Aktualny czas UTC:

UWAGI O TECHNIKACH OBSERWACJI ZAKRYĆ

Poniższe uwagi zostały przygotowane na podstawie przeprowadzonych ostatnio (X-XI.2019) konsultacji z Ericem Frappą i Hristo Pavlovem,
a także na podstawie doświadczeń własnych. Niniejszy tekst został też uzupełniony dzięki uwagom L. Benedyktowicza i W. Burzyńskiego.

1. KOMPUTER

  • Używaj komputera z jak najszybszym dyskiem twardym – w technologii SSD, nie talerzowych HDD.
  • Przeciętny dysk HDD oferuje średni czas dostępu do danych na poziomie ok. 16 ms, zaś SSD, zazwyczaj 0.1-0.2 ms, a nierzadko jest to już poniżej 0.1 ms.
  • Używaj systemu operacyjnego Windows 10. Jest to szczególnie istotne w razie używania kamer cyfrowych i stempla czasowego, branego z komputera. CPU komputera powinien się charakteryzować w takim przypadku tzw. Invariant TSC. Opcja jest typowa dla nowszych komputerów. Jakość CPU można potwierdzić przy pomocy programu, opracowanego przez Hristo Pavlova – link do ściągnięcia: http://www.hristopavlov.net/OccuTimeCheck.zip Program ten ocenia obecny w komputerze CPU oraz podaje dodatkowo kilka porad.
  • Transmisja sygnału z kamer jest wykonywana przez port USB. Obecnie typowym portem jest USB 2.0, jeśli jednak możesz to używaj portu USB 3.0, cechujący się kilkakrotnie większą szybkością.
  • W przypadku kamer cyfrowych przez port USB następuje też ich zasilanie.
  • Pomimo znacznych obecnie pojemności pamięci dostępnej w komputerach (minimalne wymaganie 2 GB RAM), z uwagi na znaczną objętość plików filmowych rejestracji zjawisk należy kontrolować wielkość pamięci wolnej, gdyż inaczej istnieje niebezpieczeństwo niepełnej rejestracji zjawiska przez przepełnienie pamięci.
  • W celu uzyskania optymalnych szybkości nagrania należy na czas samej obserwacji i rejestrowania zjawiska (kilka minut) wyłączyć wszystkie zbędne programy, także to działające „w tle”, a w każdym razie sprawdzić efekt ich działania. Dotyczy szczególnie włączonego internetu i programu antywirusowego.
  • Używaj jak najkrótszego kabla sygnałowego USB

2. KAMERA
2.1 Kamera analogowa

  • Obecnie za najlepszy model uznaje się Watec 910 HX, zarówno pod względem czułości, jak i stosunku sygnału do szumu (“S/N ratio” lub “SNR”).
  • Kamery analogowe produkują sygnał analogowy o podstawowej częstotliwości 25 fps (klatek na sekundę) w systemie PAL, czyli co 0.04s.
  • Obraz składa się jednak z dwóch „półobrazów” rejestrowanych co 1/50=0.02s, a te również mogą być śledzone w podglądzie. Dają one także możliwość podglądu dokładnych części sekundy na displayu czasu, a obraz zestawiony z dwóch „półobrazów” ma ten display nałożony na siebie i przez to czasem dość zamazany.
  • Niektóre typy kamer, w tym wyżej wymieniona Watec 910HX, mają możliwość integracji klatek, a zatem zwiększania czasu naświetlania dla każdej scalonej klatki.
  • Obraz może być przechwytywany przez videograbber (konieczny dość szybki model, co eliminuje niebezpieczeństwo gubienia klatek na nagraniu) i program do rejestracji.
  • Powszechnie używanymi programami są VirtualDub2 oraz OccuRec, dające wynikowy plik w formacie „AVI”.
  • Do tego konieczny jest insterer czasu – radiowego lub GPS. W SOPiZ używamy najczęściej modeli insertera:
    – DCF 77: Cuno, GaPaJawil,
    – GPS: konstrukcji T.Wężyka, IOTA VTI, a ostatnio też typu Arduino (P.Smolarz) http://smopi.news.nstrefa.pl/index.php?pages/Video-Time-Inserter
  • Odbierane sygnały, zarówno radiowe, jak i satelitarne nie powinny być narażone na zakłócenia i przerwy w transmisji (działanie inserterów jest zatem zależne od lokalizacji odbiornika i otaczających obiektów i różnych instalacji, w szczególności ścian budynków, linii energetycznych, masztów TV i telefonii komórkowej, innych nadajników i urządzeń elektrycznych i elektronicznych w pobliżu).
  • Insertery czasu GPS – najlepiej zapewnić widoczność minimum 5 satelitów, odbiór sygnałów zakłócają wysokie budynki i drzewa – do obserwacji wybieramy najlepiej otwarty teren.

2.2. Kamera cyfrowa

  • Kamery cyfrowe są łatwiejsze w obsłudze i dają stabilny obraz. Mają jednak zasadniczą wadę (na razie) w postaci trudniejszego nanoszenia na obraz stempla czasu.
  • Stempel czasu może pochodzić z integralnego podzespołu kamery, albo może być brany z komputera.
  • Pierwszy sposób oferuje np. kamera QHY-174 GPS (dostępna już na rynku i używana przez kilku obserwatorów) lub kamery modernizowane wg. pomysłu kolegów ze Szwajcarii.
  • W przypadku innych tańszych kamer konieczne jest jak najdokładniejsze ustawienia zegara komputera wg serwerów czasu (system czasu NTP), np. programem Meinberg NTP lub Dimension 4.
  • Dodatkowo konieczne jest używanie przy tym ustawianiu szybkiego łącza internetowego. Ogranicza ono opóźnienia ustawień zegara, które mogą dochodzić do 100 ms i więcej.
  • Wybieraj wiarygodny serwer czasu NTP umiejscowiony jak najbliżej Twojego miejsca obserwacji.
  • Mimo wszystko stwierdza się jeszcze własne opóźnienie chodu zegara komputera (niżej podpisany stwierdził je u siebie jako równe 0.01 s/h.). Opóźnienie to wydaje się zależeć także od temperatury (zwiększa się przy spadku temperatury). Toteż czas od ustawienia zegara do obserwacji powinien być ograniczany, a opóźnienia badane dla różnych ustawień i warunków.
  • Ustawienie zegara komputera powinno być wykonane jednorazowo przed obserwacją i nie ponawianie, aż do jej zakończenia (bazujemy wtedy na chodzie władnym zegara komputera).
  • IOTA/ES oferuje wypożyczenie urządzenia SEXTA do badania opóźnień, podobne urządzenie – EXTA konstruuje W.Burzyński.
  • Jeśli obserwator posiada moduł GPS z diodą migającą  co 1s – czyli sygnał 1PPS, to po ustawieniu zegara komputera należy wykonać nagranie migającej diody, co daje bezpośrednią i ostateczną poprawkę czasu NTP.
  • Rejestracja zakrycia powinna być wykonana w formacie „SER” lub „FITS”. Jest szereg programów, oferujących takie formaty, wśród których za najlepszy uważany jest program SharpCap.
  • Należy odejść od formatu „AVI”, gdyż wprawdzie nagranie takie może być przeglądane poklatkowo np. w programie VirtualDub, jednak format ten zawodzi w programie Tangra do tworzenia krzywych zmian jasności gwiazdy (lightcurve) i format ten nie jest w tym programie rozwijany. Bywa też, że plik w takim formacie może być dla Tangry w ogóle nieczytelny (niektóre programy rejestrujące, np. ASICAP, stwarzają problemy w kodowaniu obrazu bitmapowego,).
  • Przy nagrywaniu obrazu należy ustawić opcję „binning x2”, która scala pixele, zmniejszając jednocześnie proporcjonalnie rozmiary obrazu w pixelach i poprawia S/N (lub SNR).
  • Nagrywamy w opcji monochrome, nawet, gdy kamera jest kolorowa (niezalecana). Nagranie w kolorze jest gorszej jakości i mniej czułe oraz powoduje liczne kłopoty z wczytaniem do Tangry.
  • Gwiazdy porównania – na nagraniu powinna się znaleźć gwiazda zakrywana oraz dodatkowa jaśniejsza od niej gwiazda prowadząca, a także 1-2 gwiazd kontrolnych, dających się odróżnić od tła. Jest to warunek poprawności utworzenia krzywej zmian jasności. W związku z tym jest problem dobrania odpowiedniej ogniskowej obiektywu teleskopu (m.in. przez zastosowanie reduktorów ogniskowej). Przy braku gwiazdy prowadzącej, aby utworzyć krzywą na cały czas zakrycia i nieco przed i po, konieczne jest idealne prowadzenie teleskopu (chociaż i to może nie wystarczyć przy dłuższym okresie niewidoczności gwiazdy a jednocześnie bez widocznej asteroidy); inaczej po zakryciu gwiazda zostanie zgubiona, gdyż lekko porusza się w polu widzenia.
  • Należy wypróbować ustawienia kamery – czas ekspozycji, rozdzielczość obrazu i wzmocnienia (gain), tak aby uzyskać najlepszą jakość obrazu przy jednocześnie jak najszybszej transmisji (fps- frames per second – liczba klatek na sekundę – zlecana powyżej 10 – czasem trudna do uzyskania) i braku gubionych klatek. Szybkość transmisji jako fps oraz ilość gubionych klatek, są komunikowane przez program przy aktualnych ustawieniach jeszcze przed włączeniem rejestracji (należy to sprawdzić, czy jest zgodne z otrzymanym nagraniem przy danym czasie ekspozycji).
  • Nie należy nadużywać parametru „gamma” kontrastowania obrazu – zmienia on liniowość sygnału i w specyficznych przypadkach deformuje krzywą jasności, jednak czasem poprawia widoczność gwiazd. Ustawienie dużych wartości „gain” i „gamma” skutkuje ponadto wzrostem szumów i efektem „zaśnieżenia” obrazu – wprowadza bowiem sztuczne jasne, przypadkowe piksele.
  • Gubienie klatek na nagraniu jest zjawiskiem nie do końca jeszcze rozpoznanym co do przyczyny. Wartość komunikowanego parametru fps jest wtedy zaniżana, a na gotowym nagraniu niektórych klatek brakuje. Zdarza się to wszakże najczęściej przy zbyt dużej rozdzielczości obrazu, co powoduje nienadążanie bieżącego zapisywania strumienia video. W takim przypadku mogą być problemy w dalszej obróbce nagrania, szczególnie, gdy są utracone klatki z najbardziej istotnej części zjawiska (patrz niżej).

3. OBRÓBKA NAGRANIA

  • Dołączenie krzywej LC (ang. “lightcurve”) do raportu jest wysoce zalecane, ale poza przypadkami zakryć gwiazd przez planety, krzywa jasności służy tylko do lepszego wyznaczania momentów zakryć.
  • Krzywa LC ogrywa jednak istotną rolę dla stwierdzenia podwójności zakrywanych gwiazd.
  • Krzywą LC można tworzyć programem Tangra i Limovie, a także AOTA (część programu Occult).
  • Program Tangra jest najpopularniejszy i dalej rozwijany (Hristo Pavlov).
  • Zaleca się zarejestrowanie co najmniej jednej gwiazdy prowadzącej oprócz zakrywanej.
  • Zakres czasu nagrania, brany do tworzenia krzywej LC powinien obejmować kilka-kilkanaście sekund przez i po zakryciu.
  • O ile występuje efekt zgubionych klatek, będzie problem w przeliczaniu czasu przez program Tangra, który spodziewa się ich ciągłości. Pojawi się wtedy komunikat o niezgodności podanego interwału czasu liczonego z różnicy podanego czasu dla pierwszej i ostatniej „obrabianej” klatki, liczby klatek i czasu ekspozycji i podana będzie niezgodność w [s].
  • W czasie tworzenia krzywej LC nie należy ustawiać filtracji obrazu, o ile to niekonieczne. Może być to jednak przydatne przy rejestracji słabych gwiazd. Tangra oferuje tu szereg możliwości dotyczących jasności i kontrastu obrazu.
  • Gotowa krzywa jasności LC powinna być sporządzona w opcji „signal minus background”, stąd też jej fragment odpowiadający czasowi po zakryciu powinien oscylować wokół zera przy dość dużej wartości S/N (rzędu co najmniej kilku).

Ustawienia zalecane w programie Tangra: “Tracked Asteroidal Occultation”, “More accurate”, “Full disappearance”, “Aperture Photometry”, “No Filter”, “Average Background”.

Marek Zawilski