Научный, технический и т.п. ликбез, часть II

Татарин> Возможно, я тебя удивлю, но ВСЕ телескопы именно так и работают.

Угу. Параллаксы и все такое.
Но я спрашиваю о быстром построении визуальной картинки малого объекта. Т.е. когда разрешения не хватает, но мы делаем много-много снимков и обрабатываем их.
Телескопы же, НЯЗ, обычно работают все-таки в пределах своего оптического разрешения, а статистика набирается либо для исключения движения Земли, либо для наблюдений за перемещением объекта, имеющим небольшую угловую скорость.

Про земные телескопы я не спрашиваю. Чисто космос. Скажем, КА дальнего полета (а-ля "Вояджер", "Новые горизонты" и прочие JUNO) имеет плохенькую фотокамеру. В один момент он замечает всего лишь единственный блеснувший где-то пиксел. Разворачивает туда оптику. Разрешения мало - виден лишь пиксел. Поэтому можно ли сделать уйму снимков, и что получится? Просто траектория объекта в виде линии из множества пикселов, с учетом траектории КА? Или все-таки можно получить синтетический снимок, имеющий разрешение заметно большее, чем у одиночного снимка? И, скажем, разглядеть астероид со всеми его кратерами?

iodaruk>> ИК ГСН так работают(-ли).
AGRESSOR> Нет. Там просто тем или иным способом угломесто вычислялось плюс селекция поступающих сигналов. Поднимать разрешение, ИМХО, не имеет никакого смысла (как минимум, до IIR).

"ТАМ"(у гсн) именно что одним пикселем, либо линейкой пикселей анализируют пространство большего [углового] размера чем сенсор.
Синтезированоая апертура-это другое.
Телескопы с дальнометрией, паралаксами, доплером и прочимим-третье.
Накопление сигнала и анализ статистики по времени-четвёртое.

AGRESSOR> Я говорю о том же самом. Просто "апертуру" (ака горизонтальный габарит антенны) следует читать в данном случае как размер линзы. Синтез - соответственно, множественные снимки, формирование синтетической (из многих снимков) единой картинки с более высоким разрешением.

Синтезированая апертура подразумевает перемещение камеры/антены в пространстве-собственно отсюда и происхождение термина.
Просто накопление данных по времени с соответсвующим анализом-это другое.

2iodaruk

Вот как раз ты намешал всё до кучи
Существует метод когерентного накопления сигнала (с корреляционной реализацией или реализацией на фильтрах) Сущность КНС заключается в том, что мощность и амплитуда полезного сигнала растет как N от числа сигналов, а мощность и амплитуда шума, у которого междупериодная корреляция отсутствует, как 1/N и таким образом растет соотношение сигнал/шум.
КНС может быть накоплением по времени (много сигналов) или в пространстве (много антенн) или комбинированным. Синтезированная апертура - это как раз комбинированный метод, где накопление идет и в пространстве (одна перемещаемая антенна имитирует антенную решетку) и по времени (антенна не может быть одновременно в разных местах но и из этого извлекают пользу )

iodaruk> "ТАМ"(у гсн) именно что одним пикселем, либо линейкой пикселей анализируют пространство большего [углового] размера чем сенсор.

Нет. Просто вращается сенсор ГСН, сканирует по углу - в сумме получается скан полусферы. Напарывается на "горящий" пиксель, соответствующий излучению двигателя, начинает его отслеживать, выдавая корректирующие команды на рули. Вот и все.

iodaruk> Синтезированая апертура подразумевает перемещение камеры/антены в пространстве-собственно отсюда и происхождение термина.
iodaruk> Просто накопление данных по времени с соответсвующим анализом-это другое.

Ты с кем споришь? Ты сам себе противоречишь. Если мы перемещаем антенну в процессе РЛ-обзора, то никак не можем обходиться без накопления информации.

AGRESSOR> Ты с кем споришь? Ты сам себе противоречишь. Если мы перемещаем антенну в процессе РЛ-обзора, то никак не можем обходиться без накопления информации.

Так накопление при разных положениях и ракурсах картинки, и накопление в одном ракурсе-две большие разницы. Разные методы. Синтезированая апертура на порядок сложнее.

С темиже телескопами-есть измерение паралксов на базе земной орбиты, есть анализ спектров, есть анализ картинки по времени(пульсации блеска, то есть затенение, скажем звезды спутником). Все методы разные, дают разный результат. Инструмент в общем то один и тот же-телескоп


Кстати на счёт хреновых камер на КА вы зря. Хреновые снимки на земле-из-за тонких каналов связи и сжатия. Неужели вы думаете что на хабле камера хуже чем у вас в мыльнице? Да на томже Вояджере, которому четверть века-камера всё равно лучше чем но новейшей мыльнице.

iodaruk> Кстати на счёт хреновых камер на КА вы зря. Хреновые снимки на земле-из-за тонких каналов связи и сжатия. Неужели вы думаете что на хабле камера хуже чем у вас в мыльнице? Да на томже Вояджере, которому четверть века-камера всё равно лучше чем но новейшей мыльнице.

Нет не так. Технология сенсоров ушла на 2 порядка по разрешению, передаче контраста и чувствительности только за последнее 10-летие. Про технологии 70-80 гг и говорить не стоит (Voyager 1 был запущен почти 35 лет назад). Например, CCD сенсор, камеры высокого разрешения АМС Вега(1984-86 gg), имел формат 512 х 512 pix (24х18 мм). И был уникальным и охлаждаемым. Для сравнения: CCD сенсор камеры 96 года Кодак 40 (microsatellite on-board panchromatic camera) - 1024х860 piх, неохлаждаемый и куплен в фотолавке. CCD камеры высокого разрешения Habble имеет 1024х1024 piх (1Mp). Кodak KAI 29 (36x24 mm Full frame sensor), 2010 года, имеет 6644х4452 piх, (29 Mp). С любительским телескопом (Maksutov-Cassegrain) - 1" даёт панхроматическое изображение с разрешением 2 м с орбиты 500 км. То, что раньше было доступно только уникальной технике. И твоя "мыльница" сегодня - это апофегей не только цифровых технологий, но ещё и хорошей оптики. Которую позволяет делать в больших количествах также новая технология оптического производства.

iodaruk>> Кстати.... Да на томже Вояджере, которому четверть века-камера всё равно лучше чем но новейшей мыльнице.
a_centaurus> Нет не так. Технология сенсоров ушла на 2 порядка по разрешению, передаче контраста и чувствительности только за последнее 10-летие..... То, что раньше было доступно только уникальной технике. И твоя "мыльница" сегодня - это апофегей не только цифровых технологий, но ещё и хорошей оптики. Которую позволяет делать в больших количествах также новая технология оптического производства.

Угу. Есть интересный подсчет - сколько бы стоила одна 9М пиксельная матрица из хорошей "мыльницы", если бы ее произвести в ОДНОМ экземпляре (ну, или маленькой партией) Ответ поражает воображение - более миллиарда долларов

a_centaurus> Нет не так.

Я не про новейший фул-фрейм и стеклянные стёкла-а именно про мыльницы.

На фулфрейме прогрес цифры конечно впечатляет. Но залить матрицу жидким азотом-и вуаля-чего собсно на Вояджере и происходит. Но стекло там явно не магазинное. И не пластик.

Но речь шла о другом-об накоплении данных и алгоритмах обработки.

iodaruk> Я не про новейший фул-фрейм и стеклянные стёкла-а именно про мыльницы.

И твоя "мыльница" сегодня - это апофегей не только цифровых технологий, но ещё и хорошей оптики. Которую позволяет делать в больших количествах также новая технология оптического производства.

 

учимся читать (С) никита

iodaruk>> Я не про новейший фул-фрейм и стеклянные стёкла-а именно про мыльницы.
Bredonosec> учимся читать (С) никита

Мыльница там в кавычках. Я говорил про мыльницы без кавычек.

В кавычках-это такая вот мыльница:

Кodak KAI 29 (36x24 mm Full frame sensor), 2010 года, имеет 6644х4452 piх, (29 Mp). С любительским телескопом (Maksutov-Cassegrain) - 1" даёт панхроматическое изображение с разрешением 2 м с орбиты 500 км. То, что раньше было доступно только уникальной технике. И твоя "мыльница" сегодня - это апофегей не только цифровых технологий, но ещё и хорошей оптики.

Секундный Макустов-это мыльница, да... Ну и Фуллфреймовый кодАк...

iodaruk> Мыльница там в кавычках. Я говорил про мыльницы без кавычек.

Хреновые снимки на земле-из-за тонких каналов связи и сжатия. Неужели вы думаете что на хабле камера хуже чем у вас в мыльнице? Да на томже Вояджере, которому четверть века-камера всё равно лучше чем но новейшей мыльнице.

 

iodaruk> Секундный Макустов-это мыльница, да... Ну и Фуллфреймовый кодАк...
то есть, от тезиса про камеры ака матрица+процессор+стекло перешли к тезису про стекло? Прогресс, ага ))

Или всё еще "очарование фф" чадит в мозгу?
ну, тогда могу предложить сравнить со своей мыльницей семплы от тогдашних стейт оф зе арт ))




На http://www.mir.com.my/rb/photography/.../digitalSLRs/E2E2s/index.htm
или Canon EOS DCS 3 - Wikipedia, the free encyclopedia
увы, семплов не нашел.

AGRESSOR> Про земные телескопы я не спрашиваю. Чисто космос. ...Или все-таки можно получить синтетический снимок, имеющий разрешение заметно большее, чем у одиночного снимка? И, скажем, разглядеть астероид со всеми его кратерами?
Синтез апертуры в том смысле, в котором он применяется для радаров - вообще не работает.
Дело в характере сигнала.

Для радиодиапазона (большая длина волны, малая энергия кванта) есть повторяемость. Ты можешь померять здесь, а потом там, и при этом ты можешь быть уверен, что пока ты меряешь там, сигнал "здесь" остаётся (или остался бы) тем же. Антенна в новой позициии принимает часть той же самой волны (или идентичной волны, не суть), что и в прежней. Поэтому с помощью специального железа и/или софта ты можешь "сложить" эти сигналы с учётом фазы (а ты знаешь фазу там и тут, ты её записал/запомнил) и получить качественно иной результат.

В оптическом диапазоне для естественных источников света ничего подобного нет. Фотон принят пикселем матрицы здесь, и его больше не существует. У тебя НЕТ больше никакой информации, кроме этого факта. В другом месте другой пиксель поймает другой фотон. И ничего более.

Именно информация о фазе позволяет получать виртуальную расширенную апертуру.
Для оптических систем (тем более - в космосе) это легче всего сделать физическим разнесением приемника: ну, одно зеркало тут, другое - в ста метрах, оба они работают на один приёмник.

iodaruk> Мыльница там в кавычках. Я говорил про мыльницы без кавычек.

iodaruk> Секундный Макустов-это мыльница, да... Ну и Фуллфреймовый кодАк...

И я тем более, без кавычек. Kodak 40 был одной из первых массовых цифровых камер, появившихся в 90 гг.. В 1997 году мне его пришлось переделать для борта первого аргентинского спутника SAC_A. Этой камерой были получены вполне приличные по всем параметрам снимки Земли с орбиты 250 км (Shuttle Endeavour, STS 88). А большинство сегодняшних проектов наноспутников разрабатываются с коммерческой оптикой и такими же сенсорами. В том числе и формата, стоящего на малоформатных камерах. Стандартный Maksutov-Cassegrain MEAD, Celeston или ORION (125-150 мм) имеет угловое разрешение 0.8-1.0". И даже с сенсором малого формата (Kodak KAI 10100) (18х13.5 мм) такая камера может иметь разрешение по ground pixel около 3 м. Причём её архитектура будет проще, чем у стандартной "мыльницы". Вообще малогабаритные оптико-электронные современные гаджеты за 20-30 долларов более сложны по устройству, чем целые бортовые комплексы 80 -90 гг. Возьмите в руку камерку типа Д80. С картой на 2 Gb может вести запись HD видео и аудио в течение 2 часов. Весит всего 50 г и выдерживает одноразовые ударные нагрузки в несколько десятков g ( работает после падений вместе с ракетами с отказавшим парашютом). Причём ещё 3-5 лет назад её предшественники не делали и сотой доли её performance. А стоили раз в 5 дороже. Так что, не надо пренебрежительно "про мыльницы".
Приложенное фото (2) сделано в 1999 г переделанной Kodak 40 (1)с высоты 280 км. Место, где Земля закругляется...

a_centaurus> Стандартный Maksutov-Cassegrain MEAD, Celeston или ORION (125-150 мм) имеет угловое разрешение 0.8-1.0". И даже с сенсором малого формата (Kodak KAI 10100) (18х13.5 мм)

Ещё раз-телескоп с апертурой 150мм и даже не полноформатнатная а APS-C зеркалка-это НЕ мыльница.

Конечно для астрономов, которые привыкли к хотяб полметра и среднему-крупному формату это всё мыльницы, но давайте отойдём от астрономического жаргона.

Кстати кинте ссылку на 125мм с разрешением менее секунды хотябы в центре-интересно.

iodaruk> Кстати кинте ссылку на 125мм с разрешением менее секунды хотябы в центре-интересно.
А на Kodak 40 ты не обратил внимание? Вполне подходит к критерию "мыльницы". Слетавшей на орбиту и отработавшей 3 месяца. Кстати, i-Phone запускал в этом году свой cell тлф. с камерой на орбиту и демонстрировал управление им как nanosat.
По маркам телескопов, которые я тебе привёл, не сочти за труд поискать сам. У меня в лаборатории есть MEAD 400 mm (15.7"), 100 (4") и 125 мм 5"(D) y Celeston 125 мм (5"). У них в спецификациях приведена alfa (resolution) от 0.4 seconds of arc (400 мм) до 0.8-1.1 (мелкие). Конечно, речь идёт о диффракционном пределе разрешения. Чтобы понимать о чём речь, вот тебе две вырезки из фундаментальных трудов: Оптические телескопы. Н.Н. Михельсон, Наука, М., 1976. и Modern Optical Ingeneering. W.J. Smith,3-d edition, 2000. Также советую найти и посмотреть Introduccion to Digital Astrophotography. R. Reeves. Доступно написанная монография с множеством интересных деталей техники. Как оптики так и сенсоров.
По современному применению коммерческоой оптики и твёрдотельных сенсоров в Remote Sensing и imagers для nanosatellites поищи на CubeSat. Например: RTICC (Rapid Terrestrial Imaging CubeSAT Constellation). Описана камера-imager с пространственным разрешением 3 м (ground pixel), использующая 90 мм Мak-Cas и КАИ 10100 сенсор. 3 м соответствует на 500 км - 1" 25. Кстати, вот фото, сделанное на днях камерой Panasonic DMC TZ4. Вольфрам-рениевая проволока 20 микрон на расстоянии в 5 м. Вот тебе 0.8".

фото, сделанное на днях камерой Panasonic DMC TZ4. Вольфрам-рениевая проволока 20 микрон на расстоянии в 5 м. Вот тебе 0.8".

a_centaurus> А на Kodak 40 ты не обратил внимание? .

Я цитириовал текст на который отвечал-в тексте был фуллфрейм и сабсекундный Макустов. Хорошая такая мыльница.

a_centaurus> По маркам телескопов

Ну понятно, Вам некогда... Сказали великое и хватит...

В общем вбросили и свалили...

a_centaurus> фото, сделанное на днях камерой Panasonic DMC TZ4. Вольфрам-рениевая проволока 20 микрон на расстоянии в 5 м. Вот тебе 0.8".

Видимо вы уже и забыли что такое предел разрешения...

iodaruk> Видимо вы уже и забыли что такое предел разрешения...
Свидетельствую.
a_centaurus, почитай тексты, которые сам приводишь, а потом сфотографируй две такие проволоки на расстоянии 25 мкм одна от другой, а мы посмотрим.
Хотя, судя по первому фото, смотреть будет не на что.

Оценить (не измерить, извините) разрешение таким способом можно, если скрестить две проволоки под малым углом.

iodaruk>> Кстати кинте ссылку на 125мм с разрешением менее секунды хотябы в центре-интересно.
a_centaurus> А на Kodak 40 ты не обратил внимание? Вполне подходит к критерию "мыльницы". a_centaurus> По маркам телескопов, которые я тебе привёл, не сочти за труд поискать сам. У меня в лаборатории есть MEAD 400 mm (15.7"), 100 (4") и 125 мм 5"(D) y Celeston 125 мм (5"). У них в спецификациях приведена alfa (resolution) от 0.4 seconds of arc (400 мм) до 0.8-1.1 (мелкие). Конечно, речь идёт о диффракционном пределе разрешения. Чтобы понимать о чём речь . . .
Я пару слов вставлю, можно? Спасибо.

По поводу предела разрешения. Вы какой критерий имеете в виду? Релея или Дауеса? А также Вы учитываете, что в этих случаях речь идёт о разрешении двух точечных источников света? Грубо говоря - двойной звезды. И как оно выглядит в тот самый 120 мм Celestron'овский рефрактор Вы видели? Влияние хроматизма учитывали? А сферичку? А сферрохроматизм и хроматизм положения? Не, я понимаю, что 16" Мид (да-да, не 15.7" а 16" - не выпускал мид 400мм) не отягощён хроматической абберацией (катадиоптрик всё-таки), но вот кома у него есть по определению, да и пластина корректора не так чтобы идеальна.

Не стоит забывать об атмосфере (что вид снизу - на звёзды, что вид сверху - на поверхность) и её турбулентности. Стоит, также, обратить внимание (в части высказывания про 3м разрешения с орбиты) на то, что для чёткой фиксации (элементарно без смаза) требуется выдержка как минимум в 2 раза меньше чем время, потребное на пролёт КА этих 3-х метров (сами посчитаете?)

Ой, да, вспомнил. Есть ещё термостабилизация - никогда не видели как корячит изображение той же планеты, или дифракционную картину звезды в не термостабилизированный инструмент? И это просто при выходе в поле и перепаде температур в жалкие 20-30 градусов. Сколько времени надо на термостабилизацию простейшего 8" Ньютона - известно? Учитывая, что у ШК с этим хуже, а у МАКа ещё хуже (мениск он не тоненький). И время потребное на это растёт пропорционально кубу апертуры. Кстати, ну то на земле, в атмосфере, есть чем обдувать - а в космосе?

По поводу проволоки - Вы наверное будете удивлены, но чёрную проволоку на белом фоне можно увидеть и в случае, если её толщина (угловой поперечный размер) раза в два менее разрешения оптики. Дифракция-с.

По поводу разрешения малоконтрастных деталей, а также цветового контраста - в другой раз. Если этого не хватит, и не лень будет.

Вот, Юпитер снятый на 14" ШК от Celestron. Угловые размеры примерно 40"х45", теоретический предел разрешения у 14" апертуры примерно 0.35"



PS Не надо превозносить оптику фотомыльниц. И не только мыльниц. Возьмите Так (например FSQ-106), редьюсер, флаттенер, SBIG и наслаждайтесь ровным полем, разрешением, чувствительностью и практичеки полным отсутствием хроматизма и сферички. В целом - не особо дорого - около $5000 за ОТА.


PPS Celestron (как и Orion и многие другие, кто черпает свои инструменты от Synta) не выпускал 125мм дудок. 120мм ахроматы и ED рефракторы - да, 127мм МАКи, да, 130мм Ньютоны - да. 125мм - нет ("Шпака не брал" (с) )

VVSFalcon> По поводу проволоки - Вы наверное будете удивлены, но чёрную проволоку на белом фоне можно увидеть и в случае, если её толщина (угловой поперечный размер) раза в два менее разрешения оптики. Дифракция-с.

Не дифракция, но яркостный контраст Хоть 1/10 предела разрешения, но если квантов хватит чтоб [по другому] засветить пиксел/зерно на плёнке-объект будет видно.

iodaruk> Не дифракция, но яркостный контраст Хоть 1/10 предела разрешения, но если квантов хватит чтоб [по другому] засветить пиксел/зерно на плёнке-объект будет видно.
Угу. Только дело не в квантах, а в волне. Дифракция-с

Татарин> Для оптических систем (тем более - в космосе) это легче всего сделать физическим разнесением приемника: ну, одно зеркало тут, другое - в ста метрах, оба они работают на один приёмник.



Кстати показательно-сколько времени потребовалось радиолокации для создания подобного, и сколько оптике

pokos> Оценить (не измерить, извините) разрешение таким способом можно, если скрестить две проволоки под малым углом.

Там именно ДВЕ скрещенные проволоки (25 mic). И на оригинальном фото (2.3 Мб) что дала камера, все нормально разрешается. При переводе file в формат jpеg потерялись детали. Прошу прощения за некоторую заморочку честной публики. Но все остальное в силе. Мы ведь говорим о теоретическом разрешении телескопа. Или, на край, измеренном в лаборатории. Для радиометрического/габаритного расчёта бортовой камеры все равно берём теоретические (data sheet) характеристики оптики и сенсора. А уж потом будем их измерять и корректировать. Разрешение (MTF) оптики все равно измеряется по стандартным targets (мира), а уж потом проверяется в результате натуральной калибровки. Хоть по астрономическим, хоть по наземным обьектам. Вот там будет и дрожание атмосферы, и прочая.
Есть замечательная старая книга В.А. Афанасьева: Оптические измерения. Есть в Инете. Там хорошо описан техпроцесс измерения разрешения объективов. Вместе с тест объектами. Вот такая мира (1/2) может быть использована для этой работы.

a_centaurus> ...Мы ведь говорим о теоретическом разрешении телескопа....
Именно поэтому две скрещенные проволоки позволяют лишь оценить, а не измерить разрешение телескопа. Чтобы измерить, нужны два точечных некогерентных источника света. Желательно ещё б микроболометр.
Можно вырезать серёдку того фото с проволоками, чтобы покрупнее, и выложить в tiff каком-нибудь?