Artemis - nova modularni kamerka na bazi Sony CCD

[Mesuge]

Zkousel jsem to tu prohledat jestli uz to tu nebylo, ale nic..

Takze jedna se o modularni kit kde se daji davat ruzne CCD chipy od Sony mozna i od jinych znacek v budocnu.
Podporuje to zatim ICX245, 255, 429, 285 a jejich barevne verze. Co se pak meni je firmware. Komunikace pres USB1.1 ma to 16bit AD prevodnik i kdyz ccd jsou samozrejme niz. Chlazeni peltier, montaz T. Maji to v kitech ruzneho stupne dokonceni - zrucni bastliri s vybavenim (oscilator) by meli zvladnout i ten nejlevnejsi/nejmin dokoncenej kit: http://www.artemisccd.co.uk/introduction.htm

Neco jako minirecenze od betatestera:
http://www.kolumbus.fi/tj.virtanen/astr ... Artemis429

[MMys]

Dle prvniho zkoumani to vypada jako velmi slusna prace.

Ja osobne bych to asi bezproblemu postavil. Cena je tak akorat, levneji se to uz snad udelat neda, ale i tak je cena na nase pomery relativne vysoka, aby tady nevznikl pocit ze je to nejak extremne levne. Velkou vyhodu vidim v moznosti prubezneho upgrade firmware i cipu.

Uvidime, jak se projekt bude dale rozvijet a jak se prosadi mezi amatery. Myslim, ze je to vec, ktera zaplnila mezeru mezi ruznymi modifikovanymi WEBkamerami a dospelymi profesionalnimi CCD kamerami.

[visig]

Nakolik myslite, ze tato kamera je odlisna od SAC kamer? Stale se rozhlizim po CCD vyrobcich, ale nejsem si jist, zda neco delat sam ci koupit jiz hotove. Nakolik dle Vaseho nazoru je obtizne sestavit kameru artemis z inzerovanych dilu?

[MMys]

visig napsal: Nakolik myslite, ze tato kamera je odlisna od SAC kamer? Stale se rozhlizim po CCD vyrobcich, ale nejsem si jist, zda neco delat sam ci koupit jiz hotove. Nakolik dle Vaseho nazoru je obtizne sestavit kameru artemis z inzerovanych dilu?
Výsledny efekt bude srovnatelný, vzhledem ke shodným pouzitym cipum. Ale Artemis bude spíše pro takové hračičky jako třeba já, se znalostmi v elektronice a možností osazování takové "drobotiny". Dokážu si představit, až budu mít více času, že si koupím sadu destiček, procesor s jádrem a něco si ubastlím. Malý čip pro začátek se mi válí v šuplíku, a kdyby se to osvědčilo, tak si třeba časem koupím větší senzor a vyměním to, přehraju firmware a jedu dál. Navíc pokud se od toho vyvine stejný objem aplikací a variant jako kolem modifikovaných WEBkamer, tak bude z čeho vybírat. Ale prostě to nikdy nebude hotový uzavřený projekt, kde koupíš hotovou kameru a návod k použití.

SAC je oproti tomu právě hotový sestavený výrobek, nikoli stavebnice. To je pro někoho výhoda, a pro někoho zase nevýhoda :- )

[MP]

Na tohle jsem nedavno koukal a je to opravdu hezke, zejmena pro hracicky. Ale mel bych k tomu par vyhrad ( to bych nebyl ja, abych nehledal mouchy na vsem ) :

1. Je to velice pomale. Prevodnik zvlada 0.5MSPS, coz napr. s IXC285 znamena po zapocteni nutnych synchronizaci a vycitani "cernych" okraju maximalne jeden obrazek za 4 sekundy a vzhledem k pouzitemu procesoru se neda predpokladat, ze by to s jinym prevodnikem slo rychleji. Ani tato rychlost neni vyuzita, obrazek v plnem rozliseni se cte 11 sekund. Pritom originalni obvody od Sony s timto CCD zvladaji 15FPS. K tomu je samozrejme potreba USB2.0, coz ovsem treba nove kamery SLX s timto chipem maji.

2. Tech 16 bitu je zbytecnych a jen to zdrzuji. HAD CCD maji "full well capacity" kolem 18000 elektronu, takze i kdyz bychom pocitali jednotlive elektrony, staci nam 14 bitu. Navic nejnizsi uroven sumu je kolem 5 elektronu na pixel ( autori Artemis uvadeji 8 elektronu ), takze staci rozliseni 11 nebo 12 bitu, dal uz se digitalizuje jenom sum. A s 12 bity delaji TI i Philips specialni prevodniky pro CCD, ktere jsou 50x - 60x rychlejsi, nez ten, co je pouzity v Artemis.

3. Pokud jsem spravne rozlustil fotky, tak pro USB komunikaci je pouzit standardni FTDI chip. To je pro kameru trochu malo, pritom treba ATMEL dela ARM mikrokontrolery s primo zabudovanym a mnohem flexibilnejsim USB portem ( procesor je napr. mozne bootovat pres USB a firmware mit v PC ).

4. Vetrak primo v kamere se mi take nelibi.

Ale jinak to je samozrejme chvalyhodny pocin.

[KaPr]

MP napsal:
2. Tech 16 bitu je zbytecnych a jen to zdrzuji. HAD CCD maji "full well capacity" kolem 18000 elektronu, takze i kdyz bychom pocitali jednotlive elektrony, staci nam 14 bitu. Navic nejnizsi uroven sumu je kolem 5 elektronu na pixel ( autori Artemis uvadeji 8 elektronu ), takze staci rozliseni 11 nebo 12 bitu, dal uz se digitalizuje jenom sum. A s 12 bity delaji TI i Philips specialni prevodniky pro CCD, ktere jsou 50x - 60x rychlejsi, nez ten, co je pouzity v Artemis.

Mozna, ze mas pravdu, ze 16 bit je zbytecnych, ale jen kvuli tomu sumu. Sony HAD maji fwc vetsi nez tebou udavanych 18ke. Pro 429AKL by to melo byt 55keV a to je pri zanedbani sumu 16bit. Nicmene i ten sum se musi digitalizovat, aby s nim slo neco udelat. Bez "slusne urceneho" backgroundu neurcis ani integralni intenzitu. Samozrejme, zalezi take na ADU, jestli pocitame jednotlive elektrony ci ne, ale i ty komercni CCD kamery maji ADU nekdy kolem 1 elektronu. Dalsi tve kriticke poznamky nemohu diskutovat, neb nejsem v elektronice tak zbehly. Snad jen, ze pro 429AKL mi 5 s na full frame nepripada az tak straslive. Pro submask update je <1s spicovni. A ventilanor na kamere ? Jak by jsi to chtel vyresit jinak ? Je tam peltier a ten se musi chladit. Jinak, aby bylo trochu zrejme, proc Artemis tak trochu branim: uz mam objednan zakladni kit, v supliku pripraven 429AKL a jen cekam az mi ten kit Steve posle. Pak, pokud najdu trochu casu a sezenu vsechny soucastky dam vse dohromady.

[MP]

No, je fakt, ze ICX429 ma dost velke pixely ( 1/2" a jen TV rozliseni ), ale s tou kapacitou to tak slavne nebude. Udaje se lisi, ale napr. pro ten ICX285 StarlightXpress u svych kamer uvadi 27000 a sum 12, merena hodnota ve studii, na kterou jsem tu nedavno odkazoval, byla 18000 a sum 5 ( asi zalezi na teplote, napeti atd. ). V kazdem pripade bude ve spojeni se zesilovacem pomer signal/sum urcite horsi, nez 70dB. A na to 12 bitu opravdu staci ( uplne staci, kdyz je sum digitalizovan v tom poslednim bitu, dal uz to nema smysl, zadna uzitecna informace nepribyva ).

Ta rychlost staci, pokud se to bude pouzivat jako fotak a ne jako kamera ( na to by to ovsem chtelo vetsi rozliseni ). S ExView HAD bezne delam spoustu expozic pod 1sec. a maximum se pohybuje kolem 15sec., takze pak ta rychlost vycitani zdrzuje. A pri ostreni a zamerovani se docela hodi i tech "televiznich" 50 pulsnimku za sekundu.

Jak to udelat bez vetraku uvnitr ? Vetsina podobnych kamer ma vetrak zvenku, vzadu, co nejdal od chipu i dalekohledu. A ja radeji montuji na peltiery velikanske chladice bez vetraku ( ucinnost nic moc, ale na chlazeni CCD to staci ).

[KaPr]

Hmm, ja doufam, ze se s to fwc pletes. Bylo by to pro mne zklamani... Nicmene co se tyka tveho tvrzeni o nesmyslnosti digitalizace sumu, tak nesouhlasim. Uz tady na toto tema probehla diskuse. V mem chapani by digitalizace sumu v poslednim bitu znamenalo, ze bud musis mit tak velke ADU, ze se tech 8 ci 11 elektronu vejde do jednoho bitu, coz znamena, ze rozskatulkovani by bylo tak hrube, ze by jsi ztratil moznost detekovat male rozdily i ve velkych signalech (tak je samozrejmne pritomn i statisticka chyba)
a nebo
se cely digitalizovany signal musi "posunout" o ty 3-4 bity pri zachovani maleho ADU. To by vedlo k tem 12-13 bitum, o kterych mluvis asi ty. Je pravdou, ze by se tim naramne zvysila rychlost prenosu. Pokud ovsem odhledneme od rychlosti je to celkem jedno, kdyz se udelaji opravy na dark field.

Mas taky urcite pravdu co se tyka delky expozic. Pri expozicich do 15 s je 5s uz znat, ale to jsem jaksi vzal na vedomi.

No a co se tyka chlazeni - zajimavy napad. Mne by se to celkem libilo nemit vetrak. Jaky peltier pouzivas, jaky chladic a o kolik to zchladis ?

[MP]

Pouzivam nejmensi peltiery, ktere se tu v okoli daji sehnat ( 30x30x4.7mm, max. 8.1V, 3.3A, 16.4W, 68st.C, v Praze prodava GM Electronic ). Nevyuzivam je zdaleka naplno, ale mensi jsem nesehnal. Mam dva zapojene v serii ( chladice po stranach kamery ) a poustim do nich od 1 do 1.5A ( napeti nejakych 6-8V ), pri vyssim vykonu uz se chladice vyrazne zahrivaji a ucinnost klesa.

Ale mnohem lepsi reseni ma na svych kamerach StarlightXpress : nepotrebuje vetrak, ani velke chladice, uvnitr je maly peltier jen na CCD a je chlazeny mirne zebrovanym valcovym pouzdrem kamery. Jenze to bych v amaterskych podminkach tezko vyrabel.

Jeste k tomu poctu bitu : kdyz je nekolik poslednich bitu nahodnych ( sum ), tak skutecne nema cenu zaznamenavat vic, nez jeden z techto bitu. To ma vyznam az pri statistickem zpracovani ( skladani vice obrazku ) a tam dostaneme vic bitu prave tim skladanim ( ja vim, uz jsme tu o tom diskutovali ).

Ale napadl mne jiny duvod, proc je tech 16 bitu u Artemis potreba : ten prevodnik je standardni A/D, neni urceny pro zpracovani signalu CCD. U zpracovani signalu CCD jsou dulezite dve veci - CDS ( correlated double sampling ) a nastaveni urovne cerne. CDS u kazdeho pixelu zaznamena dva vzorky - prvni v "mezere" mezi pixely a druhy v presne definovanem okamziku behem vystupu signalu z pixelu ( neni konstantni v case ). Do ADC pak posila rozdil obou vzorku. Tim je zajisteno, ze se digitalizuje prave jen signal z pixelu CCD a ne ruzne ( promenlive ) DC slozky. Nastaveni urovne cerne se provadi automaticky na zacatku a na konci kazde radky, kdyz se ctou "cerne" pixely na maskovanych okrajich CCD ( to je ten rozdil mezi celkovym a efektivnim poctem pixelu ). Ridici signaly pro tyto funkce posila primo casovaci obvod CCD. Pokud prevodnik tyto funkce nema, potrebuje vyssi rozliseni, protoze rozsah signalu z CCD tvori pouze cast celkoveho rozsahu digitalizovaneho signalu a tu cast musi vybrat az procesor za prevodnikem.

Pro presnejsi predstavu doporucuji prostudovat datasheet nektereho prevodniku, ktery je pro digitalizaci signalu CCD urcen. Napr. TDA9962 od Philipse ma sice jen 12 bitu, ale ma takove moznosti rizeni vzorkovani a nastaveni urovni, ze vysledny efekt je stejny, jako by mel o par bitu vic ( a pritom umi 30MSPS ).

[VooDooMaster]

vim ze je to truchu mimo diskuzi, ale nechce se me zakladat nove tema . Chtel bych se zeptat co presne znamena rozdeleni Class 1 az 3 u CCD kamer ( napriklad udavanych v popisu produktu od sbigu) ?

[Rambo]

VooDooMaster napsal: vim ze je to truchu mimo diskuzi, ale nechce se me zakladat nove tema . Chtel bych se zeptat co presne znamena rozdeleni Class 1 az 3 u CCD kamer ( napriklad udavanych v popisu produktu od sbigu)  ?
Nejsem sice odborník, ale je to kvalita vyrobených čipů a jejich roztřídění. Při výrobě se stává, že některé buňky nemusí být aktivní (dead pixel) a podle počtu těchto buněk v čipu jsou tyto označovány a rozdělovány do tříd. Doufám, že jsem si to ňejak nepopletl.

[MilAN]

VooDooMaster napsal: Chtel bych se zeptat co presne znamena rozdeleni Class 1 az 3 u CCD kamer ?zde :
http://www.sbig.com/FAQ/SBIGFAQ.htm
viz: index: class CCD

[MP]

Vyse uvedene plati pro chipy od Kodaku v SBIG. Pro chipy od Sony povazuje StarlightXpress za Class 1 chipy, ktere :
nemaji zadny "dead pixel" ( cerny bod )
nemaji cadny "column defect" ( vadny svisly pruh )
maji maximalne 6 "hot pixelu" ( plne saturovanych, bilych bodu ) pri expozici 10 sec.

Pro tyto relativne male chipy to neni zas tak prisne kriterium, podle mych zkusenosti by jej splnila i cast tech levnych "bezpecnostnich" kamerek, kde chipy evidentne vubec tridene nejsou. Ale napr. u velkych "astronomickych" chipu od Fairchildu se casto Class 1 lisi cenove od Class 3 v pomeru 10:1 ( a pritom nejake hotpixely jsou tam stejne vzdycky ).

[KaPr]

MP napsal: Ale napadl mne jiny duvod, proc je tech 16 bitu u Artemis potreba : ten prevodnik je standardni A/D, neni urceny pro zpracovani signalu CCD. .....

Smekam klobouk !
Dotazal jsem se na toto i jine autoru Artemis a doslalo se mi teto odpovedi:

Question 1

The buffer does not increase the readout speed beyond the time on the
website. Rather if the PC the camera is used on is too slow to accept data
at this speed the buffer takes up the slack and prevents artefacts (white
dots and lines) from appearing in the image at the points were the read out
of the CCD would have stalled. Its to do with the way USB works. We can
not demand that the PC receives data from the camera but rather the PC asks
for data when its able to process it.

Question 2

This a good one. First point relates to stacking. By stacking a number of
images we increase the signal to noise ratio but only if we have also
digitised the noise in the original image. So we need to digitise some bits
of noise. Second we are only using 3/4 of the ADCs range for pixel values.
The other 1/4 or the range relates to precharge levels. This relates to a
process called correlated double sampling (CDS) which is a bit too complex
to go into here. This is quite unusual for astronomical cameras to do CDS
in software but we believe it makes the best use of the 16bit converter we
are using. If I could read Czech it would be nice to take part in this
debate as pretty interesting though does get complex quite quickly.

Question 3

The dynamic range for any CCD camera is given by the full well depth /
readout noise. For the 285 this is about 32000/8= 4000 or 12 bit. This is
about the same as any CCD from starlight, SBIG etc. However its absolutely
necessary to digitise an image to a greater precision than the CCD's dynamic
range if we plan to do any processing (eg dark frame, flat field, or
stacking). It might be that we could have used a 14 bit ADC but this would
have been marginal. A 16bit ADC while appearing overkill makes sure we get
the best from the camera.
It's a complex subject to treat with mathematics but you would see the
effect by of reducing the cameras image to 12bits before processing.

Pokud by mel nekdo potize s prekladem, rad prelozim.