Astrovid StellaCam II CCD versus klasická CCD

[pesvo]

Pánové,

neodolal jsem a taky bych se k tomu chtěl vyjádřit (alespoň, co se týká fotometrie).

Ono totiž v tom porovnání je několik různých aspektů a asi se to nedá jen zjednodušit na např. počet bitů převodníku. Ale, když už jsem u toho 12/16 bit, tak samozřejmě, co psal Luboš ohledně poměru signál/šum je něco pravdy, ale dovolil bych si to upřesnit.

Nejde ani tak o poměr signál/šum (snad jen v případě dosahu v mag.), ale o poměr signál 1. hvězdy / signálu 2. hvězdy, přičemž pod signálem rozumím hodnotu v ADU, kterou poskytne např. aperturní fotometrie po všech potřebných kalibracích (obvykle Dark a Flat). Tak a problém je v tom, že např. u SBIGovských kamer je reprodukovatelnost měření pro "rozumné expozice" (tím myslím expozice od 30s do 300s např.) okolo 1%, což když dosadíte do Pogsonovy rovnice, dostanene delta mag. kolem 0.01 mag., což je asi tak hranice přesnosti, kterou mohou klasické CCD kamery (např. SBIG nebo G2) dosahovat. Nebavím se teď o velkoformátových potvorách chlazených tekutým dusíkem apod., to je o něčem jiném. Bohužel ta chyba 1% je ale u všeho - u Dark i Flat snímku (to lze ale dost dobře korigovat průměrováním nebo mediánem z více snímků), ale i u skutečného fotometrického snímku (ten je obvykle jeden a vstupuje jako "jeden bod" do výsledné světelné křivky, takže se tam to 1% uplatní v celé velikosti). Tak, abych to zkrátil, mě je přeci úplně jedno, jestli mám hvězdu na hodnotě 40 kADU s chybou 400 ADU (tedy od 39.600 do 40.400 ADU) nebo 4.000 ADU s chybou 40 ADU (tedy od 3.960 do 4.040 ADU) ! Jde jen o to, jestli se tomu A/D převodníku dá věřit a jestli např. nerovnoměrnost citlivosti jednotlivých pixlů a sposta dalších faktorů mi nebude tu chybu 1% zvyšovat. Když se na to podívám z tohoto pohledu, pak mi může být úplně jedno, mám-li v kameře 12-ti nebo 16-ti bitový převodník, pokud je chyba měření v obou případech stejná.

Druhá a zásadnější věc je linearita. Jak zaznělo např. loni na CCD workshopu z úst Pavla Cagaše (výrobce G2 kamer), tak jakékoliv čipy s ABG nejsou z principu lineární v žádném rozsahu. Dokonce i čipy s NABG (jako např. ty ve SBIGach nebo G2) jsou lineární jen do určitých ADU. Např. při fotometrii hvězdy za účelem sledováno exoplanet je čip Kodak KAF-0402ME lineární s přesností 1 promile jen do hodnoty kolem 10 kADU a pro běžnou fotometrii je použitelný jen do 40 kADU (chyba linearity na úrovni 1%). Samozřejmě, že toto vše platí při Bin 1x1, u větších "pixlů" (Bin 2x2, 3x3) lze použít plný rozsah. No a problém je v tom, že (pokud vím), nikdo s nějakou závislostí ADU na intenzitě vůbec nepočítá. Ti, kteří mají NABG čipy, tiše předpokládají, že jsou jejich čipy jakž takž lineární a počítají přímo z hodnot ADU magnitudy. Ti, kteří mají čipy ABG, si pak dávají pozor, aby byli v "lineární oblasti", jejíž hranice u konkrétní kamery ale nikdo neověřoval. Možná by bylo velmi zajímavé udělat nějaké laboratorní měření, které by ukázalo závislost ADU na intenzitě. Ale to by se muselo udělat pro každý pixel, pro každý fotometrický filtr, pro každou používanou teplotu čipu, pro všechny užívané expoziční časy a intenzity ozáření (!), protože všechny tyto parametry mohou mít na závislost ADU na ozáření vliv. Kdyby se ale taková funkce našla (a bylo na ní spolehnutí - je to v podstatě něco jako kalibrace), pak by snad fotometrie šla dělat i s čipy ABG...

[MP]

Tyto kamery nemam, ale neodpustim si poznamku k tomu "podvodnemu" 12bitovemu snimani : kdyz je skutecna vyuzitelna full-well kapacita radove 20-30 tisic elektronu a sum a jine rusive signaly na urovni 5-10 elektronu ( coz jsou obvykle vlastnosti kvalitnich CCD kamer ), je teoreticky maximalni dynamicky rozsah kolem 70dB ( a to by musela byt zatracene dobre odrusena a chlazena kamera ), takze optimalni rozliseni pro zaznam je prave 12bit. Vic nevyuzijete. Kamery s 16bit prevodniky je mivaji ze dvou duvodu :
1) procesor stejne pracuje s 16bitovym formatem, tak proc tam nedat 16bitovy prevodnik
2) chybi nektere podstatne analogove obvody pro vycitani CCD ( hlavne CDS a dynamicke nastaveni cerne urovne ), takze je nutne prevadet vetsi rozsah hodnot a ty spravne urovne z toho "vydolovat" digitalne.

Obzvlaste v tom druhem pripade jde o znacne zavrzenihodny zpusob zpracovani signalu, kdy vysledne hodnoty mohou byt zatizeny znacou chybou - jde o digitalni rekonstrukci analogove zkresleneho signalu. U fotek to moc nevadi, u fotometrie ano.

Takze zaver : 12bitovy prevod zachyti plny dynamicky rozsah citliveho CCD. Vyssiho rozliseni lze dosahnout jen statistickym zpracovanim vetsiho mnozstvi snimku.

I vetsina digitalnich fotoaparatu pouziva 12bitove prevodniky ( kvuli rychlosti ), nektere i 10bitove ( kompakty s vetsim sumem, tedy mensi dynamikou ).

[Alien_MasterMynd]

MP napsal: Tyto kamery nemam, ale neodpustim si poznamku k tomu "podvodnemu" 12bitovemu snimani : kdyz je skutecna vyuzitelna full-well kapacita radove 20-30 tisic elektronu a sum a jine rusive signaly na urovni 5-10 elektronu ( coz jsou obvykle vlastnosti kvalitnich CCD kamer ), je teoreticky maximalni dynamicky rozsah kolem 70dB ( a to by musela byt zatracene dobre odrusena a chlazena kamera ), takze optimalni rozliseni pro zaznam je prave 12bit. Vic nevyuzijete. Kamery s 16bit prevodniky je mivaji ze dvou duvodu :
1) procesor stejne pracuje s 16bitovym formatem, tak proc tam nedat 16bitovy prevodnik
2) chybi nektere podstatne analogove obvody pro vycitani CCD ( hlavne CDS a dynamicke nastaveni cerne urovne ), takze je nutne prevadet vetsi rozsah hodnot a ty spravne urovne z toho "vydolovat" digitalne.

Obzvlaste v tom druhem pripade jde o znacne zavrzenihodny zpusob zpracovani signalu, kdy vysledne hodnoty mohou byt zatizeny znacou chybou - jde o digitalni rekonstrukci analogove zkresleneho signalu. U fotek to moc nevadi, u fotometrie ano.

Takze zaver : 12bitovy prevod zachyti plny dynamicky rozsah citliveho CCD. Vyssiho rozliseni lze dosahnout jen statistickym zpracovanim vetsiho mnozstvi snimku.

I vetsina digitalnich fotoaparatu pouziva 12bitove prevodniky ( kvuli rychlosti ), nektere i 10bitove ( kompakty s vetsim sumem, tedy mensi dynamikou ).

Taky ten 16b bude mit vyhodu v poctu efektivnich bitu, protoze u nej muzu zahodit spodni 4 bity a tim se elegantne zbavim kvantovaciho sumu a podobnych nesmyslu a dostanu cista 12b data, kdezto u toho 12b bude ENOB<12, takze mereni bude zatizene vetsi chybou.

[robert]

Děkuji za obsáhlé odpovědi.
Teorie spousty,které,abych se přiznal,zatím příliš nerozumím.
Po přečtení mi z toho vyplývá,jak shrnul MMYS,že StellaCam nebrat a Astropix s kompromisy na straně proměnek.
Hloubku těch kompromisů by myslím nejlépe zjistil nějaký zkušený proměnkář.
Najde se někdo?

[ivanmsk]

robert napsal:
Hloubku těch kompromisů by myslím nejlépe zjistil nějaký zkušený proměnkář.
Najde se někdo?Dobry napad. Pri nejakej prilezitosti (astrostretnutie, vyjazd za pozorovanim, navsteva u niektoreho z kolegov premenkarov a pod.) to urcite vyskusame. Tiez som zvedavy. Ale to asi az niekedy na jar alebo v lete, ked sa trochu vymotam z prace - teraz je to peklo.
Naozaj by bolo najlepsie ukazat co kamera vie.

[SKYMASTER]

Jezisi, poslete ji Lubosovi Bratovi nebo Petrovi Svobodovi, at treba porovnaji s nejakou rekneme standardni kamerou jako ethalonem.

Kazda kamera ma pochopitelne sve vyhody ci nevyhody a urcite se pro ni najde situace, kde ty ostatni strci do kapsy.

Ale UKRADLI JSTE MI moje "vlakno" sycaci no budiz odpusteno

[SKYMASTER]

robert napsal: Děkuji za obsáhlé odpovědi.
Teorie spousty,které,abych se přiznal,zatím příliš nerozumím.
Po přečtení mi z toho vyplývá,jak shrnul MMYS,že StellaCam nebrat a Astropix s kompromisy na straně proměnek.
Hloubku těch kompromisů by myslím nejlépe zjistil nějaký zkušený proměnkář.
Najde se někdo?
Stellacam na promenky skutecne neni. Je to krasna kamerka na koukani. Samozrejme i s Astropixem pujdou delat promenky, ale proste s omezenimi, kterym se musi uzpusobit pozovaci program.

Mozna by bylo lepsi, aby jsi pred tim zjistil co vubec chces v promenarine pozorovat a pak tomu prizpusobil technicke vybaveni.

Rozdily budou a verim, ze meritelne bez problemu a pokud si tester da praci, pak najde urcite radu testu, kdy ona ci ona kamera propadne se znamkou pet.

[robert]

Samozřejmě bych chtěl lepší vybavení,ale je to stále otázka peněz a kompromisů.Nechci utratit desetitisíce a pak zjistit,že se s tím dál nedostanu.
No nic budu ještě chvíli sledovat teoretický cvrkot.Stejně ještě musím dodělat pointaci a celé to nastavit a odzkoušet tuhost při fotografování.
Na kolik přijde Astropix1.4 nějak to nemohu najít.

[SKYMASTER]

Vyrobce na svych strankach uvadi, ze ho musis kontaktovat http://www.softhard.sk/astropix

Cenik G2 od Moravskych pristroju najdes na
http://obchod.mii.cz/?lang=405&cat=10

Lubos Brat ma jak SBIGa, tak nove zapujcenou i G2 a muze ti pripadne podat presne informace. Astropix v CR nevim, ze by nekdo mel a pouzival pro fotometrii, mozna se mylim, vyrobce ti poda presnejsi informace urcite pripadne i s kontaktem.

V kazdem pripade at koupis co koupis uz v pripade nakupu jsi udelal spatne  ;) proste za rok bude technika lepsi, levnejsi, dostupnejsi  :D

Ja osobne mam SBIG ST-2000XM, Astrovida a ted ma moji novou kameru G2 prave pujcenou Lubos, protoze ja ji budu potrebovat az bude tepleji

[Duk]

Tuším, že už to bude víc jak rok, co jsem se o kameru Astropix 1.4 zajímal, přímo u slovenských kolegů.
Cena, pokud si dobře vzpomínám, vycházela něco kolem 100 tisíc Kč

[SKYMASTER]

MP napsal: Tyto kamery nemam, ale neodpustim si poznamku k tomu "podvodnemu" 12bitovemu snimani : kdyz je skutecna vyuzitelna full-well kapacita radove 20-30 tisic elektronu a sum a jine rusive signaly na urovni 5-10 elektronu ( coz jsou obvykle vlastnosti kvalitnich CCD kamer ), je teoreticky maximalni dynamicky rozsah kolem 70dB ( a to by musela byt zatracene dobre odrusena a chlazena kamera ), takze optimalni rozliseni pro zaznam je prave 12bit. Vic nevyuzijete. Kamery s 16bit prevodniky je mivaji ze dvou duvodu :
1) procesor stejne pracuje s 16bitovym formatem, tak proc tam nedat 16bitovy prevodnik
2) chybi nektere podstatne analogove obvody pro vycitani CCD ( hlavne CDS a dynamicke nastaveni cerne urovne ), takze je nutne prevadet vetsi rozsah hodnot a ty spravne urovne z toho "vydolovat" digitalne.

Obzvlaste v tom druhem pripade jde o znacne zavrzenihodny zpusob zpracovani signalu, kdy vysledne hodnoty mohou byt zatizeny znacou chybou - jde o digitalni rekonstrukci analogove zkresleneho signalu. U fotek to moc nevadi, u fotometrie ano.

Takze zaver : 12bitovy prevod zachyti plny dynamicky rozsah citliveho CCD. Vyssiho rozliseni lze dosahnout jen statistickym zpracovanim vetsiho mnozstvi snimku.

I vetsina digitalnich fotoaparatu pouziva 12bitove prevodniky ( kvuli rychlosti ), nektere i 10bitove ( kompakty s vetsim sumem, tedy mensi dynamikou ).

Jen mala technicka. Napr. SBIG Model ST-7XME, ST-7XMEI, Model ST-8XME, ST-8XME ma Full Well Capacity 100,000 e-, ST-9XE a ST-9XEI 150.000e-
a jsou i kamery s 200,000 e-. Coz je o 3x - 6x vice nez uvadis.

[ivanmsk]

SKYMASTER napsal:
Ale UKRADLI JSTE MI moje "vlakno" sycaci no budiz odpusteno :Dsorry, sorry, sorry, tak uz to na AF chodi, ze sa z toho sem-tam vyklube nieco uplne ine.
Na premenky astropix 1.4 pravdepodobne este nikto nepouziva, zatial sa vyuziva hlavne pri pozorovani Slnka (chromosfera, protuberancie, fotosfera) kde je jej sila v rychlosti vycitavania a v moznosti kratkych expozicii.
Na nocne pozorovanie pouziva kameru (starsi model) Palo Rapavy v Rimavskej Sobote (popri pozorovani fotosfery a protuberancii) a nasa pozorovacia skupina (ceres, funtomas, moja malickost a zopar dalsich).
Este k cene: je to 3.500,-EUR bez DPH, ale myslim, ze som to uz niekde na AF spominal...

[brat]

ceres napsal:
Celkom nerozumiem. Pri 20 cm Newtone sa za 1 s dostanem do 17 mag, pri rozumnom odstupe signal/sum do 15 mag. Myslim, ze do tejto hranice je dost sledovatelnych objektov... Premenne okolo 10 mag mozno sledovat so subsekundovou frekvenciou, 10 mag s dobrym odstupom signal/sum nasnimam za 0,05 s. Ale uz to nechajme...
Abych uvěřil tomu, že s 20cm aperturou získáš "rozumný" signál hvězdy 15mag za 1s, tak to bych to musel vidět. Zdá se mi to spíš jako pohádka (ale  hezká )
Sice mám starší ST-8 kameru, ale na 20cm RL musím integrovat alespoň 60s, abych ze snímku získal data s chybou menší než 0,1 mag.

Pokud jsou nové CCD čipy tak citlivé, tak nevím, proč se staví 11m dalekohled, aby zachytil s expozicí 0,1s objekty 17mag slabé s přesností ~0,01 mag

(viz
http://www.salt.ac.za/public-info/miles ... -pictures/)

Opravdu prosím o trochu střídmosti.

Ale pokud se pletu a dokážete dělat taková pozorování, tak vám doporučuji k otestování DE CVn. Je to zákrytová dvojhvězda, kde zakrývající objekt je bílý trpaslík. Pokles do minima trvá méně než 60s (i když se zdá, že jak kdy, někdy to může trvat i déle) a hloubka zákrytu je 0,05mag.
Má dvě pozorování jsou zde:
http://pod.snezkou.cz/altan/vysledky.ph ... star=decvn

Na jaře 2007 bude na tuto hvězdu organizována pozorovací kampaň (dle CCD databáze AICU Ondřejov http://nyx.asu.cas.cz/~lenka/dbvar/)

Zdraví LB

PS
DE CVn má 13,7 mag v R oboru.

[robert]

Astropix za 100tisíc?V tom případku není co řešit.
Za 70 pořídím G2 i StellaCam.Odpověď:Nepořídím páč je nemám.

[SKYMASTER]

V ovlasti rychleho vycitani by mohli konkurovat kamery pres USB 2.0. Vubec nechapu, proc je SBIG ci dalsi nevyrabi. Kde je problem? Uz delate FireWire 800 ?