نقد و بررسی اجمالیToupTek ATR2600C Color Astronomy Camera

دوربین تصویربرداری نجومی ToupTek مدل ATR2600C

تشریح مشخصات فنی دوربین تصویربرداری نجومی ToupTek مدل ATR2600AC درتصویر بالا از چپ به راست:

دوربین تصویربرداری نجومی مجهز به سنسور تصویر برداری رنگی شرکت سونی با نام IMX571 است.
ابعاد سنسور یا حسگر تصویربرداری برابر است با 23.5 میلی‌متر در15.7 میلیمتر‌ و قطر آن برابر با 28.2 میلی‌متر است که ابعاد نسبتا بزرگی (برابر با فرمت APS-C) نسبت به سایر دوربین‌ها است و مناسب عکاسی نجومی با کیفیت بالا از اجرام گسترده و وسیع آسمان شب است.
بالاترین کیفیت عکسبرداری این دوربین برابر است با 4040 در 4168 پیکسل برابر با 26 مگاپیکسل است.
با مبدل سیگنال‌های آنالوگ به دیجیتال (Analog to Digital Converter=ADC) برابر با 16Bit هر سیگنال آنالوگ به 16bit خروجی دیجیتال تبدیل می‌شود.
اصطلاح بازدهی کوانتومی (QE) نسبت فوتون فرودی به الکترون تبدیل شده در یک حسگر نوری است. هر چه QE بیشتر باشد و نویز Read noise کمتر باشد کیفیت تصویر خروجی بهتر است. در این دوربین نجومی بازده کوانتومی 80 درصد است که مقدار خوبی است.
اصطلاح Full Well 51ke نشان دهنده این است که هر پیکسل تراشه تصویربرداری عکاسی نجومی ATR2600AC توانایی نگه داری 51000 الکترون را دارد که مقدار خوبی است. در هر سنسور نوری اگر اندازه پیکسل‌های بزرگ‌تر باشد « ظرفیت اشباع کامل هر پیکسل» (full-well depth) معمولاً بیشتر است. در زمان نورگیری هر دوربین عکاسی، نور وارده شده به هر پیکسل حسگر باعث تولید الکترون میشود. اما محدودیتی برای تعداد این فوتوالکترون‌هایی که هر پیکسل می‌تواند در خود نگه دارد وجود دارد. این حالت « ظرفیت اشباع کامل هر پیکسل» (full-well depth) است. وقتی مقدار فوتوالکترون‌ها از این عدد فراتر رفت، سیگنال (الکترون‌های اضافی) به پیکسل‌های مجاور سرازیر می‌شوند و باعث می‌شوند تا تصویر ستاره‌های درخشان در آسمان شب «شکوفه کنند» یا بزرگ و متورم به نظر برسند.
دارای 512 مگابایت حافظه داخلی DDR3 برای ارسال تصاویر با سرعت بالا.
دوربین مجهز به پورت USB3 است که سرعت بسیار بالایی در انتقال اطلاعات دارد.
دارای سیستم خنک کننده داخلی دو مرحله‌ای ترموالکتریک TEC cooling برای خنک کردن سنسور و کاهش نویز است.
اصطلاح FPS13.3 نشان می‌دهد که این دوربین عکسبرداری و فیلمبرداری نجومی در بالاترین کیفیت قابلیت تصویربرداری 13 فریم در ثانیه را دارد.
این مقدار نشان می‌دهد که سیگنال مفید (نور ستاره‌ها، سحابی‌ها و کهکشان‌ها) چه‌قدر نسبت به نویز ناخواسته‌ی دوربین (مثل نویز الکترونیکی یا نویز حرارتی) قوی‌تر است.هرچه مقدار SNR بیشتر باشد، تصویر شفاف‌تر و تمیزتر خواهد بود. وقتی گفته می‌شود SNR = 47 dB یعنی سیگنال حدود 230 برابر قوی‌تر از نویز است. این مقدار بسیار بالا محسوب می‌شود و برای عکاسی نجومی فوق‌العاده است، به‌ویژه در رصد اجرام کم‌نور آسمان عمیق.
اصطلاح Read Noise به این واقعیت اشاره دارد که هر دستگاه دوربین Cmos یا CCD نویز‌هایی ناخواسته روی تصویر ایجاد می‌کند. این مسئله بویژه در زمان نوردهی طولانی مدت از اهمیت زیادی برخوردار است. هر چه Read Noise کمتر باشد تصویر بهتری دریافت خواهد شد. در هر تراشه (چیپ‌ست) تصویربرداری نوری، فتون‌های آنالوگ نوری باید تبدیل به اطلاعات دیجیتال شوند، این فرآیند با کمک مبدل آنالوگ به دیجیتال (Analog to Digital Converter=ADC) انجام می‌شود در این فرآیند نویزهایی ناخواسته ایجاد می‌شوند که Read out نویز نامگذاری شده‌اند.

دوربین تصویربرداری نجومی ToupTek مدل ATR2600C — درای گرمکن ضد بخارگرفتگی شیشه سنسور عکاسی Anti-dew heater

قابلیت region of interest (ROI) در نرم‌افزارهای تصویربرداری

ویژگی «محدوده مورد علاقه» Region of Interest (ROI) در دوربین‌های عکاسی نجومی «توپ‌تِک» و نرم‌افزارهای عکاسی نجومی به کاربر این امکان را می‌دهد تا در زمان ثبت تصویر بخش کوچک‌تری از سنسور دوربین را برای فوکوس انتخاب کند. در تصویربرداری اعماق آسمان، کل حسگر معمولاً برای میدان‌های وسیع و نورگیری طولانی استفاده می‌شود، اما برای اجرام منظومه شمسی (سیاره‌ها، خورشید یا ماه)، ویژگی ROI عملکرد را برای عکسبرداری با جزئیات بالا از مناطق کوچک‌تر بهینه می‌کند.

دوربین تصویربرداری توپ تِک مجهز به تکنولوژی Zero-amp glow (بدون درخشش‌های اضافی در تصویر)

این اصطلاح برای توصیف سیگنال‌های ناخواسته در یک سنسور دوربین CCD رایج شد. این سیگنال‌ها در نتیجه تقویت‌کننده‌های سیگنال که معمولاً در لبه سنسور دوربین قرار داشت به وجود می‌آمد. در دوربین‌های نجومی جدید CMOS، هر پیکسل تقویت کننده خودش را دارد، بنابراین «درخشش آمپر» معمولاً نوعی سیگنال ناخواسته است که توسط سنسور یا مدار دوربین ایجاد می‌شود. درخشش آمپر در نوردهی‌های طولانی و یا «گین بالا» high gain بیشتر می‌شود. این خطا معمولاً به دما بستگی ندارد.

نکته: گین بالا به تنظیمی اشاره دارد که در آن دوربین سیگنال دریافت‌ شده از سنسور را به ‌شدت تقویت می‌کند. دوربین سیگنال‌های ضعیف را تقویت می‌کند تا اجرام کم‌نور بهتر دیده شوند. اما افزایش گین می‌تواند باعث Amp Glow شود که به معنی روشن شدن ناخواسته لبه‌های تصویر به دلیل فعالیت الکترونیکی سنسور است. وقتی گین بالا باشد، حتی سیگنال‌های ناخواسته کوچک مانند (Amp Glow) نیز به ‌شدت تقویت شده و بیشتر دیده می‌شوند.

راهنمای انتخاب دوربین‌های تصویربرداری نجومی ZWO زد-دبلیو-او — مثالی از یک عکس با درخشش آمپر Amp Glow

نکته: با وجود اینکه هر پیکسل در حسگرهای CMOS دارای تقویت کننده خودش است، درخشش‌های اضافی Amp Glow معمولاً در نتیجه فعالیت مدارهای اطراف لبه حسگر ایجاد می‌شود، نه از تقویت ‌کنندهای کوچک داخل پیکسل‌ها. به همین دلیل است که این پدیده در یک ناحیه خاص (مثلاً در گوشه تصویر) ظاهر می‌شود، نه به‌صورت یکنواخت در سراسر تصویر. البته «درخشش آمپر» را می‌توان با گرفتن «فریم تاریک» و پردازش تصویر برطرف کرد. بعلاوه اینکه بسیاری از دوربین‌ها جدید مجهز به تکنولوژی Anti-amp glow (ضد درخشش آمپر) هستند. در این تکنولوژی با کمک نرم‌افزار و سخت‌افزار مصرف برق سنسور و بردهای اطراف آن کاهش می‌یابد تا اثر درخشش آمپر به حداقل برسد. در نتیجه کاهش قابل توجه یا حتی حذف درخشش آمپر در بسیاری از کاربردها ممکن می‌شود.

ابعاد و اندازه دوربین تصویربرداری نجومی ToupTek مدل ATR2600C: