Test budżetowych kamer Point Grey Firefly 0.3

Testy Kamer Firefly FMVU-03MTM i FMVU-03MTC w astrofotografii planetarnej

Point Grey Firefly 0.3 (FMVU-03MTM i FMVU-03MTC) to najtańsze kamery w ofercie tej firmy. Wyposażono je w matryce CMOS Micron MT9V022 (mono jak i kolorową), a cena detaliczna w sklepie Point Greya wynosi 275 dolarów - o sto mniej niż za Chameleona. Do testów otrzymałem kolorową i monochromatyczną kamerę.

Kamery Firefly dostępne są z interfejsem USB jak i Firewire 400 (IEEE 1394a). Na pełnej klatce 752 x 480 pozwala osiągnąć prędkość 60 klatek na sekundę. Matryce obecne w tej kamerze jak i te w QHY5v oraz DMK22 należą do tej samej rodziny. Są to "budżetowe" matryc CMOS Microna o niedużej klatce z globalną migawką. Czułość sięga około 46%, co na obecnie standardy nie jest wiele, lecz matryce te zachowują wysoką sprawność w podczerwieni. Ich możliwe przeznaczenie - tanie kamerki planetarne.

Testowe zdjęcia

FireFly mono: Księżyc 05.05.2012; 21:56 UT:
moon-05-05
moon-05-05
moon-05-05
moon-05-05
moon-05-05
moon-05-05
FireFly kolorowa; Księżyc 05.05.2012; 22:08 UT:
moon-05-05
moon-05-05
moon-05-05
moon-05-05
moon-05-05
moon-05-05
PGR FireFly kolorowa; zdjęcie Księżyca bez balansu kolorów:
moon-05-05
FireFly mono; Saturn 05.05.2012; Kanał pomarańczowy i ORGB:
saturn-05-05
saturn-05-05
FireFly mono i kolorowa; Słońce 05.05.2012:
sun-05-05-2012
sun-05-05-2012
FireFly kolorowa; Słońce w H-alpha 03.05.2012, testy debayeryzacji:
sun-03-05
FireFly mono; Słońce w H-alpha 03.05.2012; silna interferencja:
sun-03-05
sun-03-05
Firefly kolorowa i monochromatyczna z żółtym filtrem pasmowym 590 nm; TSAPO 65Q + AstroSolar ND 3.8; Słońce 28.04.2012:
sun-28-04-2012
sun-28-04-2012
sun-28-04-2012
Firefly f/20 RGB, ORGB; Saturn 27.04.2012:
saturn-27-04-2012
saturn-27-04-2012
Firefly kolorowa; Soczewka Barlowa na krótkim nosie, Lunt 35 mm; Słońce w H-alpha 24.04.2012:
sun-24-04-2012
sun-24-04-2012
Firefly mono; Soczewka Barlowa na krótkim nosie - silna interferencja; Słońce w H-alpha 24.04.2012:
sun-24-04-2012
sun-24-04-2012
Firefly mono; Soczewka Barlowa na krótkim nosie; Companding mode; silna interferencja; Słońce w H-alpha 24.04.2012:
sun-24-04-2012

Opis kamery

Point Grey Firefly obok DMK21

Dokładny opis dostępny jest na stronie Point Greya. Są to tanie budżetowe kamery z matrycami CMOS Microna. Matryca MT9V022 posiada przekątną 1/3" oraz piksele 6 x 6 mikrometra. Pełna klatka to 752x480 a maksymalna prędkość na pełnej klatce to 60 FPS. Kamera pozwala także na zmianę gammy, choć opcja ta działa w niej nietypowo. Po ustawieniu gammy na "1" kamera przechodzi w tzw "Companding Mode" - 10 bitowy zasięg dynamiczny będzie przerabiany na 8 bitowy poprzez nieliniową odpowiedź - silniejsze źródło światła da mniejszą odpowiedź niż powinno dać przy liniowej zależności sygnału do odpowiedzi. Pozwala to efektywniej fotografować ciemne elementy obok jasnych (przynajmniej w teorii). Firefly na interfejsie USB potrzebuje kabla ze złączem Mini-USB (tak jak w przypadku Chameleona).

Kamery Firefly obsługiwane są przez FireCapture 2.1 lub nowsze. Dodatkowo musimy mieć zainstalowane FlyCap w wersji 2.2.* (32 bitowy pakiet!) dostępny na stronie Point Greya. Na początek trzeba do pliku FireCapture.ini dodać linijkę:

useExtendedGain=false
Plik ten znajduje się w katalogu aplikacji (np. "/Program Files (x86)/FireCapture/"). Taka matryca pasuje do fotografii planet, czy też niewielkich obszarów Księżyca i Słońca. Niestety są pewne ale.

Do kamery potrzebujemy standardowy nos do kamer przemysłowych - C/CS

Do kamery potrzebujemy standardowy nos do kamer przemysłowych - C/CS

Interfejs mini-USB z tyłu kamery

Przydatność Firefly 0.3 w astrofotografii

Kamera ma wszystkie cechy potrzebne kamerce planetarnej oprócz jednej - wysokiego gainu. Na początku zaprezentowałem szereg zdjęć uzyskanych za pomocą obu Firefly. W przypadku Saturna fotografowanego przy f/20 ekspozycje ustawione były na maksymalne dla FireCapture - nieco ponad 60 ms i maksymalny gain. Mimo to obraz nie był zbyt jasny. Problemem jest niski gain - tylko 12 dB (gdzie większość kamer planetarnych z CCD Sony ma około 24-36 dB). Powoduje to że kamera jest mało przydatna do fotografii ciemnych obiektów na dużej rozdzielczości (np. Saturn przy f/20). Z drugiej strony niska bezwzględna wartość gainu powoduje że na obrazach nie ma dużego szumu.

W przypadku fotografii Księżyca, czy Słońca problemu z niskim gainem nie ma. W przypadku jaśniejszych planet jak np. Jowisz, Mars czy Wenus kamera powinna pozwalać na efektywne fotografowanie bez stosowania dłuższych ekspozycji. Niemniej problem istnieje.

W przypadku fotografii Słońca w H-alpha kamera monochromatyczna wykazywała bardzo silną interferencję, której nie dało się zlikwidować ani poprzez przekrzywianie kamery ani poprzez obracanie kątówki Lunta. Wersja kolorowa tej interferencji nie wykazywała. Trudno wskazać o przyczynę. Podobną interferencję zaobserwowało QHY pracując na kamerą z inną matrycą Microna (być może niektóre matryce Micron/Aptina są tak konstruowane że interferencja będzie obecna).

Tak więc z jednej strony mamy relatywnie niską cenę, a z drugiej problem z brakiem wysokiego gainu, jak i np. interferencja przy fotografii Słońca w H-alpha. QHY5v jest dostępna w podobnej, albo nieco niższej cenie. Kamerki QHY5* mają dostępne wyższe wartości gainu (ile dokładnie to nie wiem), ale nie są obsługiwane przez FireCapture (jak i na chwilę obecną sterowniki ASCOM nie działają z aplikacjami takimi jak SharpCap czy Nebulosity). Kamerki budżetowe, którym coś jednak brakuje.

Testy i zestawienia

W kolorowej matrycy każdy piksel posiada filtr - czerwony, zielony lub niebieski. Tak więc piksel taki widzi tylko jedną barwę. W matrycy monochromatycznej piksele nie mają nałożonych filtrów więc do piksela docierałoby całe pasmo widzialne (jeżeli fotografujemy z filtrem IR/UV cut). Jaka będzie różnica w rejestrowanej jasności pomiędzy kamerą kolorową i mono z filtrem IR/UV cut?

Oto wykres przedstawiający teoretyczną wartość gainu potrzebną by nasycić obraz Saturna przy f/10 (1023 to maksimum w aplikacji). Im mniej tym lepiej - obraz jaśniejszy:
Teoretyczna wartość gainu potrzebna do nasycenia obrazu. Im mniej tym lepiej.
Jak widać mono jest prawie dwa razy jaśniejsze - choć fotografowanie z filtrem IR/UV cut (L) wymagałoby korektora dyspersji dla uzyskania pełnej ostrości. Pomarańczowy filtr szerokopasmowy (wizualny) będzie miał podobną jasność, czerwony nieco mniejszą - ograniczają dyspersję oraz zły wpływ seeingu na obraz co można wykorzystać w monochromatycznej fotografii planet i Księżyca.
Fotografie Saturna z monochromatycznego Firefly

Kamera kolorowa i debayeryzacja

Kolorowa kamera w FireCapture da surowy, nie zdebayeryzowany obraz - bez koloru i widoczną siatką. Po zakończeniu nagrywania klipów możemy je zdebayeryzować - za pomocą wybranego algorytmu przekształcić w kolorowy AVI. Po debayeryzacji kolorowy klip obrabiamy normalnie. Wraz z FireCapture dostajemy aplikację do debayeryzacji. Wybieramy tam algorytm i układ pikseli (RG) i możemy przekształcać klipy AVI. Dobrym algorytmem jest np. HQLinear.
Niezdebayeryzowany obraz z kamery kolorowej
Obraz po debayeryzacji
blog comments powered by Disqus

Kategorie

Strony