Qualche mese fa  (Aprile 2024) sono stato contattato da Alessandro Roso e TS Italia Astronomy per provare una nuova flatbox.

La cosa mi è parsa interessante da subito dal momento che l’acquisizione dei flat field per una accurata calibrazione delle immagini è, da sempre, uno degli argomenti più discussi nel mondo dell’astrofotografia.

La Flat Killer 20250 è una flat box basata sulla tecnologia LED ma con diodi speciali che sono stati studiati, calibrati, composti e costruiti appositamente per questo tipo di prodotto.

TS Italia Astronomy mi ha fornito della documentazione a supporto e mi ha illustrato il processo con il quale sono stati costruiti questi speciali emettitori a spettro continuo.

Inoltre, le caratteristiche che mi sono parse da subito interessanti sono state il grande intervallo dinamico di luminosità del pannello, selezionabile sia manualmente che da driver Ascom, e lo spettro di emissione quasi “piatto”.

La prima caratteristica è importante quando si usano diverse configurazioni ottiche con filtri a banda larga e a banda stretta: un ampio range dinamico permette di mantenere tempi di posa paragonabili tra loro anche con sistemi ottici e filtri molto diversi.

Il vantaggio di questa caratteristica risiede nel fatto che non si dovranno acquisire dark dei flat diversi per ogni filtro o configurazione ottica: basterà memorizzare la giusta luminosità del pannello per ciascuna configurazione ed esporre sempre con lo stesso tempo di posa.

Lo spettro sostanzialmente piatto invece diventa importante quando si fotografa con camere a colori: avere uno spettro bilanciato espone i tre canali RGB in maniera equivalente e quindi i tre flat field (ripresi contemporaneamente con un unico scatto) avranno lo stesso rapporto segnale/rumore.

Inoltre, se in fase di calibrazione non si esegue una normalizzazione separata per canale, l’avere uno spettro più bilanciato aiuterà a ridurre le dominanti cromatiche introdotte dal flat.

La prima impressione

La prima impressione all’apertura della confezione è stata di grande solidità e di ottima fattura, con una struttura tutta in metallo di circa 32cm per un peso totale della flatbox di circa 1900gr. L’elettronica è alloggiata nella parte superiore all’interno di un case plastico con un vetrino di chiusura rosso trasparente in modo che, durante la notte, la luce del display oled non vada a disturbare gli occhi dell’utilizzatore.

La scatola contiene la flatbox e un foglio con un Codice QR che permette di scaricare il manuale d’uso e i driver Ascom. Nella versione base non è quindi compreso nessun alimentatore né cavo di collegamento USB che comunque possono essere scelti come accessori al momento dell’ordine: il sistema è compatibile con cavi USB e alimentatori standard.

Nel caso l’utente disponga di kit come Asi air o alimentatori esterni, per alimentare il pannello è sufficiente un cavo power jack DC 5.5x2.1 collegato ad una batteria da 12 V oppure un alimentatore in corrente continua che fornisca almeno 1 Ampere a 12 Volt.

La flatbox è di forma circolare con un bordo rialzato in modo da calzare sul tubo senza rischiare di cadere e ha un diametro utile di 25 cm.

Se il diametro del tubo è sufficiente si può bloccare la flatbox grazie a 3 viti disposte a 120° facilmente operabili grazie al pomello zigrinato (tutte in metallo con gommino di protezione sull’estremità), Se invece il tubo è più piccolo si può acquistare un adattatore stampato in 3D: in questo caso le tre viti fungono da blocco per l’adattatore.

La cosa interessante è che, se si possiede una stampante 3D, ci si può costruire gli adattatori in maniera totalmente autonoma in quanto vengono forniti gratuitamente i file di stampa.

Nella parte posteriore il pannello, con vetrino rosso ,di controllo manuale della flat box dotato di sei pulsanti e un OLED da 1.3 pollici riporta le impostazioni della flatbox.

In questa zona c’è anche l’attacco per l’alimentazione a 12 V in corrente continua e l’attacco USB-C per il collegamento al PC.

Prendere confidenza con i sei bottoncini, soprattutto al buio, richiede un po’ di pratica, ma dopo un po’ di tempo diventa tutto abbastanza automatico. Da questo punto di vista ho trovato il manuale di istruzioni molto ben fatto anche se estremamente essenziale, vengono spiegate le procedure per mettere la flatbox in modalità impostazione, per cambiare il modo operativo (Standard per sistemi ottici veloci e filtri in banda larga e Blind per sistemi ottici lenti e filtri in banda stretta) e per memorizzare e riutilizzare fino a 4 “preset”: un consiglio, se utilizzate la flatbox in modalità manuale e se, come me, fotografate due volte all’anno, tenetevi una copia del manuale a portata di mano per ripassare le funzioni dei vari pulsanti.

Il controllo tramite ASCOM invece non richiede l’uso della pulsantiera e la commutazione da una modalità all’altra, semplicemente, dal software di ripresa, si imposterà la luminosità del pannello tra 0 e 512.

Ho testato il suo funzionamento con N.I.N.A., La connessione al driver ASCOM è molto veloce e non ha dato nessun problema, ho creato una semplice sequenza (mettendo delle luminosità a caso, giusto per testarne la funzionalità) grazie al sequencer avanzato, che permette il controllo completo della flatbox, e tutto è filato liscio al primo tentativo.

Qui sotto si può vedere un esempio di sequenza di comandi che permette l’acquisizione dei flat con diversi filtri.

I test

Ho ricevuto la flatbox ad aprile 2024 e mi sarebbe piaciuto, dopo le prove “da banco”, testarla sul cielo con il mio Celestron C9.25, purtroppo la primavera 2024 per chi abita in Lombardia è stata una delle più piovose della storia: da aprile a giugno non sono riuscito a scattare nemmeno un’immagine. In accordo con i tecnici TS Italia Astronomy abbiamo quindi deciso di saltare questa parte che, seppur importante, è, secondo me, secondaria rispetto ai test al chiuso, soprattutto considerando il fatto che i gradienti da inquinamento luminoso tipici del mio sito di ripresa potrebbero essere facilmente scambiati per errori di applicazione del flat e sarebbero quindi poco significativi.

Test 1: Colore

Uno dei punti di forza principali descritti nella scheda tecnica di Flat Killer 20250 è il suo spettro di emissione più ampio rispetto ad altri prodotti simili.

Un problema tipico di tutte le flatbox basate su pannello elettroluminescente e di molte basate sulla tecnologia LED, è la forte carenza nel canale rosso.

Questo ha diversi inconvenienti come accennato sopra:

• Camere monocromatiche
  • Per avere flat esposti in maniera simile è spesso necessario allungare molto i tempi di posa nei canali rosso, Halfa e SII.
  • Avendo Flat con pose diverse è necessario acquisire anche Flat-dark con tempi diversi rendendo più complessa la fase di calibrazione
• Camere a colori
  • Il canale rosso risulta sottoesposto e quindi con un rapporto segnale rumore peggiore
  • La carenza di rosso nel flat produce forte un eccesso di rosso nell’immagine calibrata (se il software di calibrazione non consente la normalizzazione per canale) che rende più difficile la calibrazione del colore.

Flat Killer 20250 si propone di mitigare questi effetti grazie ad un pannello più bilanciato e con un una maggiore luminosità nel canale rosso pensando soprattutto a chi fotografa in banda stretta.

Purtroppo, non dispongo di uno spettrofotometro ma ho voluto comunque eseguire un test empirico per verificare questa affermazione.

Ho ripreso flat con una Canon 60D modificata Baader e ho quindi eseguito un rigoroso bilanciamento del bianco utilizzando la luce del Sole come riferimento.

Il risultato è stato quello che si vede in figura

Come si può notare la flatbox non ha la classica dominante verde-azzurra che si nota in molte flatbox commerciali.

Come ulteriore prova ho utilizzato il flat per calibrare un’immagine diurna in modo da verificare la dominante cromatica indotta.

È essenziale ricordare che l’introduzione di una dominante cromatica, dopo l’utilizzo del flat nelle camere a colori, è un effetto perfettamente normale e atteso, a patto che tale sbilanciamento non sia eccessivo (come a volte capita con pannelli elettroluminescenti).

Da notare che la saturazione delle immagini è stata aumentata in modo da accentuare la dominante .

  

Immagine originale con bilanciamento del bianco diurno	Immagine calibrata con Flat Killer 20250

 

Simulazione di immagine calibrata con flatbox standard

 

Normalmente, facendo questo test, l’immagine calibrata vira decisamente verso il rosso (come si vede nell’immagine simulata sopra), spesso in maniera difficilmente recuperabile, nel caso della calibrazione con Flat Killer 20250 invece il colore assume un tono leggermente magenta a conferma del fatto che il canale rosso è decisamente più intenso rispetto ad altre flatbox e, soprattutto, il blu non è così dominante come con i LED convenzionali; infatti, il viraggio al magenta denota un lieve eccesso nel canale verde con i canali rosso e blu bilanciati.

È doveroso notare che questa dominante può essere completamente annullata utilizzando un software, come PixInsight, che permette la normalizzazione del flat per canale; tuttavia, questa funzione non correggerebbe un eventuale peggior rapporto segnale-rumore in uno dei canali: se un determinato canale ha un deficit molto evidente, allora le immagini calibrate saranno più rumorose in quel determinato canale.

Per avere una conferma di questa osservazione ho chiesto alla squadra di TS lo spettro effettivo della flatbox: si veda l’illustrazione che segue

Spettro della Flat Killer 20250	Spettro di un LED convenzionale 4000k

 

Test 2: Luminosità

Già dalle primissime prove la Flat Killer 20250 ha dimostrato la sua grande gamma di luminosità.

Come accennato sopra, tramite pannello manuale è possibile impostare due modalità di lavoro, Normal e Blind, ogni modalità ha poi 256 livelli: il livello più alto della modalità Normal corrisponde, di fatto, al livello più basso della modalità Blind.

In modalità gestita da PC tramite ASCOM non esistono le due modalità: i valori nell’intervallo 0-255 corrispondono alla modalità Normal, quelli nell’intervallo 256-512 alla modalità Blind.

Per capire come varia la luminosità della flatbox ho provato a fare alcune misure, sempre utilizzando la fedele Canon (ovviamente dopo averne verificato la linearità di risposta); per ogni impostazione ho eseguito cinque misure in modo da verificarne anche la stabilità (che si è dimostrata eccellente).

Ne sono uscite due leggi diverse per le due modalità operative: una legge di potenza per il range basso e una esponenziale per il range alto, come si può vedere dalle immagini che seguono.

Da notare che il range dinamico della flatbox è talmente ampio che la Canon non è riuscita a gestirlo e ho quindi dovuto scartare alcuni punti nella parte luminosa del grafico di entrambe le prove perché la camera è andata in saturazione.

 

Questa osservazione non dice nulla sulla qualità della flatbox, è solamente un’informazione che potrebbe essere utile a chi vuole capire come varia la luminosità in funzione del valore impostato.

Personalmente avrei preferito una legge lineare tra impostazione e luminosità, cosa che a parer mio renderebbe più semplice sapere di quanto aumentare il valore per ottenere un determinato incremento di esposizione. Interrogati su questo fatto i tecnici TS Italia Astronomy mi hanno spiegato che la scelta di queste curve è stata fatta appositamente in modo da avere un controllo più preciso della luminosità nella parte bassa del range dinamico (i casi di maggior utilizzo), spaziando maggiormente quelli ad alta luminosità. Tuttavia mi hanno comunicato che in, caso di necessità particolari, le scale possono essere modificate su richiesta.

Ho trovato invece eccellente la riproducibilità del valore in funzione del settaggio.

Test 3 omogeneità

L’omogeneità di illuminazione del pannello è una delle caratteristiche più importanti di una flatbox: idealmente il campo inquadrato dovrebbe essere perfettamente omogeneo in modo da poter misurare la componente moltiplicativa che va a descrivere il profilo di illuminazione di un’ottica.

In questo le flatbox elettroluminescenti sono praticamente imbattibili, le flatbox LED invece, per questioni fisiche, tecnologiche e costruttive, su questo punto sono più carenti e tendono ad avere pannelli meno omogenei, la cosa importante è che tale disomogeneità influisca poco sull’immagine finale.

La Flat Killer 20250, essendo basata sulla tecnologia LED non fa eccezione a questa regola ma, come si può vendere dall’immagine che segue, ne riduce gli effetti al limite strumentale:

Come si può vedere il pannello risulta omogeneo fino ad una certa distanza dal centro, quindi mostra una variazione di luce: in questo caso si nota una diminuzione concentrica.

Vista la struttura perfettamente circolare tale disomogeneità sarà di fatto ininfluente per ottiche fino ai 20 cm di diametro che sfruttano la parte centrale del pannello ma potrebbe produrre una qualche influenza in ottiche più grandi nel caso si utilizzino sensori di grande formato.

Al fine di stimare tale influenza ho usato la tecnica del “flat su flat” che avevo utilizzato in passato per diagnosticare problemi di flat fielding a causa di una flessione strumentale (descritta brevemente qui http://www.arciereceleste.it/articoli/120-amatissimi-flat-field).

Non avendo a disposizione un telescopio da 20 cm per fare le prove mi sono avvalso della collaborazione di TS Italia Astronomy che ha acquisito per me le immagini di prova con un VIXEN R200SS e una zwo 294 mc pro.

Sono state acquisite tre serie di flat con i relativi flat-dark per la calibrazione:

1. Pannello perfettamente concentrico: questa serie funge da riferimento in quanto ripresa nella parte omogenea del pannello.
2. Pannello decentrato verso destra (denominato “Nuovo destra”).
3. Pannello decentrato verso sinistra (denominato “Nuovo sinistra”).

Le immagini decentrate dovrebbero fornire il risultato nelle peggiori condizioni possibili.

I masterflat così ottenuti sono stati analizzati con la tecnica flat su flat:

Sia

FR il flat di riferimento (quello realizzato con la flatbox centrata)

FA il flat da verificare (alternativamente quello decentrato a destra, sinistra e il vecchio pannello concentrico),

l’immagine da analizzare si ottiene grazie a PixelMath con l’espressione:

FA/FR*med(FR)

Se il flat di riferimento e il flat analizzato sono perfettamente equivalenti allora l’immagine risultante avrà una luminosità perfettamente uniforme salvo il rumore; se invece i due flat fossero diversi, l’immagine mostrerebbe delle differenze di luminosità sulla sua superficie.

Per avere una valutazione quantitativa di tale disomogeneità ho sottoposto le immagini a due semplici analisi statistiche:

Nel primo test, su ogni immagine è stata valutata la deviazione standard in una piccola regione al centro (Sigma Centro), tale valore rappresenta il rumore tipico dell’immagine, poi è stata valutata la deviazione standard sull’intera immagine (Sigma Tutto): se i due flat sono perfettamente equivalenti, l’immagine conterrà solo rumore senza strutture; quindi, il sigma di tutta l’immagine dovrebbe essere uguale (o leggermente superiore) a quello del centro, cioè il loro rapporto dovrebbe essere pari a 1 o poco più.

Se invece i due flat non sono equivalenti la deviazione standard di tutta l’immagine deve contenere l’impronta della disomogeneità ed essere significativamente maggiore di quella al centro (che contiene solo rumore), quindi il loro rapporto dovrebbe essere significativamente maggiore di 1.

Il secondo test di omogeneità consiste invece nel misurare l’entità del gradiente: sull’immagine viene misurato il valore massimo e il valore minimo e viene calcolata la differenza percentuale.

Se i due flat sono equivalenti la differenza sarà praticamente nulla, in caso contrario avrà un valore misurabile.

Il risultato dei test effettuati è riassunto nella tabella che segue.

La tabella sopra mostra che, in casi estremi come telescopi con specchi di diametro superiore a 20 cm e con sensori di grandi dimensioni, effettivamente si può notare una disomogeneità indotta dal flat field (il rapporto tra le deviazioni standard è leggermente superiore a 1) ma il secondo test dice che tale disomogeneità è inferiore all’1,5% su tutto il campo.

Giusto per dare un ordine di grandezza, una variazione dell’1,5% è simile alla differenza di luminosità tra il fondo cielo e la IFN intorno alle galassie M81-M82 o a quella tra il fondo cielo e il debole alone esterno della galassia M51; anche da cieli mediamente bui, i gradienti indotti dall’inquinamento luminoso sono nettamente superiori a tale limite; quindi, di fatto tale disomogeneità può essere trascurata nella larga maggioranza dei casi e questa analisi è stata eseguita semplicemente per verificare che il pannello fosse quanto più uniforme possibile.

Conclusioni

Dalle prove effettuata la Flat Killer 20250 si è dimostrata uno strumento molto valido, ben realizzato, robusto e relativamente facile da usare.

Ricapitolando in breve, tutti i punti trattati si possono riassumere nella tabella sottostante:

• La Flatbox offre un’ampia gamma di luminosità che permette di adattarsi a tutte le configurazioni ottiche e alle combinazioni sensore-filtri con facilità.
• Il colore bilanciato permette di semplificare il lavoro di calibrazione uniformando i tempi di posa tra i vari filtri, anche in casi estremi come banda larga e banda stretta e consente di ottenere flat field meno sbilanciati con le camere a colori.
• Il controllo della luminosità sia manuale che tramite PC-ASCOM la rende un accessorio versatile che può adattarsi alle diverse esigenze dell’astrofotografo.
• La possibilità di avere adattatori personalizzati ed eventualmente stampabili in proprio permette di adattare il pannello praticamente a tutti gli strumenti fino ad un diametro di 250 mm
• Come tutte le Flatbox con tecnologia LED il pannello presenta una leggerissima disomogeneità perimetrale di illuminazione che in alcuni casi (con telescopi con ottiche o specchi di diametri superiori a 20 cm e con sensori di grandi dimensioni) può portare ad un gradiente indotto dal flat che, nel peggiore dei casi, può arrivare al MAX all’1,43% complessivo ma che nella maggior parte dei casi può essere trascurata e non preclude la buona riuscita del flatfield. 

Vorrei ringraziare tutto il Team di TS Italia Astronomy e, in particolare, Alessandro Roso per avermi dato pieno supposto durante la stesura di questa recensione, di aver risposto puntualmente a tutte le mie domande e aver fugato i miei dubbi.

Se, dopo aver letto questa recensione, vi è venuta voglia di acquistare una FlatKiller 20250 Spectrum, contattate il produttore direttamente a questo link: Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

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