Наука и техника за младежта

Тук ще пренеса някои свои постинги, които не са били уважени с внимание другаде. Ще продължа постването на подобна информация тук.

Поствам тук този прост експеримент, демонстриращ намаляването на шума при наслагване на два еднакви образа. Впрочем, на този принцип действат много от най-новите цифрови фотоапарати, когато снимат много тъмни обекти.

1. На лявата снимка е оригиналът О.

2. На средната снимка е оригиналът с добавен шум - ОШ1 * . Създадена е и втора снимка ОШ2, със същите параметри на шума, но с нова негова случайна наредба. Тя не е показана, но е подобна на ОШ1.

3. На дясната снимка се вижда резултатът от сместа 0.5ОШ1 + 0.5ОШ2. Намаляването на шума е ясно видимо. Теоретично шумът трябва да намалее с корен от 2 .



* Има най-различни "шумови схеми" , които се прилагат в програмите за обработка на образ. В случая тя е следната: всеки пиксел с цвят R , G , B се заменя с пиксел R(1+xA) , G(1+xA) , B(1+xA) , където A << 1 е избираемата интензивност на шума, а x е случайно число между -1 и 1 . При всеки run наборът от случайни числа {x} е различен.

1. Намерих из нета, че топ-телескопите днес имат ъглово разрешение от 0.03 ъглови секунди, което е 0.15 микрорадиана. Някои следствия:

1.1. Ако дефинираме увеличението на един телескоп като отношение на неговото ъглово разрешение към това на човешкото око ( 1.6 ъглови минути ) , то увеличенията на съвременните топ-телескопи са от порядъка на 3000 пъти. Това обаче не е пълната картина, защото светосилата на едно огледало с диаметър 10 м е 4 милиона пъти по-голяма от тази на човешкото око при средно разширяване на зеницата.

1.2. Горните две цифри са в сравнително добро съгласие, защото за оптичните системи съществува ограничение на Релей, задаващо предела на разрешителната способност при видима светлина: αR = 138 / D

където αR е в ъглови секунди, а D (диаметърът на главната леща = апертурата) е в mm.

За огледало от 10 м = 10 000 мм формулата дава 0.014 ъглови секунди максимално теоретично разрешение. Което означава, че съвременната техника е достигнала до само 2 пъти по-лошо реално разрешение.

Ако приемем, че зеницата на окото е нормално разширена до 5 мм, то формулата на Релей ни дава за окото максимално разрешение от 28 ъглови секунди или около 0.5 ъглови минути. Виждаме, че Дядо Господ не се е справил по-добре със задачата, отколкото самият човек при своите технически творения...

1.2.1. Ако приемем твърдението на хората от двойния телескоп, че с интерферентни методи двете огледала дават еквивалентна апертура от 23 м , следва да припишем на този телескоп практическо увеличение от поне 7000 пъти.

1.2.2. От казаното до тук следва, че ако Дядо Господ бе решил - Господ знае защо - да ни снабди със зрение, позволяващо разрешителна способност, сравнима с тази на топ-телескопите (а за това г-н Релей изисква зрение в областта на Рьонтгеновите лъчи) , ние едва ли бихме виждали нещо повече, просто поради липса на чувствителност (малка апертура) на окото.

1.3. Един страничен извод от стойността на чувствителността на човешкото око. Щом тя е 1.6 ъглови минути = 0.00047 радиана, то на разстояние 40 см окото различава подробности до около 0.2 мм (виж обаче и забележката в 1.6) . Какво означава това за един компютърен екран със ширина 37 см, какъвто е моят ? Че той трябва да има хоризонтално 370/0.2 = 1850 пиксела, за да бъде адекватен на възможностите на окото. Е, той има 1440, т.е. не съм много зле.

1.4. Всъщност, посочената стойност 1850 пиксела ще ги прави все-още видими. Една стойност от около 3000 би била вече чудесна.

1.5. Подобна е стойността на хоризонталните пиксели при един 8-мегапикселов цифров апарат. Ерго, една негова снимка размер А4 landscape, наблюдавана от 30-40 см, препокрива възможностите на човешкото око.

1.6. Накрая, една забележка, касаеща различни дефиниции за разрешителната способност на окото, които битуват в проверената литература. Тъй като тя се определя най-често по неговата способност да различи две успоредни линии, разположени една до друга, има някои, които твърдят, че тази стойност трябва да се дели на 2, защото когато окото вижда 2 отделни линии, то всъщност вижда и една по-светла между тях (иначе не би виждало две). Според тази дефиниция, окото отива на 0.8 ъглови минути.

2. Какво ще виждаме с един топ-телескоп на лунната повърхност? Отговорът е леко разочароващ:

384 Mm * 0.15 microrad = 58 m

Иначе стоят нещата при разстоянието Атина - София. С такъв телескоп мога да виждам София с разрешение 8 см. Вероятно няма да мога да разпозная в един шофьор Логика, но неговата Xantia ще я разпозная със сигурност.

2.1. За тази цел обаче, аз трябва да кача телескопа си на цели 21 км над Атина, защото толкова е "потъването" на София спрямо мен поради кривината за Земята. Много скъпо ще ми струва..

2.2. Това съм го разправял на други, но може би ще е интересно за теб. Преди години бяхме на една конференция в о-в Лесбос, в градчето Моливос, разположено на северозападния бряг и известно (между другото) със своите красиви залези. Та както си седяхме в едно барче и се любувахме масово на поредния залез, зад чашки с различни хубави неща, аз пуснах на висок глас мухата "А дали залезът е "чист" ? " - т.е. дали слънцето залязва в морето, или в далечената ни пречи Олимп, макар и да не го виждаме, със своите 2911 м ?

Видях доста блокчета да се отварят и сметки да се правят. За да не съм многословен, залезът се оказа наистина "чист". Най-близкият остров е на 100 км, потъването му е 790 м, а той има-няма 150 м хълм. Това важи и за следващите, по-далечни. Има и пролука към Олимп, но той е на 330 км и потъването му е 8560 м. Ако бяха Хималаите, щеше да развалят номера..

Изследванията продължиха и през следващия ден. Намерихме един добър бинокъл и наблюдавахме от северния плаж едно малко турско градче с пристанище, намиращо се на 9 км от нас. И наистина: стоейки до морето, потъването от 6 м беше очевидно: не се виждаха никакви корабчета там! А като се качиш на десетина метра по скалите, картината е съвсем друга! Подобни наблюдения правехме по-късно и в Еретрия. "Потъването" на фериботите до Оропос ( 8 км разстояние, 5 м потъване) беше очевидно.

3. Що се касае до съвременните методи за стабилизиране на образа в телескопите (и другаде), виж тази удивителна статия:

http://en.wikipedia.org/wiki/Adaptive_optics

Изчакай и натоварването на тази анимация, която показва какво прави "адаптивната оптика" с оригиналния образ на една звезда.



Надявам се тази вметната сказка по физика да е била интересна за читателите.

Това, което демонстрирах с моите снимки на портокали е вариант на метода "Shift-And-Add". Само че при мен не се налагаше да шифтна.

The shift-and-add method (more recently "image-stacking" method) is a form of speckle imaging commonly used for obtaining high quality images from a number of short exposures with varying image shifts. It has been used in astronomy for several decades, and is the basis for the image-stabilisation feature on some cameras. The method involves calculation of the differential shifts of the images. The images are then shifted back to a common centre and added together. This provides an image with higher resolution (higher signal-to-noise at high spatial frequencies) than a conventional long exposure image.

http://en.wikipedia.org/wiki/Shift-and-add

Идеята е, че ако нещо, подложено на атмосферни смущения с типична времеконстанта 0.1 s се заснеме за 10 секунди, то ще бъде размазано. Ако обаче се направят 100 снимки, всяка с продължителност 1/100 от секундата, всяка от тях ще бъде много по-ясна, макар и много тъмна. Като се сумират образите на тези 100 снимки, като се внимава (софтуерно) те да се наложат точно една върху друга, резултатът ще бъде със същата яркост, както тази на 10-секундната снимка, но с много по-малък шум (по теория - кв. корен от 100 = 10 пъти по-малък).

Ще добавя още една картинка, в която нещата са доста по-"трудни". И ще бъда до край подробен.

1. Най вляво виждаме оригиналната снимка. В нея се вижда числото "5" , леко отличаващо се от фона, за да бъдат нещата по-драматични.

2. След нея е показана една от четирите ошумени версии. Те са с еднакво ниво на шума, но са 4 различни "хвърляния на зара" : Ш1, Ш2, Ш3 и Ш4. На показания пример едва ли някой би могъл да различи цифрата "5". Така е и при останалите 3.

3. Третата снимка е резултат от операцията 0.5 ( Ш1 + Ш2 ) . В нея се загатва фигурата "5" , но не особено ясно.

4. Последната снимка е резултат от операцията 0.25 ( Ш1 + Ш2 + Ш3 + Ш4 ) . Тук вече цифрата "5" се очертава доста по-добре.



Горните картини са с увеличение х2 , за по-добра "видимост" .

Най-сетне нещо положително, не само за българската наука и техника:

http://dnes.dir.bg/2008/03/12/news2762247.html

Един юнак предлага интересна и много проста система за стабилизация на фотоапарата, която вършела доста от работата на триножника, но давала много по-голяма свобода на фотографа. И тя е компактна и лесна за носене. Аз мисля да я пробвам през този уикенд.

http://www.metacafe.com/watch/1041948/1_image_stabilizer_for_any_camera_lose_the_tripod/

След като се види видеото, става ясно, че говорим за снимки с "нормални" скорости, до към 1/10 от секундата. А не за дълги експозиции в тъмна нощ.

Таки написа:Един юнак предлага интересна и много проста система за стабилизация на фотоапарата, която вършела доста от работата на триножника, но давала много по-голяма свобода на фотографа. И тя е компактна и лесна за носене. Аз мисля да я пробвам през този уикенд.

http://www.metacafe.com/watch/1041948/1_image_stabilizer_for_any_camera_lose_the_tripod/

След като се види видеото, става ясно, че говорим за снимки с "нормални" скорости, до към 1/10 от секундата. А не за дълги експозиции в тъмна нощ.

Накрая верен на науката и техниката позяпах Шарапова по бански.

"Голямото Куче" на Boston Dynamics.

"Космическият асансьор"

Кристалните черепи.

За фракталните конструкции.

( 54 минути!! За да напуснете филма, прекъсвайки неговото "товарене" , не е достатъчно да го спрете, а да смените съдържанието на страницата (Tab-a) или просто да я затворите!).

Boabab написа:
Накрая верен на науката и техниката позяпах Шарапова по бански.

то и за това си трябва стабилизатор и триножник

.. от това, отделено им във филма на Arthur Clarke. В този филм е платен данък на ефекта и на еуфорията, настъпила в резултат на напредъка на компютърите, направила възможна ефектната визуализация на тези обекти.

За сметка на това не бяха казани важни неща за предисторията на тази област, с основания, датиращи още от епохата на Лайбниц (с неговото "рекурсивно самоподобие", 17-ти век) , за абстрактното "чудовище" на Вайерстрас (непрекъсната функция, която никъде не е диференцируема, 1872) , за кривите на Пеано, за снежинката на Кох (1904) .. :



Не беше засегнато също интригуващото свойство на фракталите да притежават не-цяла размерност (при разумно обобщение на понятието).

Човекът, който може да предложи една интересна сказка по тази тема е Логик. Аз му предлагам да го направи, когато има желание и време. Аз само ще кажа, че показаната по-горе "снежинка на Кох" (заедно с начина на получаването й) има крайни размери, но безкрайна дължина* и фрактална размерност около 1.26.

Добавям и Хилбертовата "запълваща пространството" крива, с фрактална размерност 2 ( ! ) :



* може лесно да се види, че при всяка нова "стъпка" в създаването й държината й се увеличава с 1/3 .

–––––––––––––––––––––––

На Логика задавам и един въпрос, свързан с понятието "диференцируемост". Какъв е проблемът то да се обобщи така, че в точката на "прелома" производната да има средната стойност на тези "отляво" и "отдясно" ? Например, производната във върха на една делта ( Δ ) да бъде 0, понеже във околността на върха тя е +а отляво и -а отдясно?

Сателитните снимки показват, че разпадането е започнало на 28 февруари, когато от шелфа се е откъснал голям айсберг с размери 41 на 2.4 км и е повлякъл след себе си вътрешната дезинтеграция на шелфа. Разрушаването е била заснето и от специално изпратен самолет. Според Скамбос шелфът "Уилкинс" съществува в досегашния си вид от поне няколкостотин години, но притокът на топъл въздух и излагането на океанските вълни са довели до началото на разпадането му.

http://evropa.dnevnik.bg/show/?storyid=476374

На снимката: мой ракурс от района, направен с помощта на Google Earth. Най-големият айсберг вдясно от центъра има хоризонтален размер 2.7 км.

Сетевые шредеры

Не забравяй, че братушките присъстват в Космоса точно толкова, колкото хамериканците. Включително и на орбиталната станция, и на совалките, и навсякъде....
Така че шпионирането, доколкото го има, е вече международна дейност.

Заплахата е от Китай, ако разбираш какво искам да кажа. Ама докато "големите" го осъзнаят, чайниците ще стъпят и на Луната, и на Марс. Имат и научни ресурси, и пари да го направят.

Само изчакай 10-15 години, и пак ще приказваме...

Робърт Боев написа:

Само изчакай 10-15 години, и пак ще приказваме...

може ли и мен да включиш ?

nikiforov написа:

Робърт Боев написа:

Само изчакай 10-15 години, и пак ще приказваме...

може ли и мен да включиш ?

Ти си ми на листа.
Включен си by default

Сетих се за нещо, което отдавна бях забравила. Никога не съм се смяла толкова, както по времето, когато преди близо десет години превеждах статията на Хеншел "Киберспейслирика". Тогава нетът беше в зародиша си, но Хеншел с невероятно чувство за хумор усети лудостта, която ще се появи от него.

Усети как незначителни мижитурки и неудачници в живота изведнъж ще придобият чрез него някаква смехотворна важност в собствените си очи, поради възможността да разпространяват масово и безпрепятствено глупостта си. Но, надсмивайки се над киберлентяя, Хеншел още повече се надсмя над колегите си философи, които започнаха да пишат за същия този интернет-безделник киберспейслирика вместо критика и наука.

Съжалявам, че статията е с прекалено висок стил, но е излизала и в най-сериозното им списание по философия тук. Обаче същевременно е написана и със завидно за германец чувство за хумор, та аз буквално се тресях от смях, докато я превеждах навремето.

Ако някой има сили и търпение, да я прочете.

Киберспейслирика - Герхард Хеншел

Чета из нета, и то не където и да е .. :

На този ден Господ Иисус Христос, окичен с палмови клонки, възславян като Цар на Мира, влиза в Йерусалим на младо осле (магаренце) и е приветстван от насъбралото се множество с викове: "Осанна на Сина Давидов!".

http://www.aba.government.bg/news.php?newsid=1503

Знаете ли, че един венец от тръни е играчка в сравнение с това да се окажеш "окичен с палмови клонКИ" ? ? Защото дори и най-малките от тях се състоят от десетки дълги листа, всяко от които завършва с едно истинско шило, което по твърдост и острота не отстъпва на шивашка игла. Една средно-голяма палмова клонКА има дължина около 2 м , твърдост на стеблото, която не позволява дори на човек с богато въображение да я мисли като средство за "обкичване" , и голяма "бойна стойност" , ако някой реши да я ползва като оръжие. Само едно преминаване на такава клонКА през лицето ви, отгоре надолу, ще причини щети колкото 5 сиамски котки, решили да се "приземят" върху него, вкл. и рани в окото, които могат да бъдат фатални за зрението.

Така че истината вероятно е, че хората са размахвали високо палмови клони, в знак на приветствие и внимавайки да не наранят околните, но не и че са "кичили" Христос с тях.

Забележете жеста на Христос в долния витраж. Това е може би първообразът на Знака на Победата ( V ) , но със събрани двата пръста. Прилича на минималистичен вариант на "поуката с пръчките" на Кубрат. Оти като се разделят пръстите, та вземе в единия да остане духът, а в другия - тялото ... знаем какво следва ... ГрОб* без политическо представителство и други неприятности ..



* Туй е Дъскарево съкращение, понятно само за по-старите. Дъскарев е един буламдем, който много обичаше словсъкр.

Абе, кога е при вас Великден, ние тук отдавна го претупахме, че изядохме и яйцата, за козунаците да не говорим.

Наталия, през тази година имаме едно почти максимално раздалечаване между Католическия и Православния Великден.

Днес при нас започва Великата седмица. Вчера беше Цветница. А в идната неделя 27.04 е Великден.

Тази разлика се отрази и върху всички "пълзящи празници" , църковно-официални или не. Карнавалите на Рио и Венеция също бяха много по-рано от нашите.

Това не е единственото нещо, което обърква съзнанието на емигранта. Много тукашни празници нямат наши еквиваленти. В началото се бориш, опитваш се да празнуваш по вашему там. Накрая обаче се предаваш. Няма да забравя как се стрясках в началото на Хелоуин, като хлапетата застанеха предрешени на вратата ми. А сега от седмица приготвям лакомствата и ги чакам. Човек се подчинява на масата, пък и вече боядисани яйца по магазините едва ли има.

Ако искаш да почиташ и местните, и родните религиозни празници, работата нараства..

При нас нямаме такъв проблем с църковните празници. Остават някои национални, както Трети март или наближаващият 24-ти май.

До после.