunque sia il rilevatore ... quello
che invece può succedere e succede facilmente con un CCD è che il
rilevatore, data la sua grande sensibilità, riesca ad immortalare dettagli
di un oggetto durante una fase di calma atmosferica cioè durante un momento
in cui i seeing (Il ribollire delle immagini stellari viste al telescopio) è
ottimo ottenendo una ripresa migliore anche di una seduta visuale ... se si
è fortunati.
Spando di essere stato chiaro .... ti saluto
        Ciao
            Carlini Alessio




 writes:
P> qualcuno mi saprebbe spiegare come mai spesso immagini ottenuute da CCD
P> hanno un potere risolutivo che va ben oltre il potere risolutivo Dawes
P> del telescopio utilizzato?
Be', cosa intendi per "ben oltre" ? Se  intendi che, ad es.  , un 25 cm ar-
riva a 0.3/0.4" anziche' gli 0.5"  teorici, e` un conto; se intendi che ar-
riva a 0.1" un altro...
Il limite di Dawes  (espresso dalla formula R = 120/D, con  R in secondi d'
arco e  D in mm),  innanzitutto, non e`  un assoluto, e dipende  dalla lun-
ghezza d'onda; poi, ci sono vari autori che lo considerano anche troppo re-
strittivo, per cui  0.5" per un 25 cm sono  anche troppi (beninteso, seeing
permettendo!).
Infine, gran parte  delle foto CCD sono in  realta` sovrapposizioni di piu`
foto in  successione: in  questo modo si  ottiene sia un  miglioramento del
rapporto segnale/rumore, che del contrasto, che della risoluzione.
Quest'ultimo caso e` estremamente complesso da spiegare (e io non sono spe-
cializzato in ottica), ma si puo` ricorrere ad un esempio.
Nella misura di  tempi, il limite risolutivo in  teoria e` dato dall'unita`
piu` piccola che l'orologio e` in grado di misurare: diciamo un secondo.
Eppure con tale orologio e` possibile ottenere misure di tempi con precisi-
one del decimo di secondo o anche meno.  Come ?  Ripetendo N volte la stes-
sa misura e mediando i risultati:  se N e` abbastanza grande, la statistica
dice che  e` possibile  "fidarsi" della  media fino ad  un certo  numero di
cifre decimali (decimi e centesimi di secondo, nel nostro esempio) anche se
ogni singola misura di per se' e` molto meno accurata.
Nel caso  delle foto CCD i meccanismi  in gioco sono diversi  (si entra nel
misterioso :-) terreno dell'ottica ondulatoria), ma il concetto di base ri-
mane piu` o meno valido.
c'e` anche un altro aspetto  da tenere in considerazione: l'acquisizione di
una immagine  CCD consiste di fatto  in due campionamenti:  uno spaziale (i
pixel dell'immagine)  e uno di  luminosita` (i livelli discreti  assunti da
ciascun pixel).
Quel  che  ci   interessa  e`  il  primo.   Il   teorema  di  Nyquist  dice
("traducendolo" in  termini foto-CCD) che per ottenere  la massima informa-
zione  da un'immagine occorre  che i  particolari piu`  fini di  questa (ad
es. una stellina  molto debole) siano coperti ciascuno  da almeno DUE pixel
(in ciascuna  direzione: in pratica un "pixel"  dell'immagine originale do-
vrebbe essere "spalmato" su QUATTRO pixel del CCD).
Ovviamente, non  serve a nulla "sovracampionare":  l'informazione in arrivo
non aumenta, ma in compenso  si perde in luminosita`, diminuisce il rappor-
to S/N, emergono  di piu` le differenze  di resa tra i vari  pixel del CCD,
ecc.
Sempre usando un  25 cm come esempio, significa che ogni  pixel del CCD do-
vrebbe sottendere al piu` un angolo di 0.25" (se usiamo la legge di Dawes);
questo non vuol dire, pero`, che un  25 cm abbia superato se stesso: in re-
alta` i singoli pixel non  contengono particolari "veri", ma il loro conte-
nuto e` correlato a quello dei pixel vicini.
Come dire che se, ad es., ingrandendo una foto CCD vediamo un singolo pixel
piu` chiaro  dei vicini, non possiamo  assumere subito che si  tratti di un
dettaglio "vero", ne' possiamo dire che ogni *singolo* pixel contenga dell'
informazione reale: nessun pixel e` un'isola, insomma :-).
Uhm... mi sa che sono stato un po' nebuloso... vabbe`: sono in tema :-).
Saluti,
Luca Polo.
-- 
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altrochè, sei stato chiarissimo; io mi chiedevo come avrà mai fatto M. di
Sciullo ad ottenere dettagli del disco di Ganimede e una risoluzione pari a
0.05" per pixel sulle foto lunari pubblicate su Coelum di aprile/mag con un
25cm...
tutto qui!
saluti
roberto
--
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

Ossia come avrà fatto ... a farle passare x tali!
CIAO!
"Roberto Porta" ha scritto nel messaggio
<000b01bff731$c3ff2640$64d01d97@pikachu>...


Luca Polo.
...saluti!
Beh comunque mi sei simpatico!   ;-)
Coraggio, ripensa a cosa chiedeva Roberto e fammi un fischio quando la
penserai quasi come me (trucchi fotografici e simili)!
Giampiero Mascelli, di Roma.

 writes:
P> altrochè, sei stato chiarissimo; io mi chiedevo come avrà mai fatto
P> M. di Sciullo ad ottenere dettagli del disco di Ganimede e una
P> risoluzione pari a 0.05" per pixel sulle foto lunari pubblicate su
P> Coelum di aprile/mag con un 25cm...
Non ricordo con esattezza quella foto,  ma mi pare la stessa che c'e` anche
nella gallery del sito della Starlight Express, assieme ad una serie di al-
tre foto sia di Di Sciullo che di altri (tra cui Terry Platt, Michele Brusa
e Giuseppe Sala):
 
http://www.starlight-xpress.co.uk/gallery/index.html
La foto "incriminata" dovrebbe essere: 
 
http://www.starlight-xpress.co.uk/gallery/jupMS2.jpg
Se non e` lei, piu` o meno tutto quel che segue e` da buttare :-).
Innanzitutto, la foto purtroppo e` in formato JPEG, per cui sono state per-
se informazioni, anche se il  conteggio dei pixel non dovrebbe essere sbal-
lato.  Inoltre,  non e`  possibile sapere (se  non chiedendo a  Di Sciullo)
quali e quante elaborazioni ha subito la foto prima di arriva dov'e` ora...
Comunque facciamo due conti.
Le dimensioni sono di 505x393 pixel  (la HX516 fa 660x494, con pixel da 7.4
micron); Giove ha un diametro equatoriale di circa 280 pixel; se supponiamo
che sia stato fotografato all'opposizione, il suo diametro eq.  angolare si
dovrebbe aggirare sui 50" (almeno cosi` i conti son piu` facili).
La risoluzione (teorica!)  della foto  e` percio` di 50/280 ~= 0.18"/pixel;
quindi e` leggermente sovracampionata (sempre  se M.D.S. non ha alterato le
dimensioni originali! E  poi bisognerebbe sapere a che  focale ha lavorato:
il newton  da 250 di  M.D.S.  e`  un f/8, ma  ovviamente in questi  casi si
lavora con proiezione dell'oculare).   Siamo abbastanza lontani dagli 0.05"
che riporti, per cui e` difficile formulare un giudizio in merito alla que-
stione con un minimo di  "affidabilita`": dovrei almeno guardare la rivista
(vedro` di farlo stasera).
Un'idea che mi frulla in testa e` che abbiano (M.D.S. o Coelum?  non lo so)
ingrandito il dettaglio  di Ganimede (13x13 pixel, che  lo portano a dimen-
sioni angolari di circa 2.3": piu` o meno ci siamo), elaborato con tecniche
tipo  "unsharp masking", deconvoluzione,  ecc., tirandone  fuori l'immagine
pubblicata.
Ora, per  quanto detto nell'altro articolo, e`  possibile strappare qualche
dettaglio in piu`  sfruttando piu` foto, ma da 0.18"  a 0.05" VERI... anche
assumendo che la  serata fosse eccezionale e che il 250  mm fosse quindi in
grado di "tirare" fino a 0.5/0.4", non credo sia possibile aumentare la ri-
soluzione di un  intero ordine di grandezza: i singoli  pixel di tale imma-
gine, percio`, non possono avere  significato reale, ossia non possono rap-
presentare dettagli  veri della superficie: sono  artefatti ottici analoghi
ai Canali di Marte.
IMHO, ovviamente, e  "cum grano salis", dato che  non possiedo informazioni
complete.


> Nyquist dice
G> nota: come  scritto anche sul manuale delle camere CCD ....
Be', non ho una  camera CCD e non ne ho mai preso  in mano un manuale... se
lo scrivono in fondo e` un buon segno: almeno informano il cliente sul modo
corretto di usare  una camera CCD, senza usare gli  equivalenti di quei de-
pliant che propagando telescopi da 60 mm in grado di dare 500x...
Io non sono  un comunicazionista, ma un paio di esami  sulla teoria dei se-
gnali e delle comunicazioni me li hanno fatti fare...
G> Beh comunque mi sei simpatico!   ;-)
Meno male... vuol dire che se  ci incontriamo non mi picchi col contrappeso
del telescopio ? :-) :-)
G> Coraggio, ripensa a cosa chiedeva Roberto e fammi un fischio quando la
G> penserai quasi come me (trucchi fotografici e simili)!
Senza informazioni  complete, non e`  possibile esprimere giudizi,  ma solo
opinioni. In questo caso, anzi, ritengo che le informazioni in mio possesso
siano troppo poche  perfino per esprimere un'opinione, per  cui mi sono li-
mitato ad esporre considerazioni puramente tecniche (nei limiti di quel che
sono le mie conoscenze).
Con questo, comunque, non intendo  affatto impedirti di esprimere le tue o-
pinioni, sia chiaro.
Saluti,
Luca Polo.
P.S.: leggi le "Cronache  di un'insolazione", prossimamente su questo news-
group :-).


Il sito di Di Sciullo con le foto e la strumentazione incriminata e':
http://www.excelsioroptics.com/
Non ho ancora avuto tempo di guardare con cura ma intanto ve l'ho indicato
per alimentare il vostro interessante thread.
Ciao
Martino

....tecnicamente  la risposta richiederebbe oltre 8 kb, quindi mi dimetto
(per ora!)
Ciao!

 writes:
P> altrochè, sei stato chiarissimo; io mi chiedevo come avrà mai fatto M. di
P> Sciullo ad ottenere dettagli del disco di Ganimede e una risoluzione pari a
P> 0.05" per pixel sulle foto lunari pubblicate su Coelum di aprile/mag con un
P> 25cm...
Ieri sera ho rivisto le foto  in discussione: in effetti la foto lunare con
"una risoluzione di 0,056 secondi d'arco per pixel" a ben guardare presenta
proprio i "difetti" che ci si  deve aspettare quando si esagera col campio-
namento, ossia  i dettagli piu`  piccoli diventano piuttosto  "fuzzy", sfu-
mati, e i singoli pixel non portano assolutamente informazione reale, tanto
piu` che  la foto  e` stata ulteriormente  allargata per  l'impaginazione e
"rovinata" dalla retinatura tipografica.
Nella foto (BTW, c'e` anche sul sito segnalato da Martino Nicolini, con URL
http://www.excelsioroptics.com/_borders/moon3t.jpg
)  e` evidente  una certa
"sfocatura" paragonabile a  quella che si ottiene visualmente  quando si va
troppo su con gli ingrandimenti, e dovuta alle stesse cause.
Comunque non mi tornano i conti.
Qui, infatti,  M.D.S. ha lavorato  a f/55 (secondo quanto  riporta Coelum),
ossia  con circa 15  metri di  focale, che  fornisce sul  CCD una  scala di
15.000/206.265 = 13.75 "/mm.  Con pixel da  7.4 micron, per fare 1 mm ce ne
vogliono 135, e  quindi la risoluzione della foto  dovrebbe essere di circa
0.1"/pixel: troppo spinta (l'ideale  sarebbero circa 0.25"/pixel, e solo in
condizioni di  seeing perfetto) ma ancora  pari al doppio  di quanto ripor-
tato, al che ci  si puo` solo chiedere chi ha passato  quei numeri a Coelum
(o se sono io che sbaglio i conti...).
Piu` o meno  le stesse considerazioni valgono per la  foto stampata sopra e
che inquadra la regione di  Plato: meno spinta (0.13"/pixel), ma pur sempre
"esagerata", tanto che sono  evidenti degli artefatti ottici, rappresentati
dall'apparente granulazione del fondo di Plato e dei terreni circostanti, e
i dettagli piu` fini sono sempre leggermente "sfocati".
BTW, i piccoli crateri interni a  Plato hanno diametri compresi tra gli 1.7
e i 2.2 km  (cosi` mi dice il Rukl). Visto che  sono in vena, mettiamo giu`
un altro po' di numeri :-).
Al 13/02/2000  la luna si trovava  a 369.318 km  dalla superficie terrestre
(fonte  XEphem, coordinate topocentriche).  Percio` la  dimensione angolare
dei crateri era di (2 *  atan (1/369318)) * 206265 secondi d'arco (ho usato
un valore medio  di 2km per cratere), ossia 1.1":  in condizioni ideali, la
loro dimensione in pixel dovrebbe essere percio` di 4x4 o al piu` 5x5.
E adesso basta, perche' qui ormai si danno i numeri! :-)
Insomma, direi  che qui  M.D.S. ha  voluto un po'  strafare: in  ogni caso,
tanto  di  cappello  alla sua  abilita`,  alla  sua  camera  CCD e  al  suo
telescopio (un newton  f/8 da 258 mm di quella qualita`  non fa mangiare la
polvere agli APO da 150 o 180  mm, ma solo perche' quando arrivano loro, la
polvere si e` gia` posata da un pezzo!).
Saluti,
Luca Polo.
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