Адаптивный фотоприемник

[ekvi]

Нужно изобретать видеопроцессор! и использовать обычные камеры - переносить накопление в "мозги".

Видеопроцессор нам не плечу!
А накопление заряда в ОЗУ - решается элементарно. Но при каждом считывании будет низкий S/N, а общих рост этого соотношения в сумме - как корень квадратный, т.е. эффективность в 1.5 ниже.

[Piter_Korn]

Тогда - качать пластину.

[ekvi]

Если известна ее марка - пришлите мне - поищу цены

Хорошо, Виктор, я постараюсь повторить заход на тот сайт - прошлый раз цена не промелькнула. Но у меня интуитивно сложилось такое же мнение об этих камерах. Еще посоветуемся с krussh - он более осведомленный в этих вопросах человек.

"Тогда - качать пластину".
Петр - это буквальная интерпретация АФП. Но мы вознамерились решать задачу электроникой.


Предлагаю сделать технический перерыв до завтра.
Спасибо всем принявшим участие!

[Piter_Korn]

Повторюсь: светом нужно попадать в пиесель, а не в адрес, тогда будет накопление связанное с фотоэффектом.

[ekvi]

Приветствую участников обсуждения!
Продолжим?

Виктор, попытался в "реку войти 2й раз" - не получилось. Может кому из вас посчастливется?
Но, вспоминая ту страницу, думаю, что это была деталировка большой 1.6 Гп OT CCD матрицы, потому и не указана цена.

krussh:
Вадим, м.б. все-таки не будем кажилиться и поднимать по максимуму - сразу всю проблему? Надо же оставить что-то и другим. А то и сами надорвемся и другим завалим проход. Лучше решить осредненный круг вопросов - тогда идущие за нами (в том числе и многие из нас) ступят на твердую почву.
Как Вы?

мы сможем "гоняться"  за (и накапливать!) аналоговым!! изображением звезды правда только по одной вертикальной оси.

Замечательно!
Давайте поставим 2 таких матрицы, строки которых расположены взаимно-перпендикулярно, а при считывании накопленных сигналов их соединим воедино. Вот и получим OTA CCD из 2х обычных охранок.
?

[ekvi]

digital image stabilization

Чтобы участники не разбрелись по инету, охарактеризую в 2х словах эти направления.
По своей сути digital image stabilization - это приложение адаптивной оптики, которое было развито производителями фототехники.
Это - компенсация толчков, смещений и дрожаний путем микроподвижек и поворотов либо оптических элементов (зеркал и линз), либо самого фотоприемника. Восстанавливается все изображение как целое. Если применить эту технологию к астрономическим нуждам, то получится эффективность существенная.
Многие на астрофоруме загораются этими идеями.

Мы предлагаем пойти глубже и на другом физическом принципе. Предлагаемый путь более гибок и значительно богаче своими потенциальными возможностями, которые и предстоить участникам освоить и претворить.
Основная наша задача на этом этапе - попытаться накопить максимальный уровень сигнала на матрице (или 2х матрицах) до его считывания в накопитель.

Следующая задача, которая мне представляется уже более тривиальной - консолидация раздробленного оптического пятна внутри оптической апертуры телескопа. Но она тоже может встретить препятствия на этапе воплощения в "железо".

[ekvi]

Нет так не получится

С такими вердиктами спешить не стоит!
Послушаем, что скажет "консилиум".

Но Ваше замечание, о том, что при изменении фаз заряды полезут вверх - может оказаться существенным препятствием на пути реализации. Не пришлось бы применять 4 матрицы: на 1й - отслеживается смещение изображения влево, на 2й - вверх, на 3й - вправо, на 4й - вниз.
Если бы матрицы были прозрачными, из них м.б. бы сделать сэндвич. Но - это фантастика a'la "оптический процессор".
Поэтому остается одно: светоделение или применение нескольких телескопов, наведенных на один объект. Не напрасно мы проявили активность в этих смежных темах. Правда, перспектива 4х инструментов также граничит с фантастикой, особенно для ЛА.
Остаются 2 варианта: ортогональная матрица и обычная матрица.

Вот сайт разработчиков OT CCD:  www.itl.arizona.edu

[Майоров Виктор]

Вот еще подумалось, это похоже, вполне реальный вариант, и легко осуществимый.

Экспозиция на матрице делится на равные, достаточно короткие промежутки времени положим 10 мс, время, когда атмосфера не успевает замылить изображение.
И пусть у нас уже имеется дополнительно сверхбыстрый гид и электроника, которые за это время (10 мс) успевают проанализировать положение центра тяжести опорной звезды (достаточно яркой для 10 мс). В конце каждой этой экспозиции электроника принимает решение "сливать" в вертикальный регистр накопленный заряд или же сигналом SUB его уничтожить. После этого изображение в вертикальном регистре остается до следующего цикла. Через, положим, время 100 циклов (1 сек) считать накопленный заряд. Он уже будет более мощным по отношению к шуму считывания, чем для экспозиции в 10 мс. Для увеличения времени хранения изображения в вертикальном регистре нужно матрицу охлаждать.
У нас уменьшается при таком подходе суммарное время экспозиции, но мы "фильтруем" плохие моменты сиинга.

На каком принципе работает сверхбыстрый гид?
Все остальное, что Вы написали вполне осуществимо и уже реализовано (для других целей) на некоторых наших камерах..

[Майоров Виктор]

Я похоже немножко неправильно выразился, не сверхбыстрый гид, а просто дополнительная камера, позволяющая со скоростью в 100 кадров в секунду формировать изображение достаточное для нахождения центра тяжести опорной звезды.

Вы не прикидывали, какая должна быть (по яркости) опорная звезда, чтобы выдать достаточно фотонов для формирования изображения при экспозиции 10мс?

[valti]

У нас уменьшается при таком подходе суммарное время экспозиции, но мы "фильтруем" плохие моменты сиинга.

Как упоминалось ранее, синг всегда плохой - картинка "трясется" с частотами до 10-20Гц. Копить больше 100мс не получится. А надо бы чтобы были хотя бы минуты-десятки минут.
"OTA CCD из 2х обычных охранок" конечно не сделать. Это все равно что рисовать схему двумя плоттерами, у которых работают по одной подаче (разной). Настоящая OTA CCD ввиду специализированности и малосерийности стоит запредельных денег. Да и вообще что-то вызывает сомнение реальная эффективность таких сенсоров. Почему? Смотрите сами - в обычной CCD к примеру центральный пиксел путешествует всего 500-1000 пикселей до горизонтального сдвигового регистра. А если его заставить "дрожжать" с частотой 10 Гц пусть даже с маленькой амплитудой  +-5 пикселей, то за время выдержки в 10 минут накопится пробег в 60т.пикселей. Кто то уже говорил что эффективность переноса порядка 0.9999. А для этого случая ее явно недостаточно. Заряд будет размазываться по соседним ячейкам и обрастать шумами. 

Единственный реальный способ для ЛА - качать зеркало или двигать сенсор (последнее для охлаждаемых камер весьма проблематично).

[Денис Никитин]

Теперь внимание. Если последовательность этих фаз подавать по другому, чтобы падающие фронты были такими: V4-V3-V2-v1, то куда денется заряд, он полезет вверх??!

Зуб за информацию не дам, но вроде как там есть виртуальные фазы. И если изменить циклограмму в обратном порядке, то в лучшем случае ничего путного не получится.

[Майоров Виктор]

Все остальное, что Вы написали вполне осуществимо и уже реализовано (для других целей) на некоторых наших камерах..

А можно подробнее про эту реализацию?

Камера, выполненная  на матрице ICX285AL, имеет возможность многократного переноса изображения из секции накопления в секцию хранения во время ввода одного кадра.
Как перенос, так и ввод кадра производится по сигналам внешней синхронизации.
Камера с охлаждением сенсора.
Мы называем эту опцию "мультиэкспозиция".
Камера связывается с компьютером по интерфейсу USB 2.0. При необходимости связного кабеля длиннее 5 метров устанавливается волокно-оптический удлинитель.

[Майоров Виктор]

Спасибо. А что такое мультиэкспозиция?

Многократная экспозиция одного кадра.

[Майоров Виктор]

Спасибо. А что такое мультиэкспозиция?

Многократная экспозиция одного кадра.

Это как на пленочной "Смене-8м" забыл перевести пленку и сделал 2 кадра на одно место?

Какая у Вас память! Я уж и забыл. Да.
Фактически мультиэкспозицией (термин, конечно доморощенный), мы называем, то , что Вы предложили сделать для накопления изображения.

[ekvi]

Я рад, что в нашем полку прибыло 2 участника: valti и Д.Никитин.
Вы обсуждаете уже те вопросы, когда мне остается только кивать головой.

Одно время у меня было одновременно 2 "Смены-8".

Виктор, а сколько "мультиэкспозиций" допускает Ваша разработка?
Дело в том, что в моем представлении это - перевод матрицы из режима видео в режим фото. И может оказаться так, что атмосфера "позволит" сделать экспозицию в этом фото-режиме, допустим, аж 1 секунду (!).
Возможно ли будет такое с Вашей матрицей?

[ekvi]

Вот формула для ориентировочных расчетов соотношений M и t:
M = 6+log(S*t/f/f),
где
M - регистрируемая звездная величина,
log - логарифм с основанием 2.5,
S - чувствительность матрицы, выраженная в ISO,
t - время экспозиции в секундах,
f = F/D - отношение длины фокусного расстояния объектива к его диаметру.
Ввиду невозможности введения под- и над-строчных индексов в операции взятия логарифма опущено основание (2.5), и деление в скобках на фокдель f произведено дважды.

Например, при S=6400 ISO, t=0.01s, f=3:
M~8.2.

Для такой звезды S/N > 1.

[ekvi]

Сложение кадров с различной экспозицией ...
Это - всплывший подводный камень и у многих он вызовет оскому.

Имею опыт сложения 70 снимков без вычетания и с вычетом дарков.
Результаты практически одинаковые (см. очерк "Светосильная АФК").

И все же в связи с этим вопрос:
можно ли в процессе работы как-то оценить уровень шумов ФП с тем, чтобы, если уж не вычесть из отснятого кадра в реальном времени, то хотя бы записать темновой кадр в память, рядом с рабочим кадром?

[krussh]

никак. даже дарк-фрейм дает приблизительное представление о шуме.
кстати, есть парадокс. вычитание темнового кадра УВЕЛИЧИВАЕТ темновой шум.
ну и для коротких экспозиций шум считывания почти всегда больше, так что темновым можно пренебречь.
для слабых объектов и вовсе основной шум - это пуассоновский шум источника.

[ekvi]

для коротких экспозиций шум считывания почти всегда больше, так что темновым можно пренебречь

Да, в моем случае выдержки были от 4 до 20с.

[krussh]

для коротких экспозиций шум считывания почти всегда больше, так что темновым можно пренебречь

Да, в моем случае выдержки были от 4 до 20с.

надо посмотреть у Бюиля. он замерял параметры кеноновских камер. скорее всего темновой шум при таких экспозициях меньше шума считывания.