Astrofotografija yra greitai populiarėjantis pomėgis dėl sparčiai tobulėjančios CMOS jutiklių technologijos. Daugiau nei prieš dešimtmetį astrofotografijoje naudojama šviesos įrašymo medžiaga pirmiausia buvo cheminė emulsija. Dėl mažo jautrumo labai sunku įrašyti silpną signalą iš giliosios kosmoso. Be to, realaus laiko atsiliepimų trūkumas yra didžiulis nusivylimo šaltinis pradedantiesiems. Operacinės klaidos, tokios kaip nefokusavimas, gali būti suprantamos tik po kelių naktų sunkaus darbo, sukūrus filmą. Dešimtojo dešimtmečio viduryje atsiradusios aušinamos CCD kameros leido išspręsti tiek jautrumo, tiek realaus laiko grįžtamojo ryšio problemas. Tačiau jų aukštos kainos ir apgailėtinai maži jutiklių plotai apribojo jų naudojimą tik kelių rūšių astrofotografijai ir labai entuziastingiems astrofotografams. Nors CCD sukėlė revoliuciją astronominiuose tyrimuose, ši technologija niekada iš tikrųjų nepakeitė mėgėjiškos astrofotografijos peizažo. Tikrasis lūžis įvyko 2002 m. Po to, kai „Fujifilm“ paskelbė apie savo „FinePix S2Pro DSLR“ ir pademonstravo nuostabias astronomines nuotraukas, padarytas šia kamera, žmonės pradėjo rimtai tyrinėti DSLR fotografuodami. DSLR fotoaparatai gali teikti realaus laiko atsiliepimus, o tai labai svarbu pradedantiesiems. Jų jautrumas nėra daug prastesnis nei CCD, o DSLR su dideliais jutikliais (APS-C) šiais laikais yra gana prieinamos. Šiandieninį kraštovaizdį astrofotografijoje formuoja serija CMOS pagrindu sukurtų „Canon“ veidrodinių fotoaparatų, tačiau „Sony“ jutikliais paremti DSLR fotoaparatai ir veidrodiniai fotoaparatai labai populiarėja.
Dėl savo darbo turiu galimybių naudoti platų vaizdavimo priemonių asortimentą, pradedant kelių milijonų dolerių kainuojančiomis CCD kameromis dideliuose profesionaliuose teleskopuose, baigiant mėgėjiškomis CCD kameromis ir DSLR. Mano astronominių tyrimų mokymai taip pat suteikia man įrankių rinkinį, kad kiekybiškai įvertinčiau jutiklių veikimą ir sužinojau tikrąsias jų ribas. Tai padeda ne tik mano tyrimams, bet ir mano gyvenimo hobiui - astrofotografijai. Dėl savo pomėgio aš dažniausiai naudoju DSLR („Canon 5D Mark II“ ir „Nikon D800“) dėl aukšto našumo ir prieinamų kainų. Norint gauti geriausius astrofotografijos rezultatus, DSLR fotoaparatų vidiniai filtrai modifikuojami taip, kad juose būtų didesnis pralaidumas giliai raudonoje spalvoje, todėl jie gali efektyviau užfiksuoti raudoną šviesą iš jonizuotų vandenilio dujų visatoje. Astrofotografijai naudojami DSLR fotoaparatai nesiskiria nuo DSLR, kuriuos naudojame kasdien.
Vienas labai dažnas nerimas dėl DSLR naudojimo astrofotografijoje yra jutiklių sukeliamas šiluminis triukšmas. CCD kameros, atvėsintos iki -20 ar net -40 laipsnių C, tokių problemų neturi. Tačiau per pastaruosius penkerius metus pagaminti CMOS jutikliai turi labai mažą šiluminį triukšmą. Esant vienodai jutiklio temperatūrai, jų šiluminis triukšmas iš tikrųjų yra daug mažesnis nei įprasti astronominių kamerų CCD. Kitas svarbus veiksnys, į kurį daugelis žmonių nepastebi, yra kiti triukšmo šaltiniai, o ne šiluma jutiklyje, vienas iš jų yra paties dangaus generuojamas fotonų triukšmas. Naudojant naujausius DLSR daugeliu atvejų, dangaus fotonų triukšmas dažnai užvaldo šiluminį triukšmą, todėl vėsinimas nereikalingas. Tik tam, kad būtų tiek karšta, tiek tamsi vieta (pavyzdžiui, dykumose JAV pietvakariuose), norint visiškai išnaudoti tamsų dangų, reikia aušinimo.
Tai vaizdavimo sąranka, kurią dažnai naudoju. DSLR yra pritvirtintas prie pirminio teleskopo galo, kuris veikia kaip milžiniškas teleobjektyvas (1100mm, f / 7.3). Tai APO refraktorius, kurio priešais židinio plokštumą yra didelis korektorinis lęšis, kuris ištaiso lauko kreivumą ir astigmatizmą. Ištaisytas laukas yra pakankamai didelis, kad apimtų 67 formato jutiklį. Teleskopas yra ant pusiaujo kalno, kuris varomas varikliu ir gali stebėti žvaigždžių judėjimą rytų – vakarų danguje, kad būtų galima ilgai eksponuoti. Virš pagrindinės srities yra dar viena mažesnė sritis, prie kurios pritvirtinta maža CCD kamera. Ši maža taikymo sritis ir kamerų sistema gali stebėti pusiaujo laikiklio stebėjimą, kai pagrindinė sritis nustato ekspozicijas. Jis automatiškai nurodo montavimą realiuoju laiku ištaisyti sekimo klaidas. Visą sistemą (pusiaujo tvirtinimo, DSLR ir kreipiamąją sistemą) valdo nešiojamas kompiuteris.
Tai mano sąranka, kai noriu tik fotografuoti plataus kampo vaizdus. Tai labiau panašu į tai, ką gali naudoti pradedantysis. Fotoaparatas ir objektyvas yra pritvirtinti prie pusiaujo laikiklio per rutulinę galvutę. Norint fotografuoti plačiakampiu kampu, kalno sekimas nebūtinai turi būti itin tikslus, todėl realaus laiko nukreipimo sistemos nereikia. Pagal nykščio taisyklę, kai židinio nuotolis yra mažesnis nei 200 mm, gana lengva fotografuoti ilgą ekspoziciją nenaudojant įmantraus pusiaujo tvirtinimo ir kreipiamosios sistemos. Viskas prasideda sunkiai, kai židinio nuotolis yra didesnis nei 300 mm.
Bendroji procedūra
Astrofotografijos darbo eiga visiškai skiriasi nuo dienos šviesos fotografijos. Kadangi mūsų taikiniai yra labai silpni, turime eksponuoti keletą minučių ar net kelias valandas, kad surinktume pakankamai nuotraukų signalo iš savo taikinių. Tačiau dangaus fonas paprastai yra toks aukštas, kad vaizdas bus prisotintas, kai ekspozicija bus ilgesnė nei maždaug 10 minučių (tai ypač pasakytina apie šviesos užterštą dangų). Todėl tai, ką mes darome, yra suskaidyti ilgą ekspoziciją į daug trumpesnę (nuo kelių iki 10 minučių), kad būtų išvengta prisotinimo, o tada trumpo ekspozicijos vaizdus sukrauti (vidutiniškai) po apdorojimo, kad sujungtų jų signalą. Tai duoda rezultatą, kuris prilygsta labai ilgam išlaikymui.
Teleskope, kai pusiaujo kalnas yra pastatytas ir sulygintas su „Polaris“, paprastai mes pirmiausia naudojame ryškią žvaigždę, kad sutelktume dėmesį. Anksčiau tai buvo labai sudėtinga užduotis, tačiau dabar tai labai lengva su DSLR tiesioginio vaizdo funkcija. Tada mes perkeliame savo teleskopą / objektyvą į tikslą. Paprastai naudodami plataus kampo ar trumpą teleobjektyvą, per fotoaparato vaizdo ieškiklį galime labai lengvai pamatyti savo tikslinį žvaigždyną. Kita vertus, jei gilaus dangaus objektams šaudyti naudojame ilgą teleobjektyvą arba teleskopą, taikiniai paprastai būna per silpni, kad juos būtų galima tiesiogiai pamatyti. Kai kurie trumpo išlaikymo bandymai su labai dideliu ISO gali padėti patikrinti mūsų kadravimą. Kai tai bus padaryta, mes tiesiog pašalinsime daugybę ilgų lempučių ekspozicijų per kompiuterį arba laikmačio užrakto atleidimą. Kaip minėta pirmiau, įprastas ekspozicijos laikas svyruoja nuo kelių iki 10 minučių, priklausomai nuo to, kaip greitai yra mūsų objektyvas ir koks tamsus dangus. Labai dažnai naudojamas ISO yra 1600. Tačiau su naujausiais DSLR su „Sony“ jutikliais galima naudoti ISO 800 ar net 400 ir vis tiek gauti labai gerų rezultatų po apdorojimo. Žemesnių ISO privalumas, žinoma, yra didesnis jų dinaminis diapazonas. Savaime suprantama, kad mes visada fotografuojame RAW.
Be danguje esančių ekspozicijų, mes taip pat darome daug „kalibravimo“ vaizdų, kad pašalintume nepageidaujamą signalą iš dangaus, optikos ir fotoaparato. Pavyzdžiui, po to mes fotografuojame objektus, kurių ryškumas yra vienodas (pavyzdžiui, dienos be debesų ar prieblandos dangų, arba didelį LED skydelį). Tokie vaizdai (vadinami „plokščiu lauku“) gali būti naudojami norint koreguoti objektyvo / teleskopo sukeliamą vinjetę dangaus vaizduose, norint atkurti vienodą fono ryškumą. Nakties pradžioje ar pabaigoje mes visiškai uždengiame objektyvą / teleskopą ir atliekame „tamsią“ ekspoziciją, kai fotoaparatas yra tos pačios temperatūros, kaip ir danguje. Tokie tamsūs vaizdai gali būti naudojami dangaus vaizduose pašalinant šiluminį signalą. Tai iš esmės sutampa su daugumos DSLR fotoaparatų ilgalaikio ekspozicijos triukšmo mažinimu, tačiau mes tai darome rankiniu būdu, kad neeikvotume brangaus nakties laiko. Mes taip pat atliekame ypač trumpą (1/8000 sek.) Ekspoziciją (vadinamą „šališkumu“), kai objektyvas yra visiškai uždengtas, kad būtų atsižvelgta į bet kokį signalą, kurį generuoja fotoaparatas, kai nėra šviesos ir nėra laiko terminiam signalui kauptis. Kaip ir danguje esančios ekspozicijos, mes fotografuojame daugybę (nuo kelių iki keliasdešimt) plokščių, tamsių ir šališkų ekspozicijų ir jas vidutiniškai sumažiname bet kokį atsitiktinį vaizdų triukšmą, kad pagerintume signalo kokybę. Yra daugybė programinės įrangos paketų (pvz., „DeepSkyStacker“, kuris yra nemokamas), kurie gali apdoroti dangaus, plokščio lauko, tamsius ir šališkus vaizdus ir sukrauti kalibruotus danguje vaizdus, kad susidarytų labai gilūs, švarūs ir aukšti vaizdai. dinaminio diapazono vaizdas. Visa tai turi būti daroma iš RAW failų, nes JPEG.webp vaizdai nėra linijiniai ir neleidžia tiksliai pašalinti to nepageidaujamo signalo.
(a) yra neapdorotas failas, tiesiogiai konvertuotas „Photoshop“ ir su tam tikru kontrasto ruožu. Čia vaizde matome raudonų ūkų užuominas, tačiau ryškiausias šio vaizdo bruožas yra vinjetės modelis, kurį sukelia teleskopas ir kamera. b) yra „plokščio lauko“ vaizdas, padarytas tuo pačiu teleskopu prieblandos dangaus link. Tai vaizdas, kuriame nėra nieko, išskyrus vinjetės modelį. Matematiškai padalijame (a) su (b), kad pašalintume vinjeto modelį, ir šis skaičiavimas vadinamas „plokščio lauko korekcija“. c) yra tokios korekcijos rezultatas, pridėjus stiprų kontrastą ir sodrumą. Mes galime pastebėti, kad be plokščio lauko korekcijos nėra vilties išgauti visur esančius silpnus ūkus iš (a). BTW, vinjetės korekcija, įdiegta daugumoje ne astronominio vaizdo apdorojimo programinės įrangos (pvz., „Photoshop“ ar „Lightroom“), nėra pakankamai tiksli astrofotografijai, net jei mūsų objektyvas yra programinės įrangos duomenų bazėje. Štai kodėl mes turime patys atlikti plokščio lauko korekciją, naudodami astrofotografijai skirtą programinę įrangą.
Po pagrindinio kalibravimo ir vaizdo kaupimo, mes naudojame tokią programinę įrangą kaip „Photoshop“, kad toliau apdorotume sukrautus vaizdus. Dažniausiai reikia labai stiprios kreivės ir sodrumo ruožo, kad sukeltų neryškias detales į sukrautą astronominį vaizdą. Tam taip pat reikia daug įgūdžių ir patirties, tuo pačiu išlaikant tikslią spalvą ir natūralų vaizdo vaizdą. Tai iš esmės panašu į rankinį RAW vaizdo apdorojimą nuo nulio, nepasikliaujant jokiais neapdorotų apdorojimo varikliais. Neretai mes skiriame daugiau laiko vaizdo apdorojimui nei jo ekspozicijos laikas, o post-processing dažnai skiria aukščiausio lygio astrofotofotografus nuo vidutinių.
Plataus lauko pavyzdžiai
Ši „Orion“ nuotrauka daroma naudojant „Sigma 50mm f / 1.4 Art“ objektyvą ir „Nikon D800“. Tai yra daugiau kaip 60 4 minučių trukmės ekspozicijų, taikomų pagal ISO 800 ir f / 3,2– f / 4,0. Daugiau nei 4 valandų viso ekspozicijos laikas čia yra gana ekstremalus. Tokiems žvaigždynų kadrams paprastai skiriame tik 0,5–1,5 valandos. Tačiau ypač ilgas ekspozicija čia pagerina vaizdo kokybę ir leidžia aptikti labai silpnus ūkus aplink Orion. Norint efektyviai užfiksuoti raudonus ūkus „Orion“, reikia modifikuoto DSLR. Tačiau turėdami nepakeistą, žvaigždynuose vis tiek galime gauti gražią žvaigždžių spalvą. Taigi plataus lauko žvaigždynai yra puikus taikinys pradedantiesiems, kurie nėra pasirengę siųsti kamerų operacijai.
Šis vasaros Paukščių Tako vaizdas nufotografuotas naudojant 500 mm f / 2.8 teleskopą ir „Canon 5D Mark II“. Tai yra 110 vaizdų mozaika, todėl jo regėjimo laukas yra palyginamas su 50 mm objektyvo. Esu didelė mozaikos vaizdų gerbėja. Aš dažnai tai vadinu vargšų žmonių didelio formato kamera. Pašėlusioje mozaikinėje panoramoje yra daugybė detalių, kurios gerokai viršija tai, ką galima užfiksuoti aukščiausios klasės vidutinio formato skaitmenine nugarėle. Kaina ta, kad fotografuoti ir apdoroti vaizdus užtrunka labai ilgai.
Tai išplėstinė „Orion“ vaizdo versija. Joje parodytas Didysis žiemos trikampis ir Paukščių takas, einantis per trikampį. Jis fotografuojamas su „Nikon 28-70mm f / 2.8D, esant 50mm f / 4“ ir „Nikon D800“. Tai yra keturių vaizdų mozaika, todėl regėjimo laukas yra keturis kartus didesnis nei 50 mm matymo laukas. Kiekviename mozaikos rėmelyje yra 16 5 minučių ekspozicijos pagal ISO 400.
Tai dviejų vaizdų mozaika, nufotografuota naudojant „Mamiya 645“ 45 mm f / 2,8 objektyvą esant f / 4,0 ir „Canon 5D Mark II“. Dviejų vaizdų mozaika leidžia užfiksuoti ne tik Cygnus žvaigždyną, bet ir didelio masto Paukščių Taką. Kiekviename atskirame mozaikos rėmelyje yra 16 4 minučių trukmės ekspozicija pagal ISO 1600. Atliekant vėlesnį apdorojimą, aš uždėjau sluoksnį, kad neryšku ryškių žvaigždžių šviesą, kad žvaigždyno forma būtų aiškesnė. Tą patį efektą galima pasiekti su difuziniu filtru priešais objektyvą. Dažniausiai šiam tikslui naudojami filtrai yra „Kenko Softon A“ ir „Cokin P830“.
„Deep-Sky“ pavyzdžiai
Šis plataus lauko vaizdas aplink žvaigždžių spiečių „Pleiades“ („Meissier 45“) daromas naudojant 500 mm f / 2,8 teleskopą ir „Nikon D800“. Tai yra keturių kadrų mozaika, kiekviename kadre yra daugiau nei 1 valanda visos ekspozicijos. Dulkių ir dujų debesys aplink Plejades iš tikrųjų yra labai silpni. Norint jas aptikti, reikia ne tik labai ilgų ekspozicijų, bet ir labai tamsaus ir švaraus dangaus. Vaizdas taip pat turi būti kalibruojamas labai tiksliai, kitaip dangaus fonas ir optikos vinjetavimas visiškai išplauks silpną purumą. Kita vertus, tokiems mėlyniems dujų debesims nereikia įrašyti modifikuoto DSLR. Debesų šerdis aplink Plejades gali būti labai geras taikinys žmonėms, neturintiems modifikuoto DSLR.
Andromedos galaktika (Meissier 31) yra taikinys, kurio niekada nepraleido nė vienas astrofotografas. Tai paima teleskopas su mano pirmąja sąranka ir „Canon 5D Mark II“. Tai dviejų rėmų mozaika. Kiekviename kadre yra apie 40 5 minučių ekspozicijos pagal ISO 1600. Nemodifikuoti DSLR fotoaparatai gali tinkamai nufotografuoti tokius galaktikos taikinius. Tačiau jei atidžiai pažvelgsime į vaizdą, palei Andromedos galaktikos spiralines rankas galime pamatyti daug mažų raudonų objektų. Tai milžiniški dujų ūkai, kuriuose yra jonizuoto vandenilio. Norint efektyviai užfiksuoti raudoną šviesą iš šių ūkų, vis tiek reikia modifikuoto DSLR.
Arklio galvos ūkas sėdi prie pat Oriono diržo ir yra anksčiau pateikto Oriono įvaizdžio dalis. Tai galima pamatyti per vidutiniškai didelius teleskopus po tamsiu dangumi. Šis vaizdas užfiksavo daugiau nei 4 valandas „Canon 5D Mark II“ ekspozicijos teleskope nuo mano pirmosios sąrankos. Raudona spalva paveikslėlyje gaunama iš jonizuoto vandenilio. Norint efektyviai įrašyti raudoną šviesą, reikia modifikuoto DSLR.
Šiaurės Amerikos ūkas yra Cygnus ir yra aukščiau parodyto Cygnus vaizdo dalis. Tai gana didelis ūkas ir jis puikiai telpa į 400 mm objektyvo (FF) regėjimo lauką. Šis padidintas vaizdas buvo nufotografuotas teleskopu iš mano pirmosios sąrankos ir „Canon 5D Mark II“. Tai yra 4 kadrų mozaika, o kiekvieno kadro bendra ekspozicija yra 2,5 valandos. Ūkas nėra visiškai raudonas. Taip pat yra mėlynos spalvos komponentų, įterptų į jonizuotą deguonį. Jei naudojamas nemodifikuotas DSLR, ūkas atrodys purpurinis arba rausvas.
„Meissier 22“ yra rutuliškas Šaulio klasteris. Jame yra maždaug 300 tūkstančių žvaigždžių. Jis sėdi prieš vasaros Paukščių Taką, todėl šio vaizdo fone taip pat yra daugybė žvaigždžių. Šis vaizdas nufotografuotas teleskopu iš mano pirmosios sąrankos ir „Nikon D800“. Bendras ekspozicijos laikas yra 1,5 valandos. Pačiam klasteriui šis ekspozicijos laikas yra be reikalo ilgas, nes klasteris yra gana ryškus. Aš praleidau papildomą laiką šioje srityje, norėdamas užfiksuoti daugybę silpnų fono žvaigždžių, priklausančių Paukščių Takui. Tokiems žvaigždžių taikiniams modifikuoto DSLR nereikia. Nepakeistas gali padaryti vienodai gerai.
„Pinwheel“ galaktika („Meissier 101“) yra netoliese esanti galaktika, todėl danguje ji atrodo palyginti didelė, palyginti su daugeliu kitų galaktikų. Tačiau jis vis dar yra labai mažas. Ryškesnė jos dalis yra maždaug pusė pilnaties. Ši nuotrauka padaryta teleskopu iš mano pirmosios sąrankos ir „Canon 5D Mark II“. Jis yra apkarpytas, o sutrumpintas regėjimo laukas prilygsta 3000 mm objektyvo vaizdui. Jame iš viso yra 8,5 valandos įprastos ekspozicijos, dar 3 valandos ekspozicijos veikiant alfa vandenilio (656,3 nm) siauros juostos filtru. Siauros juostos filtro vaizdas turi paryškinti mažus raudonų ūkų lopinėlius palei spiralines rankas. Deja, tai nėra labai efektyvus būdas naudoti DSLR, nes tik ketvirtadalis taškų aktyviai priima fotonus pagal tokį giliai raudoną filtrą. Šio vaizdo fone galime pamatyti daug mažų geltonų taškelių. Tai daugybė labai tolimų galaktikų. Kai kurios galaktikos yra taip toli, kad laikas, per kurį šviesa iš tų galaktikų nukeliauja pas mus, yra ilgesnis nei mūsų Saulės amžius.
Prie šio svečio įrašo prisidėjo astronomas Wei-Hao Wang, dirbantis nacionaliniame Taivano tyrimų institute, ir šiuo metu lankosi Kanados, Prancūzijos ir Havajų teleskope Didžiojoje Havajų saloje. Jis taip pat yra astrofotografas ir pradėjo šį pomėgį 1990 m. Čia rasite jo naujausių astrofotografijų kolekciją.
