SBIG-STL 11000M CCD kamera

STL-11000 legendarna je CCD kamera firme Santa Barbara Instrument Group. Iako je tehnologija već prilično stara, još uvijek je među najboljim i najpopularnijim CCD kamerama u astrofotografiji. Srce kamere koje je i odgovorno za njenu popularnost je veliki CCD čip od 11 megapiksela (4008×2672 piksela) formata 35mm filma (digitalni fotografi bi rekli “full-frame”). Ja sam se odlučio za monokromatsku verziju kako bih mogao dobiti što veću osjetljivost i što kvalitetnije astrofotografije, unatoč tome što to zahtjeva više snimanja i naknadne obrade.

Kao i kod većine hlađenih astronomskih CCD kamera, cijena kamere je prilično visoka, često i previsoka za prosječnog astronoma amatera. Ipak, STL-11000 nudi mnoge prednosti nad drugim CCD kamerama, i upravo to je ono što ju izdvaja od ostalih, ponekad i tehološki kvalitetnijih kamera. Osim velikog čipa tu je ugrađeni kotač za filtere što znači da nije potrebno dodatno ga kupovati. SBIG također nudi jedinstveni način korekcije praćenja uz pomoć drugog, malog CCD čipa ugrađenog u kameru čime se izbjegavaju mnoge komplikacije koje su prisutne korištenjem odvojenog autoguidera. Ipak, postoji opcija korištenja zasebne CCD kamere za autoguiding kako bi se lakše moglo vršiti korekcije ako se koriste uskopojasni filteri (npr. h-alpha, SII, OIII).

Kamera je i fizički prilično impresivna – velika kocka dimenzija cca 15x15x9 cm i težine oko 2kg prilično je zahtjevna za fokuser bilo kojeg teleskopa. Isporučuje se u masivnom koferu obloženom spužvom pa je savršeno zaštićena od mogućih udaraca tijekom transporta.  U koferu ima mjesta još i za kabel za napajanje sa transformatorom, kabele za autoguide i prijenos podataka do računala te još neke sitnice.

Budući da je kamera monokromatska potrebno je kupiti filtere kako bi se dobile snimke u boji. Ja sam se odlučio za Astrodon filtere koji su kalibrirani posebno za STL-11000, što znači da u obradi fotografija gotovo nije potrebno raditi korekcije snimaka kako bi se dobio odgovarajući balans boja. Naime, CCD čip nije jednako osjetljiv na sve dijelove vidljivog spektra, pa bi nekalibrirane filtere trebalo korigirati (povećati ili smanjiti vrijednost piksela) prije kombiniranja u kolor snimku.

Ova kamera također ima antiblooming, što znači da neće biti ružnih artefakta oko sjajnih zvijezda na duljim ekspozicijama, ali istovremeno znači i da će efikasnost kamere (QE, quantum efficiency) biti znatno manja nego kod kamera bez antibloominga (poput već recenzirane SBIG ST-7XME, primjer bloominga može se vidjeti na snimci M57). Tako je QE u h-alpha području spektra tek oko 30%. Možda zvuči skromno, ali rezultati su svejedno odlični.

STL-11000 krasi čip sa vrlo malo šuma. Naravno, tome pomaže i hlađenje koje može doći i do 40 stupnjeva manje od okoline. Velika površina čipa ipak znači da će se na dark frameu vidjeti dosta vrućih piksela i poneka linija, no u obradi se oduzimanjem dark framea svi problemi eliminiraju. Šum koji ostaje prilično je ujednačen pa se i on može lako smanjiti kombiniranjem nekoliko snimaka. Dolje je primjer (100% crop) jedne snimke maglice Konjska glava (Horsehead) od koje je oduzet dark frame. Radi se o samo jednoj snimci od 15 minuta ekspozicije, obrađenoj tako da se vidi maglica i šum:

Kameru sam na početku koristio uz jednostavni i besplatni CCDOps softver koji svakako preporučam za početnike. Kasnije sam se odlučio za CCDSoft koji vlasnici STL kamere mogu kupiti po cijeni od 99 USD. Uz pomoć CCDSofta snimanje objekta može se automatizirati – odrede se filteri koji će se koristiti, vremena ekspozicije i program sam snima cijelu sekvencu koja mu je zadana.

Jedina zamjerka kameri je spora USB 1.1 veza sa računalom, pa je potrebno dugo vremena da se snimi jedna slika pune rezolucije veličine oko 40MB. Fajlovi su jako veliki pa je potrebno imati puno prostora na hard disku. Ukoliko se želi dobiti dobra snimka bez šuma biti će potrebno snimiti puno kalibracijskih snimki – flat frame za svaki filter, dark frame za flatove, pa dark frame za snimke objekta…dobra stvar je što se sve te kalibracijske snimke mogu snimiti naknadno budući da kamera može precizno regulirati temperaturu čipa. Tako se cijelu noć može snimati kroz teleskop, a kalibracijske snimke nekom drugom prilikom.

Kamerom sam više nego zadovoljan. Uz malo truda oko kalibracije i obrade dobiju se zaista fantastične astrofotografije! Velike dimenzije čipa znače da će biti potrebno imati dobru optiku (bilo teleskop ili teleobjektiv) da zvijezde budu oštre i na rubovima, no zato će se fotografije moći razviti na veliki format i staviti na zid. Jedini problem koji sam imao bio je mali bloomig kod sjajnih zvijezda, ali to sam lako riješio uz uputstva koja sam našao na webu. Bilo je potrebno otvoriti kameru i namjestiti potenciometar koji regulira jačinu antibloominga.

Svim entuzijastima astrofotografije preporučam ovu CCD kameru, pogotovo sada kada su zbog novih, sofisticiranijih modela cijene počele padati. Teško da ćete naći CCD kameru koja u sebi sarži sve što je potrebno za kvalitetan rad – čak ni nove SBIG kamere STX serije u sebi nemaju ugrađen kotač za filtere.

ToUcam Pro vs. DFK 21AU04.AS

Ovaj opaki šifrirani naslov ljubitelji snimanja planeta će lako dešifrirati kao usporedbu obične web kamere i specijalizirane CCD kamere za snimanje planeta. Naime, za snimanje planeta kroz turbulentnu zemljinu atmosferu potrebno je imati nekakvu kameru koja će moći snimiti video zapis sa što više sličica (frameova) od kojih kasnije odaberemo najoštrije i najkvalitetnije da bi dobili puno bolji rezultat nego posebnim snimanjem slike po slike sa fotoaparatima.

Sve do prije par godina jedini izbor su bile web kamere i skupe nadzorne video kamere koje nikada nisu postale toliko popularne u području snimanja objekata Sunčevog sustava. A još prije toga planeti su se snimali okularnom projekcijom na filmske emulzije i fotografi se nadali da će se moći vidjeti dvije pruge na Jupiteru ili crnina između Saturna i njegovih prstenova…

Ja sam imao sreće da “uletim” u digitalno doba i isprobam, sada već staru, crno bijelu Quickcam web kameru za snimanje Marsa u povoljnoj opoziciji. Uz mnogo muka i žestoku obradu, dobio sam iznenađujuće kvalitetnu sliku na kojoj su tamna područja čak odgovarala stvarnosti! Ubrzo nakon toga pojavile su se kolor web kamere od kojih je Philips ToUcam Pro postala najupotrebljavanija (jel’ ovo prava riječ? 🙂 ) za snimanje planeta.

ToUcam Pro i njeni sadašnji nasljednici još uvijek su aktualni na tom području. Za povoljnu početnu cijenu web kameru je moguće modificirati  da snima dugačke ekspozicije, a softverskim preinakama može se dobiti sirova (“raw”) RGB matrica koja će u naknadoj obradi dati kvalitetniju sliku.

Saturn snimljen ToUcam Pro web kamerom sa Zagrebačke zvjezdarnice

Saturn snimljen ToUcam web kamerom sa Zagrebačke zvjezdarnice

Niti deset godina nakon mojih eksperimentiranja sa Quickcamom imam(o) priliku koristiti Imaging Source DFK 21AU04.AS kameru (i druge različite modele). Iako se radi o istom CCD čipu koji koristi ToUcam, ova kamera je po mnogo čemu bolja. Kod snimanja planeta najvažnije je uhvatiti trenutak kada je atmosfera stabilna i bistra da se uspiju snimiti svi detalji. ToUcam Pro kao web kamera može snimati brzinama od 5, 10 i 15 FSP (frames per second – sličica u sekundi), ali je kvaliteta tih sličica progresivno lošija kada se koristi više FPS-ova. Nažalost, situacija nije bolja niti kod novijih web kamera koje koriste USB 2.0 (za početnike – one jeftine web kamere možete zaboraviti ako želite kvalitetno snimati planete!).

Imaging Source DFK 21AU04.AS je kamera koja koristi punu brzinu transfera protokola USB 2.0. To je kolor verzija, dakle odmah daje sliku u boji. Verzije sa crno-bijelim čipovima svakako daju kvalitetniju sliku i veću osjetljivost, ali potrebno je imati filter wheel i filtere (= znatno veći trošak!) i više vremena za snimiti sliku u boji – što je nezgodno u slučajevima kada, kao kod Jupitera, već u razmaku od 5 minuta vidimo rotaciju planeta.

Upravo to je glavna prednost Imaging Source (u daljnjem tekstu: IS) kamere – veća propusnost USB 2.0 (postoji i firewire verzija) omogućava brzinu od 60 FPS-a bez kompresije, dok ToUcam koristi kompresiju snimke već na 10 FPS-a. U slučaju lošeg seeinga (treperave atmosfere) sa IS kamerom postoji mnogo veća šansa da se uhvate trenutci oštrine i na kraju dobije kvalitetnija snimka.

IS kamera dolazi zapakirana u atraktivnoj kutiji u kojoj se osim kamere nalazi nastavak za 1.25″ fokusere te dva CD-a – jedan sa driverima i programom za upravljanje kamerom i drugi sa primjerima snimaka za vježbanje obrade. Ovaj drugi CD je iznimno dobrodošao budući da se odmah može vidjeti kako izgledaju snimke i može se isprobati obrada u Registaxu. Svi znaju da novu astronomsku opremu prate loše vremenske prilike pa je ovo odlična stvar da barem malo utaži znatiželju – meni je svakako pomoglo!

Kameru sam naručio od firme Baader Planetarium, inače poznate po kvalitetnim filterima za Sunce i mnogim drugim sitnicama i dodacima za astronomiju. U Baaderu tijekom cijele godine imaju akciju gdje uz kameru BESPLATNO možete dobiti još 4 različita adaptera.  Sama kamera već na prvi pogled djeluje vrlo solidno konstruirana. Zajedno sa 1.25″ nastavkom daje sigurnost da će čip stvarno biti okomit na optičku os, što je kod raznih improvizacija prilikom korištenja web kamere teže postići.

Korištenje kamere je vrlo jednostavno. Softver za snimanje filmova je prilično kvalitetan i lako je pronaći i podesiti postavke, iako se desilo da se par puta smrznuo nako čega sam morao resetirati laptop (operativni sustav Windows Vista).  Način snimanja AVI datoteke može biti sa i bez kompresije. 60 FPS je moguće dobiti jedino bez kompresije. Podešavanje ekspozicije i gaina je odmah vidljivo na rezultatu, a također i na live histogramu. Pomoću histograma je lako podesiti da se koristi cijeli dinamički raspon čipa odnosno da ne dođe do preeksponiranja što rezultira gubitkom informacija.

venera

Venera snimljena DFK 21AU04.AS CCD kamerom kroz Pentax 105 SDP refraktor

ToUcamom web kamera nije namijenjena astronomiji pa je razumljivo da ne postoje gorenavedene opcije. Softver nije na tom nivou, a niski FPS otežava kvalitetno izoštravanje. Čak i pri lošem seeingu ljudsko oko će bolje prepoznati sliku u fokusu ako se ona često osvježava kao što je to kod IS kamere. Sa IS kamerom sam uspio dobiti jako dobru sliku Venere usprkos atmosferi koja je “plivala” – to bi sa ToUcamom zahtjevalo mnogo više vremena.

ToUcam je svakako vrlo upotrebljiva kamera. Moguće ju je modificirati za snimanje dužih ekspozicija te dodati ventilator za hlađenje kako bi se smanjio šum. IS kamere postižu dugačke ekspozicije jednostavnim pomicanjem mišem kontrole za ekspoziciju, ali nemaju mogućnost hlađenja. I jedna i druga se mogu koristiti kao jednostavne deep sky kamere.

Što se tiče cijene, iako ova IS kamera košta tri puta više od ToUcama, ovo je rijetki slučaj da cijena prati porast kvalitete. Sa 30 i 60 FPS brzinama bez softverske obrade i kompresije snimke, DFK 21AU04.AS je tri puta efikasnija i, subjektivno, jednako toliko puta ugodnija za korištenje. Odlična je kako i za povremeno tako i za ozbiljno snimanje planeta i praćenje njihove aktivnosti. IS kamere veće rezolucije korisne su jedino za snimanje veće površine Mjeseca budući da su zbog manjih pixela slabije osjetljive na svjetlost. To znači da će prilikom snimanja planeta biti potrebno povećati gain što rezultira nešto većim šumom svake pojedine sličice.

IS kamere se mogu nabaviti u USB ili firewire verziji, sa ili bez IR-cut filtera. Toplo ih preporučam svakome tko želi kvalitetno snimiti najzanimljivije članove našeg Sunčevog sustava.

SBIG ST-7XME CCD kamera

Kameru SBIG ST-7XME sam imao priliku na kratko vrijeme isprobati jer ju je naše društvo, AD Beskraj, dobilo na posudbu od Nadbiskupske gimnazije iz Zagreba. SBIG ST-7XME je CCD kamera nešto starijeg dizajna (“ST serija”). Na papiru baš i nema bajne karakteristike – glavni čip, Kodak KAF-0402ME ima rezoluciju od 765×510 piksela dimenzija 9 mikrona, dok dodatni čip koji služi za autoguiding ima tek nešto manje, 657×495 piksela. Ipak, podrobnije gledajući karakteristike može se zaključiti da  ST-7 kamere (kao i ostale iz  ST serije) ne služe toliko za snimanje lijepih slikica već da im je primarna namjena  u znanstvenije svrhe – snimanje promjenjivih zvijezda, traženje supernova, tranzita exoplaneta, itd.

Naime,  KAF-0402ME je izuzetno kvalitetan čip koji nema antiblooming, a maksimalni QE (quantum efficiency) mu je čak 85%. Kapacitet piksela mu je čak 100.000 e-, što znači da može primiti veliki broj fotona prije nego dođe do bloominga (“curenja” napona u susjedne pixele) pa mjerenja mogu biti vrlo precizna.

Kameru sam testirao u nekoliko noći iz Zagreba, sa Tuškanca, na svega kilometar ili dva zračne linije od Trga Bana Jelačića.  Snimao sam kroz svoj Intes MN-71, autoguidano na Celestron CGE montaži. Granična magnituda je bila jedva 4.0. Snimao sam uz pomoć SBIG-ovog besplatnog CCDOps softvera. Kamera je stvarno vrlo osjetljiva – na ekspozicijama od 5 minuta mogli su se vidjeti odlični detalji na objektima, a u M13 su se vidjele mnoge tamne zvijezde (kliknite na fotku da ju vidite u 100% rezoluciji):

Kamera tkođer ima jako malo šuma. To je doduše i logično jer je hlađena (ovdje je konkretno bila na -15 Celziusa), no svejedno je fantastično kako se iz takve snimke mogu izvući inače tamni detalji i zvijezde. Gornja fotografija M13 je samo jedan snimak od kojega su oduzeti dark frameovi – šuma gotovo i nema!

Nažalost, na iole svijetlijim zvijezdama dolazi do bloominga. Nisam stigao testirati opciju za softversko micanje bloominga, ali po onome što mogu pročitati na netu, ljudi nisu uvijek oduševljeni i potrebno je ručno “uljepšavati” snimke.

Osobno, sa kamerom sam oduševljen. Nakon početnih peripetija, tj. dok nisam naučio proceduru oko kalibriranja i snimanja, SBIG ST-7XME radi savršeno. Samostalno praćenje jako dobro radi, a kao što se može vidjeti na primjeru M57 i kod malih objekata se vrlo lako hvataju suptilne razlike u osvjetljenju.

Kamera, kao ni druge prave CCD kamere, nije jeftina, a uz nju je poželjno (ali za astrometriju i fotometriju i nije nužno) nabaviti filter wheel sa filterima. Kamera se dobije u kvalitetnom, solidnom koferu, kao i ostale SBIG kamere, što je svakako prednost. Imajte na umu da će vam za napajanje direktno sa 12V (za napajanje iz automobila ili prijenosne baterije) trebati poseban kabel ili, kao što ja radim, inverter. Za lijepe kolor slikice sigurno ima i drugih izbora, ali za “ozbiljnu” astronomiju ST7-XME je odličan izbor – u toj konkurenciji i cijena joj je, zapravo, povoljna.