دوربین تصویربرداری نجومی ToupTek مدل ATR585CسفارشیToupTek ATR585C Color Astronomy Camera

دوربین تصویربرداری نجومی ToupTek مدل ATR585C

تشریح مشخصات فنی دوربین تصویربرداری نجومی ToupTek مدل ATR585C درتصویر بالا از چپ به راست:

1. دوربین تصویربرداری نجومی مجهز به سنسور تصویر برداری رنگی شرکت سونی با نام  IMX585  است.
2. ابعاد سنسور یا حسگر تصویربرداری برابر است با 11.2 میلی‌متر در6.3 میلیمتر‌ و قطر آن برابر با 12.8 میلی‌متر است
3. بالاترین کیفیت عکسبرداری این دوربین برابر است با 4040 در 4168 پیکسل برابر با 26 مگاپیکسل است.
4. با مبدل سیگنال‌های آنالوگ به دیجیتال (Analog to Digital Converter=ADC) برابر با 12Bit هر سیگنال آنالوگ به 12bit خروجی دیجیتال تبدیل می‌شود. در حالت HDR برابر با 16bit‌
5. 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 91 درصد است که مقدار خوبی است.
6. اصطلاح  Full Well 40ke نشان دهنده این است که هر پیکسل تراشه تصویربرداری عکاسی نجومی ATR585C توانایی نگه داری 40000 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.
7. دارای 512 مگابایت حافظه داخلی DDR3 برای ارسال تصاویر با سرعت بالا.
8. دوربین مجهز به پورت USB3 است که سرعت بسیار بالایی در انتقال اطلاعات دارد.
9. دارای سیستم خنک کننده داخلی دو مرحله‌ای ترموالکتریک TEC cooling برای خنک کردن سنسور و کاهش نویز است.
10. اصطلاح FPS47 نشان می‌دهد که این دوربین عکسبرداری و فیلمبرداری نجومی در بالاترین کیفیت قابلیت تصویربرداری 47 فریم در ثانیه را دارد.
11. 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 = 46 dB یعنی سیگنال حدود 200 برابر قوی‌تر از نویز است. این مقدار بسیار بالا محسوب می‌شود و برای عکاسی نجومی فوق‌العاده است، به‌ویژه در رصد اجرام کم‌نور آسمان عمیق.
12.  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.

نکته: حالت HDR در دوربین‌های نجومی مخفف High Dynamic Range یا محدوده دینامیکی بالا است.

• حالت عادی (12 بیت): دوربین تصویر را با 4096 سطح روشنایی (2¹²) ثبت می‌کند. این برای اجسام نسبتاً روشن کافی است، اما ممکن است جزئیات نواحی خیلی تاریک یا خیلی روشن از دست برود.

• حالت HDR (16 بیت): دوربین داده‌ها را از چند سطح گِین (Gain) یا نوردهی متفاوت در یک تصویر ترکیب می‌کند. این محدوده را به 65,536 سطح روشنایی (2¹⁶) افزایش می‌دهد.

  • نواحی تاریک جزئیات بیشتری می‌گیرند چون از گِین بالا استفاده می‌شود (حساسیت بیشتر).

  • نواحی روشن اشباع نمی‌شوند چون داده‌های گِین پایین هم وجود دارد.

در نتیجه:

• همزمان جزئیات قسمت‌های خیلی روشن و خیلی تاریک حفظ می‌شود و در یک تصویر دیده می‌شود.

• این حالت مخصوصاً برای عکاسی اعماق آسمان مفید است، جایی که ستاره‌ها بسیار روشن هستند اما سحابی‌ها خیلی کم‌نور هستند.

به عبارت دیگر، حالت HDR به شما محدوده دینامیکی بیشتر می‌دهد—هم جزئیات بخش‌های بسیار کم‌نور و هم بسیار روشن در یک تصویر ثبت می‌شود، بدون اینکه نواحی تصویر بسوزند یا کاملاً تاریک شوند.

دوربین‌های نجومی مبدل سیگنال‌های آنالوگ به دیجیتال (ADC) دارند. کار این واحد، تبدیل سیگنال‌های آنالوگ (فوتون‌ها) به سیگنال‌های دیجیتال است (اعدادی که کامپیوتر بخواند). برای میزان روشنایی هر «پیکسل» تصویر، تعداد بیت مشخصی توسط  ADC‌ تولید می‌شود که به آن «وضوح داده‌ها» Data Resolution گفته می‌شود. مثلا دوربینی با مبدل (ADC) ۱۲ بیت می‌تواند 4096=2¹² سطح روشنایی متفاوت برای هر پیکسل ثبت کند. و دوربینی با مبدل (ADC)  ۱۰ بیت می‌تواند 1024=2¹⁰ سطح روشنایی برای هر پیکسل ثبت کند که کیفیت تصویر پایین‌تری است. بنابراین رزولوشن ۱۲ بیت (12bit resolution) ، یعنی هر پیکسل تصویر می‌تواند ۴۰۹۶ سطح روشنایی متفاوت از سفید تا سیاه داشته باشد.

با یک مثال واقعی مفهوم رزولوشن ۱۲ بیتی را روشن می‌کنیم. مثال: مقایسه تصاویر ۸ بیتی و ۱۲ بیتی

فرض کنید یک عکس سیاه و سفید می‌گیرید:

۱ . با یک دوربین ۸ بیتی مانند یک عکس استاندارد JPEG

• هر پیکسل می‌تواند ۲۵۶ سطح روشنایی داشته باشد (از ۰= سیاه تا ۲۵۶= سفید)
• اگر سطح روشنایی یک پیکسل ۱۲۸ باشد، آن پیکسل خاکستری متوسط است.

۲ . با یک دوربین ۱۲ بیتی مانند یک تصویر RAW در عکاسی نجومی:

• هر پیکسل می‌تواند ۴۰۹۶ سطح روشنایی داشته باشد (از ۰ = سیاه تا ۴۰۹۵ = سفید)
• اگر مقدار روشنایی یک پیکسل ۲۰۴۸ باشد، آن پیکسل نیز خاکستری متوسط است، اما با جزئیات روشنایی بسیار دقیق‌تر.

چرا  بیت بالاتر مهم است؟ در ۸ بیت، تغییری کوچک در روشنایی به اندازه ۱ از۲۵۶ کل دامنه است که می‌تواند باعث باندینگ (پله‌پله شدن روشنایی) شود. در ۱۲ بیت، تغییر کوچک در روشنایی به اندازه ۱ از ۴۰۹۶ است، که خیلی نرم‌تر است و جزئیات دقیق‌تری را ثبت می‌کند. در تصویر بعدی می‌توانید این تفاوت را مشاهده کنید.

دوربین عکاسی نجومی توپ تِک مدل ATR585C 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.

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 ATR585C:

وسایل موجود در دوربین تصویربرداری نجومی ToupTek مدل ATR585C:

 (از آنجا که محصول وارداتی است ممکن است شرکت توپ تک وسایل در جعبه (کابل و آداپتورها) را بر اساس زمان سفارش کمی تغییر دهد).

اتصال دوربین تصویربرداری نجومی ToupTek مدل ATR585C  با سایر تجهیزات نجومی و کامپیوتر:

برای دیدن نمونه تصاویر نجومی که با دوربین تصویربرداری نجومی ToupTek مدل ATR585C و سایر تجهیزات نجومی ثبت شده رو لینک زیر کلیک کنید:

ToupTek ATR585C - AstroBin

برای آشنایی بیشتر با دوربین‌های عکاسی نجومی و ویژگی‌های فنی آنها به لینک زیر مراجعه کنید:
راهنمای انتخاب دوربین‌های تصویربرداری نجومی ZWO زد-دبلیو-او - موسسه طبیعت آسمان شب | فروشگاه تلسکوپ دوچشمی میکروسکوپ