Amp glow w kamerach z matrycami CMOS Sony

Share

Wejście chłodzonych kamer z matrycami CMOS od Sony do świata fotografii DS mamy już za sobą. Jak na razie nie ma rewolucji, ale zmiany już następują i z każdą kolejną generacją nowych kamer i matryc CMOS będą coraz większe i coraz bardziej widoczne.

W tym artykule chcę przyjrzeć się szumowi określanego mianem amp glow, który pojawia się w tych kamerach.

Amp Glow

W świecie matryc CCD amp glow jest sygnałem generowanym przez wzmacniacze napięcia (sense amplifier i voltage doubler) jak i potencjalnie inne elementy układu - poprzez np. promieniowanie cieplne. Objawia się tym że w jednym z rogów kadru, czy gdzieś na jego obrzeżach pojawia się sygnał przypominający efekt świecącego się gdzieś z boku matrycy światła. Producenci kamer DS rozwiązywali ten problem wprowadzając matrycę w odpowiedni tryb pracy, przez np. wyłączanie zbędnej elektroniki na czas ekspozycji.

W przypadku matryc CMOS źródła tego szumu są inne, a jako że spora cześć elektroniki znajduje się w samej matrycy - sposoby przeciwdziałania są odmienne i trudniejsze do zrealizowania od tych znanych dla matryc CCD.

Astrofotograf może użyć darka by usunąć amp glow, lecz to tylko połowiczne rozwiązanie. Silny amp glow będzie przeszkadzał w fotografowaniu obiektów DS, czy nawet uniemożliwiał dłuższe ekspozycje zagłuszając oryginalny sygnał. Kamery takie jak ASI174 i po części ASI224 mają dość duży amp glow, przez co np. chłodzona ASI174 nie jest w żaden sposób zdolna konkurować z Atikiem 314L+. Podświetlana od tyłu matryca IMX178 ma tego szumu mniej i wszystko wskazuje że także IMX290 ma go mniej (też podświetlana od tyłu). Niektórzy obchodzą problem obróbką, czy też zbierają wiele klatek robionych na krótszych czasach ekspozycji. Niemniej konkurencyjny produkt nie może mieć takich ograniczeń.

QHY zbadało nieco temat i w swoich najnowszych kamerach zawarli układ elektroniczny, który ogranicza (nie usuwa) amp glow. Układ włącza się gdy czas ekspozycji jest dłuższy niż kilka sekund, a efekty można zobaczyć na cloudynights. Zależność czasowa oznacza iż zapewne układ ten wpływa na działanie podzespołów odpowiedzialnych za ten szum - np. bniża napięcie, czy wymusza pracę w jakimś specyficznym stanie, w którym generują mniej szumu. ZWO też miało sprawdzić to rozwiązanie, ale jeszcze nic konkretnego na ten temat nie wiemy.

ZWO ASI178MM Cool

Sterownik ASCOM dla ASI178MM ma trzy predefiniowane ustawienia: najniższy szum odczytu (bardzo wysoki gain) oraz unity gain oraz największy zakres dynamiczny (oba niski gain). Przy pierwszej opcji, na wysokim gainie, da się łatwo dostrzec amp glow na kilku minutowych ekspozycjach. Ta matryca (zarówno w kamerach ZWO jak i QHY) ma dość specyficzny amp glow skupiający się w dolnych rogach oraz na prawym boku. Oto wyciągnięty i pomniejszony dark obrazący ten szum:

Przy wybraniu opcji największego zakresu dynamiczne ze znacznie niższym gainie na 120 sekundowej ekspozycji (-10C) amp glow jest naprawdę słaby:

Który tryb najlepiej sprawdza się w fotografii DS tego jeszcze nie wiem. Ta matryca ma raczej skupiony amp glow w odróżnieniu do IMX174, który rozlewa go na większym obszarze. Niemniej w sieci znajdziemy fotografie DS wykonane każdą z tych kamer. Niektórzy narzekają na amp glow, np. w zastosowaniach EAA, lecz ci bardziej uparci rozwiązują problem obróbką i/lub ustawieniami.

CMOS w astrofotografii DS

Kamery ZWO/ASI można stosować w fotografii DS. Trzeba jednak uwzględnić że zachowują się inaczej niż dotychczasowe kamery z matrycami CCD. Nowsze modele mają coraz mniej przypadłości w postaci np. silnego amp glow. Trzeba też uwzględnić że różne generacje matryc CMOS mogą zachowywać się zupełnie inaczej. ASI1600, która zapewne ma matrycę Panasonic nie wykazuje problemów z amp glow jak to ma miejsce w przypadków Exmorów Sony.

Na zakończenie podlinkuję jeszcze artykuł The Effect of Stacking on Bit Depth, który opisuje wpływ stackowania na osiągany zakres dynamiczny. Jest to o tyle ważne bo kamery z matrycami CMOS mają wbudowane 12 lub 14 bitowe (a nie 16 bitowe) przetworniki A/D. Wymusza to stackowanie większej ilości klatek dla osiągnięcia dobrego 16-bitowego stacku.