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《天空与望远镜》杂志ASI1600MC冷冻相机测评

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发表于 2018-3-21 20:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 振旺光电客服 于 2018-3-21 20:48 编辑

《天空与望远镜》杂志ASI1600MC冷冻相机测评
原文作者:JOHNNY HORNE 翻译:苏州振旺光电

这款相机为深空而生,它拥有1600万像素,可以拍摄月球、行星以及深空天体,有着极高的性价比。




如今,天文摄影爱好者们会根据自己感兴趣的拍摄目标来选择相机,例如拍摄太阳、月球和行星,一般使用“幸运成像”(Lucky Imaging)技术:通过高速行星相机进行视频拍摄,然后从视频里选择高质量的帧叠加锐化处理,最终获得清晰的图像。

而深空摄影爱好者,因为需要拍摄非常暗的深空天体,所以他们会选择支持曝光长达数十分钟的冷冻CCD相机。和月面行星拍摄的原理类似,后期通过多张叠加可以有效提高信噪比,获得更优质的图像。

不过, ZWO的ASI1600MC冷冻相机的问世让这个分界线变得模糊起来,这款彩色相机拥有1600万像素,无论是月亮还是最微弱的星云都可以用它来拍摄。它采用松下的MN34230PLJCMOS传感器,分辨率为4656×3520像素,像素单元大小为 3.8µm,有效靶面大小为17.6×13.3mm。该相机还有黑白版本,黑白版售价仅为1280美元。

第一版1600V1相机的所有配件:2米USB3.0数据线,ST4导星线,CD光盘

相机小巧而精致,采用红色氧化的圆柱形铝合金外壳,顶部是T2规格的外螺纹(也就是常说的M42外螺纹),底部有USB数据口、12V DC电源接口(用于制冷)以及一个符合工业标准的ST4导星口(译者注:从V2版本开始已经改成USB 2.0 HUB集线器)。该相机上的12V输入插头为中心正极,制冷所需电流约为2安培。与之匹配的AC-DC电源适配器可以很方便的从网上购买,而我早就买好了。


​第一版1600V1相机背面,集成了ST4导星口,USB3.0接口和12v电源口


相机配有1.25寸和2寸的接环,1.25寸接口内部带有1.25寸滤镜螺纹,2寸接环内部是M48螺纹,到手就可以和望远镜以及相关配件进行连接。相机很轻,重量约为0.41kg。

开启相机制冷时,底部的小风扇让空气循环流入机身,再由侧边的两个散热口排出。拍摄时,你可以通过软件来设置想要拍摄的局部区域(ROI)来进行拍摄(译者注:ROI可以提高帧率)。相机像素比较小,但分辨率很高,适合接大口径的望远镜来进行高清月面或者行星拍摄,也适合接小口径的镜子或者相机镜头来拍摄深空目标。

另外,可以选配相机抱箍,抱箍底部的1/4”螺纹孔可以把相机安装到普通的摄影三脚架上。这款相机的靶间距只有短短的6.5mm。这使得我在深空拍摄的过程中,即使用了离轴导星OAG也能保证有足够的距离接平场镜或者彗差修正镜。相机传感器采用镀有增透膜的滤镜密封,该滤镜也能有效阻挡红外线(译者注:最新的只是镀增透膜,并不能截止红外线),相机还配有一个1.25寸的滤镜转接环,这样你可以把1.25寸的滤镜直接装在玻璃窗前,这样安装1.25寸滤镜也不会有周边减光问题。

尽管ASI1600MC冷冻相机的帧率高达23帧/秒,但由于电脑USB接口的速度和硬盘的写入速度限制,实际帧率可能会低于这个值。虽然我的新笔记本电脑具有USB 3.0接口,但硬盘转速只有5600rpm,这就极大地限制了拍摄月球时的实际帧率。我拍摄行星的时候一般会选择较小的ROI范围,因为行星不需要用到那么多像素,这样帧率要快得多。深空摄影因为曝光时间都很长,所以USB2.0和USB3.0口影响都不大。

我用12.5英寸的牛反、卡塞格林反射式望远镜还有长焦镜头,对这台相机进行了许多测试。

操作软件

ASI1600MC冷冻相机配套的CD上包含三个相机控制软件(译者注:最新的相机不再提供CD光盘,可以到ZWO官网下载)。操作最简单的是文件名为USB3_cameras的软件。另外两个软件名为SharpCap和FireCapture的软件提供了更多的功能,包括控制相机的双层半导体制冷器制冷。温控制冷不仅可以减少长曝光图像中的噪点,还能让你在家就提前拍摄制作精准的暗场和偏置场,为你在星空下节省宝贵的拍摄时间。

时下流行的行星叠加软件Autostakkert!2(S&T:2016年9月,第68页)以及自动导星软件PHD2也收录在配套的CD中,同时其他第三方软件能通过ASCOM平台来控制相机。所有的软件以及相机驱动程序安装起来都很容易,没什么难度。

这个相机让我特别惊讶的一个功能是:只要控制软件打开后检测到相机,就能够自动打开图像预览。在三款软件中均是这样,每秒读出的帧数表明相机从一开始就在获取图像,但仅仅是预览并没有“保存”。只有在为图像指定保存文件夹路径并点击“开始捕获”之后,才开始录制并保存(译者注:可以明显感受到作者是个资深的而且特别传统的深空爱好者)。

这就是Sharpcap的界面,行星拍摄软件,它还支持实时叠加拍摄深空


当相机拍摄视频时,软件会显示实时的帧率,并显示丢帧的数量(如果有的话)。录制的速度取决于你设置的帧率,分辨率以及增益,曝光时间,硬盘的写入速度。(译者注:其实单位时间获得的帧数与增益没关系)
SharpCap和FireCapture可以调节USB带宽,来获得最合适的帧率。上面列举的这些参数设置合理的话,可以让你顺利的得到一段视频或者一组图片,否则可能丢帧甚至在拍摄途中相机死机。拍摄前的大部分时间,我都在调整这些参数,以确保设置达到最优。如果没调好的话,相机挂起或丢帧时有发生。录制视频时出现的一些相机挂起问题,通过下载FireCapture(可在firecapture.de下载)的最新测试版就可以解决(译者注:最新的Pro系列1600相机通过增加相机缓存的方式,很好的解决了这个问题)。

值得注意的是,用户手册警告不要使用USB延长线或通过USB集线器连接相机,因为这可能会导致帧率降低。尽管可以网购更长的数据线,但我还是坚持用原配的2米USB 3.0数据线,一直把电脑放在相机附近。

另外,由于相机附带的文档少的可怜,尤其是没有任何类似“快速入门”的指南,使得我的初期测试充满了挑战。尽管制造商官网站现在提供了可下载的新型ASI 1600相机手册,但在产品附带CD上提供的《相机用户指南》和《疑难解答指南》(PDF格式)都只涵盖了早期的ASI相机型号,而非专门针对ASI1600MC冷冻相机(译者注:现在ZWO官网资料已经齐全)。

高速视频拍摄

在12.5寸F4牛反上使用ASI1600MC冷冻相机进行月球直焦拍摄时,相机的1600万像素芯片,让我可以拍到整个上弦月。可是,笔记本硬盘有限的写入速度,导致只有10~15 FPS的帧率——不算太糟,但却只有相机最高帧率的一半左右。我使用AutoStacker!2做后期叠加处理,非常方便。

这就是Firecapture,一款强大的行星拍摄软件,还支持控制滤镜轮和导星

当用长焦拍摄行星时, SharpCap和FireCapture都支持ROI模式,从而可以获取更高的帧率。ROI模式,免除了记录行星周围黑色天空区域的图像,这样就减少不必要视频数据。小的ROI数据量少,从芯片上的读出速度更快。

在我使用相机的那些日子里,傍晚时分的土星位置很利于拍摄。于是我选择了星特朗C11(f/20),通过FireCapture拍摄了几个AVI视频。土星表面亮度较低,需要比木星或火星更长的曝光时间,我设置了一个大小为488×388像素的ROI局部读出,最终获得了38FPS的帧率。FireCapture包含了曝光和增益设置,无论光学系统的有效焦比多少,均可获得令人满意的结果。事实上,该软件还包含了许多对行星拍摄有用的功能,这些功能都值得同好们去好好探索。

深空摄影表现

尽管SharpCap和FireCapture可以支持长达20分钟的单张曝光,但我还是选择通过ASCOM连接MaximDL软件来操作相机进行深空摄影。在这种方式下,与我以前使用的多数CCD相机一样,ASI1600MC冷冻相机表现出色。同样的,我还可以使用Nebulosity 4.0通过ASCOM连接来操作相机。由于该相机没有机械快门,因此在拍摄暗场和偏置场时,需要盖上望远镜的镜头。

102mm口径折射加1600相机拍摄的礁湖星云,5min*10

虽说相机的像素很小,但它在长时间曝光使用时非常灵敏。在构图时,我常使用4×4像素合并提高灵敏度,这和正式拍摄时的全分辨率图像比还能提高读出速度。

与当今业余爱好者使用的其他深空相机相比,ASI1600MC冷冻相机的一个局限性在于它的动态范围比较低。相机输出8bit、10bit和12bit捕捉模式,而16bit的数据才是深空成像的标准(译者注:其实1600的动态范围比老的16bit的CCD还要高,动态范围不能只看ADC的位数)。动态范围不够,会对拍摄有明亮的深空天体有影响。解决这个问题的一个方法是:在拍摄明亮的核心部分时,选取短的单张曝光时间,拍摄周边暗部时,选择较长的单张曝光时间。大多数天文图像处理软件都支持后期HDR合并这两张曝光长短不同的图像。

在早期测试中,我遇到了相机的断连问题。最后,追溯发现和相机的USB接口有关。无心插柳柳成荫,在电缆插头上和相机USB口上使用电子清洗剂清洗后,解决了这个问题。

在玩相机最愉快的那些夜晚里,我没有做什么正式拍摄,而是通过使用镜头转接环,在相机上安装了一个85mmf/1.4镜头,并指向银河。接着我在笔记本电脑屏幕上玩起了实时观测,仅仅在几秒的曝光时间内,相机拍摄到的开阔星野和星云细节便跃然于屏上!这是一种近乎实时的视频体验,粉红色星云,和暗色星云一起出现在金色的银河中。

偶尔也有一些微弱的卫星穿过,很容易在电脑屏幕上看到,远远超出了肉眼的观察极限。ASI1600MC冷冻相机除了可以拍行星和拍深空外,这样的搭配外加一台高清显示器将是一个很好的天文路演设备。

6.5mm超短后截距,为相机和平场镜之间留出足够的空间安装配件
结语

ASI1600MC冷冻相机是当今天文相机领域的实力竞争者,特别是对于我们这样喜欢各种天文摄影领域的人来说。它的1600万像素解析力,能够拍摄栩栩如生的彩色深空天体图像,同时价格特别实惠,这使得ASI1600迅速吸引了一批初学者,同样的也深受经验丰富的天文大师的喜爱。

​1600相机加牛反望远镜拍摄的上弦月

需要注意的是,用户在购买相机并期望其性能达到最佳状态时,必须准备一台带USB 3.0的电脑和一块具有高速写入速度的大容量硬盘(最好是固态硬盘),否则无法挖掘出相机的全部性能。

另外鉴于相机全分辨率(1600万像素)下,会产生32MB大小的单帧图像,因此需要具有相当运算能力的电脑来处理,所以深空爱好者也需要配备一台高性能的电脑。

对于初次使用或者是从单反相机转战而来的爱好者,刚开始可能会比较沮丧,因为设置太多,功能复杂。但是一旦你熟悉相机和软件,你就能收获很多高品质的天文照片,比如细节丰富的月球和行星,还有那遍布整个银河系各个角落的绚丽星云。


测评原文PDF如下,欢迎大佬们查阅:
http://astronomy-imaging-camera.com/Preview/ASI1600MC%20Review.pdf


发表于 2018-3-21 21:46 | 显示全部楼层
帮顶 很详细的测评 学习收藏啊。

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谢谢支持与关注  详情 回复 发表于 2018-3-22 17:19
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 楼主| 发表于 2018-3-22 17:19 | 显示全部楼层
小六哥 发表于 2018-3-21 21:46
帮顶 很详细的测评 学习收藏啊。

谢谢支持与关注

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发表于 2018-4-9 18:13 | 显示全部楼层
不错的相机,顶

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谢谢支持!  详情 回复 发表于 2018-4-10 18:15
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 楼主| 发表于 2018-4-10 18:15 | 显示全部楼层

谢谢支持!

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