Камеры для лунно-планетной астросъемки: Canon 550D и ZWO 120 MC.Обзор, сравнение и субъективные впечатления.

В этой статье я расскажу о моем опыте использования камер Canon 550D и ZWO 120 MC в лунно-планетном астрофото. Надеюсь, эта статья поможет Вам немного разобраться в данных камерах и сделать правильный выбор.

Canon 550D

Canon 550D – 18-мегапиксельная зеркальная камера фирмы Canon с КМОП сенсором размера APS-C (22,3 × 14,9 мм – кроп-фактор 1,6, размер пикселя 4.3 микрона), анонсированная 8 февраля 2010 года и появившаяся в продаже 24 февраля 2010 года. В 2012 году была снята с производства и заменена на более совершенную модель Canon 650D.

Чем же интересна эта камера для любителей астрономии? В первую очередь, это полноценная зеркальная камера, позволяющая использовать практически любую оптику Canon EF/EF-S, М42 (через специальное переходное кольцо М42-EOS). Камера прекрасно подходит для съемки слабосветящихся объектов с длительными выдержками, калибровка снимков происходит без каких-либо проблем, замечательно управляется с компьютера, а возможности сторонней прошивки Magic Lantern достойны отдельной статьи. В общем, для любителей поснимать с длительными выдержками – никаких сюрпризов, обычная камера Canon. Но что же делает модель Canon 550D такой особенной? А ответ прост – возможность видеосъемки не со всей поверхности матрицы, а лишь с ее кусочка, причем с масштабом 1 пиксель к 1, что дает возможность использования камеры для съемки планет, Луны и Солнца.
Постараюсь объяснить на пальцах. Разрешение матрицы Canon 550D составляет 5184х3456 пикселей. При видеосъемке в формате FULL HD происходит интерполяция разрешения с 5184х3456 до 1920х1080, то есть разрешение снижается в 2.7 раз. А при съемке планет важно обеспечить правильный масштаб изображения – по теореме Котельникова на единицу разрешающей способности телескопа должно приходиться хотя бы 2 пикселя.

Пример видео: https://vk.com/video99001448_166203908

Пример видео: https://vk.com/video99001448_166203573

Рассмотрим еще один пример. Есть 150 мм телескоп (BKP150750), у которого разрешающая способность составляет 0.92 секунды дуги. Вы решили заснять Юпитер, у которого угловой размер составляет на данный момент 45 секунд дуги. Получаем – чтобы на ЕДИНИЦУ разрешающей способности (0.92″) приходился ОДИН пиксель изображения, размер изображения на матрице камеры должен составлять 45.92=48 пикселей. Однако по нашему критерию разрешение (единица разрешающей способности – 2 пикселя) размер планеты получается 96 пикселей. На практике же лучше разгонять фокусное расстояние телескопа до масштаба 3-4 пикселя на единицу разрешающей способности, то есть размер планеты на фотоприемнике 150 мм телескопа должен составлять примерно 144-192 пикселей.

Разгон фокуса телескопа достигается подбором линзы Барлоу нужной кратности (от 2 до 5), в некоторых случаях и до 7-8х. Забегая немного вперед, скажу сразу: если Вы – обладатель зеркальной камеры Canon 550D60D600D (пиксель 4.3 микрона), при съемке Юпитера я рекомендую придерживаться общего относительного отверстия связки “телескоп + линза Барлоу” около 1:25-1:30. Например, для телескопа с относительным отверстием 1:5 (например, Sky-Watcher BKP150750) потребуется линза Барлоу с кратностью 5…6х. Для телескопов с относительным отверстием 1:10 (например, Celestron C6 Шмидт-Кассегрен) потребуется линза Барлоу 2.5…3х. Если у камеры пиксель крупнее, чем 4.3 микрона (например, 5.6 микрон), кратность Барлоу надо будет еще немного увеличить (еще в 1.3 раза).
При съемке Марса потребуется дополнительный разгон линзы Барлоу еще на 1..2х, при съемке Сатурна кратность лучше уменьшить на 1…2х.

Особенность лунно-планетной съемки состоит в том, что нам необходимо получить много-много снимков за короткий промежуток времени. Для этих целей используется видеосъемка (с частотой кадров от 15-20 до 60). Рекомендуемая частота кадров зависит от состояния атмосферы – при отличной или хорошей атмосфере лучше использовать среднюю частоту кадров (20-33), при средней – высокую (40-60), а при плохом состоянии атмосферы лучше вообще не снимать 🙂 . В итоге за минуту съемки со скоростью 60 кадров в секунду удается заснять 3600 кадров, из которых, как правило, 30% идет в сложение в специальной программе.

Точно такой же функцией обладает не только Canon 550D, но и Canon 60D. Запись происходит в разрешении 640х480 с частотой 60 кадров в секунду и с 7х цифровым приближением – по сути дела,это и есть кроп (запись изображения не со всей матрицы, а лишь с кусочка – буду называть это для краткости кроп-видео).

Аналогичная функция есть у Canon 600D – цифровое приближение при съемке видео (3-10х). В данном случае необходимо устанавливать минимальное приближение (3х), запись ведется в разрешении 1920х1080 и с 30 кадрами в секунду.  Аналогичная функция есть в камерах Canon 200D, 600D, 760D, 800D, 70D, 77D, 80D. Однако за Canon 550D и 60D всё же есть преимущество, т.к. при меньшем разрешении записи (640х480) мы получаем тот же битрейт записи – а значит, коэф. сжатия у изображения меньше.

Маленькая хитрость – изначально Canon 550D и 600D пишут 50 и 25 кадров в секунду соответственно. Чтобы увеличить скорость записи до 60 и 30 кадров в секунду, необходимо в настройках камеры переключить режим PAL на NTSC.

В остальных камерах (Canon 1000D, Canon 450D, Canon 500D, Canon 1100D) такая функция не реализована, а в некоторых камерах (например, в Canon 1000D и Canon 450D) даже нет возможности видеосъемки. Тем не менее, с этих камер можно записывать видео на компьютер через USB кабель – для этого нам понадобится программа EOS Movie Record, которую можно скачать с сайта http://valexvir.narod.ru/

При помощи EOS Movie Record также можно записывать кроп-видео –в настройках программы есть пункт “5х”. Частота кадров будет составлять около 20-30 кадров в секунду, а разрешение записи для разных камер немного отличается. Так, EOS Movie Record в связке с Canon 550D в 5х режиме пишет видео в разрешении 1024х680.
На компьютер будет записываться видеопоток с матрицы камеры в формате MJPEG.
Режим записи через EOS Movie Record также является весьма полезным даже для камер Canon 550DCanon 60D. Дело в том, что в режиме обрезки они пишут видео со скоростью 60 кадров в секунду, и максимальная выдержка устанавливается 160 с.  Для не слишком ярких планет (например, Сатурна), предпочтительна более длительная выдержка, а ее получить как раз таки можно при записи через EOS Movie Record (115-120с).
Рекомендуется использовать компьютер с операционной системой Windows XP, так как в Windows 7 есть проблемы при работе с этой программой (низкая частота записи кадров)
У других камер (Nikon, Sony, Pentax) таких функций я не встречал.

Но вернемся к нашей камере – Canon 550D.
Изначально при видеосъемке заблокирована регулировка ISO и выдержки, поэтому находим в соответствующий пункт меню и включаем ручные настройки:

Оптимальные настройки для записи лунно-планетных роликов следующие.
Выдержка: 160с (если максимальная выдержка 150 – переключите PAL на NTSC)
Чувствительность (при относительном отверстии телескопа 1:25-1:30 с учетом линзы Барлоу):
Юпитер – 800 ISO, Венера – 100-200 ISO, Марс – 800 ISO, Сатурн – 3200 ISO.
Для съемки Урана и Нептуна камера Canon 550D не очень подходит, разве что в обычном фоторежиме (одиночными кадрами c выдержкой 18-12 с).
При съемке Луны ISO следует подбирать опытным путем. Главное – картинка не должна быть пересвеченной.
Запись планетных роликов можно производить сразу в камеру, а вот запись лунных и солнечных роликов лучше осуществлять через программу EOS Movie Record – выше разрешение (1024х680 против 640х480) и выше яркость картинки за счет более длинной выдержки.
Для более удобного контроля яркости и фокусировки рекомендую установить на максимум яркость экрана.
Не забудьте отключить автоматическое выключение камеры, иначе после некоторого времени камера будет уходить в спящий режим.

Стиль изображения рекомендую установить стандартный.

Теперь о личных впечатлениях.
Камера Canon 550D – прекрасный выбор для начинающего астрофотографа. По сути дела, Вы получаете универсальную камеру для съемки слабосветящихся объектов, Луны, планет и Солнца. Из минусов – камера записывает на флэш-память видео в формате MOV с потерями качества. Артефакты сжатия прекрасно видны на одиночных кадрах, но даже это не является поводом для беспокойства – финальное изображение после сложения нескольких тысяч кадров получается весьма и весьма детальным.

http://www.astrobin.com/106020/0/

http://www.astrobin.com/106023/

Мои снимки с камеры Canon 550D Вы можете посмотреть по ссылке:
http://www.astrobin.com/users/The_Last_Man/?active=16869&public=&sub=gear

ZWO 120 MC

ВАЖНОЕ ДОПОЛНЕНИЕ!
К сожалению, данная камера может конфликтовать с компьютерами на операционных системах Win 10 и более новых – частота кадров получается очень низкой, возникают проблемы с записью роликов.  Рекомендую присмотреться к более новым моделям камер.

Данная камера появилась у меня относительно недавно. Если на Canon 550D я снимаю планеты и Луну с 2011 года, то ZWO 120 MC я пользуюсь чуть больше, чем 4 месяца. Камера маленькая, легкая и компактная, полностью металлическая. В окошке камеры вкручен блокирующий инфракрасный фильтр, однако при желании его можно снять или заменить. Посадка фильтра нестандартная. В комплекте к камере шел переходник с 1.25″ на Т-резьбу и фишай-объектив, превращающий устройство в allsky-камеру с полем зрения около 120 градусов. Размер пикселя составляет 3.75 микрона, что несколько меньше, чем у Canon 550D (4.3 микрона). Следовательно, для получения того же масштаба изображения, что получается с Canon 550D, потребуется меньшая кратность линзы Барлоу (в 4.33.75=1.15 раз меньше).

Если честно, я ожидал от этой камеры меньшей шумности и меньшего количества горячих пикселей. Ниже – снимки с длительной выдержкой при температуре 29,8 градусов по Цельсию
без дарка и с автовычитанием дарка, Gain 50.

Как видите, использование автодарка практически полностью убирает горячие пиксели. Я пользуюсь автодарком при съемке с длительными выдержками. При съемке планет автодарк не особо нужен, но проверить его воздействие на качество итоговой картинки я постараюсь чуть позже.

Также при определенных настройках на изображении появляются различные артефакты в виде “луковых колец”. При съемке Солнца они проявляются на солнечных пятнах при низком значении усиления (Gain) около 10-15.

FireCapture v2.3 Settings
Filename=131910.ser
Date=141114
Start=131910.244
Mid=132046.823
End=132223.403
Duration=193.159s
Frames captured=5505
File type=SER
Binning=no
ROI=1280×960
FPS (avg.)=28
Shutter=0.933ms
Gain=10
WBlue=95
WRed=52
USBTraffic=85
Brightness=0
Gamma=30
AutoExposure=off
Histogramm(min)=2
Histogramm(max)=228
Histogramm=89%
Noise(avg.deviation)=85.39
Sensor temperature=36,5 °C / 97,7 °F
Тем не менее, результаты съемок Луны, Солнца и Юпитера заметно превосходят результаты с Canon 550D.

http://www.astrobin.com/127295/0/

http://www.astrobin.com/130548/B/

http://www.astrobin.com/153961/C/

Могу отметить следующие плюсы ZWO 120 MC (по сравнению с Canon 550D):
1)Огромный диапазон выдержек, позволяющий снимать как очень яркие объекты (Солнце с апертурой пленкой Baader Astrosolar Photo) и очень тусклые (Уран, Нептун и даже яркие туманности).
2)RAW-режим записи – на одиночных кадрах нет артефактов сжатия.
3)Различные варианты разрешения изображения – от стандартного 1280х960 до нестандартных типа 400х280. На полном разрешении камера пишет максимум 33 кадра в секунду, при уменьшении разрешения скорость записи может достигать 200 кадров в секунду. Как правило, при разрешении 640х480 можно получить 70-80 кадров в секунду – а больше и не надо.
4)Возможность автоматического вычитания темнового кадра – особенно критично при съемке с длительными выдержками, ибо при выдержках более 1 секунды становятся заметными все горячие пиксели.
5)Короткий рабочий отрезок – можно использовать различные светосильные объективы, в том числе и от охранных камер с резьбой CS-mount. Переходник на CS-mount в комплекте, в нем установлен родной фишай-объектив. Также появилась возможность делать снимки в главном фокусе телескопа Sky-Watcher BKP1145 без подъема главного зеркала или переделки фокусера. С аналогичными телескопами (BK1149, BKP130650, BK1309) фокусировка также может быть возможна.
6)Возможность установки системы охлаждения.

Для записи я использую программу FireCapture http://firecapture.wonderplanets.de/
Она весьма функциональна и обладает множеством настроек.
Я снимаю в черно-белом режиме (в настройках убираем галочку Debayer). Формат записи выбираем SER – это снижает затраты процессорного времени и диска на запись, а также снижает объем файла. Перевод в цветное изображение осуществляется уже на этапе сложения в программе Autostakkert.

Одним из плюсов использования FireCapture – возможность автогидирования во время планетной съемки. Если при съемке на Canon мне приходилось постоянно удерживать Юпитер в центре кадра вручную, то теперь достаточно поставить соответствующую галочку в настройках программы – планета удерживалась в кадре около 30 минут без моего участия при весьма сбитой полярной оси. Для правильной работы автогида необходимо, чтобы направление смещения изображения с пульта монтировки совпадало с тем, что получается при нажатии экранных кнопок в рабочем окне программы. Если направление не соответствует – достаточно зайти в настройки и автогидирования и установить инверсию нужной оси. После этого загоняем планету в центр кадра и ставим галочку на пункте автогидирования.

Также в в Firecapture есть возможность установки ограничений при съемке роликов – например, длительности в секундах или количества кадров. Это критично весьма важно при съемке Юпитера – из-за быстрого вращения планеты длительность роликов ограничена несколькими минутами. При нажатии на маленькую черную кнопочку рядом с кнопкой записи можно настроить интервальную запись (Autorun) – программа сама будет записывать нужное количество роликов с заданной длительностью между ними. Данная функция весьма полезна при съемке анимации вращения планет (Юпитер, Марс).

Мои снимки с камеры ZWO 120 MC
http://www.astrobin.com/users/The_Last_Man/?public=&sub=gear&active=32176

Купить ZWO 120 MC можно по ссылке: http://ali.pub/io9j4
Собственно, перейдем к небольшому прямому сравнению. При съемке роликов использовался телескоп Sky-Watcher BKP150750EQ5 с моторами, а также линза Барлоу НПЗ PAG 3-5x. Следует заметить, что при съемке через Canon из-за рабочего отрезка камеры (45 мм) кратность линзы Барлоу получается немного больше (около 6х). У камеры ZWO рабочий отрезок совсем небольшой, поэтому линза Барлоу работает в заявленном режиме (5х).

Параметры съемки:
FireCapture v2.3 Settings
————————————
Camera=ZWO ASI120MC
Filter=L
Profile=Jupiter
Filename=224705.ser
Date=300115
Start=224705.539
Mid=224820.870
End=224936.201
Duration=150.662s
Date_format=ddMMyy
Time_format=HHmmss
LT=UT+3h
Frames captured=8608
File type=SER
Binning=no
ROI=640×480
FPS (avg.)=57
Shutter=17.11ms
Gain=65
USBTraffic=94
Brightness=0
AutoExposure=off
WBlue=95
WRed=52
Gamma=30
Histogramm(min)=0
Histogramm(max)=86
Histogramm=33%
Noise(avg.deviation)=5.02
Limit=none
Sensor temperature=14,8 °C / 58,5 °F

Кадры после сложения и вейвлетов (без нормализации).

НАСТРОЙКИ ВЕЙВЛЕТОВ ОДИНАКОВЫЕ. ДА, ЭТО НЕПРАВИЛЬНО. Однако я считаю, что в данном случае при сходном масштабе одни и те же настройки вейвлетов можно использовать для сравнения.

Заключение:

Камера Canon 550D мне  очень нравится. Лично я ею продолжаю пользоваться, когда требуется автономность и необходимость поснимать “по быстренькому”. Как я уже сказал, она очень универсальна – с ней можно снимать не только туманности, скопления и галактики, но и ЛунупланетыСолнце. Более того, эта камера позволила мне запечатлеть множество интересных космических событий и никогда не подводила. Вынес телескоп, вынес камеру и линзу Барлоу, соединил – и можно снимать. Если нет возможности или желания тащить с собой ноутбук для съемки, камеры Canon 550D60D – очень хороший выбор. Для начинающего астрофотографа – прекрасный вариант. Ну и, разумеется, камеру Canon можно использовать и по прямому назначению – в бытовой съемке.

Как видите, результат съемки Юпитера почти одинаков. Однако дальнейшее использование камеры показало, что при спокойной атмосфере камера ZWO 120 MC обладает большим потенциалом за счет записи в RAW-режиме, что особенно важно для получения высокой детализации мелких объектов. Скажу так: чем больше снимаю на ZWO 120 MC, тем больше она нравится. Некоторое время я “принюхивался” к камере, экспериментировал, подбирал какие-то оптимальные настройки. На данный момент я могу сказать – это классная цветная камера для лунно-планетной съемки. При наличии двух камер – Canon 550D и ZWO 120 MC – для съемки я выбираю именно ZWO. Посмотрите мои лунно-планетные снимки с Canon 550D и с ZWO 120 MC, и Вы поймете разницу 🙂

ВАЖНОЕ ДОПОЛНЕНИЕ!
К сожалению, данная камера (а также её клоны типа T7c или T7m) может конфликтовать с компьютерами на операционных системах Win 10 и более новых – частота кадров получается очень низкой, возникают проблемы с записью роликов.  Рекомендую присмотреться к более новым моделям камер.