Breve test CMOS

Mauro Narduzzi

Ciao a tutti,

Mercoledì sera ho voluto provare una delle nuova camerina CMOS raffreddate ormai disponibili da qualche mese sul mercato. La tecnologia è molto interessante per caratteristiche intrinseche che presenta e ho in preparazione un articolo completo in merito.

Le condizioni della prova non erano ideali per gli obiettivi che mi ero prefissato, il cielo era molto trasparente, ma vi era forte vento di Bora e soprattutto jet-stream in quota. Ciò nonostante l'obiettivo è parzialmente raggiunto, ossia vedere se la risoluzione raggiunta potesse essere comunque elevata usando le camere CMOS nel modo più opportuno, ossia alto gain e bassi tempi di integrazione per il subframe.

Di seguito l'immagine a risoluzione 100%, è un crop dell'immagine intera che abbraccia un campo molto più grande.

Allegato:

M76_200x10s_-20_QHY163M_forum.jpg [ 594.12 KiB | Osservato 4970 volte ]

Il FWHM medio della somma con sigma clip è di circa 2" grazie al fatto di aver utilizzato tempi piuttosto corti per il singolo frame. Si tratta infatti della somma di 200 pose da 10" l'una ripresi con camera QHY163M raffreddata a -25° C su un rifrattore apocromatico da 152 mm F/8. Luminanza filtrata con IDAS LPS P2. Non ci sono nè dark nè flat, almeno i dark sarebbero stati opportuni, non tanto per il rumore (che è molto basso) quanto per rendere più omogeneo tutto il frame che ai limiti estremi manifesta un residuo di amp glow.

La somma dei frame è stata eseguita col software AutoStakkert 2 (versione 2.7.7 64 bit, ultima beta disponibile) di Emil Kraaikamp che ha implementato alcune funzioni utili proprio per le immagini deepsky.

Non è una bella immagine, ma mostra ciò di cui un CMOS di ultima generazione a bassissimo rumore di lettura è capace di fare. Non vedo l'ora di provare con uno strumento più grande in condizioni di ottimo seeing, secondo me su scale temporali ancora più brevi (1-2") e su soggetti più brillanti - planetarie compatte tipo la Cat's Eye ad esempio - è possibile registrare livelli di FWHM sorprendenti (< 1.5").

Ciao

Mauro

andreaconsole

Interessante, era ora! Quali sono i "freddi numeri" di questi sensori, anche confrontati con i più comuni CCD?

FABRIZIO1961

Bella prova Mauro . attendiamo un test piu' severo .
Dove si trova la risposta di questo sensore magari sulla lunghezza d'onda dell halfa ? , possibile fare il binning ?
Che il cmos sia il futuro dell'astrofotografia ?

andreaconsole

Cmos e binning on chip credo siano incompatibili per principio

CEO

Mauro Narduzzi

Niente binning infatti. Dai, attendete io mio articolo con cui spero di fare un pò di chiarezza! La tecnologia CMOS è sicuramente il futuro dell'astrofotografia estetica.

ras-algehu

Anche se hai applicato il sigma clip (Ma bisognerebbe vedere l'originale per parlare di seeing) con quelle stelle cosi grosse e quella scala d'immagine di 0".64/pixel la vedo dura che il seeing era di 2". Forse almeno 3" se non 4".
Ma è naturale perchè con pose di 10" certo non limiti il seeing! Quello lo fai con pose di frazioni di secondo, almeno sotto il decimo.
Poi sono come al solito pochi bit (massimo 12) e con pixel di soli 3.8 micron è normale che non si abbiano 16 bit naturali ed inoltre sarà in generale anche non molto sensibile (sempre per via dei pixel piccoli che raccolgono poca luce).
Adesso a parte il costo (che non so quant'è per capire se comunque varrebbe la pena comprarla) ne deve fare di strada i CMOS per solo sperare di avvicinarsi a una CCD. :wink:

Mauro Narduzzi

Il FWHM è misurato sulla somma grezza, non certo dopo aver applicato filtri tipo DDP che inevitabilmente allargano il valore FWHM dovendo riequilibrare alte e basse luci. Il FWHM sulla somma grezza era di 2" circa, purtroppo dimostra ben poco perchè il test è avvenuto con forte jet stream in quota. Con seeing migliori si avranno anche risultati migliori dal punto di vista della risoluzione pura. Naturalmente è tutto da dimostrare, ma in rete si trovano già svariati esempi che lo dimostrano senza una mia prova.

Il seeing agisce in vari modi. Le componenti principali avvengono su scale temporali brevissime, frazioni di secondo. Ma ci sono anche perturbazioni (oscillazioni) molto più lente che permettono di registrare dettagli abbastanza fini con pose di qualche secondo. Se si fanno pose di 60" o più il miglioramente è nullo e in questo caso il CCD è svantaggiato perchè tipicamente si fanno pose piuttosto lunghe (vari minuti).

I bit sono 12. E quindi? Sommando tante pose il numero di bit aumenta. Sarebbe meglio averne 14 ovviamente, ma solo se si è attorno all'unity gain o sotto di esso. Al livello di gain che ho usato la saturazione avviene a circa 520 e- e la dinamica totale è di 54 db circa (5,6 stop). Un valore ridicolmente basso... ma appunto, un CMOS non lo usi per pose lunghe a questi livelli di guadagno. A gain 0 la FWC è invece di 18000 e- circa e il rumore di lettura si alza a 2.4 e-. La dinamica si alza dunque a ben 77 dB, o quasi 13 stop che non vengono nemmeno sfruttati del tutto con soli 12 bit di risoluzione del convertitore AD.

Sulla sensibilità... purtroppo su questo sensore non ho ancora trovato una curva di sensibilità assoluta. Dovrebbe essere in linea con altri sensori simili e con QE nel verde superiore a 75%.

La questione non è se un CMOS è migliore di un CCD. Un CMOS lavora in maniera differente a un CCD e bisogna capirne le caratteristiche intrinseche per sfruttarlo correttamente. Per certi verso è già nettamente migliore (vedi rumore di lettura bassissimo, a gain 30 il rumore di lettura è di circa 1 e-), per altri è ancora molto indietro. E' una tecnologia che sta maturando e che già ora è adeguata per molte applicazioni interessanti, anche scientifiche vista l'ottima risposta lineare del sensore.

Ciao

Mauro

PGU

Riprendo un attimo questo 3D.
Dalle "mie parti" sembra esserci una vera e propria corsa o per lo meno attenta considerazione per questo nuovo tipo di camere (di altra marca... ma con caratteristiche del tutto identiche). Devo dire a me lascia un po' perplesso solo per il discorso della dinamica.
Con tutta la "scuola" fatta negli anni passati sull'importanza della dinamica che deve avere un CCD per avere alta efficienza, anche nella ripresa estetica, (16 bit), soprattutto per distinguere e rendere più distinguibili la distinzione di lievi sfumature; cosa succede ora? va bene ora anche una dinamica da 12 bit? Tutto quello che abbiamo imparato e ci è stato detto in questi anni non vale più?
In altre parole, se uno volesse comprare un "CCD" per fare delle buone riprese deep-sky vale la pena considerare camere di ripresa CCD o CMOS, che lavorino ancora a 16 bit o ora viene sdoganata anche la dinamica a 12? Avrà la stessa efficienza profondità e risultati di un classico CCD da 16bit?
Con tutta franchezza, personalmente, sarò all'antica, ma non vedo questo grande vantaggio, se uno volesse considerare una macchina che sia un vero CCD (o CMOS) da ripresa "fotografica seria", se questo lavora a soli 12 bit. Sbaglio?

andreaconsole

Il CMOS va usato in maniera differente. Sommando parecchie decine di frames, grazie al rumore ovviamente presente, si ottiene un risultato indistinguibile da quello ottenuto con più bit di profondità.
E questo in linea di principio senza nessun impatto sulla durata complessiva della ripresa perché, in virtù del ridottissimo rumore di lettura, sono sufficienti sub più brevi

Teo66

Da quanto ho capito è tutto legato alla fwc. Se un sensore ha una fwc di 20000 una quantizzazione a 16 bit non serve. Infatti con 16 bit si hanno 65000 e rotti valori ma il ccd è in grado di fornirne "solo" 20000 (che è il limite oltre il quale il pixel è saturo e quindi, anche continuando a esporre darà un valore di 20000).
Con 12 bit si hanno 4096 valori, il che farebbe supporre che non siano abbastanza (con 14 se ne hanno 16384) ma qui entrerebbe anche il rumore di lettura, gain e ... e a questo punto io mi confondo ogni volta che leggo qualcosa in merito :mrgreen:

, visto che questo influenza la gamma dinamica e tutta una serie di cose dietro alle quali mi sono perso un sacco di volte.
Il tutto per dire che la faccenda a me non è del tutto chiara e che forse i 12 bit non sono un limite così grave come si potrebbe pensare.
Quello che ho capito di sicuro (forse

) è che i 16 bit sono troppi per una buona parte dei sensori in circolazione (e per alcuni invece troppo pochi) e poi boh :?:

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