Club d'astronomie de Quint-Fonsegrives

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====== Soirée "timing video" du vendredi 4 mars 2022 ======

===== Objectifs =====
Observer une occultation, c'est avant tout faire des mesures de temps : les heures de début et de fin  de l'occultation permettent, une fois mises en commun avec d'autres observateurs, de déterminer la forme et la taille de l'astéroïde. La mise en commun implique donc d'avoir une référence de temps identique, d'où l'importance d'une datation précise. Si l'astéroïde se déplace à 10 km/s, son ombre se déplace à la même vitesse sur terre (car l'étoile est très loin), et donc une erreur de datation de 0.1 s signifie une erreur de 1 km.

La meilleure solution actuelle pour enregistrer les occultation est d'utiliser une chaîne video analogique. D'abord parce que les caméras sont bien plus sensibles (Watec, runcam) mais aussi parce que l'insertion du temps issu d'un récepteur GPS dans la vidéo est très efficace pour dater les images.

Mais aujourd'hui beaucoup d'entre nous possèdent une caméra numérique et aimeraient s'en servir pour les occultations.

Nous proposons donc une séance d'expériences de "timing video", avec pour objectifs :
  * Comparer les performances de solutions numériques par rapport aux chaînes d'acquisitions classiques à base de caméra analogique et video time inserter,
  * Partager nos expériences sur la datation de vidéo numérique,
  * Comprendre le fonctionnement de la synchro NTP et l'appliquer à différents systèmes d'exploitation (Windows, Linux).

===== Participants =====
Pascal A, Jean-Christophe, Michel L, Cédric, Pierre-Michel, Maïté, Philippe, Fred

===== L'afficheur à diodes de Michel =====
Michel a réalisé un ingénieux système d'affichage de l'heure issue d'un récepteur GPS, avec des diodes :
  * Des diodes de gauche pour coder les fractions de seconde
  * Des diodes de droite pour coder les secondes, en puissances de 2.

{{:cr:systeme_timing_gps_michel.png?400|}}

Par exemple :
**1001 101001** (0 diode éteinte et 1 allumée)\\
  * 1001 = fractions de seconde = 1/16 + 0/8 + 0/4 + 1/2 = 0.5625
  * 101101 = secondes = 1 + 4 + 8 + 32 = 45
  * L'heure est donc 45.5625

Le GPS donne ici un temps UTC, donc corrigé des secondes intercalaires.

Si on filme les diodes avec une chaîne d'acquisition vidéo pour les occultations, on peut alors comparer le temps mesuré par la chaîne avec la référence. On fait l'hypothèse que l'afficheur de Michel n'introduit qu'un délai négligeable.

{{:cr:img_20220304_211529.jpg?400|}}

Michel avait aussi apporté un objectif photo et un adaptateur pour les caméras.

===== Mesures des chaînes de Pascal =====
Pascal filme les diodes avec sa chaîne analogique (déjà qualifiée pour les occultations). La caméra prend une image toutes les 40 ms.

Mesures faites sur des secondes entières (allumage ou extinction de la première diode de droite) quel est le temps indiqué par la datation vidéo.

**Retard : presque zéro (quelques millisecondes).**

Même test avec le minimosd et un 3e récepteur GPS => presque zéro également.

Cela confirme les très bonnes performances des chaînes analogiques (entre 1 et 8ms compte tenu du temps d'acquisition)

{{:cr:img_20220304_211543_1.jpg?400|}}

{{:cr:watec_910_blackbox.png?400|}}

{{:cr:watec_910_iota_vti.png?400|}}

{{:cr:watec_910_minimosd_vti.png?400|}}

On passe alors aux chaînes numériques à qualifier.

===== Mesures de Fred =====
Principe identique : filmer l'afficheur à diodes, mais avec une caméra numérique.

Chaîne d'acquisition (merci Olivier G pour ton idée) :
  * Zwo ASI533MC simplement affichée sur l'écran avec ASICap
  * Affichage du temps UTC de l'ordinateur (PC sous linux), synchronisé en NTP, dans un bash (''while true; do date +"%T.%3N"; done''), fenêtre réduite à 2 lignes) (consommation : quelques % de CPU)
  * Enregistrement d'écran avec OBS Studio (30 images par seconde. vidéo MKV compressée)

**Retard mesuré : entre 80 et 110 ms**\\
Dans des conditions plus proches de la réalité (acquisition 100 ms à la caméra), le retard est d'environ **120 ms**.

Exemple à partir d'une image extraite de la vidéo :

{{:cr:vlcsnap-2022-03-05-19h32m02s124.png?400|}}

  * Le temps de l'afficheur à diodes est une seconde entière (diodes de gauche éteintes, diodes de droite = 1+2+4+8+32=47) => 47.0
  * Le temps du PC est 47.061 => retard de 61 ms

===== Mesures de Cédric =====
Chaîne d'acquisition :
  * Zwo ASI533MC
  * Acquisition avec Sharpcap : Activer la fonction "frame stamp", ne pas dépasser les 100 ms d'exposition (au delà on perd en précision)
  * Synchro NTP du PC Windows avec client NTP très léger [[https://www.speed-soft.de/|Time-Sync]]
  * Choix d'un serveur NTP de niveau "Stratum 2" qui est plus précis (il y en a peu en France). Une [[https://services.renater.fr/ntp/serveurs_francais|liste non à jour]]. Cédric utilise celui du LAAS (CNRS de Toulouse) ntp.laas.fr 
  * Lancer une synchro sur Time-Sync quelques minutes avant l'occultation

Retard mesuré : très faible au début de la vidéo (1ms), mais jusqu'à 50ms après une minute.

Autres tests de Cédric dans des conditions identiques à une occultation : acquisition caméra 100ms, sauvegarde sur disque dur...

{{:cr:img_20220304_223315.jpg?400|}}{{:cr:1646429781758.jpg?400|}}{{:cr:1646430836062.jpg?400|}}

===== Mesures de Jean-Christophe =====
Au lieu d'utiliser l'afficheur à diodes, Jean-Christophe filme l'écran de sa chaîne analogique.
  * ASI533MC avec objectif d'APN
  * Acquisition avec Sharpcap

Retard mesuré : environ 700 ms

Cette valeur s'explique probablement par le délai d'affichage de la chaîne analogique, qui s'ajoute à celui de la mesure de la chaîne numérique.

{{:cr:2022-03-06_20_14_17-22_58_53.avi_-_lecteur_multimedia_vlc.jpg?400|}}{{:cr:2022-03-06_20_16_45-22_52_26.avi_-_lecteur_multimedia_vlc.jpg?400|}}

===== Méthode de Michel pour dater les fichiers SER =====
Michel explique une méthode ingénieuse (encore une fois) pour insérer les dates UTC dans une vidéo datée avec l'horloge du PC :
  * PC est raccordé à un boîtier GPS,
  * Un programme récupère le temps GPS et le temps du PC, et enregistre les valeurs dans un fichier texte,
  * En parallèle, acquisition de la vidéo (format SER),
  * Ensuite un autre programme ouvre le fichier vidéo, calcule pour chaque image la date réelle (en utilisant le fichier texte), et écrit les nouvelles dates dans le fichier vidéo.

===== Autres photos prises en séance =====
(Merci Philippe)

{{:cr:1646429781771.jpg?400|}}{{:cr:1646429781794.jpg?400|}}{{:cr:1646430420455.jpg?400|}}

===== Conclusions =====
Une séance très intéressante, interactive et créative, et conforme à l'esprit du club (beaucoup d'échanges d'expériences),

Nous avons testé au moins 3 méthodes différentes d'acquisition de vidéos horodatées.

Sur la lignée de Pascal et Jean-Christophe, qui maîtrisent maintenant les chaînes analogiques, plusieurs autres sont prêts à tenter des occultations avec des caméras numériques. Il faudra cependant trouver, pour commencer, une étoile relativement brillante (mag<10).