Kamery C2 jsou navrženy pro spolupráci s řídicím počítačem (PC). Na rozdíl od např. digitálních fotoaparátů, které pracují nezávisle na počítači, vědecké kamery obvykle vyžadují počítač pro řízení práce, stahování, zpracování a ukládání snímků atd. K ovládání kamery je zapotřebí počítač, který:

1. Je kompatibilní se standardem PC a provozuje moderní 32 nebo 64 bitový operační systém Windows.

2. Používá x86 nebo ARM procesor a provozuje 32 nebo 64 bitový operační systém Linux.

   Poznámka:

   K dispozici jsou ovladače pro 32 bitové i 64 bitové systémy Linux, ale program pro ovládání kamer a zpracování snímků SIPS, dodávaný spolu s kamerami, vyžaduje operační systém Windows.

3. Podporovány jsou také počítače Apple Macintosh s procesory x64.

   Poznámka:

   Na počítačích Mac jsou v současné době podporovány jen některé aplikace.

Kamery C2 používají ke spojení s řídicím PC rozhraní USB 3.0, pracujícím na rychlosti 5 Gbps. Jsou ale také kompatibilní s rozhraním a kabely USB 2.0.

Alternativně je možné použít rozhraní Moravian Camera Ethernet Adapter. Tento adaptér dokáže připojit až 4 kamery série Cx (s CMOS snímači) nebo Gx (s CCD snímači) a nabízí 1 Gbps a 10/100 Mbps rozhraní Ethernet pro přímé spojení s řídicím počítačem. Protože počítač pak s kamerami komunikuje protokolem TCP/IP, je možné do cesty vložit např. WiFi most nebo jiné síťové zařízení.

Kamery C2 potřebují k práci 12 V DC zdroj energie. Síťový adaptér poskytující vhodné napájení je dodáván s každou kamerou.

Poznamenejme, že kamera musí být připojena k nějakému optickému systému (např. k dalekohledu), aby mohla vracet snímky. Kamera dokáže exponovat dlouhou dobu, nezbytnou k zachycení velmi slabých objektů. Pokud má být kamera používána s dalekohledem, musí být celá sestava dalekohledu a montáže schopná plynule sledovat objekt po obloze během dlouhých expozic.

Přehled kamer C2

Kamera C2 může být snadno kombinována s řadou prvků celého systému. Různé konfigurace vyhovují rozdílným požadavkům podle aplikace, dalekohledu, filtrů, pointaci atd. Kamera je vyráběna ve dvou variantách:

• Kamera s interním filtrovým kolem.

• Kamera s řídicím portem pro externí filtrové kolo. Tento model dovoluje připojení několika variant externích filtrových kol, lišících se počtem a velikostí filtrů.

Model kamery C2 s interním filtrovým kolem může obsahovat dva typy kol:

• Filtrové kolo s 5 pozicemi pro filtry D31 mm bez objímky nebo pro filtry v 1,25” závitových objímkách.

• Filtrové kolo s 6 pozicemi pro filtry D27 mm (nebo 1 palec) bez objímky.

Pro kamery C2 určené pro připojení externího filtrového kola jsou k dispozici dva typy těchto kol, každé z nich schopné pojmout několik různých velikostí filtrů:

• Extra malé „XS“ kolo pro 8 filtrů D31 mm bez objímky nebo v 1,25” závitových objímkách.

• Extra malé „XS“ kolo pro 7 filtrů D36 mm bez objímky.

• Malé „S“ kolo pro 12 filtrů D31 mm bez objímky nebo v 1,25” závitových objímkách.

• Malé „S“ kolo pro 10 filtrů D36 mm bez objímky.

• Malé „S“ kolo pro 7 filtrů D50 mm nebo 2" bez objímky nebo v 2” závitových objímkách.

Kamery C2 jsou vyráběny s řadou různých CMOS senzorů. Zřejmě nejdůležitější rozlišovací faktor, která zásadně ovlivňuje práci kamery, je způsob implementace elektronické závěrky daného senzoru. Kamery C2 podporují senzory s:

• Globální závěrkou, dovolující exponovat celý snímek v jediném okamžiku. To znamená, že všechny pixely snímku jsou resetovány a začínají exponovat současně. Globální závěrka je zvláště vhodná pro zachycování rychle se měnících scén, protože zaručuje, že snímek nebude deformován pohybem scény, jako je tomu u rolující závěrky. Na druhé straně, snímková frekvence senzorů s globální závěrkou je nižší než je tomu u senzorů s rolující závěrkou, protože je nutno nejprve kompletně vyčíst celý snímek aby bylo možné zahájit novou expozici.

• Rolující závěrkou, která resetuje jednotlivé řádky snímku sekvenčně. Expozice každého řádku je zpožděna proti předchozímu řádku typicky o několik málo desítek mikrosekund. V závislosti na tomto zpoždění a počtu řádků je rozdíl v čase začátku expozice prvního a posledního řádku snímku až několik desetin sekundy. Zákonitý důsledek rolující závěrky je deformace rychle se pohybujících scén, pokud se scéna změní než jsou jednotlivé řádky exponovány. Naštěstí v astronomii jsou takové rychle se měnící scény vzácné. Výhoda rolujících závěrek je mnohem vyšší snímková frekvence, protože každý snímek se začíná exponovat zatímco předchozí snímek je teprve digitalizován.

Systém kamer C2

Komponenty systému kamer C2 zahrnují:

1. Hlava kamery C2 s interním filtrovým kolem (5 nebo 6 pozic)

2. Hlava kamery C2, dovolující použití externího filtrového kola

3. Externí filtrové kolo velikosti „XS“ (7 nebo 8 pozic)

4. Externí filtrové kolo velikosti „S“ (10 nebo 12 pozic)

5. Pointační kamera C1

   Poznámka:

   Kamery C1 jsou zcela nezávislá zařízení s vlastním USB rozhraním pro připojení k řídicímu PC. Mohou být použity buď s mimo-osým pointačním adaptérem C2 OAG nebo na samostatném pointačním dalekohledu.

   Kamery C1 mohou sdílet stejnou jednotku Moravian Camera Ethernet Adapter s až 3 dalšími kamerami série Cx a tak mohou být zpřístupněny přes TPCP/IP síť.

6. OAG adaptér se závitem M48 × 0,75

7. OAG adaptér se závitem M42 × 0,75 (T2)

8. Vysoká základna adaptérů dalekohledu, kompenzující vzdálenost k senzoru pokud je kamera použita zcela bez filtrového kola.

9. 1.75” lichoběžníková lišta „rybina“ pro kamery G2

10. Gx Camera Ethernet Adapter (x86 CPU)

11. Gx Camera Ethernet Adapter (ARM CPU)

    Poznámka:

    Moravian Camera Ethernet Adapter dovoluje připojení až 4 kamer Cx libovolného typu na jedné straně a 1 Gbps Ethernet rozhraní na druhé straně. Tento adaptér umožňuje připojení kamer Cx směrovatelným protokolem TCP/IP na prakticky neomezenou vzdálenost.

12. Interní filtrové kolo s 5 pozicemi pro 1,25”/D31 mm filtry

13. Interní filtrové kolo se 6 pozicemi pro 1”/D27 mm filtry

14. Externí filtrové kolo „XS“ s 8 pozicemi pro 1.25”/D31 mm filtry

15. Externí filtrové kolo „XS“ se 7 pozicemi pro D36 mm filtry

16. Externí filtrové kolo „S“ s 12 pozicemi pro 1.25”/D31 mm filtry

17. Externí filtrové kolo „S“ s 10 pozicemi pro D36 mm filtry

18. Externí filtrové kolo „S“ se 7 pozicemi pro 2”/D50 mm filtry

19. Adaptér M42 × 0.75 (T-závit) nebo M48 × 0.75, 55 mm BFD

    Poznámka:

    K dispozici jsou i další standardní adaptéry, například 2 palcový okulárový adaptér apod.

20. Adaptér pro objektivy Canon EOS

21. Adaptér pro objektivy Nikon

Kamery C2 s globální závěrkou

Modely kamer C2 vybavené CMOS snímači Sony IMX s globální závěrkou a čtvercovými pixely velikosti 3,45 × 3,45 μm nebo 4,50 × 4,50 μm. Jednotlivé modely se liší pouze rozlišením.

Všechny použité senzory jsou vybaveny tzv. „globální závěrkou“. To znamená, že všechny pixely obrazu jsou exponovány ve stejný čas, na rozdíl od senzorů s tzv. „rolující závěrkou“, které exponují jednotlivé řádky obrazu jeden po druhém. Pro dlouhé expozice statických objektů v tom není rozdíl, ale při snímání pohybujících se objektů krátkými časy způsobují senzory s rolující závěrkou deformace obrazu.

K dispozici jsou tři řady kamer C2, lišící se dynamickými rozsahy (bitovou hloubkou digitalizovaných pixelů) a velikostí pixelů:

• Kamery C2 se senzory Sony IMX s 3,45 × 3,45 μm pixely, podporujícími 8 a 12 bitovou digitalizaci. Protože každý 12 bitový pixel zabere při přenosu do PC dva byte, stažená 12 bitového snímku zabere delší čas než stažení 8 bitového snímku. Maximální FPS je v 8 bitovém módu podstatě vyšší.

• Kamery C2 se senzory Sony IMX s 3,45 × 3,45 μm pixely, podporujícími jen 12 bitovou digitalizaci. Pro dlouhé expozice (astronomická fotografie, vědecký výzkum) je vždy používána přesnější 12 bitová digitalizace a nižší doba stažení snímku v 8 bitovém módu tak jako tak není využívána. Jestliže jsou všechny ostatní parametry kamer stejné (rozměry senzoru, rozlišení, velikost pixelu, šum, …), nižší cena těchto kamer tak může být velice atraktivní.

• Kamery C2 se senzory Sony IMX s 4,50 × 4,50 μm pixely a pouze 12 bitovou digitalizací. Větší pixely znamenají větší dynamický rozsah (do každého pixelu se vejde více elektronů než pixel saturuje), ale také vyšší čtecí šum. Přesto je teoretický maximální poměr signál/šum prakticky stejný díky většímu signálu, který kamera dokáže akumulovat. Tyto kamery jsou také vhodnější pro dalekohledy s delšími ohnisky, kde malé pixely vedou na zbytečně převzorkované snímky, a také pro vědecké aplikace, kde je dynamický rozsah velmi důležitý.

Kamery C2 s 3,45 × 3,45 μm pixely a 8 bitovou i 12 bitovou digitalizací:

Kamery C2 s 3,45 × 3,45 μm pixely a pouze 12 bitovou digitalizací:

Kamery C2 s 4,50 × 4,50 μm pixely a pouze 12 bitovou digitalizací:

Elektronika kamery

Hlavní role elektroniky CMOS kamery, mimo inicializace a ovládání některých pomocných funkcí, je přenos dat z CMOS detektoru do řídicího PC ke zpracování a ukládání. Na rozdíl od kamer s CCD detektory, návrh kamery s CMOS čipy nedokáže ovlivnit řadu důležitých parametrů, jako např. dynamický rozsah (počet bitů na pixel).

Linearita senzoru

Odezva senzoru na světlo je velmi lineární. To znamená, že kamera může být použita i pro náročné výzkumné projekty, jako je např. fotometrie jasných proměnných hvězd apod.

Rychlost stahování

Již bylo uvedeno že existují dvě série kamer C2, lišících se použitými senzory. První série s 3,45 × 3,45 μm pixely nabízí čtyři čtecí módy:

• 8 bitový pomalý mód s rychlostí digitalizace ~132 MPx/s

• 12 bitový pomalý mód s rychlostí digitalizace ~72 MPx/s

• 8 bitový rychlý mód s rychlostí digitalizace ~263 MPx/s

• 12 bitový rychlý mód s rychlostí digitalizace ~132 MPx/s

„A“ verze kamer C2 s 3,45 × 3,45 μm pixely nabízí pouze jeden čtecí mód:

• 12 bitový rychlý mód s rychlostí digitalizace ~132 MPx/s

A „A“ verze kamer C2 s 4,50 × 4,50 μm pixely nabízí také jeden čtecí mód:

• 12 bitový rychlý mód s rychlostí digitalizace ~151 MPx/s

Výše uvedené rychlosti digitalizace jsou platné pro USB 3.0 připojení. Také poznamenejme, že časy stahování snímků nevedou automaticky na odpovídající počet snímků za sekundu (FPS), protože stažený snímek je zpracován a zobrazen, což rovněž spotřebovává čas. Tento čas je zanedbatelný, pokud kamera potřebuje na stažení snímku sekundy nebo i desítky sekund. Ale v případě rychlé CMOS kamery je čas potřebný ke zpracování snímku v PC (např. výpočet směrodatné odchylky snímku apod.) významný a může být delší než skutečná doba stahování.

Zisk kamery

Senzory použité v kamerách C2 nabízí programovatelné zesílení 0 do 24 dB, což znamená násobení výstupního signálu 1× až 15,9×. Zesílení může být nastavováno s krokem 0,1 dB.

Převodový poměr a čtecí šum

Obecně řada vlastností senzoru závisí na zesílení. Dále tedy uvádíme parametry současně pro minimální i maximální zesílení.

Parametry kamery se senzory o velikosti pixelu 3,45 × 3,45 μm:

Parametry kamery se senzory o velikosti pixelu 4,50 × 4,50 μm:

Ovládání expozice

Kamery C2 jsou schopny velice krátkých expozic. Nejkratší expoziční doba je 125 μs (1/8000 sekundy). To je současně také krok, v němž je délka expozice zadávána. Tedy druhá nejkratší expozice tedy je 250 μs atd.

Ovládání dlouhých expozic je ovládáno z řídicího PC a pro maximální délku expozice neexistuje žádný limit. Ve skutečnosti je nejdelší expozice omezena saturací senzoru buď dopadajícím světlem nebo temným proudem (viz. následující podkapitola).

Mechanická závěrka

Kamery C2 jsou vybaveny mechanickou závěrkou, což je velice důležitá vlastnost, dovolující práci bez obsluhy (plně robotické sestavy nebo jen dálkově ovládané dalekohledy). Bez mechanické závěrky není možné pořizovat temné snímky, nezbytné pro správnou kalibraci.

Mechanická závěrka v kamerách C2 je navrhována pro maximální spolehlivost. Počet cyklů otevření a zavření je prakticky neomezený, protože v závěrce nejsou žádné třecí plochy. Cena za spolehlivost pak je relativně pomalý chod. Naštěstí závěrka není zapotřebí pro samotné řízení expozic, pouze pokud se pořizuje temný snímek (případně bias snímek), musí se uzavřít — všechny použité CMOS snímače jsou vybaveny elektronickou závěrkou.

Firmware kamery optimalizuje práci závěrky tak, aby se neprovádělo zbytečné otevírání a případně zavírání. Pokud je pořizována série světlých snímků jeden za druhým, závěrka zůstává otevřená aby se expozice nezdržovaly zbytečným zavíráním a opětovným otevíráním. Pokud následuje temný nebo bias snímek, závěrka se před expozicí zavře a opačně. Závěrka zůstává zavřená pokud následuje série temných snímků a otevře se pouze před světlým snímkem. Pokud se žádná expozice neprovádí po dobu několika sekund od konce poslední expozice a závěrka zůstala po poslední expozici otevřena (to znamená po světlém snímku), firmware kamery závěrku zavře aby byl senzor chráněn před dopadajícím světlem.

GPS časové značky expozic

Kamery C2 s globální závěrkou mohou být vybaveny modulem GPS přijímače (Viz kapitola Volitelné příslušenství). Primární účel GPS přijímače je poskytovat vysoce přesný čas počátků expozic, což je vyžadováno aplikacemi zjišťování polohy rychle se pohybujících objektů (planetky, umělé družice, kosmické smetí na orbitě kolem Země, …).

GPS modul potřebuje zachytit signály alespoň 5 GPS družic, aby mohl poskytovat přesné časové údaje. Geografická poloha je k dispozici už od 3 zachycených satelitů, ale zejména přesnost nadmořské výšky je malá pokud nejsou zachyceny alespoň 4 družice.

SDK kamery nabízí funkce, které uživatelům dovolují přečíst přesný okamžik expozice a také geografickou polohu. Nástroj pro obsluhu hlavní kamery v programu SIPS obsahuje záložku „GPS“, která ukazuje status GPS přijímače.

Velkou výhodou CMOS senzorů s globální závěrkou je v porovnání se senzory s rolující závěrkou velmi jednoduchý a přímočarý způsob určení přesného času expozice každého pixelu. Na rozdíl od kamer s rolující závěrkou, všechny pixely jsou exponovány v přesně stejný okamžik, určený GPS přijímačem. Není nutno provádět žádné přepočty v závislosti na času digitalizace řádku a y-souřadnici pixelu.

Vždy používejte poslední verzi programu SIPS, případně poslední verze ovladačů kamery (ASCOM nebo DLL knihovny z SDK ve Windows, INDI nebo knihovny v Linuxu atd.), které jsou k dispozici ke stažení. Stejně tak aktualizujte firmware v Moravian Camera Ethernet Adapter, pokud je kamera připojená přes Ethernet.

Kamery C2 s rolující závěrkou

Kamery C2 s rolující závěrkou jsou vybaveny zezadu osvětlovanými CMOS senzory Sony IMX s pixely velkými 3,76 × 3,76 μm.

Na rozdíl od senzorů s globální závěrkou, senzory s rolující závěrkou exponují jednotlivé řádky sekvenčně.

Elektronika kamery

Ovládání senzorů s rolující závěrkou se podstatně liší od senzorů s globální závěrkou a tedy i elektronika kamery C2-9000 se hodně liší od ostatních modelů kamer C2.

Kamera C2-9000 obsahuje 256 MB paměti, do které je možné uložit až 14 snímků v plném rozlišení. API kamery umožňuje sekvenční expozice, během kterých je možné ukládat snímky do paměti rychleji, než je řídicí počítač dokáže vyčítat. Sekvenční expozice jsou přerušeny, když je interní paměť zaplněna snímky, které ještě nebyly přečteny řídicím PC. Jak bylo vysvětleno dříve, senzory s rolující závěrkou jsou schopny zahájit expozici snímku zatímco předchozí snímek je teprve digitalizován.

Linearita senzoru

Odezva senzoru, použitého v kameře C2-9000, na světlo je velmi lineární. To znamená, že kamera může být použita i pro náročné výzkumné projekty, jako je např. fotometrie proměnných hvězd a tranzitujících exoplanet apod.

Rychlost stahování

Kamery C2-9000 jsou vybaveny pamětí RAM, schopnou pojmout několik snímků v plném rozlišení. Stahování snímku do řídicího počítače je tak zcela nezávislé na procesu digitalizace, protože stahování pouze přenáší již digitalizovaný obraz z paměti kamery.

Čas potřebný ke stažení celého snímku závisí na použitém čtecím módu a také zda je použito rychlé rozhraní USB3 nebo pomalejší USB2:

• Celý snímek, USB 3.0 (5 Gbps): 0,06 s

• Celý snímek, USB 2.0 (480 Mbps): 0,40 s

Pokud je čten pouze výřez snímku, čas digitalizace a stažení klesá. Rychlost ale není přímo úměrná počtu pixelů vzhledem k určité fixní režii, nezávislé na velikosti čtené oblasti:

• Podrámec 1024 × 1024, USB 3.0 (5 Gbps): 0,02 s

• Podrámec 1024 × 1024, USB 2.0 (480 Mbps): 0,05 s

Elektronika kamer C2-9000 podporuje 2 × 2 binning v elektronice kamery (hardware binning). Pokud je tento mód použitý, rychlost stahování se zvýší, protože z kamery do PC je přenášeno méně dat.

• Celý snímek 2 × 2 binning, USB 3.0 (5 Gbps): 0,03 s

• Celý snímek 2 × 2 binning, USB 2.0 (480 Mbps): 0,11 s

Rychlost stahování snímků přes Moravian Camera Ethernet Adapter závisí jestli je použit 100 Mbps nebo 1 Gbps Ethernet, jestli je kamera k zařízení Ethernet Adapter připojena přes USB 2 nebo USB 3 a také je ovlivňována vytížením Ethernet linky atd. Při použití přímé 1 Gbps Ethernet linky a USB 3 je doba stažení snímku z kamery C2-9000 menší než 0,5 s.

Zisk kamery

Senzor s rolující závěrkou, použitý v kamerách C2, nabízí programovatelné zesílení 0 do 36 dB, což znamená násobení výstupního signálu 1× až 63×.

Ovladač kamery akceptuje zesílení v rozsahu 0 až 4030, což odpovídá přímo hodnotám registrů senzoru. Toto číslo ale nereprezentuje zesílení ani v dB ani nevyjadřuje přímo násobek. Nicméně ovladač kamery nabízí funkci, která toto číslo převede současně na zesílení v dB a také na násobek zesílení. Některé vybrané hodnoty jsou v následující tabulce:

Převodový poměr a čtecí šum

Obecně řada vlastností senzoru závisí na zesílení. Použité senzory také obsahují dvě digitalizační cesty. Jedna cesta nabízí velice nízký čtecí šum, ale nedokáže využít plný dynamický rozsah pixelů. Další digitalizační cesta je schopná zužitkovat plnou kapacitu pixelu, ale za cenu mírně vyššího čtecího šumu. Zlomový bod nastává při zesílené 3× (asi 10 dB), kde kapacita pixelu klesne z více jak 50 ke- na ~17 ke-. Čtecí šum poté klesne z ~3,2 e- RMS na ~1,5 e- RMS.

Dynamický rozsah senzoru, definovaný jako poměr mezi plnou kapacitou pixelu a čtecím šumem, je největší při použití zesílení 0, i když je čtecí šum mírně větší:

• Při zesílení 0 je dynamický rozsah 50 800 / 3,81 = 13 333×

• Při zesílení 2750 je dynamický rozsah 16 500 / 1,55 = 10 645×

Také stojí za zmínku, že v reálných situacích není spodní hladina šumu vždy definována čtecím šumem. Pokud kamera není používána s velmi úzkým úzko-pásmovým filtrem (s FWHM jen několik nm) a pod velmi tmavou oblohou, dominantní zdroj šumu bývá jas oblohy. Pokud šum způsobený jasem oblohy přesáhne asi 4 e- RMS, extrémně nízký čtecí šum, spojený s použitím zesílení 2750 a více, není využit a dynamický rozsah je zbytečně omezen omezenou kapacitou pixelu.

Jaké zesílení je tedy nejlépe použít? To záleží na konkrétní aplikaci.

• Zesílení nastavené na 2750 může být použito při snímání přes úzko-pásmové filtry s přiměřeně krátkými expozicemi, aby šum generovaný jasem oblohy nepřesáhl čtecí šum. To je typické pro estetickou astro-fotografii, kde menší kapacity pixelu neomezuje kvalitu výsledných snímků.

  Ale i bez úzko-pásmových filtrů dovoluje extrémně nízký čtecí šum sčítat větší množství kratších expozic, aniž by šum pozadí výsledných snímků neúměrně rostl díky akumulaci vysokého čtecího šumu jednotlivých snímků.

• Zesílení 0 nabízí nejvyšší dynamický rozsah senzoru, což bývá důležité zejména ve výzkumných aplikacích. Pásma propustnosti filtrů používaných ve fotometrii jsou relativně široká a dominantním zdrojem šumu je jas oblohy.

  Ale také při snímání přes RGB filtry při pořizování estetických astro-fotografií může vyšší dynamický rozsah dovolovat použití delších expozic, aniž by docházelo k saturaci jasných částí snímaných galaxií nebo mlhovin, což zabraňuje jejich dalším zpracování.

Binning

Ovladač kamery a uživatelské aplikace nabízejí velké množství kombinací módů binningu až do 4 × 4 pixelů, stejně jako asymetrické módy binningu 1 × 2, 1 × 3, 1 × 4, 2 × 4 atd. Aby byla umožněna taková flexibilita, binning je prováděn v ovladači kamery (programový binning) a nespoléhá na omezené možnosti hardware senzoru.

Nevýhoda programového binningu je stejný čas stažení snímku jako je tomu u plného rozlišení v módu 1 × 1. Pro typické použitá v astronomii, malý zlomek sekundy navíc k času stažení je irelevantní, ale pro aplikace citlivé na dobu stažení může být 2 × 2 binning v hardware kamery užitečný.

Binning v hardware

Kamery C2-9000 implementují kromě plného rozlišení (binning 1 × 1) ve svém hardware také 2 × 2 binning.

Binning v kameře může být zapnut parametrem HWBinning v konfiguračním souboru 'cXusb.ini', který je umístěn ve stejném adresáři jako je samotná DLL ovladače 'cXusb.dll'.

[driver]
HWBinning = true

Pokud je parametr HWBinning nastaven na true, používá se binning v hardware kamery. Tento mód přináší rychlejší stahování, ale také zavádí několik omezení:

1. Maximální binning je omeze na 2 × 2, vyšší módy binningu nejsou k dispozici.

2. Asymetrické módy binningu (1 × 2, 2 × 1, ...) nejsou podporovány.

Sčítání nebo průměrování pixelů

Tradiční význam anglického „pixel binning“ znamená sčítání sousedních pixelů. To pochází od CCD senzorů, kde byl náboj v jednotlivých pixelech doslova sléván dohromady v horizontálním registru nebo ve výstupním uzlu snímače. Binning u CMOS senzorů se může chvat rozdílně, pixely mohou být sčítány, ale také průměrovány.

Teoreticky je výsledný poměr signál/šum (S/N) binnovaného pixelu stejný bez ohledu na to, jestli jsou pixely sčítány nebo průměrovány. Uvažme příklad binningu 2 × 2:

• Pokud sečteme 4 pixely, signál se zvětší 4× a šum se zvětší 2× — tři aditivní operace zvětší šum √((√2)^2×(√2)^2 ). Výsledný S/N je 2× větší, ale pouze pokud součet všech pixelů nepřeteče kapacity výsledného pixelu.

• Pokud zprůměrujeme 4 pixely, signál zůstane stejný, ale šum se zmenší na 1/2, protože i šum je průměrován √((√2)^2×(√2)^2 )/4. Výsledný S/N je opět 2× větší, ale pouze pokud šum neklesne pod teoretické minimum 1 bitu dynamického rozlišení.

Ale v reálných senzorech může být výsledný poměr signál/šum ovlivněn přetečením (saturací) výsledného pixelu, pokud jsou pixely sčítány, nebo podtečením čtecího šumu (poklesem pod 1 bit), pokud jsou průměrovány.

Zatímco větší sourozenci kamery C2-9000 (C1×, C3 a C5) používají CMOS senzory s plně 16 bitovým dynamickým rozsahem, senzor použitý v kameře C2-9000 nabízí maximálně 14 bitový rozsah. Tedy je možné sečíst až 4 pixely (2 × 2 binning) a výsledný pixel stále nemůže přetéct dynamický rozsah 2 byte výsledného pixelu. Z tohoto důvodu je pro binning u kamery C2-9000 standardně používáno sčítání pixelů na místo průměrování, a to u programového binningu i pokud je binning prováděn v hardware kamery.

Nicméně, programový i hardware binning může být přepnut na sčítání pixelů parametrem BinningSum v konfiguračním souboru ovladače 'cXusb.ini':

[driver]
BinningSum = true

Poznamenejme, že existuje ještě jedna možnost binnování pixelů — v aplikačním programu. V tomto případě není binning prováděn ani v hardware kamery, ani v jejím ovladači. Snímek s plným rozlišením je stažen a až aplikační program provede programový binning. Programový balík SIPS pixely při binningu sčítá a nikoliv průměruje, ale současně při tom převádí snímky z 16-bitového na 32-bitové rozlišení. To znamená, že S/N binnovaných snímků vždy roste, pixely nikdy nesaturují a současně čtecí šum nemůže dosáhnout dolního limitu. Nevýhodou tohoto způsobu je dvojnásobná délka výsledných snímků.

Binning ve fotometrii

Saturované pixely v obrazu jasných hvězd nepředstavují problém pro estetickou astro-fotografii, ale fotometrické měření je zcela neplatné pokud libovolný pixel v ploše měřeného objektu dosáhl maximální hodnoty, protože pak není možné učit kolik světelného toku bylo ztraceno. Programy zpracovávající fotometrii (např. nástroj Fotometrie programu SIPS) by měly saturované pixely detekovat a dané fotometrické měření označit za neplatné, aby se do světelné křivky nezaváděly chybné body.

Ale během binnování (ať už sčítáním nebo průměrováním) je informace o tom, že nějaký pixel dosáhl saturační úrovně, ztracena (s výjimkou kdy všechny binnované pixely jsou saturovány). Použití binningu ve výzkumných aplikacích (fotometrie a astrometrie) tedy může vést k chybám, způsobeným ztraceným světelným tokem u saturovaných pixelů, který ale není detekován programy provádějícími zpracování.

Z tohoto důvodu je chování programového i hardware binningu u kamer C3 konfigurovatelné dalším parametrem BinningSaturate konfiguračního souboru ovladače 'cXusb.ini':

[driver]
BinningSaturate = true

Pokud je parametr BinningSaturate nastaven na true, výsledný binnovaný pixel je saturován, pokud je saturován libovolný zdrojový pixel. Pro estetickou astro-fotografii může tento parametr zůstat na hodnotě false, což může vést k mírně lepšímu prokreslení jasných hvězd. Ale u vědeckých aplikací by tento parametr vždy měl být true.

Ovládání expozice

Nejkratší teoretický expoziční čas kamer C2-9000 je 49 μs. Nicméně, takto krátké expozice nemají mnoho praktických aplikací, speciálně v astronomii. Firmware kamery zaokrouhluje expoziční časy na 100 μs intervaly, tedy reálně je nejkratší expoziční čas obou modelů kamer 100 μs.

Pro maximální délku expozice neexistuje žádný limit. Ve skutečnosti je nejdelší expozice omezena saturací senzoru buď dopadajícím světlem nebo temným proudem (viz. následující podkapitola).

Mechanická závěrka

Mechanická závěrka u kamery C2-9000 pracuje přesně stejným způsobem, jako je tomu u kamer C2 s globální závěrkou.

GPS časové značky expozic

Kamery C2 mohou být vybaveny modulem GPS přijímače (Viz kapitola Volitelné příslušenství). Primární účel GPS přijímače je poskytovat vysoce přesný čas počátků expozic, což je vyžadováno aplikacemi zjišťování polohy rychle se pohybujících objektů (planetky, umělé družice, kosmické smetí na orbitě kolem Země, …).

GPS modul potřebuje zachytit signály alespoň 5 GPS družic, aby mohl poskytovat přesné časové údaje. Geografická poloha je k dispozici už od 3 zachycených satelitů, ale zejména přesnost nadmořské výšky je malá pokud nejsou zachyceny alespoň 4 družice.

SDK kamery nabízí funkce, které uživatelům dovolují přečíst přesný okamžik expozice a také geografickou polohu. Nástroj pro obsluhu hlavní kamery v programu SIPS obsahuje záložku „GPS“, která ukazuje status GPS přijímače.

Určení přesného času začátku expozice není vzhledem k rolující elektronické závěrce použitých senzorů úplně jednoduché. Ovladač kamery provede většinu výpočtů interně a vrátí okamžik začátku expozice prvního řádku obrazu. Uživatelé ale musí dále provést několik korekcí:

• Jednotlivé řádky jsou exponovány postupně. Časový rozdíl mezi dvěma následujícími řádky je 12,194 μs (tento čas je dán použitým senzorem IMX533).

• Pokud je snímek binován, jeden řádek výsledného snímku vznikne složením více řádků originálního snímku s různými okamžiky začátku expozice. Rozdíl v okamžicích expozice řádků výsledného snímku odpovídá času jednoho řádku, vynásobeného svislou velikostí binningu (počtem kombinovaných řádků).

• Pokud je čten pouze podrámec, je nutné vzít do úvahy fakt, že senzor má řadu omezení na fyzickou velikost podrámce. Pokud požadovaný podrámec nevyhovuje omezením daným senzorem, ovladač kamera podrámec zvětší tak, by obsahoval celý požadovaný podrámec a současně vyhovoval omezením senzoru. Poté podrámec ještě ořízne programově. Okamžik startu expozice pak odpovídá prvnímu řádku skutečně čteného podrámce, nikoliv času prvního řádku výsledného obrazu, který mohl být programově oříznut.

  Poznamenejme, že SDK kamer nabízí funkci AdjustSubFrame, která vrátí nejmenší podrámec, obsahující požadovaný podrámec a vyhovující omezením čipu. Pokud je čten upravený podrámec, k žádnému programovému ořezávání nedochází čas expozice snímku odpovídá prvnímu řádku obrazu. Program SIPS nabízí tlačítko „Adjust Frame“, které stejným způsobem upraví zvolený podrámec.

Vždy používejte poslední verzi programu SIPS, případně poslední verze ovladačů kamery (ASCOM nebo DLL knihovny z SDK ve Windows, INDI nebo knihovny v Linuxu atd.), které jsou k dispozici ke stažení. Stejně tak aktualizujte firmware v Moravian Camera Ethernet Adapter, pokud je kamera připojená přes Ethernet.

Chlazení čipu a napájení

Regulované termoelektrické chlazení je schopné ochladit CMOS senzor až o 45 °C pod okolní teplotu. Horká strana Peltiérova článku je chlazena ventilátorem. Teplota senzoru je regulována s přesností +/-0,1 °C. Vysoký rozdíl teplot a přesná regulace zajišťují velmi nízký temný proud pro dlouhé expoziční časy a současně dovoluje správkou kalibraci snímků.

Hlava kamery obsahuje dva teplotní senzory — první měří přímo teplotu pouzdra CMOS senzoru, druhý měří teplotu uvnitř hlavu kamery.

Účinnost chlazení mírně závisí na množství tepla generovaného senzorem použitým v kameře:

• Obecně senzory s menším rozlišením generují méně tepla a tedy dosahují nižší teploty.

• „A“ verze kamer, používající senzory s omezenými čtecími módy, také generují méně tepla a dosahují nižších teplot.

Efektivita chlazení závisí na okolních podmínkách a také na napájejí kamery. Pokud napájecí napětí klesne pod 12 V, maximální rozdíl teplot se také sníží.

Ochrana proti přehřátí

Součástí firmware kamer C2 je ochrana proti přehřátí. Tato ochrana je navržena tak, aby teplota horké strany Peltiérových termoelektrických modulů nepřesáhla asi 50°C — chlazení senzoru je v takovém případě vypnuto aby Peltiérovy moduly přestaly generovat na své horké straně teplo.

Aktivace ochrany proti přehřátí způsobí snížení chladicího výkonu, pokles vnitřní teploty kamery a zvýšení teploty senzoru. Jakmile teplota v kameře klesne pod daný limit, chlazení je opět zapojeno. Pokud je teplota okolí stále vysoká, vnitřní teplota kamery opět vzroste a ochrana proti přehřátí se opět aktivuje.

Napájecí zdroj

Napájení 12 V DC dovoluje kameře pracovat z jakéhokoliv (i nestabilizovaného) zdroje včetně baterií, síťových adaptérů apod. S kamerou je dodáván univerzální 100–240 V AC/50–60 Hz adaptér o výkonu 60 W. Ačkoliv spotřeba kamery nepřesahuje 40 W, zdroj s 60 W zajišťuje kvalitní napájení bez rušení a šumů.

Mechanické specifikace

Kompaktní a robustní hlava kamery měří 114 × 114 × 65 mm. Hlava je vyrobena CNC obráběním z kvalitní duralové slitiny a černě eloxována. Kamera obsahuje konektor USB-B a napájecí konektor 12 V DC. Integrovaná mechanická závěrka zajišťuje čtení i FF senzorů bez rozmazání dopadajícím světlem a dovoluje pořizování temných snímků bez nutnosti zakrývat dalekohled, což je vlastnost vyžadovaná např. u robotických sestav.

Kamera s interním filtrovým kolem je vysoká 77,5 mm. Filtrové kolo nabízí 5 pozic pro standardní 1,25 palcové závitové objímky. Varianta kola se 6 pozicemi pro D26 mm filtry bez objímek je také k dispozici.

Kamera s interním filtrovým kolem

Kamera s externím filtrovým kolem „XS“

Externí filtrové kolo velikosti „S“ má větší průměr (viz. Externí filtrová kola), vzdálenosti čelní roviny od senzoru jsou ale u všech externích kol identické.

Kamera bez filtrového kola

Pokud je kamera určená pro připojení externího filtrového kola používána bez filtrového kola, k dispozici jsou dva typy základen pro nastavitelné adaptéry.

S „nízkou“ základnou adaptérů, navrženou pro kamery s interním filtrovým kolem, je vzdálenost ohniskové roviny pouze 21 mm.

„Vysoká“ základna adaptérů má stejnou tloušťku jako je tloušťka pláště externích filtrových kol. To znamená, že všechny adaptéry, uchycené k této základně, zachovávají stejnou vzdálenost ohniskové roviny jako kdyby byly uchyceny na externí filtrové kolo nebo na kameru s interním filtrovým kolem a „tenkou“ základnou.

Vzdálenost ohniskové roviny

Uváděné vzdálenosti ohniskové roviny (BFD — Back Focal Distance) zahrnují korekce pro všechny optické elementy pevně zabudované v těle kamery (optické okno chladné komory, krycí sklo senzoru, ...). Uváděné vzdálenosti tedy nejsou mechanické, ale optické. Nejsou ale zahrnuty korekce pro filtry, protože tloušťky různých filtrů se významně liší.

Kamery C2 jsou vyráběny v řadě variant a mohou být použity s různým příslušenstvím, což vede na mnoho různých hodnot vzdáleností ohniskové roviny.

Existují dvě skupiny adaptérů pro dalekohledy a objektivy, lišící se v definici vzdálenosti ohniskové roviny :

• Adaptéry bez pevně dané vzdálenosti ohniskové roviny. Tyto adaptéry jsou navrhovány aby vzdálenost ohniskové roviny byla co nejmenší.

• Adaptéry s definovanou vzdáleností ohniskové roviny. Tyto adaptéry typicky určeny pro optické korektory (rovnače pole, koma-korektory, ...) a také pro fotografické objektivy. Udržení definované vzdálenosti ohniskové roviny je nezbytné pro správnou funkci korektoru, případně pro správné zaostření fotografického objektivu.

  Poznámka:

  Speciální variantou adaptéru s předepsanou vzdáleností ohniskové roviny je Off-Axis Guider adaptér (OAG). Udržení definované vzdálenosti od senzoru je nezbytné aby bylo možné zaostřit pointační kameru, když je zaostřena hlavní kamera.

Adaptéry bez předepsané vzdálenosti ohniskové roviny

Nejčastěji užívané adaptéry bez předepsané vzdálenosti ohniskové roviny patří závitové adaptéry M48 × 0,75.

Adaptéry s definovanou vzdáleností ohniskové roviny

Existují tři základní varianty kamer C2, lišící se vzdáleností ohniskové roviny od čelního pláště kamery — kamera bez filtrového kola, kamera s interním filtrovým kolem a kamera s externím filtrovým kolem. Ale adaptéry s předepsanou vzdáleností ohniskové roviny jsou vždy navrhovány pro stejnou vzdálenost od senzoru. Jejich rozměry počítají se vzdáleností 33,5 mm mezi senzorem a seřiditelnou základnou, na kterou jsou montovány, což odpovídá vzdálenosti čela pláště externího filtrového kola od senzoru.

Nicméně, pokud nejsou adaptéry namontovány na seřiditelnou základnu na plášti externího filtrového kola, musí být namontovány na samostatnou seřiditelnou základnu adaptérů, která je umístěna na plášti kamery. Tato základna adaptérů je navržena, aby poskytla přesně stejnou vzdálenost ohniskové roviny 33,5 mm, pokud je namontována na kameře s interním filtrovým kolem.

Pokud má být s adaptérem zachovávajícím vzdálenost ohniskové roviny použita kamera bez filtrového kola, je nutné použít vysokou základnu seřiditelných adaptérů, která také zachovává vzdálenost ohniskové roviny 33,5 mm. Tloušťka této základny přesně odpovídá tloušťce pláště externích filtrových kol.

Volitelné příslušenství

Ke kamerám C2 je nabízena celá řada příslušenství rozšiřujícího funkce kamery a pomáhajícího zabudovat kameru do celé pozorovací sestavy.

Externí filtrová kola

Pokud není v hlavě kamery zabudováno filtrové kolo, veškerá elektronika i firmware, určený k jeho ovládání, zůstává nevyužit. Tyto komponent mohou být jen s drobnými úpravami použity k ovládání externího filtrového kola. Přední plášť kamery může být v tomto případě nižší, místo pro interní filtrové kolo je pak nadbytečné.

Adaptéry dalekohledů

Ke kamerám C2 je nabízena řada adaptérů pro dalekohledy nebo fotografické objektivy. Uživatel může zvolit jakýkoliv jiný adaptér podle potřeby a další adaptéry mohou být také objednány separátně.

• 2 palcový okulárový adaptér — adaptér pro okulárový výtah s průměrem 2 palce.

• T-závit krátký — adaptér s vnitřním závitem M42 × 0,75 mm.

• T-závit s 55 mm BFD — adaptér s vnitřním závitem M42 × 0,75 mm, zachovávající vzdálenost ohniskové roviny 55 mm.

• M48 × 0,75 krátký — adaptér s vnitřním závitem M48 × 0,75 mm.

• M48 × 0,75 s 55 mm BFD — adaptér s vnitřním závitem M48 × 0,75 mm, zachovávající vzdálenost ohniskové roviny 55 mm.

• Bajonet Canon EOS — standardní adaptér pro bajonet objektivů Canon EOS, zachovávající vzdálenost ohniskové roviny 44 mm.

• Bajonet Nikon F — standardní adaptér pro bajonet objektivů Nikon, zachovávající vzdálenost ohniskové roviny 46,5 mm.

Všechny adaptéry dalekohledů a objektivů kamer C2 mohou být velmi mírně nakláněny. Tato vlastnost byla zavedena, aby umožnila kompenzaci možných nepřesností v seřízení kolmosti senzoru na optickou osu dalekohledu.

Adaptéry dalekohledů kamer C2 jsou přichyceny pomocí tří tažných šroubů. Protože je sklon adaptérů nastavitelný, další tři tlačné šrouby (červíky) jsou zapotřebí k zafixování nastavené polohy adaptéru po povolení tažných šroubů během seřizování.

Nastavitelné adaptéry dalekohledu jsou uchyceny dvěma způsoby podle toho, jestli jsou umístěny přímo na těle kamery (např. u kamery s interním filtrovým kolem) nebo na plášti externího filtrového kola.

• Adaptéry kamer C2 nesou přišroubovány přímo k plášti kamery. Na místo toho je vždy použita základna adaptéru, přišroubovaná k plášti kamery.

• Pokud je použito externí filtrové kolo, základna adaptéru není zapotřebí, protože externí filtrová kola jsou navržena pro tento typ adaptérů.

„Off-Axis Guider“ (OAG) adaptéry

Kamery C2 mohou být volitelně vybaveny Off-Axis Guider adaptérem. Tento adaptér obsahuje rovinné zrcátko, skloněné o 45° k optické ose. Toto zrcátko odráží část přicházejícího světla do portu pro pointační kameru. Zrcátko je umístěno dostatečně daleko od optické osy, aby neclonilo hlavnímu senzoru kamery. Optická soustava tedy musí být schopna vytvořit dostatečně velké zorné pole, aby i na odrazné zrcátko dopadalo dostatek světla.

C2-OAG je vyráběn ve dvou variantách, jedna má čelní závit M42 × 0,75 (T-závit) a druhá M48 × 0,75. Obě varianty jsou navrženy, aby byly kompatibilní s externími filtrovými koly a zachovávaly vzdálenost ohniskové roviny 55 mm.

Pokud má být OAG použit s kamerou s interním filtrovým kolem, musí být namontován na základně adaptérů stejně jako jakýkoliv jiný adaptér. Výsledná vzdálenost ohniskové roviny zůstává stejná.

Port pro pointační kameru je kompatibilní s kamerami C1 (a také staršími G0 a G1). U kamer C1 je nezbytné nahradit standardní adaptér CS/1,25” zkrácenou, 10 mm dlouhou variantou. Protože kamery C1 vyhovují standardu CS-mount, (BFD 12,5 mm), jakákoliv kamera odpovídající tomuto standardu s 10 mm dlouhým 1,25” adaptérem by měla správně pracovat a C2-OAG.

Modul GPS přijímače

Kamery C2 se senzory s globální závěrkou i rolující závěrkou mohou být vybaveny volitelným modulem přijímače GPS signálu, který dovoluje velmi přesné určování okamžiků expozic. Údaje o geografické poloze jsou pak také k dipozici ovládacím programům prostřednictvím specifických příkazů.

Použitý GPS přijímač je kompatibilní se všemi satelitním navigačními systémy GPS, GLONASS, Galileo a BeiDou.

Modul GPS přijímače může být uchycen na zadní stranu hlavy kamery C2. Pokud není GPS modul použitý, port pro jeho připojení zakrývá černá krytka.

Uchycení kamery přímo na montáž

Kamery C2 jsou vybaveny standardním stativovým závitem (0.250-20UNC) a také čtyřmi závitovými otvory M4 v horní části hlavy kamery.

Volitelně je možné k tomuto závitu uchytit lichoběžníkovou lištu (tzv. „rybinu“) o rozměru 1,75 palce (standard Vixen). Pomocí této lišty lze přímo tělo kamery, např. s připojeným fotografickým objektivem, uchytit přímo k řadě astronomických montáží navrhovaných pro tento standard.

Kontejner pohlcovače vlhkosti vyměnitelný bez nástrojů

Kamery C2 používají stejný kontejner pro silikagel jako větší kamery C3 a C4, stejně jako CCD kamery G2, G3 a G4. Celý kontejner je možné odšroubovat, takže je možné vyměnit silikagel bez nutnosti sejmout kameru z dalekohledu.

Standardně je s kamerou dodáván kontejner, který nepřesahuje profil hlavy kamery. Je vybaven štěrbinou pro nástroj (plastový nástroj je dodáván s každou kamerou, ale lze použít i např. minci), dovolující povolení a opětovné utažení kontejneru.

Návrh dovoluje použití několika volitelných variant:

• Hermetická zátka se závitem, dovolující zatěsnění vysušeného silikagelu pokud není kontejner bezprostředně zašroubován do kamery.

• Alternativní (poněkud delší) kontejner pro silikagel, navržená tak, aby jej bylo možno odšroubovat (stejně jako zašroubovat a dotáhnout) bez použití nástrojů.

Barevné varianty kamer

Hlava kamery je k dispozici v několika barevných variantách střední stěny. Aktuální nabídka je k dispozici na WWW stránkách výrobce.

Moravian Camera Ethernet Adapter

Zařízení Moravian Camera Ethernet Adapter dovoluje připojení až 4 kamer Cx libovolného typu na jedné straně a 1 Gbps Ethernet rozhraní na druhé straně. Tento adaptér tak dokáže zpřístupnit připojení kamery Cx s použitím směrovatelného protokolu TCP/IP na prakticky neomezenou vzdálenost.

Zařízení Moravian Camera Ethernet Adapter je detailně popsáno zde.

Podpora software

Vždy používejte poslední verze systémových ovladačů pro Windows i Linux. Starší verze ovladačů nemusí podporovat nové modely kamer, případně nové verze existujících řad.

Pokud je kamera ovládána přes Moravian Camera Ethernet Adapter, vždy se ubezpečte, že firmware v jednotce je aktualizován na nejnovější verzi.

Také vždy používejte polední verzi programu SIPS, starší verze nemusí nové kamery správně podporovat. Pokud používáte ovladače pro programy třetích stran (např. ASCOM nebo INDI), vždy ovladače aktualizujte na polední verzi, která je k dispozici.

SIPS

Program SIPS (Scientific Image Processing System), dodávaný spolu s kamerou, dovoluje kompletní ovládání kamer (expozice, chlazení, výběr filtrů atd.). Také podporuje automatické sekvence snímání přes různé filtry, s rozdílným binningem apod. S plnou podporou ASCOM standardu může SIPS ovládat celou hvězdárnu. Konkrétně montáže dalekohledů, ale také další zařízení (motorová ostření, kopule nebo odsuvné střechy, GPS přijímače apod.).

SIPS zahrnuje nástroje pro automatickou pointaci, včetně tzv. „dithering“ (řízené vzájemné posuny mezi jednotlivými snímky). Jsou podporovány oba způsoby ovládání montáže — přes rozhraní „autoguider“ port (kabel s 6 vodiči) a také „Pulse-Guide API“ programové rozhraní ovladače montáže. Pro velmi kvalitní montáže, schopné sledoval pole bez nutnosti pointace po dobu jedné expozice, podporuje SIPS mezi-snímkovou pointaci pouze na základě porovnávání snímků z hlavní zobrazovací kamery.

Schopnosti programu SIPS nekončí u ovládání kamery a hvězdárny. SIPS obsahuje řadu nástrojů pro kalibraci snímků, práci s 16 a 32 bitovými FITS soubory, zpracování celých množin snímků (např. medián množiny apod.), transformace snímků, export snímků do běžných formátů atd.

Protože prví „S“ ve zkratce SIPS znamená „Scientific“ (vědecký), program podporuje astronomickou redukci snímků a také fotometrické zpracování celých řad.

Program SIPS je zdarma ke stažení z tohoto www serveru. Všechny funkce jsou podrobně popsány v uživatelské příručce, nainstalované s každou kopií programu.

Automatická pointace

Programový systém SIPS dovoluje automatickou pointaci montáže dalekohledu s použitím samostatné pointační kamery. Správně a spolehlivě pracující automatická pointace využívající výhod výpočetního výkonu počítačů PC (např. výpočet centroidu pointační hvězdy z mnoha pixelů dovolující dosažení sub-pixelové přesnosti) není úplně triviální úkol. Tomu odpovídá i množství parametrů, které je nutno programu zadat (nebo nechat automaticky určit).

Nástroj „Guider“ pak dovoluje automatickou pointaci zapínat a vypínat, kalibrovat parametry pointace a přepočítávat je po změně deklinace dalekohledu bez nutnosti nové kalibrace. Nová kalibrace také odpadá po přeložení německé montáže. Okno také zobrazuje časové průběhy zjištěných odchylek pointační hvězdy v obou osách od referenční polohy. Délka vlastního průběhu i rozsah grafů jsou volně nastavitelné, takže jejich zobrazení lze přizpůsobit nepřesnostem a délce periodické chyby dané montáže. Také je zobrazován kompletní záznam o kalibraci, zjištěných odchylkách, provedených korekcích apod. Záznam lze kdykoliv uložit do textového souboru.

Alternativou klasické pointace je mezisnímková pointace, navržená pro moderní montáže, které jsou natolik přesné, že udrží chod se sub-pixelovou přesností po dobu jediné expozice a viditelné nepravidelnosti se objeví až za dobu přesahující několik expozic. Mezisnímková pointace pak provádí jemné opravy polohy montáže mezi jednotlivými expozicemi, což zamezuje „cestování“ snímaných objektů po ploše detektoru během doby pozorování. Tato metoda pointace používá hlavní kameru, nevyužívá další pointační kameru a přirozeně nepotřebuje ani OAG nebo samostatný pointační dalekohled.

Pokročilá rekonstrukce barev z barevných kamer

Barevné snímače mají červené, zelené a modré filtry (Bayerova maska) aplikovány přímo na jednotlivé pixely.

Každý pixel registruje světlo pouze určité barvy (červené, zelené nebo modré). Barevný snímek ale obsahuje informaci o všech barvách v každém pixelu. Je tedy nezbytné dopočítat ostatní barvy z hodnot okolních pixelů..

Existuje řada způsobů jako dopočítat chybějící barvy jednotlivých pixelů — od jednoduchého rozšíření barev do okolních pixelů (tato metoda vede k obrázkům s viditelnými barevnými chybami) přes přesnější metody bilineární nebo bikubické interpolace okolních pixelů až po sofistikované víceprůchodové metody.

Bilineární interpolace poskytuje výrazně lepší výsledky než prosté rozšíření chybějících barev do okolních pixelů a přitom je dostatečně rychlá. Pokud je ale rozlišení optiky blízké velikosti jednotlivých pixelů, u jemných detailů vznikají barevné artefakty, jak ukazuje obrázek dole vlevo.

Víceprůchodová metoda je výrazně pomalejší ve srovnání s jednoprůchodovou bilineární interpolací, její výsledky jsou ale zejména v detailech výrazně lepší. Tato metoda dovoluje využít rozlišení barevných kamer skutečně na maximum.

SIPS nabízí volbu metody interpolace Bayerovy masky v nástrojích „Image Transform“ i „New Image Transform“. Pro rychlé náhledy nebo v případě, že nejmenší zobrazený detail svými rozměry hodně převyšuje velikost jednoho pixelu (ať již vlivem optiky či atmosféry), je rychlá bilineární interpolace dostačující. Pro nejlepší výsledky je ale vhodné použít víceprůchodovou metodu.

Ovladače pro programy třetích stran

Pravidelně aktualizovaný Sofware Development Kit pro Windows dovoluje ovládat všechny kamery z libovolných aplikací, stejně jako z prostředí Python apod.

K dispozici jsou ovladače standardu ASCOM a také ovladače po programové systémy třetích stran (např. TheSkyX, AstroArt, atd.). Navštivte stránku download tohoto www serveru se seznamem všech ovladačů.

Knihovny a ovladače standardu INDI pro 32 bitový i 64 bitový Linux pracující na procesorech x86 a ARM jsou rovněž k dispozici ke stažení. S kamerou jsou dodávány také ovladače pro program TheSkyX pracující pod systémem macOS.

Dodávky a balení

Kamery C2 jsou dodávány v pevných kufřících s pěnovou výplní obsahující:

• Hlavu kamery s uživatelem zvoleným adaptérem. Pokud je kamera objednána spolu s filtrovým kolem a případně s filtry, kolo je zamontováno v hlavě a osazeno zvolenými filtry.

• Napájecí zdroj 100-240 V AC/12 V DC s 1.8 m výstupním kabelem.

• 3 m dlouhý USB 3.0 A-B kabel pro připojení kamery k počítači.

• USB Flash Drive s ovladači kamery, instalací programu SIPS, elektronickou dokumentací a PDF verzí manuálu kamery.

• Tištěnou kopii manuálu kamery.

Galerie snímků

Ukázky snímků pořízených kamerami C2.

Snímky jsou publikovány se svolením jednotlivých autorů.