Подбор камеры к дипскай телескопу

Астролюбитель? АстроФотоЛюбитель? АстроФотограф! Вот кто ты, вероятно. Раз читаешь этот текст. Быть может ты опытный боец и мои мысли лишь позабавят тебя, а может ты в самом начале Пути и готов выслушать мой вариант ответа на вопрос: «Какую камеру стоит купить к этому дипскай астрографу«?

Начну с самого начала. Какие бывают камеры для съёмки объектов глубокого (далёкого) космоса. CCD или CMOS, на самом деле не имеет почти что никакого значения в начале выбора. Имеет значение:

  • цена. Что логично, раз есть машина Жигули, а есть Ламборджини, то есть и астрокамера Canon EOS 450 Da б/у за 6500р, а есть какой-нить 35×35мм чёрнобелый монстр весом под пять кило и ценой с десяток килобаксов;
  • цветная или монохромная. По сути, все сенсоры с рождения монохромные («чёрно-белые»). Цветовая дифференциация наступает позже. Тогда, когда производитель сенсора решает, будет ли он наносить микросветофильтры по маске мсье Байера или оставит как есть — чб. Какие-то сенсоры, поэтому есть и чб, и цветные. Но многие, к сожалению, только цветные. Это порой сильно сужает выбор;
  • размер пикселя. Наиважнейшая техническая характеристика астрокамеры. Производитель, производя произведение CCD / CMOS искусства, от балды выбирает размер каждого пикселя в сетке Х на Y пикселей на своём новом сенсоре. Обычно, линейный размер каждого пикселя дипскай астрокамер лежит в пределе от 1мкм (очень мелкий) до 9мкм. Есть, конечно, камеры и с 28мкм пикселем, но это те самые ламборджини обычно : ).
  • разрешение камеры. Нетрудно догадаться, что количество пикселей производитель так же берёт с потолка. В одном сенсоре это лишь пол миллиона точек (камера разрешением пол мегапикселя). В другой же их аж 50 миллионов (50 мегапикселей). Обычное разрешение современных дип-астрокамер варьируется примерно от 2 до 35 Мпикс. Вдобавок к разрешению, производитель ещё и пропорции берёт с того же туманного потолка. Бывают 1:1 (квадратные), бывают 3:2, 19:6 и другие;
  • шум считывания. Тынц, сказала камера. Или тихо, без затвора, отсняла кадр и давай его переводить в цифру, загонять по USB / Ethernet / WiFi / … в комп. По пути от конденсатора накопления электронов пикселя к компу, к сожалению, так или иначе, возникает беспорядок. Какой-то электрон затерялся. А кой-где пришёл новый. В итоге мы говорим, что нормированный шум этой астрокамеры составляет столько-то электронов. Обычно мы говорим про 1 .. 16е шум считывания;

Ещё есть темновой шум, есть время считывания, бывают камеры с холодильником, а есть без него — это, хоть и важно, но тоже вторично. То есть понятно, что при езде на машине по городу АКПП удобней ручной коробки передач. Но и на ручной люди ездят. Говорят. Не суть. Суть вопроса — начать понимать какая же камера нужна. А с частностями уже можно разобраться позже.

В астрофотографии, на удивление новичков, отсутствует понятие увеличение. Однако, есть термин «масштаб изображения». Допустим, мы говорим, что эта галактика угловым размером 11 угловых минут отображается на камере размером в 666 пикселей. Это означает, что каждому пикселю досталось 11 * 60 / 666 = 0.99 угловых секунд. Угловой размер пикселя зависит только от фокусного расстояния объектива в миллиметрах и линейного размера пикселя (обычно в микронах). Простая формула, дальше покажу её, множит и делит одно на другое, выдавая искомое число 0.99″ из примера выше.

 

С камерами, надеюсь, стало чуууууть-чуть понятней. Вернёмся к объективу. К «этому самому» объективу (телескопу), который ты сдуру купил или планируешь. Который имеет определённую апертуру и фокусное расстояние. С точки зрения подбора камеры, для большинства простых объективов, всё равно какой он схемы (ньютон, апошка, шк-шка, мак, …), какое у него центральное экранирование и сделан ли он литой трубой или собран на ферме. Важна только апертура и важно только фокусное.

Апертура. Я не откажусь от полуметрового светосильного телескопа. А вот от шестиметрового длиннофокусного без адаптивки — откажусь.

Шутка, конечно, но с долей правды. «Апертура ради апертуры» — это тупик наркомана. Хочется больше… больше. Ещё больше!

Мне кажется, всегда нужно отталкиваться от задачи. Если задача — съёмка дипов, то скорей всего хочется, чтобы с одной стороны, не было оверсемплинга. С другой, чтобы undersampling не возник. А теперь ты спросишь, что за бесовские слова? 🙂 А я отвечу, попивая утренний чай. Что сумничал я только из-за понравившегося мне слова. А означает оно, что было бы круто, если б масштаб изображения на камере совпадал с тем, что может выдать твой объектив и с тем, что может пропустить твоя атмосфера. И чем же, простите на милость, мы ограничены? Хто мешает жить как завещал Великий Хаббл и пророк его — телескоп его имени? Таких основных факторов лишь два:

  1. диф. предел. Тут о нём хорошо рассказал Эрнест: тынц на астрономи.ру.
    Хорошо рассказал он, по моему мнению потому, что привёл простую понятную таблицу предела разрешения. Для 6″, например, разрешение меньше 0.8″ никак не получится;
  2. но 0.8 диф. предела — это неплохо. Потому как атмосфера у нас редко даст разрешение лучше 1″ — 1.5″. Бывает и 0.5″, но это только по праздникам. И то не на долго. Обычно же полтора-два в Краснодарском крае, 2 — 2.5 в Подмосковье. Про Чили вспоминать принципиально не буду. Хоть там 0.2 — 0.8″ сиинг.

Вот и получается, что 150-ка — подходящий объектив для камеры с боль-мень стандартным масштабом 1″ на пиксель (одна угловая секунда на пиксель). А для 500-ки можно замахнуться на разрешеньице покруче. Вот только реализовать его, скорей всего, может не получиться. А может получиться. 50 на 50.

Сиинг и дифракция, превращают звезду из элегантной точки, диаметром ноль целых и ноль десятых, в то, что мы в астрофотографии на фотке называем «звездой». В, если смотреть в профиль, колокол. В центре точки (звезды) яркость высокая, дальше поменьше-меньше-меньше и … утонуло в шумах. Астрономы нашли универсальный способ измерения размера звезды, назвав его FWHM. Я не буду останавливаться на этом подробно сейчас, скажу лишь, что FWHM 1″ — классно и прикольно. FWHM 2″ тоже неплохо, хоть и чуть смазано. FWHM 0.5 угловых секунд блин… это очень круто и чаще невозможно на этом оборудовании под этим небом вовсе.

Вот мы и нашли ориентир. Если говорить о короткой дудке (апошка 80 мм или фотообъектив, или), то диф. предел не даст разогнаться. На таком объективе 2 — 4″ на пиксель смотрятся органично. Огромные поля…. Орион чё-ко-пай, Плеяды, галактика Андромеды и т.п. ждут тебя, позируя в фас и профиль на небе.

Объектив (телескоп) поапертуристее просит 1″ на пиксель. Да, можно и 0.2″ на пиксель забарлушить, да не пропустят такое разрешение те два вышеозвученных негодяя — дифракция и сиинг. Так что 1″ само то.

Я начал набрасывать табличку, где исходя из фокусного можно подобрать оптимальную камеру под задачу. Тынц на гуглдок, где можно ввести свои значения и получить ответы на свои вопросы.

Теперь задача сильно упростилась. Из многообразия камер на рынке теперь можно выбрать пяток тех, что хоть как-то подходят технически. Дальше глянуть в пустой кошелёк и отбросить из них половину. Оставшиеся 2-3 камеры изучить детально и принять решение, что к Этому Телескопу нужна Именно Эта астрокамера.

 

(вдруг кто-то не читал мой бред и пропустил ссылку на табличку)

 

Orange Pi One (two)

Кратенько о победе Трансценда над Кингстоном.

Недавно борол я новый апельсин (мини-комп новой обсерватории Orange Pi) и упёрся в невозможность запуска установщика или рабочей копии Linux на мини-компе.

Так вот, купил в Краснодарском магазине «DNS» эту самую карточку MicroSD, Transcend на 8 гиг (10 класс). Скопировал на неё образ со старого апельсина. Вуаля. Заработало!

Теперь буду подключать реле и монтировать апельсин в шкаф.

Кстати, с подключением китайских блоков реле тоже не всё так гладко. Есть реле с прямым подключением, а есть с инверсным. Это значит, что для одних «0» на GPIO апельсина выключит реле, а на других — включит его.

«Ну и какая разница?», — спросишь ты, читатель? Ну, подумаешь, или подключить провод к другой паре контактов реле, или инвертировать программно. Невелика проблема.
Но нет, проблема есть. И она может дорого стоить.

Допустим, мандарин (ой, апельсин) понадобится перезагрузить. Мало ли для чего. Бывает, что компьютеры, серверы и мини-компы нужно перезагружать. А к нему уже подключена плата реле с инверсией. И да, программно или проводами настроено, что все реле выключены по «1» на портах апельсина. Однако, во время перезагрузки апельсин установит «0» на порты. Что приведёт к кратковременному (порядка секунды) включению всех реле.

На практике это может означать, что крыша обсерватории будет и открываться, и закрываться одновременно. Что обогрев рельс и питание астрографа включатся. Управляющий windows-комп тоже включится. Свет включится. Да мало ли что ещё. Может ещё двухкиловатный обогреватель или что ещё будет подключено к реле. Хорошо, если электросеть переживёт такое издевательство. Но, например, лебёдка крыши моей подмосковной обсерватории входила в ступор при попытке крышу открыть и закрыть одновременно.

Поэтому, для подключения я ставлю инвертор между апельсином и входом платы реле. Инвертор я собрал из того, что было под рукой — это микросхема набора ключей — транзисторов дарлингтона, известной в ардуино-среде микросхеме ULN2803.

Возможно, внешний вид моей поделки чуть хромает. Но заизолировано термоклеем отлично. Контакт паянный, не пропадёт. Разъёмы сидят плотно и не двигаются в процессе работы. Подобный «жук» работает в моей старой обсерватории уже почти два года без сбоев.