Տեսադաշտի հաշվարկման մաթեմատիկան
Աստղալուսանկարչության մեջ կադրի չափսերը որոշվում են երկրաչափական ճշգրիտ օրենքներով: Տեսադաշտի (Field of View - FOV) հաշվարկման հիմքում ընկած է եռանկյունաչափական բանաձևը, որը կապում է սենսորի ֆիզիկական չափսը և օպտիկական համակարգի կիզակետային հեռավորությունը:
Յուրաքանչյուր առանցքի (լայնություն, բարձրություն և անկյունագիծ) համար ճշգրիտ անկյունային տեսադաշտը հաշվարկվում է հետևյալ բանաձևով.
Անկյուն = 2 × arctan(d / (2 × f))
Որտեղ d-ն սենսորի համապատասխան չափսն է (միլիմետրով), իսկ f-ը՝ համակարգի էֆեկտիվ կիզակետային հեռավորությունը (միլիմետրով):
Աստղագիտության մեջ հաճախ կիրառվում է նաև փոքր անկյունների պարզեցված կանոնը.
Անկյուն ≈ d / f × 57.3
Այս մոտարկումը բավականին ճշգրիտ է նեղ տեսադաշտերի դեպքում, սակայն լայնանկյուն օբյեկտիվների կիրառման ժամանակ այն սկսում է էապես շեղվել իրականությունից: Օրինակ՝ լիաֆորմատ սենսորը 20 mm օբյեկտիվի հետ օգտագործելիս իրական տեսադաշտը կազմում է 84.0°, մինչդեռ պարզեցված կանոնը ցույց է տալիս 103.1°: Տարամիտումը պայմանավորված է նրանով, որ գծային պատկերումը մեծ անկյունների տակ չի կարող գծայնորեն պրոյեկտվել հարթ սենսորի վրա:
Սենսորի ձևաչափերը աստղալուսանկարչության մեջ
Տեսախցիկի սենսորի ֆիզիկական չափսերը անմիջականորեն թելադրում են ստացվող կադրի սահմանները: Ժամանակակից սարքավորումներում հանդիպում են մի քանի ստանդարտացված ձևաչափեր, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի իրեն բնորոշ չափսերը.
- Լիաֆորմատ (36 × 24 mm). Ստանդարտացված խոշոր սենսոր, որն ապահովում է առավել լայն տեսադաշտ միևնույն կիզակետային հեռավորության դեպքում:
- APS-C (23.5 × 15.6 mm). Լայնորեն տարածված ձևաչափ կիսապրոֆեսիոնալ հայելային և անհայելային տեսախցիկներում:
- APS-C Canon (22.3 × 14.9 mm). Canon արտադրողի սեփական APS-C ձևաչափը, որը փոքր-ինչ տարբերվում է ստանդարտ չափսերից:
- Micro Four Thirds (17.3 × 13 mm). Ավելի կոմպակտ սենսոր, որը հաճախ կիրառվում է թեթև համակարգերում:
- 1-inch (13.2 × 8.8 mm). Փոքր չափսի սենսոր, որը հաճախ հանդիպում է ուղղորդված աստղագիտական տեսախցիկներում:
- Միջին ֆորմատ 44 × 33 (43.8 × 32.9 mm). Գերխոշոր սենսոր՝ առավելագույն տեսադաշտի և բարձր թույլատրելիության համար:
Եթե օգտագործվում է մասնագիտացված աստղագիտական տեսախցիկ, որը չի համապատասխանում նշված ստանդարտներին, հաշվիչում հնարավոր է ընտրել «Այլ չափս» տարբերակը և ձեռքով մուտքագրել սենսորի լայնությունն ու բարձրությունը միլիմետրերով:
Կիզակետային հեռավորության և օպտիկական աքսեսուարների ազդեցությունը
Աստղադիտակի կամ օբյեկտիվի կիզակետային հեռավորությունը որոշում է պատկերի մեծացումը: Որքան մեծ է կիզակետային հեռավորությունը, այնքան նեղ է տեսադաշտը և այնքան մեծ է երկնային օբյեկտների պատկերը կադրում:
Օպտիկական համակարգի էֆեկտիվ կիզակետային հեռավորությունը կարելի է փոփոխել հատուկ օպտիկական տարրերի միջոցով.
- Բարլոուի ոսպնյակ (Barlow lens). Տեղադրվում է աստղադիտակի և տեսախցիկի միջև՝ մեծացնելով համակարգի էֆեկտիվ կիզակետային հեռավորությունը: Օրինակ՝ 2× Բարլոուի ոսպնյակը կրկնապատկում է կիզակետային հեռավորությունը, ինչի հետևանքով տեսադաշտը կրճատվում է կիսով չափ:
- Ռեդուկտոր (Focal reducer). Կրճատում է համակարգի էֆեկտիվ կիզակետային հեռավորությունը: Օրինակ՝ 0.8× ռեդուկտորը փոքրացնում է կիզակետային հեռավորությունը մինչև 0.8×, ինչը համամասնորեն ընդլայնում է տեսադաշտը 1.25 անգամ՝ թույլ տալով կադրում տեղավորել ավելի խոշոր երկնային մարմիններ:
Էֆեկտիվ կիզակետային հեռավորությունը հաշվարկվում է պարզ բազմապատկմամբ.
Էֆեկտիվ կիզակետային հեռավորություն = f × գործակից
Ապերտուրայի և կիզակետային հեռավորության տարբերությունը
Աստղագիտության մեջ տարածված թյուրիմացություններից է այն համոզմունքը, որ աստղադիտակի ապերտուրան (օբյեկտիվի բացվածքի տրամագիծը) ազդում է կադրի չափսերի վրա: Իրականում ապերտուրան պատասխանատու է բացառապես լուսահավաք ուժի համար: Այն որոշում է, թե որքան լույս է հավաքում աստղադիտակը և որքան կարճ կլինի անհրաժեշտ էքսպոզիցիայի ժամանակը թույլ օբյեկտներ նկարահանելիս:
Կադրավորումը և տեսադաշտը որոշվում են բացառապես երկու գործոնով՝ սենսորի ֆիզիկական չափսերով և համակարգի կիզակետային հեռավորությամբ: Միևնույն կիզակետային հեռավորությամբ, բայց տարբեր ապերտուրաներով երկու աստղադիտակներ կապահովեն բացարձակապես նույն տեսադաշտը միևնույն տեսախցիկի վրա:
Երկնային օբյեկտների անկյունային չափսերը
Տեսադաշտի պլանավորումը հեշտացնելու համար անհրաժեշտ է պատկերացնել հանրաճանաչ երկնային օբյեկտների անկյունային չափսերը: Որպես հիմնական կողմնորոշիչ հաճախ օգտագործվում են Լուսինը և Արեգակը, որոնց անկյունային տրամագիծը երկնքում տատանվում է մոտ 30′-ից մինչև 34′ (աղեղնային րոպե)՝ կախված Երկրից ունեցած հեռավորությունից:
Խորը տիեզերքի օբյեկտներն ունեն էապես տարբերվող անկյունային չափսեր.
- Անդրոմեդայի գալակտիկա (M31). Խոշոր օբյեկտ է, որի անկյունային չափսերը մի քանի անգամ գերազանցում են լիալուսնի տրամագիծը:
- Օրիոնի միգամածություն (M42) և Պլեադներ (M45). Պահանջում են համեմատաբար լայն տեսադաշտ ամբողջական կադրավորման համար:
- Օղակաձև միգամածություն (M57) կամ Յուպիտեր մոլորակ. Ունեն չափազանց փոքր անկյունային չափսեր և պահանջում են մեծ կիզակետային հեռավորություն:
Օպտիկական երկրաչափության սահմանափակումները
Հաշվիչն օգտագործում է ստենոպ (pinhole) տեսախցիկի իդեալականացված երկրաչափական մոդելը: Այն չի հաշվարկում և չի արտացոլում օպտիկական աղավաղումները (դիստորսիա), որոնք բնորոշ են իրական ոսպնյակներին:
Շատ լայնանկյուն կամ «ձկան աչք» (fisheye) օբյեկտիվների դեպքում իրական կադրի անկյունները ձգվում են ավելի շատ, քան ցույց է տրվում երկրաչափական նախադիտման մեջ: Բացի այդ, կադրավորման նախադիտումը հանդիսանում է մասշտաբային էսքիզ և չի կարող ծառայել որպես իրական ժամանակի աստղային քարտեզ:
Օգտագործման կանոններ և սահմանափակումներ
Հաշվիչի ճշգրիտ աշխատանքի համար գործում են հետևյալ կանոնները.
- Բարլոուի կամ ռեդուկտորի գործակիցը պետք է լինի խիստ 0.05-ից 20-ի միջակայքում:
- Բոլոր մուտքագրվող գծային չափսերը (սենսորի լայնություն, բարձրություն, կիզակետային հեռավորություն) պետք է լինեն զրոյից մեծ դրական թվեր:
- Չափազանց մեծ կամ անիրական արժեքներ ներմուծելու դեպքում համակարգը կցուցադրի համապատասխան զգուշացումներ՝ չափման միավորները (միլիմետրերը) ստուգելու հորդորով:
Տվյալների մշակում և գաղտնիություն
Այս հաշվիչն ապահովում է տվյալների տեղային մշակում: Ձեր մուտքագրած յուրաքանչյուր թիվ մնում է այս բրաուզերում. ոչինչ չի վերբեռնվում արտաքին սերվերներին: Հաշվարկներն իրականացվում են անմիջապես օգտատիրոջ սարքի վրա:
Հաճախ տրվող հարցեր (FAQ)
Ինչպե՞ս գտնել իմ տեսախցիկի սենսորի չափսը:
Նախապես սահմանված ձևաչափերի ցանկը ներառում է տարածված տարբերակները՝ լիաֆորմատ (full frame), APS-C, Micro Four Thirds, 1-inch և 44 × 33 միջին ֆորմատ: Այլ տարբերակների համար տեսախցիկի տեխնիկական անձնագրում գտեք սենսորի չափսերը միլիմետրերով և մուտքագրեք դրանք ուղղակիորեն: Աստղագիտական մասնագիտացված տեսախցիկների համար դրանք նշվում են նույն կերպ. օրինակ՝ քառակուսի 1-inch դասի սենսորն ունի մոտ 11.3 × 11.3 mm չափսեր:
Արդյո՞ք ապերտուրան փոխում է տեսադաշտը:
Ոչ: Ապերտուրան կառավարում է սենսորին հասնող լույսի քանակը (էքսպոզիցիայի ժամանակը և թե որքան թույլ աստղ կարող եք պատկերել), սակայն կադրավորումը կախված է միայն սենսորի չափսերից և կիզակետային հեռավորությունից: Միևնույն կիզակետային հեռավորությամբ երկու աստղադիտակներ կադրում են երկնքի ճիշտ նույն հատվածը՝ անկախ իրենց ապերտուրայից: