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8 Dicembre 2019
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GLOSSARIO – Alcuni termini utilizzati in astronomia digitale

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Alcuni termini utilizzati in astronomia digitale.

ADU, (Analog to Digital Unit, Unità da analogico a digitale) – In un’immagine digitale, esprime l’unità di misura del numero di elettroni presenti in un fotoelemento del sensore. Il convertitore analogico/digitale A/D della fotocamera (tradizionale o CMOS) converte il segnale analogico, prodotto gli elettroni immagazzinati nei singoli pixel del sensore, nei valori ADU.

Bias – E’ il rumore generato dalla fotocamera durante un’esposizione di durata uguale a zero. Ha origine dall’elettronica di gestione della fotocamera che tiene in un continuo stato di carica il sensore per far sì che i fotoni possano essere convertiti in elettroni.

Blooming – Il numero di elettroni contenuto nei pixel di un sensore è limitato (si veda la voce full well capacity). Quando questo numero massimo è superato, gli elettroni liberati fluiscono all’esterno del pixel e invadono quelli adiacenti sulla stessa colonna, formando la ben nota strisciata di luce che può invadere l’intera colonna. Il blooming può essere ridotto con opportuni accorgimenti. Ad esempio, intorno ad un pixel si dispongono dei particolari “contatti” elettrici che hanno il compito di raccogliere gli elettroni in eccesso scaricandoli a massa. Questo accorgimento, però –come si legge nel testo dell’articolo- limita il range di linearità del sensore, riducendone le prestazioni fotometriche.

Charge Transfer Efficiency – (CTE, efficienza del trasferimento di carica). Durante la lettura del sensore, è la percentuale degli elettroni trasferiti da un pixel a quello adiacente.

Dark Current (corrente di buio) – E’ costituita dagli elettroni emessi dal sensore anche in totale assenza di luce. E’ prodotta dall’agitazione termica degli atomi di silicio ed è espressa in elettroni al secondo ad una determinata temperatura. La corrente di buio, che aumenta man mano che cresce la temperatura del sensore, si misura attraverso un’esposizione ad otturatore chiuso. In realtà, il dark frame così ottenuto è costituito dalla somma del bias, del rumore termico e del rumore elettronico.

Deviazione standard – (σ). E’ un indice di variabilità, definito come la radice quadrata della media aritmetica dei quadrati degli scarti dei valori osservati rispetto alla media.

Dinamica – E’ il rapporto tra il segnale effettivamente raggiungibile ed il rumore corrispondente. Per gamma dinamica di un sensore si intende la sua intrinseca capacità di discernere differenti livelli di intensità luminosa in una immagine. Tradizionalmente si esprime in decibel, anche se spesso si preferisce rappresentarla come un rapporto semplice.

Efficienza quantica – (QE). Esprime il rapporto tra il numero di fotoni incidenti sul sensore e quelli che generano elettroni all’interno dei pixel. L’efficienza quantica varia con la lunghezza d’onda dei fotoni incidenti.

Flat field – (letteralmente: campo piatto). E’ l’immagine di un oggetto uniformemente illuminato nella quale appaiono tutti i difetti fotometrici prodotti dal sistema ottico e dal sensore (polvere, vignettatura, differenze di sensibilità dei fotoelementi, ecc.). Per correggere l’immagine astronomica la si divide matematicamente, pixel per pixel, per quella di flat field.

Full Well Capacity – (FWC, capacità di contenimento). E’ la capacità massima di contenimento di ogni fotoelemento del sensore, espressa in elettroni. In buona misura dipende dalle dimensioni del fotoelemento. Una grande FWC corrisponde ad un intervallo dinamico maggiore che consente di riprendere immagini con grandi differenze di luminosità.

FWHM – (Full Width at Half Maximum). E’ il diametro di una stella misurato a metà del valore di picco della sua luminosità

Guadagno (gain): Il guadagno fissa il rapporto tra il numero di elettroni contenuti nel fotoelemento ed il valore numerico che misura questa quantità all’uscita del convertitore analogico/digitale A/D. Si misura in e-/ADU.

Istogramma: Grafico in cui i pixel sono raggruppati per valore.

Rapporto segnale/rumore – (S/N ratio). E’ un indice della qualità dell’immagine. Rappresenta il rapporto tra il segnale misurato e la sua variabilità dal punto di vista statistico ed ha un’importanza fondamentale in quanto, con un unico valore numerico, fornisce un indice di qualità di un’immagine digitale.

Readout Noise – (RON, rumore di lettura). E’ il rumore introdotto dall’elettronica quando scarica il sensore e procede alla conversione del segnale A/D; si esprime in e-/pixel. La deviazione standard σ, calcolata sull’insieme dei fotoelementi di un’immagine di bias, è una misura del valore del RON.

Rumore – Il rumore in una fotocamera, CCD o CMOS, è una sorta di segnale casuale, del tutto imprevedibile che, in certi casi, può però essere determinato con metodi statistici.

 

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