Canon EOS 350D e Canon EOS 20Da

Gennaio 2006

Ho testato sul campo le due reflex digitali Canon EOS 350D e Canon EOS 20Da (versione speciale per astronomia) nel mio osservatorio, utilizzando il piccolo Borg 77ED montato a cavallo del telescopio principale (un TEC MC 250 su montatura Astro-Physics 900 GTO).
In questo breve test cercherò di dare un’idea delle potenzialità, in ambito astronomico, di due macchine fotografiche digitali molto chiacchierate: la leggera ed economica Canon EOS 350D, e la Canon EOS 20Da, creata dalla Canon appositamente per l’utilizzo astronomico come versione “speciale” del modello 20D.

Il sensore CMOS
Entrambe le camere sono di tipo DSLR (Digital Single Lens Reflex, cioè digitali ad ottica singola intercambiabile e con visione reflex), ed utilizzano un sensore di tipo CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), fabbricato dalla stessa Canon, e non un CCD (Charge Coupled Device). Teoricamente un CMOS dovrebbe avere una resa inferiore ad un CCD in termini di rapporto segnale / disturbo, con il vantaggio di essere più veloce nello scaricamento delle immagini. Tuttavia il sensore allo stato solido è solo uno dei componenti del “sistema fotocamera”, e l’elettronica di lettura nonché soprattutto il firmware (il software interno che gestisce le funzioni di base dell’elettronica e il processing delle immagini) contano spesso di più del sensore. Analizzando i risultati ottenuti - alta sensibilità, immagini ricche di dinamica e basso rumore elettronico - si comprende immediatamente che la Canon, una delle “grandi case” dell’ottica ed elettronica mondiale, ha fatto un eccellente lavoro di progettazione e sviluppo dell'hardware (il potente e veloce processore Canon Digix-i) e del firmware delle sue reflex digitali, riuscendo a conquistare una notevole reputazione e diventare un punto di riferimento del mercato.

Il sensore CMOS delle due camere Canon oggetto di questo breve test è sostanzialmente lo stesso, anche se l'area sensibile effettiva del modello 20Da è leggermente superiore. La risoluzione massima di entrambe le camere è di 8.2 milioni di pixel, e le dimensioni fisiche del sensore CMOS sono di circa 22 x 15 mm, con pixel quadrati da 6.7 micrometri di lato. Davanti al sensore si trova la consueta matrice di filtri RGB, che permette di ottenere direttamente immagini a colori.
Il filtro R+IR-Cut

Tra le due camere in esame c'è una importante differenza: il filtro taglia rosso+IR della 350D (e delle versioni normali Canon, compresa la 20D), montato davanti al sensore CMOS per limitare l'eccesso di sensibilità alle radiazioni rosse e tagliare quelle infrarosse che è tipico dei CMOS e CCD (che dà luogo a immagini terrestri cromaticamente sbilanciate), è stato sostituito, nella 20Da, con un filtro che inizia a tagliare la radiazione più in alto della lunghezza d'onda "chiave" di 656.3 nm, su cui è centrata la banda H-alfa dello spettro elettromagnetico. Quindi la Canon 20Da ha una sensibilità 2.5 maggiore nella banda H-alfa (misura riferita al modello "normale", 20D), ha una maggiore dinamica nel rosso, e può essere usata con buoni risultati per la ripresa di nebulose e del Sole in H-Alfa. Questo però non impedisce all'utilizzatore di eseguire riprese terrestri normali, perché il firmware della 20Da è stato modificato per consentirgli di ottenere ugualmente immagini cromaticamente ben bilanciate anche se dotate di una tonalità un poco più calda.

La messa a fuoco
La messa a fuoco è sempre un'operazione critica e dai risultati mai del tutto certi. Le vecchie reflex a pellicola erano dotate di mirini e schermi di messa a fuoco particolarmente luminosi e progettati per facilitare l'utilizzatore in questa operazione fondamentale, mentre le nuove camere digitali sono tutte dotate di sofisticati sistemi autofocus che lasciano ad appositi sensori il compito di movimentare le lenti degli obiettivi dedicati fino a raggiungere il fuoco migliore. Visto che, nell'utilizzo astronomico, di solito non si usa l'autofocus, specialmente quando si collega la camera al fuoco del telescopio dopo avere rimosso l'obiettivo originale, il mirino ottico torna ad assumere l'importanza originale. Ma siccome la scelta tecnologica dei costruttori di camere reflex in favore dell'autofocus ha comportato, come conseguenza, una minore attenzione al mirino ottico, l'astrofotografo si trova a dover fare i conti con un mirino con il quale è difficile valutare l'esatta posizione del fuoco.
A questo problema è stato trovato un brillante rimedio nel modello Canon EOS 20Da, che offre la modalità Live Focus. Questa funzione blocca automaticamente lo specchio in posizione sollevata, ed inizia la ripresa di un vero e proprio filmato che riguarda solo l'area centrale del sensore, inviando le immagini allo schermino da 1.8 pollici posizionato sul retro della camera. L'utente può selezionare l'ingrandimento, a scelta tra 5x e 10x, e la sensibilità ISO, regolandosi in base alla luminosità del soggetto. In questo modo, puntando ad esempio la Luna, un pianeta dal bordo netto (come Saturno) o una stella luminosa, l'utente può eseguire una messa a fuoco in tempo reale come se stesse usando una telecamera o una webcam. Il mio commento: GRANDE!
Con il modello 350D, che ha una messa a fuoco tradizionale e quindi senza la funzione Live Focus, ho messo a fuoco a tentativi, facendo riprese di 30 secondi su ammassi stellari, controllando sullo schermino della camera il risultato dopo avere zoomato al massimo ingrandimento, e ritoccando la messa a fuoco del telescopio con l'aiuto di una scala graduata. Alla fine, ho ottenuto ugualmente un buon risultato, ma ci ho messo vari minuti. Sottolineo l'importanza della scala graduata o di un eventuale encoder per misurare la posizione assoluta della corsa del fuocheggiatore, altrimenti questo metodo diventa difficile da attuare.
Altre caratteristiche e funzioni interessanti
Tra le moltissime caratteristiche e funzioni della Canon EOS 20Da va citato soprattutto il blocco dello specchio, una funzione molto utile per l'uso astrofotografico in quando consente all'utilizzatore di evitare il problema delle vibrazioni indotte dalla camera nel momento dello scatto. Anche il modello 350D è però provvisto di questa funzione, attivabile all'interno del menu Personalizzazioni.
Una caratteristica dichiarata del modello "speciale" 20Da, riscontrata durante il test, è il rumore elettronico nettamente più contenuto rispetto alla 350D, e, sulla base dei dark frame ottenuti dal collega Cesare Baroni, anche del modello normale 20D.
Entrambe le camere testate offrono la funzione di riduzione del rumore, prevista per l'esecuzione di lunghe esposizioni con il minimo del disturbo elettronico. Se si seleziona questa opzione, la camera esegue una posa ad otturatore chiuso (un dark frame) che viene sottratto all'immagine per ridurre in modo significativo la presenza dei pixel caldi dall'immagine finale.
Le due Canon possono salvare i file in vari formati, ma per l'utilizzo astronomico è meglio usare il formato RAW (grezzo), oppure la modalità JPEG + RAW simultanea, con cui l'immagine viene salvata allo stesso tempo nel formato compresso JPEG (circa 2.4 megabyte) e RAW (oltre 8 megabyte). Il RAW è un formato lossless (senza perdite) che conserva in sé tutte le informazioni dell'immagine e può essere letto dai più diffusi software di image processing.
Pur consentendo l'impostazione di risoluzioni più basse, in realtà le camere reflex digitali non consentono l'impostazione di una modalità binning (che permette cioè di accoppiare strategicamente i pixel per creare un pixel virtuale più grande e quindi più sensibile e con maggiore dinamica).
L'interfaccia di comunicazione tra le camere e il PC è una USB (non è dato sapere se di tipo 1.1 o 2.0) mentre manca la diffusa interfaccia veloce FireWire IEE 1394, comune nelle videocamere digitali.
Le due reflex accettano schede di memoria Compact Flash (CF) di tipo I o II, e il modello 20Da viene offerta in un Kit molto completo che comprende una scheda CF da ben 2 gigabyte ad alta velocità.
Infine, sia la 350D che la 20Da sono dotate di attacco per un cavo di scatto flessibile elettrico universale, compatibile con entrambe le camere. Esiste anche un comando di scatto remoto a infrarossi (per il modello 350D) e un sofisticato controller programmabile, originale Canon, che però ha un costo molto elevato ed ha una utilità limitata per l'uso astronomico.
Utilissimo l'alimentatore da rete fornito a corredo nel kit del modello 20Da, che consente di alimentare la camera attaccandola alla rete elettrica a 220V. Ad ogni modo vengono fornite anche due batterie al Litio e il relativo caricabatterie. La 350D viene invece fornita con una sola batteria al Litio e relativo caricabatterie. La durata della batteria si è rivelata adeguata per l'uso astronomico in posa B anche a basse temperature.

LA PROVA SUL CAMPO
Le condizioni del test sono state le seguenti: il telescopio usato è stato il piccolo rifrattore Borg 77ED accoppiato alle camere (usate in alternanza) tramite un normale anello T-2 Canon EOS. Il Borg era montato in parallelo al TEC MC 250 su montatura Astro-Physics 900 GTO, installata permanentemente nel mio osservatorio.

Ho eseguito i test con temperature molto rigide, comprese tra -5 °C e -7 °C, il che ha contribuito a ridurre il rumore elettronico delle immagini.

Dopo avere eseguito la messa a fuoco con la modalità Live Focus della 20Da, ho eseguito pose da 60", 120" e in qualche caso 300" su alcuni oggetti che ho ritenuto significativi di alcune classi di oggetti: M35 + NGC 2158 (Gemini), M42 + M43 (Orione), Nebulose Fiamma + Testa di Cavallo (Orione), galassia NGC 2903 (Leone), galassie M81 + M82.

E' stata impostata su entrambe le camere la sensibilità di 800 ISO, in quanto giudicata un buon compromesso tra sensibilità e rumore.

Ho subito constatato che entrambe le camere sono dotate di una sensibilità impressionante: con 60” di posa con Borg 77 ED (f/6.5), si catturano le stelle debolissime dell'ammasso stellare NGC 2158, il colore e i dettagli di M82. Per riuscire invece a catturare la debole luce della Testa di Cavallo ci sono voluti almeno 120" con la 20Da, e 300" con la 350D. Il che conferma quanto affermato dalla Canon a proposito della sensibilità 2.5 superiore, nel rosso, del modello più avanzato 20Da. La quale ha anche dimostrato di possedere una dinamica nel rosso molto superiore a quella della 350D, mentre nel verde e nel blu le due camere offrono risultati paragonabili, come si può vedere nella ripresa di ammassi stellari, galassie e di nebulose azzurrine.

Per ottenere una buona dinamica delle parti deboli delle nebulose ho anche eseguito pose di 5 minuti, guidando manualmente con il TEC MC 250/20 e l'oculare Baader MicroGuide con reticolo illuminato. Già da una singola posa di 5 minuti è stato possibile ottenere un'immagine di buona qualità, ma le parti deboli delle nebulosità sono risultate un po' granulose in quando riprese con un basso rapporto segnale / disturbo. E' quindi necessario, eseguire e sommare - tramite appositi software di elaborazione - almeno 4-8 pose da 2-5 minuti per ottenere immagini sufficientemente profonde e un grande numero di sfumature nei colori e nei dettagli delle nebulose e galassie.

Nota: a causa della sua sensibilità alla lunghezza d'onda rossa dell'h-alfa, la Canon 20Da può essere usata anche con filtri H-Alfa per nebulose o per l'osservazione della cromosfera solare, impostando la modalità di ripresa in B/n.

20da - 300 secondi	350d - 300 secondi	20da - 300 secondi

Conclusioni
Il test ha dimostrato - basta osservare le immagini grezze - che le reflex digitali Canon, ed in particolare il modello dedicato 20Da - sono da considerare una valida alternativa alle camere CCD dedicate per astronomia, ma offrono una comodità, versatilità e risoluzione notevolmente superiori, oltre ad un prezzo molto competitivo. La loro facilità d'uso, perlomeno nel compito di fare riprese astronomiche in modalità totalmente manuale, è notevole e questo le rende un acquisto consigliabile anche per chi ha scarsa dimestichezza con l'informatica e la tecnologia elettronica. I risultati ottenuti con brevi pose e tecniche di ripresa semplicissime dimostrano senza ombra di dubbio che queste camere sono in grado di offrire risultati soddisfacenti al principiante come all'astrofotografo più esperto.

Consiglio di acquistare questa camera assieme ad una buona autoguida, al kit astrofotografico offerto dall'Ottica San Marco, che comprende vari accessori fondamentali per l'uso astronomico e soprattutto i cavi di controllo e un software di messa a fuoco e di controllo remoto come DSRL Focus.

CARATTERISTICHE TECNICHE