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FPS max. bei ASI120 MC
#1
Mal ne praktische Frage und ggf. etwas Theorie hintennach ...

Frage: Was für eine Geschwindigkeit erreicht die ASI120 MC in der USB2 Version?

Klar es gibt eine Menge Angaben (auch auf der Webseite von TS) aber ich denke/glaube/fürchte die sind alle "nur" theoretisch mit den schönen Brutto-Datenraten gerechnet (30 fps im Vollformat???)

Meine Rechnung (vielleicht blamiere ich mich jetzt auch weil ich Bit und Byte und sonst irgendwas verwechsle) ist folgendermaßen:

Maximale Größe der o.g. ASI sind 1280x960 Pixel.
Farbtiefe 12 Bit - Ich rechne da also mal 2 Byte? Oder kann man da mit Bruchteilen von Byte rechnen (1.5x)

Ergibt erst mal: 1.228.800 Pixel, dann das ganze mal 3 (weil ja R-G-B) und das ganze mal 2 (Byte)
Ergebnis: 7.372.800 Byte - und durch 1024 geteilt, dann 7200 Kilobyte.
Das macht grob gerechnet also 7 MB pro Einzelbild der ASI120 MC (wenn ich statt 2 Byte nur die 12 Bit (1.5 Byte) rechne käme ich auf 5.2 MB, wenn die TS-Zahlen stimmen müsste es noch deutlich kleiner sein ... Huh

Klassisches USB2.0 hat ja realerweise einen Datendurchsatz von vielleicht 40MB/s, also komme ich auf 5-6 fps (das Schöne ist: in der Realität komme ich grob auf den doppelten Wert, komisch?)

Frage: Hat jemand schon einmal einen Vollformat-Stream gemacht und kann mal schauen wieviel Platz (oder noch einfacher: Frames) in wieviel Sekunden in der Realität geschrieben wurden?

Dann lässt sich das ja leicht runterbrechen: Speicherplatz oder Frames geteilt durch Zeit. Würde auch mit kleineren Formaten gehen (müsste man ja hochskalieren können). 

Jetzt habe ich einen uralten Laptop (10 Jahre). Kurioserweise kann man solche Geräte über den ExpressCard-Slot (das habe die alten Teile meist) auf USB3.0 bringen. Das wäre also mal grob (mit großzügigen Abzügen) vielleicht 3x Netto-USB2.0 Geschwindigkeit (so 120 MB/s).  Cool

Das wäre insofern praktisch, weil die alten Festplatten dieser Zeit zwar meist nur mit SATA1 laufen und das sind nur theoretische 150MB/s. Aber das ist immer noch etwas über dem vielleicht praktisch erreichbaren Datendurchsatz mit USB über ExpressCard. Mit anderen Worten, selbst eine lahme Festplatte könnte das Datenvolumen noch ganz gut wegschreiben. Nachdem kleine SSD's (sind ja alle schon auf SATA3) aber billig UND abwärtskompatibel sind, könnte man (was ne Verschwendung) da intern auch statt FP auf eine SSD wechseln und hätte dann auch den Gewinn der schnellen Zugriffszeit (die Schreibgeschwindigkeit ist ja durch SATA1 begrenzt).

So - "conclusio" der ganzen Sache:
Ich könnte vielleicht mit einem ExpressCard Slot ein langsames USB3.0 erreichen, dessen Datenlieferung mit FP oder SSD trotz SATA1 noch vernünftig bewältigt werden könnte.
Zwar ist das o.g. ASI120 MC ist ein USB2 Modell - da wären dann nur max. 60MB/s drin - aber selbst dann könnte die Kamera schneller als aktuell sein, weil der Flaschenhals USB2.0 auf der Rechnerseite schon mal weg wäre und ich keinen Grund wüsste, warum die ASI-120 selbst auch schon weniger als "Brutto" USB2.0-Geschwindigkeit liefert, wenn auf Rechnerseite "Luft nach oben" ist.

Aber ich bin da an den Grenzen meines technischen Verständnisses und wollte deswegen das hier mal zur "Diskussion" stellen. Es kann ja gut sein das ich da einfach etwas nicht richtig verstehe oder nicht bedacht habe. Dementsprechend vielen Dank für jegliche Art der Rückmeldung.

Hintergrund meiner Überlegungen ist, dass ich vielleicht (wenn sich das obige halbwegs bewahrheitet) meinen uralten Laptop als reines Aufnahmegerät für AVI-Streams günstig pimpen und verwenden kann und die ASI-120 mit ihm faktisch genauso schnell sein kann, wie mit meinem teuren Arbeitslaptop mit Mega-SSD, USB3.1 und vielem Schnickschnack mehr (übrigens: NO-GO den mit in die Nacht zu nehmen).

Andreas-TAL

PS: Hoffe ich bin im richtigen Forum, hab' jetzt nix gefunden was rein "Technik und Computer" ob so wäre ...
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Die Nacht, in der das Fürchten wohnt, hat auch die Sterne und den Mond“
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#2
Hallo Andreas,

die MC Version ist ja eine Farbkamera, weilst von RGB schreibst?!

Ich habe auch die MC an einen alten Laptop, da ging auch fast nix, ständig blieb das Bild auf dem Monitor stehen und lief dann irgendwann weiter.
Die Lösung war einmal den USB Flow auf 50% zu reduzieren und den Arbeitsspeicher, der immer übergelaufen ist, von 1GB auf 2GB zu verdoppeln. Aber auch das ist grenzwertig, bin immer im Bereich von 90% Auslastung.
Ich denke auch das die Rechenleistung (Geschwindigkeit) des Prozessors eine wichtige Rolle spielt.
Astronomische Grüße
Ulf

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Wer die Freiheit einschränkt, um Sicherheit zu gewinnen, wird am Ende beides verlieren!
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#3
Edit:

Auch das Betriebssystem scheint eine Rolle zu spielen, zuerst hatte ich Vista auf dem Laptop das hat immer gebockt, nun mit Win7 läuft es prima.

Achja, ich benutze FireCapture.
Astronomische Grüße
Ulf

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#4
Danke für die fixen Reaktionen.
Farbkamera: Da fängt schon mein Unwissen an, liefert die MC kein RGB-Bild (?), sondern wird das RAW dann (Bayer-Maske heißt das oder?), erst "später" (im Rechner?) in Farbe umgewandelt? OK, das könnte die Erklärung für meine viel zu große Speichergrößen-Rechnung eines Bildes sein.

Ja, VISTA war schlecht, da hat das Timing bei hohen Datenraten am USB-Port nicht gepasst. Der uralte wäre XP (dann ohne SSD), sonst WIN10 mit einem mittelalten Laptop.
Arbeitsspeicher hätte das Uralt-Teil auch 2GB. Rechnerkapazität ist so eine Sache. Ich habe gehofft, dass das letztlich ganz wenig Einfluss hat, weil eben nicht/kaum verarbeitet wird, sondern der nur Mittel zum Zweck (=schreiben) ist. Sonst wird das nix ...

Ich habe das klassische Problem des uralten Laptops mit wirklich lahmen Prozessor (AMD Turion 64 X2 TL-50; 2 Kerne, 1.6 GHz getaktet). Benchmark-Punkte: 754. Zum Vergleich: Im aktuellen Arbeitslaptop ist der Intel Core i7-6700H und hat 8108 Benchmarkpunkte. Faktor 11: Das sind nicht nur Welten, sondern Universen ...

Ich habe noch einen mittelalten Laptop Wink , der ist prozessormäßig gut ausgestattet (virtuelle QuadCore Intel i5-460M) mit einem Benchmark von 2340 pts. ABER, der hat keinen ExpressCard Slot. Also ist da der Flaschenhals auf jeden Fall USB2.0 am Rechner - bei dem Teil sind das auch die 10-12 fps im Vollformat ...

Was ich halt suche ist die optimale Passung zwischen ASI120, Rechnerleistung, Schreibgeschwindigkeit und echter Geschwindigkeit an der USB-Schnittstelle. Astronomisch ist ein (neues) Mondmosaik die Idee - deswegen das rumreiten auf Vollformat. Das sind halt 10 fps schon arg mau für gute Bilder.
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#5
Servus,

die ASI120 MC hat eine Bayer Matrix. Allerdings ist der Daten Umfang wegen RGB nicht 3fach höher. Die 1.228.800 Pixel bei 12 bit in einem 16 bit (2-Byte Rahmen) also 2457600 Byte, ca. 2,5 MByte pro Bild (Frame). Dann kämen bei 30fps (Frames per second), also 30 Bilder pro Sekunde im Video dann 75 MByte zusammen. 
Was jetzt genau übertragen wird an Datenumfang hängt vom verwendetetn Video-Codec ab. Da kann ich bei meiner DFK verschiedene einstellen. Durch den Codierstandard wird das Pattern der Bayermatrix mit in das Dateiformat aufgenommen. Wenn du bmp Bilddateien übertragen würdest, statt einem Video, dann sind das mit der Bayer-Matrix Info Farbinterpolierte Bilder. Der Datenumfang kann steigen! (Und man verliert durch die Interpolation an Schärfe, Nachschärfen nach dem Stacken wird schlechter)
Im codierten Video stehen neben den Rohdaten des Kamerachips noch weitere Informationen drin, deshalb weicht die Größe eines Frames immer von den oben theoretisch gerechneten Werten ab. 
Der  h.264 Codec z.B. komprimiert. Ich habe z.B. mal den Y.800 genutzt, das Bild hat dann nur noch Grauwerte, der Datenumfang ist geringer und die Übertragung schneller. Normalerweise nehme ich den YUY2 als Codec. Y.800 war bei einem Test schneller, aber halt nur Grauwerte.

   

Wie groß ein Bild des Videos vom Umfang her ist kommt also auf mehrere Faktoren Kamera-seitig an. Trotzdem kann die effektive Datenrate vom z.B. USB-2 evtl. noch geringer sein, denn es kommt darauf an wie schnell die Kamera via USB an den Rechner senden kann, gerade wenn z.B. über einen Hub mehrere Geräte den USB teilen (Achtung - es gibt auch PC interne Hubs!!!). Dann kommt das Nadelöhr Festplatte: Wenn die recht lange "unbehandelt ist" dann ist der Datensumpf stark fragmentiert und das Betriebssystem, bzw. der Prozessor muss mehr Rechenoperationen aufwenden um die Video-/Bilddaten zu verteilen zum Speichern. Eine HDD Platte ist auch langsamer als eine SSD - da gibt's keine Mechanik mehr - also ein weiteres mögliches Nadelöhr!

Letztendlich ist das System Kamera - PC/Notebook dann also nur so schnell wie sein schwächstes Glied! Ob der USB 3.0 dann so wahnsinnig besser ist musst du am besten Testen! Ein wenig schon, aber die anderen Faktoren spielen halt auch eine wichtige Rolle.

Zum einfachen Testen:

Nimm ein Video auf, genau 1 Sekunde bei 30 Frames pro Sekunde und voller Auflösung mit geringster Komprimierung (Codec entsprechend wählen im Aufnahmeprogramm wenn möglich). Dann hast du die Größe in MB von 30 Bilder vom 1 Sekunden Video und kannst durch 30 Teilen. Ich denke dieser pragmatische Ansatz ist da am Besten.

Wenn du die Geschwindigkeit erhöhen willst, kannst du die ASI auch weiter in der Auflösung runter schrauben (Crop-Faktor steigt). Dann steigt auch der Datendurchsatz. Bei Halbierung auf 640 x 480 etwa Faktor 2 (bei TS auf der Seite sollen es laut Angabe sogar etwas mehr sein). Aber eben nur im etwa, denn deine Festplatte, interne Schnittstellen und Prozessor spielen da auch noch eine Rolle. Pi mal Daumen funktioniert es aber.

Manchmal kommen noch Verzögerungen durch das Betriebssystem rein, wie Ulf schon erwähnte. Je mehr Programme das managen muss und je nach Variante ob z.B. Vista oder z.B. Win7 wird der Datenstrom mehr oder weniger gut effizient gehandelt!

Ich hoffe das hilft ein wenig auf die Schnelle.  Blush

Grüße,

Florian
DreamDiver.fb

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#6
Hi Forian!
Das hilft schon mal sehr. Dann werde ich mal beim ACER Support anfragen, ob die wissen ob mein mittelalter ACER 5820TG intern einen HUB hat. Kann auch testen ob eine Schnittstelle schneller wäre wie eine andere, aber wenn die es wissen dann spart das Testaufbau und Zeit.

In den ACER werde ich dann auch eine SSD einbauen und auf WIN10 gehen. 
Ich bleibe zwar da definitiv auf USB2.0 sitzen, aber ich glaube die Rechenleistung und die ganze Infrastruktur ist beim ACER einfach geeigneter als wie beim uralt MEDION.

Alternativ wäre nur ein WIN7/WIN10 Gerät mit USB3.0 und SSD, dann aber gleich im Subnotebook Bereich, daher da wüsste ich aktuell nix was bezahlbar wäre. Wie TS dann aber bei Vollformat auf 30fps kommt ist mir schleierhaft. USB2.0 ist ja technisch und theoretisch maximal bei 60MB/s und real eben bei 30-40 MB/s. Bei 12 fps mit je 2.5MB pro Full-Frame komme ich auf exakt diese 30 MB/s.

Ich verwende FireCapture - bin mir nicht sicher, dass ich da einen Codec einstellen kann, muss aber mal sehen (YUY2 kenne ich noch aus WebCam-Zeiten). Bis jetzt nutze nur den Haken "Debayern" in FireCapture - nicht sehr ausgefeilt von mir Wink... - sonst kommt aber ein grobgerastertes Graustufenbild an (müsste dann RAW sein?)

OK, sieht aber so aus als wäre ich technisch dann fast schon am Limit, weil ich - entsprechend Gain und Gamma und Öffnung vorausgesetzt - auch mit kleiner ROI auf 40, 50, 60 fps käme. So wie es aussieht pimpe ich dann lieber den ACER noch mit einer SDD, mache damit auch EBV und schreddere das MEDION-Teil.
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#7
Hallo Andreas,

ich klicke in FireCapture immer Debayern weg und überlasse das dann AutoStakkert.
Der Entwickler von FireCapture hat sogar dazu geraten da es AutoStakkert besser kann.
Weitere Vorteil, ich schaffe mehr Bilder n gleicher Zeit.
Astronomische Grüße
Ulf

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#8
(17.01.2017, 21:09)Andreas-TAL schrieb: ...
Ich verwende FireCapture - bin mir nicht sicher, dass ich da einen Codec einstellen kann, muss aber mal sehen (YUY2 kenne ich noch aus WebCam-Zeiten). Bis jetzt nutze nur den Haken "Debayern" in FireCapture - nicht sehr ausgefeilt von mir Wink... 
...

Servus,

dann wird Firecapture irgendeine "Default"Einstellung nutzen. Irgendein Codec muss verwendet werden. Ob dein USB über einen einen internen Hub läuft kann man irgendwo in der Geräteverwaltung ggf. erörtern.

Grüße,

Florian
DreamDiver.fb

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#9
@ Florian
Ich bin ja vor allem ein seltener Gelegenheitsfilmer, ich muss mich mal in FireCapture etwas genauer reinschaffen. Da ist vieles noch Try & Error. Mit Interesse hab ich Ulf's (?) Bericht  zu Langzeitaufnahmen mit der ASI gelesen und wollte das vor kurzem auch einmal ausprobieren. Mit der CEM60 könnte ich - je nach Brennweite (habe ja oft sehr große Brennweiten am Start) vielleicht doch 4-8 Sekunden lange ungeguidete Bilder machen. In der Nacht reut mich dann immer die Zeit, die Technik zum laufen zu bekommen.

Zu dem internen Hub: Ich schau mal im Gerätemanager nach, vielleicht verrät er mir ja etwas. Hab' aber auch schon beim ACER Support angefragt, die sind meist sehr hilfsbereit.

@ Ulf:
Eine Frage, so aus dem Ärmel heraus, denn das mit dem vorteilhaften, späteren Debayern, habe ich auch schon irgendwo gelesen.
Wie fokussiert du dann?
Manchmal ist Debayern eben bei mir auch nicht nicht angehakt und das zu sehende RAW-Bild erscheint stark gerastert (so wie früher, wenn man analoge Fotos kopiert hat und da eine Rasterfolie darüber gelegt hat). Ich hatte das Empfinden, dass das viel schwieriger sein könnte.

Wie ist das dann mit den Farben?
Die sind dann im RAW enthalten und tauchen erst beim Debayern auf? Also werden vorher als Graustufen (?) angezeigt. Mir geht es um eine passende Einstellung von Gamma und Gain vor der Aufnahme und eine Abschätzung der passenden Helligkeit damit die Tonwerte eben einigermaßen gespreizt sind, aber auch keine Bildbereiche schon die maximale Helligkeit haben.
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#10
(18.01.2017, 15:03)Andreas-TAL schrieb: ....
Wie ist das dann mit den Farben?
Die sind dann im RAW enthalten und tauchen erst beim Debayern auf? Also werden vorher als Graustufen (?) angezeigt. Mir geht es um eine passende Einstellung von Gamma und Gain vor der Aufnahme und eine Abschätzung der passenden Helligkeit damit die Tonwerte eben einigermaßen gespreizt sind, aber auch keine Bildbereiche schon die maximale Helligkeit haben.

Servus,

Das RAW ist erst mal grau! Beim Debayern machst du in der Bildbearbeitung mit einem Pattern z.B. RGGB o.ä. dem Programm klar wie die Farbfiltermatrix (das Bayer Pattern) über den Sensorpixeln angeordnet ist. Ein Pixel-Helligkeitswert wird dann rot, zweites & drittes grün und das vierte Pixel je nach Anordnung dann blau.
Nur mal so:
Prinzipiell könntest du also auch ein Graustufenbild einer monochromatischen Kamera debayern mit irgendeinem Pattern. Das Ergebnis wird aber ziemlich abenteuerlich, da die Farbfilter über den Sensorpixeln ja gefehlt haben und je nach Filter mehr oder weniger Signalpegel entsteht.

Gain, also die Verstärkung würde ich nur so weit hochschrauben wie nötig, denn das Rauschen nimmt dabei zu und du müsstest mehr verwertbare Bilder stacken, wenn das Video genug davon liefert. Klar, manchmal macht es Sinn den Gain hoch zu schrauben um mit der Belichtungszeit nochmal runter zu gehen, bzw. den Weißpunkt bei der Helligkeit auszureizen aber nicht überzubelichten. Generell würde ich da aber aufpassen!

Gamma Einstellungen kommen auf das Objekt an. Nochmal nachgeguckt: Der Gamma-Wert bestimmt die mittlere Helligkeit in einem Bild. Im Histogramm werden alle Tonwerte eines Bildes gezählt und über einem "Graubalken" aufgetragen. Aus der Anzahl der Pixel über einem Tonwert lässt sich, über das ganze Spektrum gemittelt, das Gamma bestimmen.
Bei der Gamma-Korrektur werden die Tonwerte zwischen dem Schwarzpunkt und dem Weißpunkt neu verteilt. Während die Eckpunkte der Tonwertkurve gleich bleiben, ändern sich die mittleren Werte, so dass sich eine Gammakorrektur hauptsächlich auf die mittleren Farbtöne auswirkt. Der Tonwertumfang wird bei der Gamma-Korrektur also nicht verändert, sondern nur die Tonwert-Verteilung.
Mit der Gammakurve lässt sich der Kontrast und damit der Bildeindruck flexibel einstellen. Das musst du ausprobieren. Meist ist es am Besten die Standard-Einstellung zu lassen und später in der Bildbearbeitung alles nötige zu machen.

Grüße,

Florian
DreamDiver.fb

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#11
Hallo Andreas,

Mit der ASI habe ich noch keine langzeitbelichtung gemacht.

Zum fokussieren und einstellen des Bildes benutze ich das Farbbild, mache eine Aufnahme und schalte danach die Farbe ab und mache ein SW Bild.
Meistens ist das SW Bild nach dem bearbeiten das bessere.

In AutoStakkert nehme ich, wie der Entwickler empfiehlt, automatisches erkennen beim Debayern.
Astronomische Grüße
Ulf

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#12
Hallo Simon, hallo Ulf!
Danke erstmal für das kurzes "Update" was RAW, Gamma, Gain und Co. und Fokussieren angeht. Immer wieder mal wieder was dazu gelesen, fast genauso oft vergessen - aber mit jedem Lesen wird es mehr verinnerlicht.

Danke auch was den Hinweis mit dem internen USB-HUB angeht. Es ist tatsächlich so, dass drei USB Anschlüsse über einen internen USB Root HUB laufen. Nur einer ist autark - ausgerechnet den nutzte ich bisher für die ASI kaum.
Intern gibt es auch noch einen USB Controller für Bluetooth und Kartenleser. Ist aber irrelevant.

Ich werde jetzt den mittelalten ACER wirklich mit SSD ausrüsten, WIN10 da nochmals neu aufsetzen und ihn dann rein astronomisch (auch draußen) nutzen. Muss nur noch etwas zuwarten weil vor Weihnachten die Technikpreise um 20-30% zugelegt haben und erst langsam wieder runterkommen.
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