| |||||||||||||
| Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы! |
|
Исследование Солнечной Системы - Наблюдения
| |||||
Астрономические наблюдения |
|
Астрофотография (ЧАСТЬ I)
НАЗАД (ЧАСТЬ I) - ДАЛЕЕ (ЧАСТЬ II)
Данное "Руководство" предназначено исключительно для астрофотографии Объектов Дальнего Космоса (Deep Space Objects - DSO) с применением длительных выдержек. То есть для всего того, что требует для получения приемлемого кадра очень длинных экспозиций с применением ведения монтировки (трекинга). Таким образом, данное "Руководство" НЕ предназначено для планетной фотографии в основном потому, что я не особо силен в ней. Кроме того, техника съемки DSO настолько радикально отличается от техники съемки планет, что вторая сама по себе требует отдельного исследования. Замечу также, что данный документ не влезает в дебри теоретических тонкостей цифровой фотографии или даже в "основы" астрофотографии. Таким образом, предполагается, что читатель уже знаком и понимает следующие понятия: • Как присоединить камеру к конкретному телескопу. • Необходимость наличия у монтировки функции “ведения (трекинга)” – сопровождения движения звезд в течение экспозиции. • Необходимость наличия монтировки среднего или даже высокого уровня, которая может "гидироваться" для коррекции небольших ошибок такого ведения в режиме реального времени. • Необходимость в достаточно точном выравнивании монтировки на полюс. • Базовая (цифровая) техника получения множества сравнительно коротких суб-экспозиций с последующим “сложением” их с целью получения более длительного эффективного времени экспозиции. • Необходимость съемки в режиме "RAW", а не в режиме JPG разного качества. Просмотрите также другие доступные в Интернете «введения» в цифровую астрофотографию для получения дополнительной информации по приводимым темам. Приводимые далее главы разбиты по следующему принципу. Сначала я привожу немного терминологии для того, чтобы убедиться, что мы с Вами одинаково понимаем определения некоторых наиболее употребительных терминов. Затем я приведу небольшое теоретическое обоснование, которое поможет разъяснить связь между «Лайтами» (световыми кадрами), «Дарками» (темновыми кадрами), «Флэтами» (кадрами плоского поля) и т.д. Потом я приведу короткий список своего оборудования. Наконец, я детально опишу три этапа моей техники астрофотографии, а именно «планирование», «съемка» и «обработка».  ОПРЕДЕЛЕНИЯВот несколько терминов, используемых в данном руководстве. Я привел их здесь для того, чтобы достичь понимания того, что они означают: • Кадр – синоним экспозиции. Например, если мы сделали 15 экспозиций своего объекта по 4 минуты каждая - мы скажем, что сделали "15 Световых Кадров по 4 минуты каждый". • Кадрирование – процесс центрирования целевого объекта в снимающей камере. • Лайты – кадры, сделанные камерой через снимающий телескоп со снятой крышкой. Это, например, реальные экспозиции выбранного объекта. • Дарки – кадры, сделанные с теми же ISO, выдержкой и температурой, как и у Лайтов но с закрытой крышкой камеры или телескопа. Дарки и Оффсеты используются для смягчения разного рода эффектов шумов камеры. • Оффсеты (или Смещение/Биас) - кадры, снятые с теми же ISO и температурой, как и Лайты но с настолько короткой выдержкой, которую позволяет камера (для 350D это 1/4000-ая секунды) и с закрытой крышкой камеры или телескопа. • Флэты – кадры, сделанные для равномерно освещенной поверхности. Такой, например, как Лайтбокс (Световая коробка) или небо сразу после заката. Флэты используются для коррекции эффекта виньетирования (потемнения кадра по направлению к краям поля) в оптическом тракте снимающего телескопа. Кроме того, они применяются для коррекции неравномерного освещения сенсора камеры и должны быть сделаны с установкой минимального ISO, допускаемого камерой. • Дарки Флэта – кадры, сделанные с теми же ISO, выдержкой и температурой, как и Лайты Флэта но с закрытой крышкой камеры или телескопа. • Цель - объект DSO, который Вы желаете сфотографировать. • CFA (Color Filter Array) – сетка цветных фильтров (по одному на пиксель) которая покрывает фотографирующую матрицу в DSLR, что позволяет сделать "цветной" кадр за одну съемку. Для дополнительной информации читай . • Клиппинг (или Насыщение) – эффект перегрузки цветового сенсора до такой степени, когда он сообщает максимально возможное значение. Такой эффект может возникнуть при съемке кадра со слишком высоким ISO; при слишком большой выдержке; или в обоих случаях. Клиппинг приводит к потере информации, которая никогда не сможет быть восстановлена. СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯМногих новичков цифровой астрофотографии смущают такие понятия, как Лайты, Дарки, Офсеты или Флэты, поэтому здесь я дам очень короткое описание данной концепции. CMOS или CCD фото-сенсор большинства цифровых камер (DSLR) очень точно и линейно соберет свет объекта, который Вы пытаетесь снять. К великому сожалению, собранный от целевого объекта световой "сигнал" получит искажения, вызванные тепловым шумом и другими источниками ошибок. Дарки и Офсеты являются методами, при помощи которых мы пытаемся определить и смягчить эффекты от этих источников шума. Кроме того, в зависимости от размера фото-сенсора оптическая система телескопа/линз может не полностью освещать его, что приводит к такому явлению, как виньетирование – потемнение изображения по направлению к краям кадра. В качестве дополнения, разные пиксели матрицы одной камеры имеют обычай обладать немного разной чувствительностью. Флэты – это метод, посредством которого мы пытаемся определить и смягчить эффекты виньетирования, а кроме того позволяет смягчить эффект от пыли, которая возможно попала на фото-сенсор камеры. Формула, которая связывает эти физические явления и реальные кадры, которые мы отснимем на протяжении ночной фотосъемки такова: (1) Light = (Signal * Flat Signal) + Dark + Offsetгде Signal – это изображение целевого объекта, который мы хотим получить в идеальных условиях. Light – это реально полученный нами кадр. Перегруппировав члены, получим:
Light - (Dark + Offset)
(2) Signal = -----------------------
Flat Signal
В реальности же Флэты, которые мы отсняли камерой, будут в свою очередь также "загрязнены" Дарками и Офсетами. Следовательно, мы должны вычесть Дарки Флэта
и Офсеты Флэта из Лайтов Флэта по формуле:
(3) Flat Signal = Flat Light - (Flat Dark + Flat Offset)Итак, подставив равенство (3) в равенство (2), получим общую формулу:
Light - (Dark + Offset)
(4) Signal = --------------------------------------
Flat Light - (Flat Dark + Flat Offset)
Здесь "Dark" соответствует тепловому шуму снимающей камеры, который зависит от комбинации температуры, ISO и длительности экспозиции. Заметьте, однако, что любая съемка,
проведенная цифровой камерой содержит Офсеты. И "Дарки" - не исключение. Таким образом, если мы примем Dark' – как экспозицию некоторой длины с закрытой крышкой,
то Dark' = Dark + Offset. Аналогично, Flat Dark' = Flat Dark + Offset. Подставив эти значения в равенство (4) получим следующую упрощенную форму:
Light - Dark'
(5) Signal = -----------------------
Flat Light - Flat Dark'
Ну и чтобы совсем упростить формулу опустим апострофы, которые мы присвоили "Dark" и "Flat Dark" и будем помнить, что под "Dark" и "Flat Dark" мы подразумеваем кадры, снятые при
закрытой крышке, но с теми же ISO и выдержкой, как и у "Light" и "Flat Light" соответственно. Это приводит нас к окончательной формуле:
Light - Dark
(6) Signal = ----------------------
Flat Light - Flat Dark
Равенство (6) дает нам соответствующий порядок работы при фотографировании, который описывает те Кадры, которые мы должны снять для каждой фото-сессии. Реальный порядок,
который я выбрал для съемки этих кадров по причинам, которые будут освещены в главе о получении кадров, приведен ниже:
1. Дарки для Флэта 2. Лайты для Флэта 3. Лайты 4. Дарки ОБОРУДОВАНИЕБольшинство моих последних астрофотографий DSO (опустим далее DSO) получено Модифицированной камерой Canon 350D в Прямом Фокусе моего Ньютона Celestron 8" f/5. Вот список оборудования, которое вступает в игру в данной конфигурации:
Примечание: Celestron C8-N (и очень похожий по этой причине Orion Skyview Pro 8) не могут сфокусироваться из-за MPCC (похоже и с другими корректорами комы) и штатным фокусером. Причина этого в том, что штатные фокусеры этих Ньютонов поставляются с 2" переходниками для окуляров (в который вставляется MPCC). Все это слишком велико по высоте и не дает достаточно "хода", чтобы камера сфокусировалась. Желание адаптировать фокусеры этих телескопов под использование MPCC и похожего оборудования имеет несколько решений. Привожу два из них: 1. Легко и Очень Дешево: Заменить черное пластиковое кольцо фокусировочной рубки штатного фокусера на 2TUA от Island Eyepiece. (Примечание: может потребоваться обернуть 2" обойму MPCC лентой Kapton (или аналогом), чтобы добиться плотного крепления MPCC и 2TUA.) 2. Более Дорого и Трудоемко: Полностью заменить штатный фокусер на низкопрофильный. Такой, например, как JMI NGF DX3. Это я и сделал. ПЛАНИРОВАНИЕКак станет вполне очевидно, мои настройка и съемка достаточно требовательны и, следовательно, отнимают много времени. Поэтому я предпочитаю выполнить максимум возможной работы "заранее" – до ночного бдения. Чем лучше спланируешь, тем лучшие результаты получишь при съемке. На этом этапе выполняем следующее: 1. Выбираем цель. Используйте картографические программы или доступные каталоги для выбора подходящей цели. В целом я стараюсь выбирать большие объекты, которые заполнят Поле Зрения камеры; яркие объекты, которые имеют приемлемо высокую среднюю яркость; удачно расположенные объекты. Уделите особое внимание тому, когда объект проходит транзит, и на какой стороне Меридиана Вы будете его снимать. 2. Выбираем ориентацию камеры. Определите в каком направлении он имеет большую протяженность (Восток-Запад или Север-Юг) и убедитесь, что присоединив камеру Вы расположили длинную сторону сенсора вдоль этого направления. Я предпочитаю ориентировать камеру в направлении "Север вверху" во всех случаях, кроме случаев, когда объект требует ориентации "Север слева". Примерами этого случая являются M81/M82, M42 и другие. 3. Выбираем звезду – кандидата для Гидирования. Наличие представления о том, какую Гидирующую Звезду выбрать, как далеко и в каком направлении эта звезда лежит от центра цели упростит процесс выбора Гидирующей Звезды. Учтите, что чем дальше находится Гидирующая Звезда от центра цели, тем точнее должно быть выполнено Полярное Выравнивание. 4. Разработка плана для нахождения цели. Вы имеете GoTo монтировку с потрясающей точностью наведения? У вас есть Цифровые Шкалы Отсчета? В любом случае, Вам потребуется определить способ центрирования цели в Вашей камере без отсоединения камеры. Почему? Потому, что Вам недопустимо смещать камеру между съемкой первого Флэт Лайта и последнего Лайт-кадра. Мой любимый метод – это использовать , которая выполняет ту же функцию, что и Точное GoTo моей монтировки. Я делаю ее сам, так как точность GoTo AS-GT не позволяет мне выбрать объект для привязки, а иногда она даже выбирает объекта на неверной стороне Меридиана. Или того хуже, она выбирает звезду, о которой Вы и слыхом не слыхивали. Я предпочитаю использовать в качестве привязки объект, который нельзя спутать с другим. Затем я центрируюсь по нему и использую таблицу для вычисления смещения по RA и DEC до реальной цели путем выполнения функции пульта "Get RA/DEC". 5. Осмысленно выбрать ISO и время экспозиции. В большинстве случаев это может быть выполнено "в поле". Однако, если у Вас есть время никогда не помешает изучить параметры, которые использовали другие для съемки такого же объекта. Можно также просмотреть свою галерею снимков и понять, что подойдет, а что нет. Как правило, я предпочитаю начинать с 4-минутных суб-экспозиций на ISO=400, так как это обеспечивает очень широкий динамический диапазон (отсутствие клиппинга ярких объектов). Подчас, 4 минуты вполне достаточно для съемки приемлемого количества деталей в каждой суб-экспозиции. Кроме того, если в течении 4-х минут пролетающий самолет испортил Ваш кадр, то это только 4 минуты! Более тусклые объекты потребуют более длительных выдержек и/или более высокого ISO. Чтобы найти те параметры, которые подойдут для съемки Вам потребуется оэкспериментировать. СЪЕМКАМой процесс съемки состоит из следующих самостоятельных этапов: 1. Сборка 2. Полярное выравнивание 3. Съемка Flat Dark-ов 4. Фокусировка 5. Съемка Flat Light-ов 6. Выбор цели 7. Выбор гидирующей звезды 8. Пробный снимок 9. Съемка Light-ов 10. Съемка Dark-ов СБОРКАЭтап сборки может и должен быть проведен днем. Сборка и подключение Вашей монтировки, телескопа, лэптопа и т.д. находятся за рамками содержания данного документа. Поэтому я сконцентрируюсь на аспектах, которые специфичны для астрофотографии на Вашем оборудовании: 0. Проверить коллимацию оптики. • Это не особо характерно для астрофотографии, но коллимация важна для получения хороших результатов, в особенности на короткофокусных Ньютонах. Перед проверкой лазерным коллиматором наклонов первичного и вторичного зеркал мне нравится направить телескоп в том направлении, в котором я буду снимать. Я ориентирую свой Ньютон именно так, потому что он имеет проблемы с механическими прогибами для разных положений трубы, когда взаимное положение первичного, вторичного зеркал и трубы может слегка изменяться. Такая ориентация до коллимации подразумевает то, что телескоп будет иметь наилучшую коллимацию для той конкретной цели, которую я буду снимать. 1. Установить и Настроить Снимающие Камеру и Телескоп: • Присоединим 350D к T-Кольцу, а его к MPCC и вставим MPCC в 2" фокусер Ньютона. • Сфокусируем 350D как можно более точно по удаленному объекту. • Настроим положение искателя телескопа по центральной фокусировочной точке встроенного в 350D искателя, используя такой же удаленный объект. • Выровняем камеру по осям Север-Юг и Восток-Запад. Проще всего проверить ориентацию можно, вращая монтировку по RA или DEC оси и проверяя то, что объект двигается вдоль фокусировочных точек поля искателя в направлении, соответствующем выбранной ориентации камеры. Поворачиваем камеру до тех пор, пока не добьемся этого с максимальной точностью. • Зафиксируем фокусер и убедимся, что зажимные винты, удерживающие MPCC в фокусере, затянуты. 2. Установить и Настроить Гидирующие Камеру и Телескоп: • Вставим вебкамеру в Барлоу 2x, Barlow в удлинительную трубку диаметром 1-1/4" и ее, в свою очередь, в фокусер ST80. • Сфокусируем вебкамеру! Точная фокусировка вебкамеры в дневное время избавит Вас от головной боли ночью, когда Вы пытаетесь определить – толи потенциальная звезда для гидирования действительно вне сенсора, толи фокус так плох, что она не появляется на экране, даже если она и находится на матрице сенсора. • Настройте искатель ST80 по центру поля зрения вебкамеры. Аналогично, захват Гидирующей Звезды будет невероятно упрощен при точно выровненном искателе. • Выровняйте "на глазок" ST80 и Ньютон путем вращения винтов в кольцах Гидирующего Телескопа. Не выполнение этого условия может привести к тому, что Вы промахнетесь мимо потенциальной Гидирующей Звезды или будете искать Звезду, которая в реальности находится вне диапазона регулировок Вашего Гида. Гораздо лучше начать с приблизительного выравнивания. Вы можете сделать это убедившись, что искатели обоих телескопов сцентрированы по одному удаленному объекту. 3. Подсоединить кабели: • Подключим USB кабель вебкамеры к лэптопу (или USB хабу). • Подключим USB кабель от 350D к лэптопу (или USB хабу). • Пока не утруждайте себя подключением к 350D кабеля для длительных выдержек. Однако, если у Вас есть кабель ручного управления выдержками Canon-а подключите его пока (для сбора Flat Light-ов). • Подключим кабель гидирования от СОМ-порта лэптопа к RJ-22 порту Пульта Управления монтировки. 4. Сбалансировать телескопы на монтировке: • Установим, настроим и сфокусируем камеры согласно приведенным пунктам 1 и 2. • Снимем (или наденем!) все защитные крышки, которые будут отсутствовать (или присутствовать) во время реальной съемки. Нам необходимо, чтобы распределение веса было в точности таким, как и во время процесса съемки. • Направим монтировку в приблизительном направлении на снимаемый объект. • Сбалансируем телескопы по оси DEC с небольшим дисбалансом в направлении, противоположном движению, вызываемому нажатием на пульте кнопки ВВЕРХ. • Сбалансируем телескопы по оси RA с небольшим дисбалансом в сторону Востока. Приведу несколько более широкое объяснение того, почему я изначально слегка разбалансирую телескопы по осям RA и DEC. Для минимизации влияния люфта при осуществлении GoTo монтировка AS-GT всегда достигает цели в одном конкретном направлении. Для Северного полушария эти направления такие же, как и направления движения монтировки при нажатии кнопок "Вверх" and "Вправо". Таким образом, я всегда слегка разбалансирую телескоп по оси DEC так, чтобы вес дисбаланса осуществлял противодействие результату нажатия кнопки Вверх. Это означает то, что если я, например, снимаю объект к Западу от Меридиана телескоп будет на Восточной стороне монтировки и нажатие кнопки Вверх будет двигать телескоп к Югу. Следовательно, мне нравится иметь дополнительный вес на Северной стороне монтировки по оси DEC так, чтобы нажатие кнопки Вверх работало против этого веса. Аналогичные аргументы применимы и к оси RA, но в этом направлении все проще. Так как монтировка всегда сопровождает движение звезд в Западном направлении, Восточная сторона монтировки должна быть слегка тяжелее по оси RA, чтобы редуктор работал всегда против веса. ПОЛЯРНОЕ ВЫРАВНИВАНИЕВ гидируемой системе мы не должны беспокоиться о дрейфе по осям RA или DEC, особенно если гидирующая программа управляет монтировкой и по RA и по DEC осям. Однако, помимо дрейфа по осям RA и DEC неправильное Полярное Выравнивание приводит к Вращению Поля, что является проблематичным. В общем случае, чем хуже Полярное Выравнивание, тем более заметным будет вращение поля. Оно усиливается для объектов близких к полюсам (например, для DEC близких к +90° или -90°). И оно становится тем более проблематичным, чем дальше находится Гидирующая Звезда от центра поля снимающей камеры. Причина этого в том, что поле будет визуально вращаться вокруг Гидирующей Звезды и чем дальше она будет от центра снимающей камеры, тем больше будет тенденция к "сползанию кадра снимающей камеры" на протяжении ночной фотосессии. Итак, насколько же точным должно быть полярное выравнивание? Скорее всего, достаточно точным для поставленной задачи. Однозначно, оно должно быть настолько точным, чтобы вращение поля было незаметно за время одиночной экспозиции. И оно должно быть достаточно точным, чтобы на протяжении ночи избежать вращения поля для точки, которая имеет минимум пересечений для всех сделанных ночью Light-кадров. В основном я предпочитаю Выравнивание методом Дрейфа до отсутствия видимого дрейфа на протяжении 4-5 минут. Многие посчитают это избыточным и будут, конечно, правы. Но елки-палки, это же мое пособие! Я просверлил в тротуаре углубления, поэтому я могу каждый раз установить треногу точно в одно и тоже положение. Для большинства ночей это меня "вполне устраивает" и я вообще не волнуюсь по поводу Выравнивания методом Дрейфа. Разумеется до первичного высверливания углублений я провел "ужасно точное" Выравнивание методом Дрейфа. В ночи, когда я снимаю объекты близкие к полюсу (M81, например) либо когда я вынужден ждать транзита объекта я провожу освободившееся время в "вылизывании" Полярного Выравнивания методом Дрейфа. Метод Дрейфа не настолько ужасен, как считает большинство людей. Вам следует его изучить. Сейчас я использую вебкамеру и программу GuideDog (без гидирования!), поэтому я могу видеть звезду на экране моего лэптопа. Я включаю в GuideDog удобное "двойное перекрестие", которое дает возможность очень точно понять, смещается ли звезда. При использовании этого метода особо убедитесь в том, что камера выровнена по осям Север-Юг и Восток-Запад. Будьте аккуратны! Поворачивайте монтировку по осям RA и DEC и убедитесь, что звезда следует по перекрестию; в противном случае ориентация камеры неверна. Кроме того, глядя на экран лэптопа, убедитесь, что вы точно знаете "какое направление является Северным". Одно из моих любимых руководств по методу Дрейфа можно прочитать у (нажмите на ссылке Drift Alignment). Съемка Flat Dark-ов (Дарков для Флэта)Запомните, Flat Dark-и используются для удаления шума и, в частности, Offset-а из Flat Light-ов. Как таковые, они должны делаться при тех же ISO, Tv (время экспозиции) и, в идеале, температуре, как и Flat Light-ы. Однако, как показано в главе нам запрещено не то что прикасаться, а даже и дышать на камеру от момента съемки первого Flat Light-а до окончания съемки последнегоLight-а. Следовательно, мы имеем только два варианта съемки Flat Dark-ов: либо перед Flat Light-ами, либо после the Light-ов (реально же, после Dark-ов, поскольку, как показано далее, существует хороший повод для съемки Dark-ов сразу после Light-ов). Однако, съемка Flat Dark-ов перед Flat Light-ами требует некоторых начальных знаний о том, какие ISO и Tv мы собираемся использовать для съемки Flat Light-ов. Как станет очевидным из главы , знание этих параметров имеет смысл только при использовании Лайтбокса на похожем телескопе. Суть процесса такова: 1. Если Вы знаете, какие ISO и Tv будут Вами использованы для Flat Light-ов, то снимайте Flat Dark-и сейчас, перед фокусировкой и съемкой Flat Light-ов. 2. В противном случае снимите их на последнем этапе съемочного процесса; например, после того, как отсняты Dark-и. Вот моя процедура съемки Flat Dark-ов: • Деактивируйте GuideDog (отключите Preview) если он использовался для Выравнивания методом Дрейфа. • Установите ISO и Tv у 350D в точно такие значения, как и для сбора Flat Light-ов (например, 5 секунд на ISO 100). • Снимите 350D с T-кольца и наденьте на байонет крышку. • Закройте окно искателя 350D крышкой видоискателя (это маленькая, прямоугольная, резиновая деталь, находящаяся на шейном ремне камеры; крышка всегда должна быть на месте при длительных экспозициях слабых объектов). • Снимите такое количество кадров, насколько хватит сил. Я делаю не менее 19. Для съемки Flat Dark-ов не требуется Блокировка Зеркала. НАЗАД (ЧАСТЬ I) - ДАЛЕЕ (ЧАСТЬ II)
Автор материала: ДЖИМ СОЛОМОН (Перевод )
| ||||||||||||||||||||
 |
|
|