Måling af lukker latency – er min tid præcis?

[nightskyDeltager Neutron star]

Måling af lukker latency

Forsøgene på at observere de gensidige fænomener af Jupiter månerne med meget høj nøjagtighed
på tiden, har sendt mig ud på mange spændende udfordringer. Blandt er der brugt megen tid på
at få synkroniseret computerens ur og finde en metode til at kontrollere nøjagtigheden.

Optagelsen d. 25. december viste også med tydelighed at alt ikke altid er som man forventer.
Alt skal testes igen og igen, og man skal være meget kritisk overfor ens resultater og efterprøve
alle elementer i ens setup.

Det bringer mig til Maxim DL, Artemis Capture, USB1/2 og latency.

Hvorfor skal man læse videre?
Hvis man vil kende den faktiske starttid på en eksponering med sit USB CCD kamera bedre end
1 sekund, er man nød til at undersøge dette.

Alt er ikke som det skal være:
Under forberedelserne på min kontor computer fik jeg præcisionen på tiden på plads og teste
optagelser med CCD’en viste mig at jeg kunne møde kravet med en præcision på 1/10 sek. Jeg
brugte 2 programmer til at lave test optagelserne, Maxim DL og Artemis Capture. På kontor
computeren var det kun Maxim DL der kunne skrive tiden med 1/10 sek. nøjagtighed, mens
Artemis Capture kræver man ændrer en indstilling.

Når Maxim DL FITS filers header åbnes kan jeg se at tiden for lukker åben, start af eksponering,
er registreret med en nøjagtighed på 1/10 sek. Artemis Capture FITS har ikke denne nøjagtighed
medmindre man afkrydser et felt ”Record time of exposure to 0.1 second precision” under
File/Image Header/.

D. 25. december skulle det så stå sin prøve og denne gang skulle alt køres fra observatoriets
lille permanente computer til kamera styring, med programmet Maxim DL. De første eksponeringer
taget før begivenheden for at kontrollere om alt er ok viste hurtigt et problem, Maxim DL FITS
filerne var kun stemplet med tidsopløsning på 1 sekund. UPS. Hurtigt blev der slået over på
Artemis Capture så nøjagtigheden kunne opnås, hvis jeg ikke kunne løse problemet. Heldigvis fik
jeg efter lidt søgning på google løst problemet, jeg indtastede 0, 0 og 1 på en menu godt gemt
i Maxim DL og jeg fik da også observationer i kassen med en nøjagtighed på 1/10 sek. +- ja hvad?

Måling af lukker latency:
De sidste par uger har jeg brugt på at sætte mig ind i problemet med nøjagtigheden stemplet i
FITS filerne og det viser sig at flere ting er i spil.

Artemis Capture antager som udgangspunkt at den tid der går fra programmet sender ”åbn lukker”
af sted til kameraet rent faktisk åbner lukkeren ikke kendes bedre end 1 sekund, og derfor er det
også en option at man sætter det til 1/10 sekund.

Maxim DL antager også som udgangspunkt at den tid der går fra programmet sender ”åbn lukker”
af sted til kameraet rent faktisk åbner lukkeren ikke kendes bedre end 1 sekund. Maxim DL har
dog givet os et værktøj som kan måle den tid der går inden kameraet rent faktisk åbner lukkeren,
latency.

Under ”Camera Control”, ”Expose” findes der en lille knap ”Options” som giver en menu hvor man
nederst kan vælge ”Measure Shutter Latency”. Hvis man vælger dette kommer der er et lille
vindue frem som guider en igennem målingen. Kun hvis man har tastet et måleresultat ind og har
trykker på ”Apply” vil Maxim DL gemme tiden i FITS headeren bedre end 1 sekund.

Målingen foretages ved at man sætter et objektiv med en meget lille brændvidde på sit CCD
kamera og fokuser på den computer skærm som CCD’en er forbundet til. Maxim DL laver nu nogle
meget hurtige skrivninger på skærmen, og alt efter hvad man ser på sin optagelse kan man nu
få tallet for den forsinkelse/latency som systemet har. Man måler altså den tid der går fra
programmet sender ”åben lukker” via USB porten, og evt. USB Hubs, til lukkeren åbner.

Når latency kendes bruger Maxim DL dette og sætter tiden på FITS headeren med en bedre
tidsopløsning.

[TUBE]c50Yk91Yy1s[/TUBE]

Nogle konklusioner:
Det er vigtigt at der IKKE kører andre programmer når man laver sine latency målinger og sine
observationer. Browser, planetarium program, antivirus, Windows update, dropbox, Acrobat Reader
update o.s.v. kan alle give forsinkelser og dermed ubrugelige data, da tiden i FITS headeren
måske/sandsynligvis er forkert.

Jeg vil tro mange faktisk vil have svært ved at slå alle programmer og services fra som kan give
forsinkelser.

Det er ligegyldigt hvilket optage program man bruger, der vil være latency i en eller anden grad,
og denne er påvirkes af hardware, andre programmer/services, usb hubs og udstyr. Så hvis man
f.eks. bruger AstroArt, ImagePlus, Sequence Generator Pro, CCDSoft o.lign. skal man måle latency.

Som forventet, jo hurtigere PC jo bedre.

USB Hubs og USB hosts på pc’en med flere enheder end kameraet tilsluttet er ikke en god ide.
F.eks. hvis guidekameraet lige er ved at downloade en eksponering, ja så kan der ikke sendes
”åben lukker” til hovedkameraet. Så selv om man har målt latency, går det altså stadig galt.
Som det ses af denne måling i USB tråden betyder USB udstyret rigtig meget.

Eneste sikker metode som jeg kan komme på og som jeg er blevet anbefalet er at bruge en computer,
bedst med en stationær, der udelukkende skal styre kameraet. På denne pc, skal der ikke køre
andre programmer og stop samtlige services som ikke er nødvendige. Fjern Internet forbindelsen,
så firewall og antivirus kan stoppes.

Jeg har målt forskel mellem forskellige computere og USB hubs. Fra 0 til 6/10 sek., og når der
flere enheder på svingende med mere end 1 sek.

Krav til nøjagtighed.
Jeg fandt denne fra et pro/am møde i år, hvor man bl.a. talte om krav til science optagelser af
amatører. Her er en listen over tidskrav til ens optagelser, som man kan se bliver det hurtigt en
disciplin man også skal beherske i ens observatorium. 1/50 sek på optage computeren, lukker
latency skal kendes på alle ens kameraer og man skal kunne justere og kontrollere tiden løbende,
gerne med log.

Timing requirements:
Mutual events photometry, phemu 15: 0.1 sec or better time stamping accuracy.
Venus imaging: 0.1 min
Mars imaging: 0.1 min
Giant gas planets imaging: 0.1 min time stamping accuracy
Uranus/Neptune imaging: acquisition time
Meteor showers naked eye: 0.1 min
Meteor showers camera: 0.02 sec time interval accuracy (camera)
Giant planet impacts: 0.02 sec time stamping accuracy
Moon impacts: 0.02 sec time stamping accuracy
Near-Earth asteroids astrometry: 1 sec time stamping accuracy
Near-Earth asteroids photometry/light curves: 1 sec time stamping accuracy
Near-Earth asteroids stellar occultation: 0.01 sec time stamping accuracy
Uranus, Neptune, Titan, Comets, spectroscopy, search, astrometry: 1 sec time stamping accuracy
Uranus, Neptune, Titan, Comets, photometry: 1 min or less depending on exposure time.
Kupier-Belt objects: 1 sec time stamping accuracy
Kupier-Belt objects stellar occulta
tion: 0.1 sec or better time stamping accuracy
Exoplanets transit observations: 1 sec time stamping accuracy
Exoplanets microlensing: 1 sec time stamping accuracy

Nogle fotos fra nogle test:

PS: Der er helt sikkert nogle dygtige amatør astronomer der har 100% styr på tiden i deres
observationer. Det her er et problem man har kendt til længe.

Nightsky2015-01-11 18:27:36

[Forfatter]

Indlæg