Еще раз о доработке SK1004X

[Mihail Sedyh]

Вообще использовать охранки для дипов довольно заманчиво. Дешево и черезстрочность на больших выдержках перестает влиять на результат. Все упирается в отсутствие готового решения для управления камерой с компа. Мутить ручной пульт можно (собственно так и было реализовано в упомянутом проекте), но не очень удобно. Можно еще управлять с ком-порта, но получается 2 кабеля разной помехо защищенности (максимально возможной длины) да еще + питание и надо софт писать. Была бы готовая универсальная схема реализации ЮСБ-интерфейса с нормальным SDK - можно было бы что-то серьезное мутить. Да еще и оцифровка нужна (правда это скорее всего одной микросхемой решается). А так, при наличии готовых удобных решений за, ну скажем, более-менее вменяемые деньги, глубокая переделка охранок наврятли вызовет сколько-нибудь массовый интерес.

Тем не менее любая охранка с CXA1310AQ (подавляющее большинство) самой малой кровью позволяет вручную управлять усилением, гамма-коррекцией, уровнем черного и белого.
В большинстве современных и не очень старых камер стоит микросхема CXD2463 (объединяет синхрогенератор, тайминг генератор, и V-драйвер). Без особых проблем можно к ней подпаяться и вручную управлять КОРОТКИМИ (от 1/50 до 1/100000с) выдержками. Собственно все это реализоватно у Павла. Таким переделками подлежит практически любая охранная камера. В простейшем случае нужны небольшие навыки владения паяльником и несколько распространеных деталюшек. (У меня где-то валяется такая камера на древней 059 матрице. Усиление регулируется поворотом ручки переменного резистора, на двух тумблерах реализован выбор гамма-коррекции (1, 0,7 и 0,45), выдержка фиксирована на 1/50с) В принципе, этого достаточно для некоторых применений. Надо отметить, что камера при этом работает только в стандартном для себя режиме считывания поля (вертикальный биннинг 1х2), выдержка ограниченна 1\50с.
Реализация кадрового режима считывания и длительных выдержек настолько тесно связаны, что делать одно и не делать другого особого смысла нет. В некоторых старых микросхемах кадровый режим и длительные выдержки поддерживались штатно, но на текущий момент их уже не производят.
Заряды, накопленные в фоточувствительных ячейках могут уйти двумя путями: "слиться" на подложку (очистка матрицы) или на вертикальный конвейер (собственно считывание кадра). Сигнал очистки матрицы VSUB, как показала практика, нужен только для реализации выдержек короче 1/50с. Он всегда подается на отдельную ногу матрицы и поэтому всегда может быть отключен (при наличии наиболее популярной микросхемы CXD2463 он включается/отключается штатно).
Импульсы считывания (-15В) подмешиваются к фазовым сигналам вертикального конвейера (0..+10В). В стандартном режиме (биннинг 1х2) за время считывания одного полного кадра таких импульсов следут 4 (2 тесные пары с промежутком 1/50с: ....V1..V3.........................V1'..V3'...., где V1 считывает нечетные строки, а V3 - четные), т.е. каждая ячейка опрашивается 2 раза. Для реализации кадрового режима надо убать импульсы V3 и V1', тогда в первом поле будут только нечетные строки, а во втором - только четные. Для реализации длительных выдержек надо дополнительно прореживать последовательность пар импульсов (V1 и V3') и подавать их 1 раз в N кадров (длительная выдержка может быть только кратной 1/25с (речь везде идет о стандарте CCIR=монохромный ПАЛ)). Последовательность считывающих импульсов идет непрерывно, а управление выдержкой заключается в пропускании к матрице нужных считывающих импульсов и непущании ненужных. Причем нужна очень точная синхронизация по времени: временной интервал внутри упомянутых "тесных пар" импульсов составляет порядка 10мкс. Кроме того при окончании длительной выдержки первым обязательно должет последовать импульс V1. Если первым будет V3', то это приведет к разнице выдержек четного и нечетного полей на 1/50с, т.е. к полосатости. Очевидно, что ручной коммутацией кадровый режим реализовать нельзя (попасть в интервал 10мкс нереально, впрочем и 20мс тоже) и можно получать только один полукадр (биннинг 1х2).
Александр реализовал схему управления на микроконтроллере - есть полнофункциональный вариант с кадровым режимом и длительными выдержками, строго одинаковыми для полукадров. В той камере V-драйвер реализован отдельной микросхемой и импульсы считывания перехватываются на его входе (идут по отдельным дорожкам), что несколько упрощает реализацию. В CXD2463 V-драйвер встроенный и его входы недоступны, поэтому в таком случае их надо предварительно отделять от фазовых сигналов, впрочем не думаю, что это сильно усложнит задачу.

[Владимир К.]

Вторая доработка - отключение автоматической регулировки усиления.

Павел, АРУ отключается или просто регулируется усиление?
Я сделал часть схемы касательно АРУ. Ну и конденсатор С32 убрал. R104 поставил 15 кОм вместо 20-ти.
Тублерами хорошо регулируется усиление, но даже когда SA3 разомкнут (при замкнутых SA2 и SA4) АРУ продолжает работать. Заметно, если наводить камеру, например, на яркий объект, а потом отводить в сторону (я направлял лампу на потолок, и использовал это яркое пятно света, как яркий объект. Пятно света увеличивается и уменьшается).
Как сделать, чтобы не было вообще никакой реакции на изменение освещенности?

[Владимир К.]

Поднял 13-й пин CXA1310AQ - никакого изменения.

[Mihail Sedyh]

Поднял 13-й пин CXA1310AQ - никакого изменения.

В этой конкретной камерой не работал, но вообще обычно доступны три автоматические регулировки: ирисовой диафрагмы, усиления и выдержки. Для того чтобы яркость картинки регулировалась ТОЛЬКО вручную, они должны быть отключены ВСЕ.
Возможно Вы отключили АРУ, но автоматическая регулировка выдержки работает.

[Владимир К.]

Сделал ручную регулировку выдержки - вобщем повторил вышеприведенную схему полностью. Теперь появилась стабильность.
Еще 9-й пин CXA1310AQ отпаял, и соединил со схемой через тумблер - по-идее должна переключаться гамма-коррекция с 0.45 до 0.7. При 0.45 изображение как-то мягче выглядит. Ну, я себе плохо представляю, что такое гамма и на что она влияет...
При максимальном усилении и максимально возможной выдержке справа от "звезды" все-таки видно черное ушко.
При добавлении конденсатора 3 нФ (между Видео и землей) исчезает черное ухо, но появляется размытость точки (справа от нее появляется небольшой "кометный хвост", и тем больший, чем больше емкость).

[Владимир К.]

Вобщем, после переделки изображение стало лучше.

Ниже привожу две фотки "звездного неба".
Первый кадр - камера до переделки, второй - после.
Конденсатор С32 удален. R104 - 15 кОм вместо 20-ти.
Тублеры SA2, SA3 замкнуты, SA4 - разомкнут. Гамма - 0.45 (9-й пин CXA1310 отсоединен от схемы). Выдержка - ручная, максимальная.
Захват через VirtualDub без сжатия.
720х576
RGB 32
PAL_D
25 кадров/сек
одиночные кадры.

Звездное небо - экран из фольги, звезды делал иглой, поэтому не все они круглые

[stepan]

Да, заметно как чувствительность выросла, и шумов меньше стало.

[Mihail Sedyh]

Да, заметно как чувствительность выросла, и шумов меньше стало.

Это не чувствительность, это как раз изменение гамма-коррекции с 0.7 до 0,45.

Ну, я себе плохо представляю, что такое гамма и на что она влияет...

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B0-%D0%BA%D0%BE%D1%80%D1%80%D0%B5%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F

[Mihail Sedyh]

Вообще, мне не очень нравится схема этой камеры. Низкочастотный LPF-фильтр почему-то реализован на выходе ноги 8 (Это ведь он, насколько я понимаю?) уже после гамма-коррекции. Тогда как его законное место - вместо резистора R44 (ноги 11-12), где сигнал в любом случае линейный. Это может привести разной фильтрации в разных режимах... Владимир, как меняется вертикальный растр при переключении гаммы 0,7 - 0,45?

ЗЫ Решил показать как у меня была сделана камера, упомянутая курсивом в ответе 20. Схема, там, конечно другая, но в приложении к SK1004 получится примерно как на рисунке. Бледным цветом выделены неиспользующиеся элементы (я эти распаянные элементы частично использовал перекоммутацией схемы в делителе напряжения и в качестве дополнительных шумоподавляющих конденсаторов).  Нога 14 заземляется, чтобы диапазон усилений был полным (4..32дБ). На ногу 16 подается напряжение примерно от 2 до 4В с делителя R201-R202-R203, что дает плавную регулирову усиления переменным резистором R202 во всем диапазоне. Выбор гамма коррекции (1-0,7-0,45) выполнен на двух тумблерах SA11 и SA12 (четвертая комбинация SA11 и SA12 вверх - очевидно дает отсутствие видеосигнала на выходе).
Чтобы сохранить возможность переключения снова в автоматический режим можно добавить переключатель SA10, тогда коротить резистор R40 не надо, но максимальное усиление будет ограничено (22дБ примерно).
Если что, ход разборок немного подробнее был тут: https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,20008.msg522745.html#msg522745

[Владимир К.]

Владимир, как меняется вертикальный растр при переключении гаммы 0,7 - 0,45?

Вы имеете в виду размер? Никак не меняется. Стабилен.

[Владимир К.]

Да, заметно как чувствительность выросла, и шумов меньше стало.

Шума меньше, но вертикальные полосы еще бы убрать.
Михаил, соединение 11 и 12 ножек CXA1310AQ между собой стоит делать или нет? Чтобы полностью убрать черные ушки.
От вертикальной полосатости этот фильтр спасет? Не пробовали?
Кстати, конденсатор С101 я не ставил.

[Mihail Sedyh]

Михаил, соединение 11 и 12 ножек CXA1310AQ между собой стоит делать или нет? Чтобы полностью убрать черные ушки.

Сложно сказать. Там схема другая была. Фильтр должен очень аккуратно вырезать несущую частоту из сигнала. Хорошие фильтры довольно сложны и должны быть тщательно расчитаны. Можно попробовать на работающей камере замкнуть напрямую 11 и 12 ножки отверткой, к примеру, и посмотреть результат...

От вертикальной полосатости этот фильтр спасет? Не пробовали?

Не пробовал. Можно попробовать поиграться с питанием - какой-нибудь здоровый электролит на входе питания поставить и параллельно питающему напряжению микросхемы дополнительных конденсаторов налепить (ноги 2, 3, 15, 31).

Кстати, конденсатор С101 я не ставил.

Может стоит его поставить?
На самом деле в фильтрах не силен, это лучше у Саши узнавать...

[senao]

Еще есть интересная возможность просто заменить кварц в самой камере SK1004X с одновременной заменой
в плате видеозахвата. В свое время я пробовал такую возможность - сделал делитель частоты для
камеры и для платы захвата.

А не поделитесь опытом, какие кварцы применялись и схемкой делителя?  Кварц на камере 18.9375МГц, кварц на плате захвата 24.576МГц, то есть надо подбирать обязательно кратные этой частоте?
А то есть у меня мечта сделать дешевую погодную камеру. Основной плюс в том что сигнал можно подать обычным коаксиальным кабелем, не надо придумывать USB удлинитель или другие извращения. Юисбишные платы видеозахвата сейчас довольно дешевы, 700р с доставкой из Гонконга, получилось бы дешевое бюджетное решение.
Прикрепляю снимок такой платы USB видеозахвата, может кому интересно будет взглянуть на потроха. Плюс скрин какую бы картинку мне хотелось иметь с погодной камеры. Выдержка 3сек, объектив М12 х 3.6mm, светосила у него примерно F4.

[senao]

От вертикальной полосатости этот фильтр спасет? Не пробовали?

Не пробовал. Можно попробовать поиграться с питанием - какой-нибудь здоровый электролит на входе питания поставить и параллельно питающему напряжению микросхемы дополнительных конденсаторов налепить (ноги 2, 3, 15, 31).

Вертикальная полосатость такая же как на скрине ниже? Если да то ИМХО от нее спасет только выбор меньшего гейна на плате захвата. Электролиты не помогут, это похоже шум считывания  , в принципе должен лечится биасами.

[Mihail Sedyh]

А то есть у меня мечта сделать дешевую погодную камеру.

Дешевую - это сколько на круг?

[senao]

Камеру на "молотке" можно взять за 1т.р. видеозахват 700р. Итого можно уложиться в 2т.р. против скажем 12-14 за QHY6 ли DSI-Pro или еще другую подобную камеру. QHY5 не пойдет, две вместе на одном компе не работают. Так что или гидировать или наблюдать погоду.

[senao]

я оба кварца заменил на 3,6864 МГц

Там же в камере и плате захвата установлены резонаторы на разные частоты, 18.9375МГц и 24.576МГц соответственно. Такие номиналы применяют во всех камерах на базе чипов A1310AQ и D2463R, а так же устройств видеозахвата. Если в обоих платах установить одинаковые резонаторы то по идее не будет синхронизации.
Я думал есть готовая схема делителя который мог работать с родными кварцами, что бы не придумывать самому. К тому же я на вскидку могу назвать только К561ИЕ16, а у нее рабочая частота до 12МГц. А если подбирать резонаторы ниже частотой то у меня выбор не очень велик и купить близко негде.

[Александр Л.]

От вертикальной полосатости этот фильтр спасет? Не пробовали?

Не пробовал. Можно попробовать поиграться с питанием - какой-нибудь здоровый электролит на входе питания поставить и параллельно питающему напряжению микросхемы дополнительных конденсаторов налепить (ноги 2, 3, 15, 31).

Вертикальная полосатость такая же как на скрине ниже? Если да то ИМХО от нее спасет только выбор меньшего гейна на плате захвата. Электролиты не помогут, это похоже шум считывания  , в принципе должен лечится биасами.

  В камерах применяются фильтры с АЧХ ( амплитудно-частотной характеристикой) имеющей вид горба на высоких частотах, далее после горба коеффициент передачи фильтра должен резко падать. Подьем усиления на высоких частотах необходим для повышения "разрешения" камеры. На самом деле подьем усиления на высоких частотах это аналог нерезкой маски, шарпинга и т.п. Только не программный а схемотехнический. Именно этот подьем усиления есть причина появления черных "ушей" справа и слева от изображения звезды. Полосы на изображении это результат передескретизации фактически цифрового сигнала камеры АЦП устройства видеозахвата. Для отсутствия полос нужно, что спад усиления после горба АЧХ был большим. Фильтр примененный в SK1004 слишком слаб для этого, не поможет и дополнительный фильтр, схема которого есть выше. В данном случае лучше применить флеты. Для исключения подьема усиления на первый взгляд нужно исключить из схемы конденсатор C32.
 Не паханное поле деятельности для повышения чувствительности - использование программ гидирования с возможностью сложения кадров.

[Владимир К.]

Добавил я ВЧ фильтр (как у Марека Печки на схеме), вертикальные полосы практически полностью пропали.
На этом я, пожалуй, закончу. Надо бы длительные выдержки сделать и охлаждение, но это все сложно... Да и вряд ли можно будет приблизиться к той же QHY6. А у нее:
Выдержка: 1/10000 сек. - 9999 сек.
Охлаждение: элемент Пельте (-30 град. С), кулер.
Есть возможность отключения усилителя, присутствует биннинг, режим фокусировки, гистограмма. Низкошумящий 16-битный АЦП, серии до 100 кадров, микролинзы на чипе... И еще USB2.0.