Småbilder Teknisk Komme i gang Admin



Ytelse Raspberry Pi3 B+ som INDI-server

Maks minne 923 mb (1GB). Testen ble gjort med standard Canon RAW filer (*.cr2) på ca 24 mb som ble overført direkte uten noen konvertering på serveren. Routeren jeg brukte er en Linksys WRT54. Den er en av de gamle 54 mbit/sek-routerne som var vanlig for 12-15 år siden, og gir aldri trådløshastighet over 3-4 mb/sek. Tidene bærer preg av det. I tillegg til disse tidene brukte Kstars ca. 1,5 sek før det begynte å telle. Uansett ser vi at hverken CPU eller RAM er noen flaskehals. Med et kjapt trådløst hjemmenettverk bør det være mulig å komme under 5 sek/bilde, uten nettverkskabler i noen av maskinene.

Ekos selv registrerte disse overføringshastighetene:

Trådløs Pi --> Router --> Trådløs Kstars == 16,7 sek
Kablet  Pi --> Router --> Trådløs Kstars == 9,2 sek
Kablet  Pi --> Router --> Kablet Kstars  == 2,4 sek

Tomgang   Kablet   Trådløst  
Max minnebruk (av 923 mb)   98 mb 126 mb   152 mb  
Max CPU-bruk 0,2% 7,3% 7,1%

Et par tips til den nyskjerrige.


Å kalle dette en hobby er egentlig å overdrive. Jeg vil heller si at det er noe jeg driver med når det går an. I fem av årets tolv måneder blir det ikke mørkt nok til å fotografere, og resten av tiden er man prisgitt vær, månefase og skydekke. Når det først sprekker opp og klarner kan det plutselig bli svært intenst noen dager. Første kveld med klar himmel høsten 2021 var den 15. september. Derfra og ut det året ble det tolv kvelder og netter i observatoriet. Hver kveld ble det fotografert to eller tre motiv som til slutt resulterte i atten bilder. Noen bra, noen dårlige, jeg vil gjøre nye forsøk på flere av de.
Astrofoto må ikke forveksles med det som på engelsk heter "nightscapes", eller bilder av nattehimmelen som vi sier på norsk. De to tingene har en del til felles, men mye som skiller. For å ta bilder av DSO's (Deep Sky Objects) må du ha en telelinse eller et teleskop, mens de fleste nightscapes er tatt med vidvinkel eller normalobjektiv. Vegen til å mestre astrofotografering kan være kronglete, og her vil jeg prøve å dele den opp i fire etapper:
Første etappe: Gjør deg litt kjent på nattehimmelen. Innstaller Stellarium på laptopen eller datamaskinen din. Finn Orion, Karlsvogna, Polaris og Lillebjørn. Se om du ser Andromedagalaksen og Pleiadene i en vanlig kikkert. Start med et fotostativ og et speilreflekskamera med skjerm og "live-view" (DSLR). Dersom kameraet ikke har mulighet til å ta flere bilder etter hverandre (intervall) må du skaffe deg et intervalometer. Det er en liten fjernkontroll med en ledning som lar deg programmere kameraet til å ta flere bilder automatisk etter hverandre. Finn eller lån et objektiv du kan stille inn fra 55mm og utover til 100-200mm. De fleste speilreflekskamera ble levert med en 18-55mm zoomlinse. Den kan brukes, men er egentlig et dårlig alternativ. Litt for vid vinkel, og litt for lita linse. Les deg opp på internett og bruk youtube. Vil spesielt anbefale Trevor Jones på AstroBackyard og Nico Carver på Nebula Photos. Begge har gode videoer som tar deg trygt gjennom denne etappen. Lær deg å stille inn lukkertid (500-regelen) og blender. Still inn riktig bildeformat (RAW) og lær deg å stille kameraet for astrofoto. Still opp riggen og plukk ut et mål. Lær deg å "frame" motivet (få det der du vil ha det i bildet) og ta prøveeksponeringer. Ta minst 100 bilder, og juster for avdrift med prøveeksponeringer hvert femte eller tiende minutt. Lær deg å stable (stacke) bildene og strekke (stretch'e) de for å få ut detaljene. Når du har fått til et bilde der du helt klart kan se at det er Andromedagalaksen eller Oriontåken gjør du det samme en gang til, men denne gangen med kalibreringsrammer. Ta vare på datasettene, og prøv å stacke og strekke med forskjellige innstillinger.
Andre etappe: Skaff deg en motorisert ekvitoralmontasje med Goto-funksjon og en kikkert som ikke er for tung og klargjort for astrofotografering. Vær sikker på at montasjen er støttet med drivere for de mest brukte riggstyreprogrammene slik at du kan koble den til en PC senere. Sørg for at montasjen har to-tre kilo å gå på i forhold til den anbefalte maksimale vekten for astrofoto. Lær deg koordinatsystemet i terrenget og stjernehimmelen. Still inn tid og sted på håndkontrollen, og gjør en oppstilling mot Polaris. Ta en grunnjustering av montasjen (star alignment), og sjekk at Goto-funksjonene finner riktige koordinater på himmelen. Gjør deg kjent med montasjen og himmelen, og lær deg å gå mellom de forskjellige målene. Skaff deg et adapter til kameraet (T-ring), og bytt det ut med okularet. Lær deg å stille fokus i "live-view" mot klare stjerner, og velge motiver som passer kikkerten (FOV - Field Of View). Nå er du rigget for astrofoto. Med en god grunninnstilling av montasjen kan du ta eksponeringer opp mot et par minutter (som du stiller inn på intervalometeret) uten avdrift, litt avhengig av vind og kikkertlengde. Lær deg å finne optimal eksponeringslengde ved hjelp av histogrammet på kameraet, og lær deg å vrake rammer i etterkant før stacking. Avlange stjerner, satelitter, fly osv.... Bygg opp et lite bibliotek av kalibreringsrammer.
Dersom montasjen din er kompakt og presis, og du har lært deg å stille den opp riktig er du egentlig i mål. Du kan gå videre, men bildene vil ikke nødvendigvis bli bedre. Med litt erfaring finner du fort ut hva som funker og ikke, det er alltid rom for forbedringer. Til slutt er det personen bak kameraet og kvaliteteten på optikken og montasjen som gir resultater. I neste etappe kobler vi riggen til ei datamaskin som vi tar med oss innendørs. Vi monterer et kamera på finderscopet og prøver oss på autoguiding for å forbedre presisjonen på montasjen. Du vil få mindre vrak av rammer og bedre framing av motivene. Med platesolving kan du fotografere det samme motivet flere kvelder på rad med samme framing, og samle data mer effektivt. Du ser hva som skjer etter hvert som rammene kommer inn på datamaskinen, og kan gripe inn og justere ting om det trengs.
Tredje etappe: Her kan du velge forskjellige stier. Jeg vil beskrive den vegen jeg tok. Kanskje ikke den enkleste, men helt klart den som er mest lærerik og gir best resultater til slutt. Start forberedelsen på vårparten når du ikke får fotografert noe likevel. Sett deg som mål å ha et komplett system oppe når høstmørkret kommer sigende.
Skaff deg en halvgammel laptop eller stasjonær-PC. Har den en eller to USB3-porter er den ny nok. Har du råd, så skifter du ut den interne harddisken med en SSD (med mindre den har SSD fra før). Innstaller den siste utgaven av Linux Mint (pr. i dag er det 20.3) eller den siste LTS-utgaven av Ubuntu (20.04 i dag). Velg et innstallasjonsbilde med Xfce eller Mate som skrivebordsmiljø, styr unna Gnome, Cinammon og KDE/Plasma. Xfce og Mate er enkle, lette å lære, intuitive og legger ikke beslag på så mye minne og CPU-tid. Sørg for å ha stabil internettforbindelse, den er nødvendig for at montasjen skal bli oppdatert med riktig klokkeslett ved oppstart. Legg til PPA'et til Jasem Mutlaq. Innstaller Kstars-bleeding og indi-full derfra. Har du valgt å bruke Mint så velger du det Ubuntu-repoet med samme versjonsnummer (20.04 for min del). Så trenger du noe småtteri på Ebay: Strømforsyning og batteriadapter til speilreflekskameraet. Varmebånd (dew heaters) til guidescopet og hovedkikkerten, disse tar som oftest strømmen sin via USB, så du vil trenge et par slike dingser også. Kanskje du har noen gamle telefonladere som kan brukes. Kabel til å koble mellom datamaskina og montasjen. Disse har som oftest USB i en ende og nettverksplugg i den andre. Velg denne med omhu, her er det mulig å brenne kretskort. Den må være så lang som mulig, helst 5 eller 7 meter. To USB skjøteledninger i samme lengde. Et monokromt guidekamera. Jeg valgte det billigste jeg fant hos First Light Optics i England, og er godt fornøyd. Overganger, adaptere og dingser for å koble kameraet til finderscopet slik at du finner fokus. FLO har pakker med adapter og kamera for de mest brukte finderscopene. Har du et mindre eller ukurant (som f.eks. på min SW ST80) må du være litt ingeniør. Så kobler du opp det hele: En USB til speilreflekskameraet, en til guidekameraet og en til montasjen. Slå på speilrefleksen og montasjen, og start Kstars og Ekos. Bygg en profil med de rette driverne (en for hver ting du kobler på). Prøv å starte INDI-serveren. Med litt flaks vil Ekos kjenne igjen alt utstyret. Sett parametrene på hovedkameraet og begge kikkertene (oppløsning, pixelstørrelse, brennvidde, fokuslengde osv). Last ned alle index-filene du vil trenge for å gjøre lokal plate-solving. Nå er du ready to go, du må lære deg å bruke Kstars/Ekos og du må sørge for at utstyret bruker de riktige INDI-driverne med de riktige innstillingene.
Jeg forutsetter at du kobler datamaskina direkte på riggen. Den må ha en strømforsyning, og du må deaktivere all strømstyring og skjermsparere. Den må kunne stå på hele natta uten å blanke skjermen eller slå seg av. Når temperaturen går under 10 pluss er det mange maskiner som plutselig tar kvelden. Til slutt vil jeg kanskje skrive noen ord om hvordan du kan fjernstyre riggen innenfra med en trådløs Raspberry Pi, men inntil videre må du strekke ledningene gjennom et vindu når utetempen faller. Blir det umulig kan du stille en bil ved siden av kikkerten. Hiv inn en liten vifteovn, og styr det hele fra baksetet. Når du har startet en totimers capture-sekvens kan du trekke innomhus en stund. Med X2go eller VNC kan du følge med hva som skjer i bilen/under kikkerten fra ei Linux- eller windowsmaskin innenfra over det trådløse nettverket.
Fjerde etappe: Den siste etappen tar deg helt til topps. Vi bytter ut DSLR-kameraet med et monokamera og filterhjul. Kanskje også en elektrisk fokuser og rotator. Teknikken går ut på å skyte tre eller fire serier av samme motiv gjennom ulike filtre. Etter stacking blir de tre (fire) bildene fargelagt med hver sin grunnfarge og lagt oppå hverandre for en endelig komposisjon. Du vil kunne ta bilder med mer dybde og detaljer, men hvert bilde vil kreve tre-fire ganger så lang tid ute. Kommer skyene sigende midt i den andre serien er du føkka, for å si det sånn. Du mister den fleksibiliteten som speilreflekskameraet gir. I tillegg vil hobbyen plutselig bli adskillig dyrere. Mellom 30 og 40 tusen for de mest brukte kameraløsningene, pluss alt tilbehøret som er kjekt å ha. Har du en reflektor eller enkel tubekikkert vil du få lyst på korrigerende optikk mellom kamera og kikkert. Kanskje du får lyst på en annen kikkert, som helt sikkert ikke er billigere enn den du har fra før. Vil du spille i denne divisjonen har du allerede et alvorlig handicap: Lyse somre og trøndersk skitvær. Et alternativ kan være å bytte ut DSLR'en med et dedikert astrokamera i farger. De er ikke billigere enn monokameraene, men passer kanskje bedre her oppe. Du trenger ikke filterhjulet og kan fotografere som du gjorde med speilreflekskameraet. De dyreste har kjøling og gir mye bedre bilder enn du kan få til med et gammelt DSLR. Skal du ha et med kjøling og like stor sensor som mitt gamle Canon 600D må du ut med mellom 15 og 20 tusen. Uten kjøling kan du slippe unna med 6-7 tusen. Uansett bør man lese seg litt opp på forhånd, så man vet hva man får. Utvalget er stort, og det er lett å gå seg vill.
Fjernstyring av riggen med en Raspberry Pi3 B+ Det finnes flere ferdige alternativer som kan gjøre denne jobben. Stellarmate og AstroBerry kjøres ferdig oppsatte på en vanlig Pi, det finnes også helkommersielle alternativer som delvis kjører på Pi, delvis på andre SBC'er (Singel Board Computer). ASiair er vel det mest kjente av disse. Felles for alle disse er at de kjører både Ekos, INDI og Kstars på seg selv. Du kan styre de eller følge med på hva som skjer, men det må foregå via delt skrivebord (VNC, X2go) eller en spesiell app på telefonen eller nettbrettet. Etterhvert som bildene tikker inn blir de lagret på Pi'en, enten på det interne SD-kortet eller på en ekstern harddisk. På enkelte kan du bla i bildene og titte litt forsiktig, men ut over det er det ikke stort du får gjort annet enn å vente. Jeg vil ha en Pi som henger på riggen og bare kjører de INDI-serverne jeg trenger. Kstars og Ekos vil jeg kjøre på ei skikkelig maskin inne i stua, og bildene vil jeg ha inn på den maskina etter hvert som de ruller inn. Ikke helt plankekjøring, men jeg hadde et ferdig og testet opplegg i gang i løpet av et par timer:
Valg av distro. Opprinnelig tenkte jeg å bruke Ubuntu server 20.04 og koble til ppa'et til Jasem Mutlaq. Han har et repo med ferdige INDI-drivere som jeg bruker på Linux Mint. Er vel beskrevet under "Tredje etappe". Ubuntu går av og til sine egne veger, og i det siste har de begynt å bruke netplan til å konfigurerere det trådløse nettverket. Jeg fikk det ikke til å koble seg opp mot routeren min, og etter litt googling fant jeg ut at jeg ikke var alene. Mye bannskap i kommentarfeltene, generelt dårlig stemning. Under forberedelsene var jeg innom dokumentasjonen til AstroBerry. Der var det beskrevet hvordan man kunne henge repo'et deres til en Debian-install. Raspberry Pi OS er bygd på Debian Bullseye. Jeg lastet ned serverversjonen (2021-10-30-raspios-bullseye-armhf-lite.zip), pakket den ut og skrev den inn på et SD-kort. Jeg valgte å konfigurere nettverk og SSH med en skjerm og tastatur tilkoblet. Det meste av dette gjør du gjennom raspi-config, uten å bli møkkete på hendene. Det eneste jeg plundret litt med var å plukke opp det trådløse nettverket mitt. Det kringkastet ikke SSID'en sin, så jeg måtte føye til ei enkel linje i /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf : scan_ssid=1 - I tillegg må du endre landskoden og velge riktig tastaturoppsett, alt er godt beskrevet i dokumentasjonen. Når du tror alt er oppe og går kan du sjekke med ifconfig wlan0 - Skriv ned IP'en, og prøv å SSH'e inn fra ei anna maskin på samme trådløsnett. Mulig du må starte og stoppe Pi'en et par ganger. Det kan også være lurt å stille den inn slik at den venter med oppstarten til nettverket er etablert. Dra ut HDMI-kabelen og koble fra tastaturet, og start den et par ganger til du er sikker på at den kommer i gang og at du kan koble deg på. Har du en router som tillater det foreslår jeg at du stiller den inn slik at den gir Pi'en samme IP hver gang den spør.
I dokumentasjonen til AstroBerry finner du ut hvordan du kobler deg på repo'et deres. Som du vil se er det basert på Debian Buster, mens Raspberry Pi OS er basert på Bullseye. Det betyr at du må laste ned og delvis overskrive noen pakker fra Buster:

wget http://ftp.us.debian.org/debian/pool/main/c/cfitsio/libcfitsio7_3.450-3_armhf.deb
wget http://ftp.us.debian.org/debian/pool/main/libr/libraw/libraw19_0.19.2-2_armhf.deb
wget http://ftp.us.debian.org/debian/pool/main/l/lcms2/liblcms2-2_2.9-3_armhf.deb
wget http://ftp.us.debian.org/debian/pool/main/g/gsl/libgsl23_2.5+dfsg-6_armhf.deb
wget http://ftp.us.debian.org/debian/pool/main/g/gsl/libgslcblas0_2.5+dfsg-6_armhf.deb
wget http://ftp.us.debian.org/debian/pool/main/g/gpsd/libgps23_3.17-7_armhf.deb
wget http://ftp.us.debian.org/debian/pool/main/b/bluez/libbluetooth3_5.50-1.2~deb10u2_armhf.deb
wget http://ftp.us.debian.org/debian/pool/main/libg/libgphoto2/libgphoto2-6_2.5.22-3_armhf.deb
wget http://ftp.us.debian.org/debian/pool/main/libg/libgphoto2/libgphoto2-port12_2.5.22-3_armhf.deb

Innstaller disse med dpkg --install *.deb - og gå videre med sudo apt install indi-full gsc - Med litt flaks går det sin gang uten feilmeldinger. Flytt med cd /usr/bin - og list opp driverne med ls -al | grep indi - Nå kan du koble på et kamera, og starte den aktuelle serveren; for min del ble det indiserver indi_canon_ccd - Start Kstars på den andre maskina (kanskje den du har SSH'et inn med), lag en profil i Ekos som bruker bare denne, og koble til. Nå skal du kunne bruke kameraet som om det var koblet direkte til, og bildene skal komme inn på harddisken der. Senere må du selvsagt starte flere servere. Det gjør du med indiserver indi_server_1 indi_server_2 indi_server_3 - osv, alt på en linje. Du kan også legge denne kommandoen (og gjerne flere) inn i et script som kjøres ved oppstart. Da kan du starte riggen og sette strøm på Pi'en uten å SSH'e inn.
Dette var "fort og gæli", håper du ikke treffer for mange skjær i sjøen. Alt fungerte i den noe begrensede testingen min, men det var en ting jeg ikke likte: Tiden det tok å overføre bildene via det trådløse nettverket var lang. På maskina i observatoriet er jeg vant til at de kommer inn på 2-3 sekunder via USB2. Her tok det litt under 20 sekunder. Det har nok mest å gjøre med routeren min. Det er en gammel Linksys WRT54, og den gir aldri hastigheter over 4-5 mb/sek. Selve nettverkshastigheten på denne Pi'en ligger like over 10mb/sek trådløst, altså skulle ei fil på 20mb spasere inn på under tre sekunder. Jeg prøvde litt forskjellige oppkoblingsmuligheter og fikk tiden drastisk ned ved å la trafikken gå gjennom nettverkskabel via router. Fra lukkeren stengte gikk det fire sekunder til bildet lå på maskina. Med kabel bare fra riggen til routeren økte tiden til 11 sekunder. Konklusjonen er klar: Med nettverkskabel mellom en Raspberry Pi3 B+ og datamaskina med Kstars er det ingen flaskehalser å snakke om. Om du vil ha maskina med Kstars på fanget uten ledning må du regne med lengre tid, det vil nok avhenge mye av nettverket ditt. Har du et oppdatert trådløst nett hjemme som lar det relativt kjappe trådløsmodemet på Pi'en utnytte potensialet sitt bør du komme ned på 5 sek totalt for et bilde på 25 mb. Se tallene over til venstre for detaljer.