Webcamy MS LifeCam HD w astrofotografii planetarnej

9 August 2011 Comments

Webcamy Microsoftu wyposażone w matryce zdolne nagrywać wideo HD 720p oceniane są jako jedne z najlepszych, czy nawet najlepsze w kategorii webcamów HD. Webcamy te zostały też wykorzystane do astrofotografii planetarnej - jako coś nowszego od Philipsa SPC880/900NC. Modele HD 720p to MS LifeCam Cinema, HD-5000 i HD-6000. Model MS LifeCam Studio wyposażony jest w większą matrycę obsługującą 1080p. W tym artykule zajmę się kwestiami przeróbek na potrzeby astrofotografii planetarno-księżycowej.

Webcamy 720p Microsoftu wyposażone są w matrycę CMOS OV9712 od OmniVision. Cechuje się ona dużą czułością, szczególnie w podczerwieni. Ze specyfikacji:

Klatka: 1280 x 800
Rozmiar piksela: 3 x 3 mikrometra
Rozmiar: 1/4"
Szybkość: WXGA (1280x800): 30 fps, HD 720p (1280x720): 30 fps, VGA (640x480): 60 fps (Lifecamy maksymalnie 30 FPS)
Czułość: 3300 mV/(lux-sec)
Głębokość studni piksela: 13 000 e-
Dark Current: 20 mV/s @ 60°C
Przetwornik: 10 bit A/D
Zasięg dynamiczny: 69 dB

Lifecamy w odróżnieniu od starszych webcamów takich jak Philips SPC oparte są o interfejs USB 2.0 przez co mogą przesyłać znacznie więcej klatek na sekundę. Lifecam Studio posiada 2 mpix matrycę obsługującą 1080p. Nie podano który to typ matrycy. Może to być np. OV2710. Rozmiar pikseli jest taki sam, lecz matryca jest nieco większa i oferuje klatkę 1920 x 1080 z najprawdopodobniej migawką typu "rolling" (typowa dla większych sensorów CMOS).

Demontaż obudowy webcama

Na początku trzeba rozebrać webcam by usunąć obiektyw sprzed matrycy. Po rozebraniu trzeba wykonać nową obudowę z nosem 1,25". Rozbierając webcam należy uważać by nie uszkodzić modułu kamery - należy ograniczyć ilość rozwiązań siłowych ;)

MS Lifecam HD-5000 i HD-6000 posiadają bardzo kompaktowe obudowy trudne w demontażu. Z tego powodu poleca się raczej modele Cinema lub Studio o obudowach łatwiejszych do rozebrania. Instrukcje rozbiórki tych obudów dostępne są już w sieci:

Przewodnik Garego Honisa - Cinema
Przewodnik AFAdrenaline - Cinema i Studio.

Rozbieranie obudowy polega na zdjęciu tylnego dekla i przedniej szybki tak by wysunąć moduł z obudowy. Później należy wykręcić obiektyw znajdujący się przed matrycą.

W przypadku HD-5000 i HD-6000 sprawa jest nieco trudniejsza. Należy próbować podważyć przednią szybkę by odsłonić śruby. Jeżeli to się nie udaje można spróbować przetopić obudowę wokół i odłączyć przód od modułu webcama:

Adaptacja nosa 1,25" do Lifecamów

Dostępne w sprzedaży nosy 1,25" dla Philipsów i podobnych kamerek nie będą pasować (mniejsza średnica obiektywu w LifeCamach), lecz z pomocą dowolnego nosa 1,25" można wykonać gotową obudowę. W powyższych przykładach przeróbek wykorzystano końcówki 1,25" okularów. Można także użyć odpowiednio dużej obudowy uniwersalnej wykonanej z plastiku (łatwo robić w nim otwory) i z pomocą super glue czy kleju silikonowego (topiony "plastikowy" klej) połączyć wszystko razem.

Nos 1,25" można zrobić z nosa okularu, Barlowa z wykręconą soczewką, czy dowolnego innego gotowego nosa 1,25" (do webcamów czy innych kamer), który przykleimy do obudowy.

Warto też przykleić kabel USB do obudowy, tak by nie ciągnął on złącza do którego jest podłączony. Gotowy webcam można odpalić w SharpCap.

Oprogramowanie do astrofotografi

SharpCap to obecnie chyba najlepsza aplikacja obsługująca webcamy. W przypadku MS LifeCam pozwala na konfigurowanie ustawień tych kamerek - gain, ROI, binning, czy czas ekspozycji. Po uruchomieniu aplikacji domyślnie może pokazać się obraz z wbudowanej w laptop kamery. Wystarczy w górnym menu w Cameras wybrać webcam Microsoftu:

Po prawej strony mamy ustawienia kamery. Najważniejsze to:

Colour Space / Compression: format nagrywanego klipu AVI. YUV2 możemy przyjąć jako dobry.
Resolution: Rozdzielczość. Mniejsze rozdzielczości mogą być nagrywane z większymi prędkościami (FPS)
Exposure: Czas ekspozycji
Zoom: odpowiada za binning. Działa na mniejszych niż maksymalne rozdzielczości. Maksymalny zoom to bin 1 - natywna rozdzielczość. Minimalna to bin X całej matrycy. Do planet wybieramy małą rozdzielczość (by osiągnąć 30 FPS) i maksymalny zoom.
Brightness: w rzeczywistości określa gain. Im wyższa tym większy gain - wzmocnienie obrazu. Jeżeli jasność obiektu pozwala należy unikać maksymalnych wartości.

Przy fotografii Księżyca wybieramy maksymalną rozdzielczość, natomiast do planet wystarczy np. 640x480 i "maksymalny" zoom dający natywną rozdzielczość centralnego fragmentu matrycy, co umożliwia nagrywanie z prędkością 30 FPS.

FireCapture obsługuje te kamerki tylko częściowo - pod ręką nie będzie wszystkich ustawień.

Balans kolorów i filtry dla kamery

Bez filtrów odcinających podczerwień obraz z kamery będzie miał zaburzony balans kolorów. Do tego obecna będzie fioletowa, różowa poświata - powodowana podczerwienią silnie rejestrowaną przez niebieskie i czerwone piksele (mniej zielone):

Wykonywanie zdjęć w kolorze wymagać będzie dobrego filtru IR/UV Cut. Efektywnie można także używać filtry przepuszczające tylko podczerwień (IR-pass, Astronomik ProPlanet 742, 804) do fotografowania Księżyca, czy niektórych planet (fotografię zamieniamy na odcienie szarości).

LifeCam jako guider w PHD

Mimo iż maksymalny czas ekspozycji to niecała sekunda to można próbować stosować ten webcam jako guider. Mając w polu widzenia jaśniejsze gwiazdy nie powinno być problemów z ich wykorzystaniem. Problem może stanowić konfiguracja webcama. Cześć ustawień trzeba ustawić przed uruchomieniem PHD w SharpCap lub aplikacji MS dostarczonej wraz z webcamem. Po tym w PHD wybieramy kamerkę (WDM Webcam) i LifeCama z listy, rozdzielczość i gotowe:

Webcam nie reaguje na wybrany czas ekspozycji - ograniczy on tylko szybkość pobierania klatek.

RkBlog

Astrofotografia planetarna, 9 August 2011