En kommande kamera! En kyld CMOS ASI174MM USB3.0

[stoffe]

Jag hittade denna bild, det är troligtvis den kommande ASI174MM USB3.0 kameran som kommer i höst. Med en mailkonversation med grundaren av ZWO så har jag även fått det bekräftat.

Så här ser den troligtvis ut, de jobbar fortfarande med ampglow och lite såna saker innan den släpps. Bilden jag hittat är en tidig beta version av kameran.



Kameran finns redan i okyld version. Vad sägs om 78 % peak QE och 6 ev utläsningsbrus, sensorstorlek på 1/1.2". 1936X1216 pixlar och det går att få ut ofattbara 164 fps ur denna kamera i den upplösningen! Dessutom i 12-bits läge! Exponeringstidsintervallet är på 32us ~ 1000s. För övrigt har den stöd för flytande ROI över hela sensorytan i flera olika upplösningar. I 640x480 når man nästan 400 fps i 12-bit läge...! Dock kräver det en dator som har USB3.0 integrerat på moderkortet eller PCI-E 2.0 med ett instickskort USB3.0 som är gjort för PCI-E 2.0. Sen ska all data sparas, där krävs det definitivt en SSD-disk på en egen kontroller SATA 6 Gbit eller en egen USB3.0 kontroller 5 Gbit eller en PCI-E 2.0 SSD. Kameran nyttjar nämligen hela USB3.0 hastigheten i de högsta fpstalen. Nåväl, den fungerar för djuprymdsfoto oxå både med planetteknik och traditionell djuprymdsfoto med långa exponeringstider. Dessutom har kameran en global shutter vilket ger bättre resultat när man fotar med planetteknik i dålig seeing, de variationerna man får blir inte förvrängningar på samma sätt som rolling shutter.

Jag tror att CCD är på väg ut nu och CMOS har kommit för att stanna för astrofotografering. Speciellt när det släpps den här typen av kameror som är väldigt känsliga, lågt utläsningsbrus och som går att filma med som dessutom är kylda.

[AstroFriend]

Hej Stoffe!
Ja CCD tekniken har ju sina begräsningar och är dessutom mycket dyr att tillverka. Än så länge har inte Cmos hittat fram annat än i DSLR kameror vad gäller större format och långtidsexponering. Kanske den kamera som du skriver om här kan vara startskottet? Lite mer än 12 bitar vore ju dock bra. Du skrev 6 ev utläsningsbrus, är det 6 e- (elektroner) som menas?

Om nu någon astrokameratillverkare kunde satsa på Sonys fullframe sensorer. De senaste har till och med bakbelysta sensorer och det finns även större sensorer till mellan format, de har dimensionen 36 x 48 mm. Vilka trevliga möjligheter!

Det finns ju också några andra tekniker som väntar runt hörnet med möjlighet till ännu mer fantastiska egenskaper, skrev något om det i någon tråd för ett tag sedan.

/Lars

[stoffe]

Det är elektroner som menas vad jag förstått det som.

http://www.zwoptical.com/eng/Cameras/AS ... atures.asp

Själv är jag inte så intresserad av så stora sensorer då det medför enorma kostnader på korrektorer, filterhjul och filter som är långt utanför min budget. Färg sensorer, ja det är väl kul men inte så stort intresse där heller om man ska köpa sig en astrokamera så är det en känslig monokrom kamera som jag personligen är ute efter. Då är det bättre att köpa sig ett teleskop med kortare brännvidd eller montera en fokalreducerare om man inte är villig att göra en mosaik. Det finns det till och med inbyggt stöd för i EQMOD med en plugin som heter något i stil med EQ-Mosaic.

Dessutom är jag själv främst intresserad utav fota med planetteknik och kameran i denna tråd har en tillräckligt stor sensor för att vara enorm i mina ögon, åtminstone blir dataflödet helt otroligt! Nästa kamera kanske blir en USB3.1 kamera som tillåter 10 gigabit vem vet förutom Sam på ZWO

En 36x24 mm stor sensor på 24 megapixel som leverar en filmström i 100 fps i 16 bits format, ja det går ju inte ens att spara med dagens persondatorer. Det blir säkert flera hundra gigabit. Då måste man ändå använda ROI och då kan jag lika väl använda en mindre och billigare sensor redan från början. Kanske till och med bättre? Jag vet inte om Sony längre är i framkant på bildsensorer. Det finns Aptina och Toshiba oxå. Några av Nikon DSLR kamerorna har faktiskt Toshiba sensor vilket har presterat riktigt bra och är till och med bättre än de Sony sensorerna som sitter i nästan alla andra Nikonkameror. I min ASI120MM-S har jag en Aptina sensor, kameran som denna tråd handlar om har en Sony IMX174 sensor. De verkar ha liknande prestanda men skiljer sig lite i ROI lägena som är mer frikostiga på Aptina sensor som dessutom har mindre pixlar dessutom vilket är en fördel för planetfoto. Det blir nästan en 1,5x förstoringsfaktor mellan ASI120MM-S och ASI174MM pga av olika pixelstorlek.

[AstroFriend]

Hej Stoffe!
Det var stora Cmos sensorer i monokromt utförande som avsågs, och det är ju tyvärr ovanligt idag när kamerorna i första hand görs för vardagsfoto. Men en astrokamera tillverkare lär ju köpa in dem i monokromt utförande om bara tillverkaren kan göra en sådan batch, egenligen billigare då man slipper färgfiltret.

Det skall helt klart vara elektroner, du hade skrivit 6ev (ev skulle kunnas tänka stå för electrovolt men det är en energimängd) därför blev jag lite osäker. En cmos kamera även med stor sensor går ju alldeles utmärkt att delutläsa, så vid planetfoto så väljer man ut tillräckligt stort utsnitt man behöver och vid deepsky tar man kanske hela sensorn. Fast är det bara planetfoto så är det ju en onödigt stor kostnad att ha en onödigt stor sensor. Att läsa ut hela sensorn är ju en långsam process vid deepsky, 30 till 600 sekunders intervall så det klarar ju även gamla trötta datorer. Så länge man inte kan utläsa datat med försumbart utläsningsbrus måste man exponera länge för att få ett lågt brus. Den dag vi har fotonräknare blir det andra möjligheter (ideallt 0 i utläsningsbrus).

Till alla tillverkares förtret att när de väl fått fram en bra sensorn så står konkurenterna i nacken o flåsar med ännu bättre sensorer, men mumma för oss användare. Canon har ju för framförallt astrofotografen hamnat på efterkälken, lyckas de ta fram en egen konstruktion eller tvingas de som Nikon att köpa från annan tillverkare? Något lär ju hända i varje fall om de skall vara kvar i toppskicktet.

Har du någon länk till själva sensorn, kanske även denna är bakbelyst med tanke på hur hög QE de lyckats få.

Här är länken till en möjlig framtida teknik jag nämnde tidigare:
http://www.invisage.com/technology/

Se de fina illustrationerna de gjort under Quantum film. Här kanske ges möjligheten att ha riktigt små pixlar som kan binnas ihop till större men utan CCD teknikens begränsningar i dynamik till ex.

/Lars

[stoffe]

Den länken du länkade till verkar enbart ha färgsensorer? De verkar vara optimerade för att få in ljus även från sidan vilket blir effekten med extremt korta fokaltal.

Ang sensorer så blev Nikon ett mycket bättre kameramärke när de gick över från CCD till CMOS, det va då de körde om Canon på sensorprestandan. Jag har både en CCD DSLR och en CMOS DSLR. Kameran med CCD sensor är inte alls lika känslig och den är så otroligt brusig i svagt ljus. Långtidsexponeringar funkar inte riktigt heller pga av "Nikon Star Eater" som finns där pga av den brusiga sensorn som ska fungera för dagtidsfoto. Däremot tycker jag att den ger otroligt fina hudtoner. Det finns även en sensor som heter LB-CAST och som fanns i D2H och den kameran finns som färgprofil i många fotoprogram just pga av dess fina hudtoner.

Alla andra DSLR tillverkare utom Canon har Sony eller Toshiba sensorer. Ang den sensorn som sitter i min D600 som heter IMX128 så är den designad av Nikon men tillverkad av Sony. Kameratillverkarna köper inte bara lämpliga sensorer utan de har även ett finger med i spelet vad sensorn ska ha för egenskaper redan innan den tillverkas. Nåväl, Sam skrev till mig en gång att "tänk om man skulle ta och bygga en astrokamera av IMX128 sensorn, det vore mumma" (fast på engelska förstås).

Att ha en större sensor för planetfoto teknik är inte alls dumt som i ASI174MM kameran. Dels så kan du fota utan följning längre och enbart låsa en liten ROI rutan som börjar i sensorns utkant och som vandrar och följer planeten ända till andra sidan. Det medgör att det går att fota med något som liknar guidening med ett teleskop som ej följer objektet. Denna teknik har jag redan provat och stöd finns för det i Firecapture och det fungerar mycket bra. Dvs man låser ROI-rutan direkt på planeten så får den vandra som den vill över sensorytan men ändå få den centrerad på filmen i efterhand.

Dessutom finns det även ett syfte att ha stor sensor för mån och solfoto. För stackning och efterbehandling så är det bra med MYCKET ram-minne till datorn som ska stacka ihop allting. 16-32 gigabyte tycker jag låter lämpligt och gärna en snabb PCI-E SSD där allt lagras

[AstroFriend]

Färgsensorn är bara ett exempel, men det är ju där den stora marknaden finns. De här sensorerna bygger på en helt annan fysik. Ljus är ju elektromagnetisk strålning med en viss frekvens beroende på energi/färg. Man kan likna Quantumfilmen/prickarna med radio antenner som är avstämda för den våglängd man vill observera, Den kompakta designen ger bland annat den fina egenskapen att sensorn blir mindre vinkelberoende på det infallande ljuset. Det blir också i grunden en bakbelyst sensor till skillnad mot dagens sensorer som tyvärr har elektroniken liggandens ovanpå pixlarna och därmed hindrar ljuset att komma fram. Det man saknar är att sensorn inte kan skilja på olika våglängder i samma lager som till ex, Foveons teknik kan, men det kanske kommer senare. Lyckas man få den här teknologin fungera så kommer många nya användningsområden säkerligen dyka upp.

Lars

[Starsoft]

Hej

Jag tror att CCD är på väg ut nu och CMOS har kommit för att stanna för astrofotografering

Sony har meddelat att dom lägger ned sin tillverkning av CCD kretsar, kommer att få stor inverkan på kameramarknaden för amatörastronomer, skulle dessutom Kodak CCD också försvinna vilket inte är omöjligt så finns det nog bara CMOS kvar som lågprisalternativ.

Det största problemet som jag upplevde med CMOS när jag labbade lite för ganska länge sedan är att mörkerströmmen är så hög, någon som vet hur det förhåller sig med nyare kretsar och med kylning?

Anders

[AstroFriend]

Det som framförallt skiljer CCD och CMOS sensorer är utläsningen av pixelns laddning. Mörkerströmmen bör inte skilja speciellt mycket åt pga det. Däremot är det ju ovanligt man kyler en CMOS sensor och då blir det höga mörkerströmmar. CMOS har i regel en mycket modernare design som borde gynna låga mörkerströmmar då det är något kameratillverkarna söker. En tråkig sak med CMOS är ADC, den är i regel bara 12/14 bit medans CCD har 16 bit. Har betydelse för sensorer med höga fullwell capacity, typ mer än 20ke-.

Men framtiden hör till CMOS tills någon mer avancerad teknik tar över, CCD är alldeles för dyra att tillverka och har ett litet användningsområde idag.

/Lars

[stoffe]

Ang utläsningsbrus så är denna kamera väldigt intressant.
http://astronomy-imaging-camera.com/pro ... /asi224mc/

Fördelen med CMOS verkar vara att de är så lågbrusiga och ljuskänsliga generellt jämfört med de konsument CCD som vi amatörastronomer har tillgång till, dessutom billigare att tillverka.

Astrofriend, har jag tolkat rätt att om man kyler en CMOS sensor så får man höga mörkerströmmar? Varför finns det då kylda CMOS kameror? Vad är då fördelen med det?

Om det är det samma med CCD, varför kyler man en CCD?

Jo det kan vara så att CMOS har inbyggd ADC, jag vet inte om det finns någon möjlighet för att bygga dit en extern som hanterar 16 bitar istället. För planetfoto är det en viss vinst att kunna slå på 12-bits läget jämfört med 8-bit som är standard, det ger något bättre möjligheter att efter stackningen få ut något mer information. Det kräver dock bra seeing som med all typ av astrofoto.

[AstroFriend]

Hej Stoffe!
Blev visst lite kryptiskt det jag skrev där i tråden. Vad jag menade är att om man inte kyler så får man hög mörkerström, gäller både CCD och CMOS med dagens teknik.

På CMOS är det nog regel att ADC sitter på samma chip som sensorn som du skriver. Dessutom är det enormt många, ibland en för varje rad. Det är för att få upp utläsningshastigheten utan att öka utläsningsbruset. På en CCD är det i regel mellan 1 till 4 ADC och de sitter externt, då kan man välja vilken typ av ADC man vill ha, ex. långsam och lågt brus.

Jag har precis som du sett att utläsningsbruset för CMOS anges till låga tal. Det låter lite märkligt och jag har inte sett exakt hur de kommer fram till det. I en DSLR kamera finns det ibland en viss brusreducering redan i raw filen och då är det klart att siffrorna blir fina fast de egentligen inte är det, samma brusreducering går ju att göra mycket bättre i efterbehandligen, medans darksubtraction bler felaktig om man inte jobbar med rena raw filer. Har dock i något fall sett data blad på lösa CMOS chip, kommer inte ihåg vilket det var men även där anges till en låg nivå.

Möjligen kan det bero på att man räknar i ADU steg och en 8 bits omvandlare tar ju stora steg, 256 gånger större än på en 16 bits omvandlare. Beror ju också på vilken gain man använder. Svårtolkade datablad.

Eller så är det så trevligt att CMOS verkligen har utvecklats till att bli så bra som anges och då gäller det att astrokamera tillverkarna börjar använda dessa CMOS sensorer, inte bara de som finns idag i små format utan större.

CMOS tekniken ger ju så mycket större möjligheter att göra avancerade chips billigt. Såg Sony på någon modell har ett stort buffert minne i sensorn och därmed jobba med extremt höga bildfrekvenser, det använts i det fallet till att göra slowmotioneffekter.

/Lars

[stoffe]

Okej då är jag med och allt verkar logiskt igen.

De CMOS kameror som dykt upp de senaste åren från ZWO har ju blivit standard för väldigt många planetfotografer just pga av att de har så lågt utläsningsbrus och som dessutom är känsliga. Mörkerströmmen har jag dålig koll på men det är av mindre betydelse för just planetfotografering då det är så korta exponeringar, dessutom finns alltid möjligheten att kalibrera mot darks. Det finns det möjlighet till i både Registax 6 och Autostakkert2.

På min nya ZWO ASI120MM-S och även min förra utan -S så kan man välja utläsningshastighet mellan "normal" och "high speed mode". Läser man ut den normalt så får man inte lika hög fps men däremot en renare bild med lägre utläsningsbrus. Vad jag vet så gör inte kameran någonting som liknar det som systemkameror gör med bilderna innan de levereras från kameran till datorn.

Det kanske är så att CMOS är här för att stanna och de mindre sensorerna som finns nu kanske till och med är bättre än de CCD sensorerna som tidigare har varit så populära för planetfotografering i främsta hand? Små sensorer är det jag tänker på. Förresten så borde det vara till fördel att ha ADC inbyggd då det blir en minimalt lång sträcka för de analoga signalerna att färdas innan de omvandlas till digitala signaler. Analoga signaler borde vara känsliga på att plocka upp störningar på väg till ADC medans de digitala signalerna borde vara i stort sett okänsliga. Är sträckan kort så borde det därför vara en vinst. Sen är det det där med bitdjup. 16 bit i all ära men 14 bit räcker långt, men det kommer nog inom kort ADC med större bitdjup, det är säkert bara en tidsfråga.

[Starsoft]

Hej

Intressanta frågor angående CMOS för astrofoto, en diskussion som vi säkert kommer att återkomma till många gånger framöver.

Min första kamera jag testade astrofoto med var en gammal Canon 300D, utrustad med cmos sensor som fungerade utmärkt även vid långtidsexponeringar, en del mystisk och hemlig bildbehandling fanns uppenbart i kameran men den var helt ok för "pretty pictures" så vissa cmos går helt uppenbart att använda utan att man drunknar i brus.

I andra änden av kvalitetsspektrat har vi vissa av Aptinas moderna cmos sensorer som vid rumstemperatur bottnar i sensorbrus redan inom en minut.

När det gäller datablad för cmos sensorer så ger det nästan inget att läsa sådana, stor förvirring råder, det framgår inte om värdena gäller före eller efter intern bildbehandling/brusreducering, en hel del upplåsta siffror verkar det finnas. En sanning verkar åtminstone vara att många cmos sensorer har mycket hög känslighet, ofta högre än högklassiga ccd .

Ett vanligt enkelt sätt att fejka brusvärden och dynamik med en cmos är att läsa av hur mycket brus det finns i de maskade pixlarna på sensorn och helt enkelt subtrahera brusnivån från bilden genom att justera den interna förstärkningen redan innan digitaliseringen. En hel rad andra metoder för att kunna presentera bra sensordata finns naturligtvis men det är normalt inget som gynnar oss astrofotografer.

Att det normalt bara finns 10-12 bitars ADC i cmos sensorer vågar jag mig på att gissa beror på att bruset är så högt att det inte fyller någon funktion med fler bitar, det gör bara kretsen mycket dyrare, men det återstår väl att se hur det ligger till med det.

Det stora problemet med cmos för oss astrofotografer tror jag blir att marknaden inte efterfrågar cmos för långtidsexponeringar annat än möjligen i DSLR som då har färgsensor. Svartvita sensorer med lågt brus och hög känslighet används huvudsakligen inom CCTV men där förekommer inte exponeringstider över en sekund.

Vore intressant att testa med en cmos kamera att stoppa den i en fryspåse och lägga den i frysen en stund innan man tar några darks. Det går nog att utläsa en hel del av en sådan bild. Jag får väl ta fram min gamla QHY5 kamera med aptina sensor och prova.

Anders

[AstroFriend]

Att all elektronik sitter på sensorn är nog bra i vissa fall, till ex. där man vill ha hög framerate, mindre lyckat är att det värmer upp sensorn i onödan och därmed att bruset ökar. Det kan också bli effekter typ ampglow från den extra elektroniken, mest betydelse vid deepsky.

För att en CCD skall komma till sin rätt i astrofoto måste den kylas ned vilket normalt inte är möjligt i DSLR kamerorna. Fast det är bra konstigt att CCD blir bra överhuvudtaget. Säg pixeln som sitter längst bort i motsatta hörnet mot där den läses ut. På en 12Mpix sensor måste elektronerna föras över först längs 4000 pixlar längs raden och sedan 3000 pixlar längs kolumnen. Laddningen måsta alltså i princip ladda upp 7000 kondensatoer och ladda ur, en efter en. Helt otroligt att det blir en bra bild av det. Lite modernare CCD sensorer har flera utläsningskanaler, 2 till 4. ger tyvärr andra problem, 4 olika ADC som kanske inte matchar varandra perfekt.

En CMOS sensor har kanske flera tusen ADC om jag tolkat det rätt, en för varje rad. Man gör så för att minska utläsningshastigheten per ADC för att hålla nere utläsningsbruset.

Den ljussamlande pixeln, dioden ser ungefär likadan ut för både CCD och CMOS men där CMOS sensorn har fler transistorer som tar plats och därmed gör den ljussamlande ytan mindre(låg fillfaktor).

/Lars

[hbar]

Det händer mycket på cmos fronten men det tar lite tid innan det når fram till astro-amatörer
http://www.canon.com/news/2013/mar04e.html
Men för de som har råd att betala
http://www.canon.com/technology/approac ... /cmos.html

/Håkan

[Starsoft]

Hej

Rätt så häftig bildsensor från Canon.

Fast det är bra konstigt att CCD blir bra överhuvudtaget

Tittade lite på det här och såg att för den vanliga bildsensorn KAF-8300 som sitter i många kameror för amatörer så anges "Charge Transfer Efficiency" i databladet till 0.999995, jag antar att det anger sannolikheten för att en laddning ska följa med i kopieringen mellan två celler på bildsensorn. Om en pixel i en exponerad bild innehåller 10 000 laddningar så bör då en laddning tappas var 20e kopiering, eftersom en pixel kopieras mellan några enstaka och flera tusen gånger så kan en pixel t.ex. tappa 100 laddningar om den kopieras 2000 gånger under transporten ut från sensorn.

Jag gissar att de här laddningarna inte försvinner utan att dom kan fångas upp av andra pixlar som transporteras förbi senare och då ge ett felaktigt bidrag till den pixeln. Om kopieringen skulle vara väldigt ineffektiv borde bildens ena hörn bara vara jämngrått, den del av bilden som kopierats flest gånger. Fast det här är bara vad jag tror

Antar att den här uppgiften är som så många andra sensordata uppmätta vid höga rumstemperaturer och snabb pixeltransport då sensorn används för video, med kyld sensor och långsam pixeltransport som vid astrofoto kanske förhållandena är helt annorlunda.

Anders