WATEC 120N+ CAMERA DEEP SKY

Articolo scritto nel corso di vari anni, dal 2009 in poi.

IN PREPARAZIONE....

INTRODUZIONE

Il concetto di liberarsi dalla complicata strumentazione solitamente dedicata al deep sky (camera, filtri, computer, telescopi e ccd guida, e via dicendo) è ai miei occhi estremamente affascinante. Io che ho abbandonato l’astrofotografia al tempo della Technical Pan 2415, del forming gas per le ipersensibilizzazioni, al difetto di reciprocità combattuto, alla cottura delle pellicole in forno per decine di ore, sono uno tra quei (forse pochi) astrofili che non hanno saputo essere sedotti dalla tecnologia CCD. In sé apprezzabile ciò che non ho mai digerito è il lavoro di post produzione richiesto dalle nuove macchine di ripresa. dark, Flat, stacking, ore di elaborazione, palette Hubble e chi più ne ha ne metta.

L’astrofotografia, quando immortalavo la Hyakutake, era fatta di emulsione, di un singolo lungo scatto, e al massimo di qualche richiesta allo stampatore affinché saturasse più o meno i colori o usasse carta fotografica più o meno opaca o granulosa. L’esperienza si limitava alla notte tra i monti, guardando nel reticolo illuminato con attenzione a non urtare il cavalletto del telescopio.

La rivoluzione dei CCD ha trasformato gli astrofotografi da artisti del lavoro all’aria aperta a bravissimi elaboratori di immagini con programmi sempre più sofisticati e una spasmodica ricerca di colori, effetto, e pochissima attenzione a ciò che effettivamente ritraggono: quasi sempre i soliti fotogenici oggetti.

Ma ecco che, per i nostalgici della grana, della imperfezione, e per tutti coloro che desiderano “vedere” più che “far vedere”, il mercato ha rubato alcune piccole telecamere nate per la videosorveglianza (quindi con sensori estremamente sensibili) e le ha reinventare come telecamere da cielo profondo con restituzione immediata delle immagini. Minitron, Watec, e altre similari (con prestazioni più o meno valide) si sono fatte notare ma non hanno riscosso il successo che ci si attendeva.

Gli astrofili sono ancora immersi in una cultura della “bella immagine” che è difficile da soppiantare. I fotogrammi restituiti dalle camere di cui parlo sono grezzi, bruttini, sporchi, rumorosi e non possiedono la risoluzione e plasticità di quanto ottenibile con un CCD tradizionale.

Ma questo perché il fine è un altro: schiacciare un pulsante, attendere una manciata di secondi (20-30 circa) e poi rilasciare il pulsante. Sul video (qualunque esso sia, anche un vecchio televisore o uno schermo da autovettura) appare istantaneamente l’oggetto ripreso (galassia, nebulosa, ammasso stellare, etc..) con una profondità di magnitudine che lascia esterrefatti. 10 secondi con uno strumento da 4 pollici ed ecco i bracci di M51, le bande oscure di M82, le migliaia di stelline in M13, ma anche il torbido nero delle nebulose oscure che si proiettano sullo sfondo della Via Lattea estiva.

Cento oggetti in una notte? Veloce come osservarli e se non ci si vuole limitare a un giro turistico si possono riprendere oggetti lontanissimi o monitorare con una costanza e velocità insospettabili galassie alla ricerca, notte dopo notte, dell’accensione di qualche supernova.

E non si disdegni la visione della Luna o dei maggiori pianeti, il tutto condivisibile in poltrona con amici, figli, parenti.

Oppure, per chi soffre di inguaribile “sete di apertura”, una camera tipo la Watec 120N+ rappresenta la migliore cura possibile. Accostare l’occhio a uno strumento da 2 metri di diametro con una focale da telescopio amatoriale non è possibile, ma è possibile ottenere le stesse prestazioni (o anche superiori) con un modesto 20 cm. a corta focale e una di queste magiche telecamere.

SPECIFICHE DELLA CAMERA DI RIPRESA

The WATEC 120N+ monochrome 0.00002 Lux astro-video camera is Watec's highest quality, light sensitive camera at a very competitive price. It is aimed to the serious amateur astronomer and is of similar size and weight to a larger 1.25" eyepiece. It can be a attached to any telescope that can accept 1.25 inch eyepieces via a suitable adaptor that is provided in the kit. 
 
The WAT-120N+ is recognised for its exceptionally high sensitivity (min. 0.00002 Lux). This sensitivity is due to its ability to allow for long exposures (max. 8.5sec for NTSC, 10.25sec for PAL). It can do so in real time. The controller enables simple and effective operation of the camera direct from the palm of your hand. This is without a doubt the best value for money video camera for astronomy delivering very good results. 

The 1/2 inch interline transfer CCD image sensor inside the camera ensures images of very high quality at a 811/768 x 508/494 resolution. The camera enables real time viewing of a variety of planetary and deep sky objects including planets, satellites, comets, stars, star fields and clusters, nebulae and even galaxies. Its 1/2 inch CCD offers superior quality images to 1/3 and 1/4 inch CCD cameras.
Watec WAT-120N
Remote controller included as standard.
The camera can be connected to a VCR, suitable display or computer via a cable and modulator or other device including TFT monitors and TVs with a SCART adaptor. Images can be viewed in real time or saved for later processing. Deep sky viewing is accomplished via the on-board frame integration system that increases the camera's sensitivity by a factor of 256.

Giove ripreso da un amatore giapponese con un C-8 installato su

Takahashi EM-200 e la telecamera WATEC 120N+

Model Number Watec WAT-120N+
Pick-up Element 1/2" Interline transfer CCD image sensor
Number of Total Pixels EIA: 811(H) x 508(V) CCIR: 795(H) x 596(V)
Number of Effective Pixels EIA: 768(H) x 494(V) CCIR: 752(H) x 582(V)
Unit Cell Size EIA: 8.4um(H) x 9.8um(V) CCIR: 8.6um(H) x 8.3um(V)
Scanning System Frame storage / Frame readout
Synchronizing System Internal
Video Output Composite video, 1Vp-p, 75ohm unbalanced
Resolution 570 TV lines (H), 480 TV lines (V)
Minimum Illumination 0.00002lx., F1.4(256 frame, Gain 38dB, gamma=HI)
Gamma Correction 1.0 (OFF), 0.45(LO), 0.35(HI)
AGC 8~38dB (Manual)
S/N Ratio 52dB(gamma=OFF, Gain 8dB)
Shutter Speeds OFF(1/60-EIA, 1/50-CCIR), 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256 (1=1 frame, 1 frame=1/30sec. (EIA) or 1/25sec(CCIR))
Lens mount CS-mount
Installation Screw U 1/4 (D=5mm) (Top/Bottom)
Connection Terminal Video out (BNC), Power, Auto iris, Remote control (R.C.)
Power Supply DC +9.5V~15V
Current max. 160mA
Operating Temperature -10°C ~ +40°C (w/o condensation)
Storage Temperature -30°C ~ +70°C (w/o condensation)
Dimensions 43.5(W) x 44.0(H) x 64.0(D) mm
Auto Iris Video/DC (Auto switch)
Weight approx. 150g
Accessories Remote control box (WAT-120NRC), DC-plug (WPDC12), Iris-plug(AIC-G), C-mount adaptor (34CMA-R), Hex. key wrench

LE PRIME PROVE

Nel 2011, dopo ben 2 anni dall'acquisto della camera (!) ho effettuato le primissime prove di ripresa (che poi sono state interrotte per altri due anni e mezzo causa mancanza di tempo!!) da Milano. Ho usato un piccolo Takahashi TS 65-P (un vecchio rifrattore con schema tripletto semi-apocromatico alla fluorite della casa giapponese) montato in parallelo a un Pentax 85/1000 su montatura Super Polaris motorizzata in entrambi gli assi e, dal cielo bianco-lattiginoso di Milano ho provato ad effettuare qualche ripresa. Si tratta del "primo contatto", giusto per capire cosa accadesse e quali fossero i problemi. Le immagini sono state riprese fotografando il televisore su cui venivano visualizzate dalla telecamera (quindi con una perdita di segnale e un aumento di disturbo enorme) e hanno tempo di ripresa compreso tra i 20 e i 45 secondi.

Tanti i problemi emersi: errore di inseguimento, fenomeni di vignettatura, alonature, non perfetta messa a fuoco, e via discorrendo.

Detto questo le due immagini lasciano intuire il potere di "fotografia" di questo sistema, soprattutto se si pensa che le stelle visibili a occhio nudo non andavano oltre la magnitudine 3.

Ho eseguito una prova anche dai cieli montani dai quali ho ripreso M13 in Ercole con strumento PENTAX 105-SD (si noti la partecipazione attiva di mia figlia ai preparativi).

Il tempo per procedere con i test della WATEC 120N+ sono molto limitati ma durante lo star party di St Bartelemy del fine settimana 27/28 settembre 2014, mentre eseguivamo altri test e mostravamo un po’ di oggetti ai presenti, sono riuscito a fare due veloci scatti con la telecamera accoppiata a un rifrattore TeleVue Genesis 1° serie (il 100/500) a due terget facili e famosi: M31 e NGC 891.

Le immagini non hanno beneficiato di una perfetta messa a fuoco (il tempo era davvero “stringatissimo”) e sono singole pose da 10 secondi per M31 e 18 secondi per NGC 891 con valori di Gain settati a circa il 40% (quindi con un rumore di fondo piuttosto alto).

Non ho processato con algoritmi particolari le immagini ma semplicemente dato loro una ritoccattina ai livelli con Photoshop.

I risultati appaiono incoraggianti e mettono le basi per lavori di maggiore spessore, magari a focali inferiori accoppiando la camera a teleobiettivi con focali comprese tra i 200 e i 300 millimetri.

IL CONTRIBUTO DEL WEB

Non sono molti gli appassionati che hanno “sposato” le telecamere da videosorveglianza per riprendere gli oggetti del cielo e il materiale fotografico reperibile è piuttosto limitato. Girovagando per il net ho comunque trovato qualche cosa, realizzata soprattutto da amatori orientali e centroeuropei. Il nome degli autori mi sfugge ma posto comunque alcuni loro lavori ringraziandoli del “prestito”.

NUOVE ESPERIENZE

Poiché il mio tempo è sempre piuttosto limitato ho deciso di rubare un paio di sere all'osservazione deep sky e ad altri test nell'agosto 2015 quando, dalla mia posizione montana a 1850 metri, ho avuto una decina di giorni di quieta vacanza e qualche chances di usare la Watec 120N+.

Nella postazione alpina avevo a disposizione una ampia serie di strumenti e la scelta, almeno per le prime immagini, è caduta sul rifrattore apocromatico Vixen ED130SS installato per l'occasione su una montatura Ioptron IE45Q goto.

La notte del 11/8/2015 il cielo non era ideale poiché, nonostante la profonda oscurità del luogo, le condizioni meteo portavano continue nubi e velature che coprivano e scoprivano porzioni di cielo con una non semplice individuazione delle aree da inquadrare e riprendere.

Il rifrattore usato possiede una focale di circa 860 millimetri per un rapporto di apertura prossimo a f6.6 e si pone quindi come discreto astrografo. Ho deciso, per semplificare al massimo le procedure di ripresa, di optare per il singolo scatto con i valori di gain della watec impostati in modo tale da ottenere una buona magnitudine limite con esposizioni non superiori ai 20 secondi, tempo che permetteva di non notare mosso eccessivo (lo stazionamento della montatura era stato fatto “ad occhio” quindi non abbastanza preciso da supportare lunghe esposizioni con una focale da quasi un metro).

L'umidità generale dell'aria e il rumore di fondo della telecamera hanno portato ad una notevole “granulosità” delle immagini che però possono essere in qualche modo trattate con programmi di post produzione in grado di attenuare un poco l'effetto, di suo molto fastidioso soprattutto oggi che siamo abituati a immagini eccezionali offerte dai CCD moderni e dalle mille attenzioni di acquisizione ed elaborazione.

Va detto però che lo scopo della video camera testata non è quello di generare immagini “belle” ma di permettere una velocissima supervisione degli oggetti del cielo profondo e una notevle profondità di visione con esposizioni estremamente contenute.

Se poi pensiamo che i risultati presentati sono ottenuti con esposizioni inferiori ai 20 secondi attraverso uno strumento da 13 cm. In condizioni di cielo non ottimali si comprende quale sia la potenzialità della camera.

Valori di gain inferiori (ho usato il 70% circa della scala disponibile) offrono rumore molto inferiore ma allungano in modo considerevole i tempi di esposizione obbligando ad uno stazionamento preciso e accurato.

Altro aspetto interessante nella valutazione della camera (e di quelle similari oggi disponibili sul mercato) è rappresentato dal numero di pixel caldi che una esposizione di 5/10 secondi a tappo chiuso indica numerosi anche se non estremamente brillanti. E' possibile eliminarli con una operazione di “dark field” da sottrarre con apposito programma ma ciò comporterebbe un approccio meno disimpegnato e porterebbe anche alla ripresa di molti frames con esposizioni da 10715 secondi da sommare come avviene per la fotografia Ccd tradizionale.

Come già menzionato in apertura, la Watec 120N+ e i suoi “cloni” rappresentano uno strumento divulgativo di incomparabile fascino e impatto. Ce ne si rende conto quanto il pubblico con cui relazionarsi è di tipo poco paziente (nel mio caso figli piccoli o moglie freddolosa e poco incline alla visione degli astri del cielo). La movimentazione automatica del telescopio, che è in grado di puntare in modo preciso l'oggetto richiesto, e la visione in capo a una manciata di secondi sullo schermo di un PC o di un video televisivo dello stesso come mai potrebbe avvenire attraverso l'oculare anche di strumenti di notevoli dimensioni, affascina tutti. Agnostici, bambini, sonnolenti ospiti casuali, neofiti totali restano letteralmente a “bocca aperta” nel veder comparire centinaia di stelle in un ammasso globulare, le spire di una galassia lontana, oppure le volute di qualche nebulosa famosa.

La sera successiva, nonostante le previsioni meteo chiamassero brutto tempo, ho installato il piccolo Takahashi FS60 sulla Ioptron e ho cominciato, con il cielo ancora non completamente buio, ad eseguire qualche ripresa.

Avendo a disposizione uno strumento con rapporto focale leggermente più veloce del Vixen (di uno stop circa) anche se con diametro dimezzato (e quindi con una capacità di raccolta della luce di un quarto o anche meno) ho scelto di impostare il valore di GAMMA da LOW a ZERO. Questo permette di mantenere molto basso il rumore di risposta del sensore a costo di rendere molto meno profonde le immagini. Lavorando però con una focale di soli 355 millimetri contro gli 860 del Vixen ho pensato che questo handicap avrebbe potuto essere tollerato.

In effetti le immagini ottenute, pur tenendo il GAIN a livelli molto alti, appaiono più pulite e con una grana molto meno invasiva anche se l’opzione “zero gamma” riduce in modo eccessivo la dinamica generale. Così, dopo i primi tentativi, ho deciso di tornare ad operare con la selezione “gamma low” riducendo un poco il gain e limitando l'esposizione a valori compresi tra i 12 e i 18 secondi a seconda dell'oggetto.

Dove la corta focale presta il fianco a critiche è il non corretto campionamento in abbinamento alla Watec. Le immagini non sono infatti ingrandibili pena l'esaltazione di una notevole pixelatura di stelle e oggetti luminosi. Rimanendo però a scala 100% il risultato è piacevole e devo ammettere di essermi divertito tantissimo a riprendere una serie di soggetti (perlopiù ammassi aperti) contenuti nella plaga di cielo tra la Lyra e la Sagitta per poi, a notte fonda, spostarmi nel Pegaso e dintorni.

La lunga carrellata di immagini postate ha beneficiato di un intervento estremamente modesto di elaborazione. Le riprese sono avvenute tutte in luce bianca, quindi senza l'impiego di filtri interferenziali che avrebbero sicuramente migliorato la pulizia, e sono poi state corrette con l'ausiilio di Photoshop solamente nei livelli di luminosità, contrasto, esposizione, offset. Questo in pieno spirito di semplificazione. Ritenevo infatti illogico utilizzare una tecnica di ripresa tanto semplice e poi complicare il tutto con elaborazioni complesse. De facto, se dovessimo mettere insieme i tempi di “costruzione” delle singole immagini, non supereremmo i 3 o 4 minuti tra ripresa e successiva elaborazione/correzione/script.

Dopo aver provato varie riprese, non tutte inserite in questo articolo per motivi di spazio, mi sono accorto che il vero limite della telecamera in oggetto sta nella dimensione e limitatezza numerica dei pixel. 8,6x8,3 micron per un numero complessivo di 795x596. Sono valori piuttosto limitati se pensiamo che una camera di media qualità per imaging deep sky oggi lavora con pixel si di dimensioni analoghe (e prossimi agli 8 micron) ma con sensore da 3000x2000 pixel (anche se ad un costo più che doppio).

669,00 euro il prezzo, IVA inclusa, a cui l'importatore italiano propone la camera. Nonostante qualche astrofilo sembri averla trovata su Amazon a prezzi molto inferiori non ho riscontro della veridicità di tali voci e mi limito quindi a valutare il prezzo ufficiale che pone il prodotto in una sorta di “limbo”.

Un CCD dedicato con prestazioni paragonabili alla Watec in effetti non esiste: o è molto più caro (e immensamente più prestazionale dal punto di vista della pulizia di immagine e della dinamica generale) oppure è “planetary voted”, quindi con un sensore ancora più piccolo e con pixel che hanno dimensioni di circa ¼ (solitamente da 3x3 micron o 4x4 circa).

E' vero che oggi alcuni imager stanno esportando sensori planetary nella ripresa di oggetti del cielo profondo di dimensioni limitate (planetarie, qualche globulare, galassie piccole, etc..) ottenendo risultati di gran rilievo ma è anche vero che con i CCD tradizionali o le CMOS planetarie non si può godere della “istantaneità” di risposta offerta da una telecamera come la Watec 120N+

CONCLUSIONI

Lo scarno risultato di vendite che Watec, Minitron, Astrovid et similia hanno raccolto decreta però la loro ideale “bocciatura” da parte del pubblico che sembra non aver compreso appieno il reale spirito di utilizzo di questi sistemi “PAL” tradizionali.

Abituati ai colori saturi e alla inesistente grana dei CCD permessa anche dai software di elaborazione, gli astrofili odierni sembrano più interessati all'aspetto estetico delle proprie immagini piuttosto che alla loro utilità scientifica. Un po' come avviene per l'imaging planetario, dove assistiamo a una ridicola e umiliante bagarre personale tra vari autori, anche nella ripresa delle meraviglie del cielo profondo è venuto un po' a mancare l'interesse alla ricerca, ambito in cui una telecamera come la Watec potrebbe risultare compagna vincente. Poter accedere in tempo quasi reale a magnitudini superiori alla 18esima con strumentazione da poche centinaia di euro (basta un newton da 20 cm. aperto a f4) rappresenta una possibilità interessantissima per chiunque si occupi di ricerca novae o supernovae, così come potrebbe risultare immensamente utile a chi monitora i piccoli corpi del sistema solare (asteroidi e comete).

In conclusione mi sento di consigliare una telecamera come la Watec (o alcune sue concorrenti anche se non posseggono la medesima sensibilità), soprattutto se accoppiata a strumenti di apertura media e rapporto focale spinto. Importante è inquadrare in modo corretto le prestazioni permesse cogliendone i pro (che non sono pochi) ed evitando di voler eguagliare o avvicinare la gradevolezza di immagine di un CCD classico (cosa impossibile).

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