|
«Поваренная книга» астрофотографии Джима Соломона (V2.0.3, последнее обновление: 06/06/2006) Предисловие Это практически повторение предыдущей версии моей «поваренной книги» астрофотографии. Вот основные изменения между этой версией и предыдущей:
Для тех из вас, кто знает и любит предыдущую версию моей «поваренной книги», вот ссылка на нее. В новой версии, я думаю, вы найдете достаточно усовершенствований, ознакомление с которыми будет стоить затраченного на это времени. Введение Я полагаю, что моя техника астрофотографии дает такие результаты, которые являются пределом возможностей для моего довольно скромного оборудования. По этой причине я предлагаю настоящее руководство вниманию остальных любителей астрофотографии, которые стремятся достичь успехов на этом поприще и которые обладают схожим оборудованием. Я надеюсь, что это руководство окажется полезным на практике для любителей астрофотографии. Руководство рассчитано исключительно на любителей астрофотографии объектов дальнего космоса (Deep Space Objects); то есть, всего того, что требует съемки с длительными выдержками и гидированием. Поэтому настоящее руководство по своей специфике не рассчитано на любителей планетарной фотографии, главным образом потому, что я не считаю себя очень хорошим специалистом в этой области, а также потому, что технология съемки планет радикально отличается от фотографирования объектов дальнего космоса. Обращаю внимание также на то, что в этом руководстве речь идет не о глубоком изучении теории цифровой астрофотографии, а, наоборот, об ее основах. По существу, предполагается, что читатель уже знаком с ними и понимает следующие концепции:,
Просмотрите несколько превосходных введений в цифровую астрофотографию, имеющихся в Интернете, для получения большей информации по этим темам. Мое руководство разбито на части следующим образом. Сначала, я ввожу некоторую терминологию, чтобы быть уверенным, что мы будем разговаривать на одном языке. Затем я даю некоторую теоретическую основу, которая поможет объяснить взаимосвязь между лайтами, дарками, флэтами, и т.д. Следом я даю короткий обзор моего оборудования. И, в конечном счете, я описываю в деталях три фазы моей технологии астрофотографии, а именно, планирование предстоящей фотосессии, процесс съемки и обработка. Определения Здесь указаны термины, которые будут использоваться в этом руководстве:
Основные понятия Многие из новичков в цифровой астрофотографии смешивают понятия лайты, дарки, офсеты и флэты, так что я дам небольшие вводные об этих понятиях. CMOS или CCD-матрица в большинстве цифровых зеркальных камер очень точно и линейно собирает свет, отраженный от объекта наблюдения. К сожалению, качество собранного сигнала будет ухудшаться из-за тепловых и других шумов. Дарки и офсеты – это средства, с помощью которых мы будем пробовать определять источники шумов и уменьшать их влияние. К тому же, свет, пройдя сквозь телескоп, может не полностью осветить матрицу камеры, приводя к явлению названному «виньетирование» (потемнение изображения по направлению к краям поля). Более того, некоторые сенсоры матрицы, возможно, будут иметь немного отличную от остальных чувствительность. Флэты - это средство, с помощью которого мы будем пробовать определять и уменьшать виньетирование, влияние неоднородности матрицы по чувствительности, а также эффекты от пыли, которая может накапливаться на матрице фотоаппарата. Формула, которая связывает эти физические явления с фреймами, которые мы накопим в течение ночных наблюдений, выглядит следующим образом: (1) Лайт = (Сигнал * Флэт сигнал) + Дарк + Офсет, где сигнал – это изображение объекта наблюдения, который мы хотели бы получить в идеальных условиях, а лайт – это реально получаемое изображение. Сделав преобразование, имеем:
Лайт - (Дарк + Офсет)
(2) Сигнал = ---------------------------------
Флэт Сигнал
Но происходит то, что флэты, которые мы получаем при помощи фотокамеры, в свою очередь, будут "загрязнены" дарками и офсетами, и таким образом мы должны вычесть флэт дарки и флэт офсеты из флэт лайтов следующим образом: (3) Флэт Сигнал = Флэт Лайт - (Флэт Дарк + Флэт Офсет) Затем, подставив уравнение (3) в уравнение (2), получим эту основную формулу:
Лайт - (Дарк + Офсет)
(4) Сигнал = -------------------------------------------------------
Флэт Лайт - (Флэт Дарк + Флэт Офсет)
Здесь, «дарк» имеет связь с тепловым шумом матрицы фотоаппарата; то есть, шумом, который изменяется пропорционально температуре, значению ISO, и продолжительности выдержки. Стоит заметить, однако, что любой снимок, что мы делаем с помощью цифровой фотокамеры, содержит офсет, и «дарки» тоже не исключение. Значит, если мы вводим определение Дарк' как кадр с выдержкой определенной продолжительности при съемке с блендой на объективе, тогда Дарк' = Дарк + Офсет, и, аналогично, Флэт Дарк' = Флэт Дарк + Офсет. При подстановке этих значений в уравнение (4) выходит следующая упрощенная формула:
Лайт – Дарк’
(5) Сигнал = --------------------------------
Флэт Лайт – Флэт Дарк’
А можно сделать еще проще. Убираем апострофы, что мы ставили над «дарком» и «флэт дарком», и помним, что под «дарком» и «флэт дарком» мы подразумеваем фреймы, полученные при наличии бленды на объективе, но со схожими значениями ISO и продолжительностью выдержки, как лайты и флэт лайты, соответственно. Это дает нам окончательную формулу:
Лайт – Дарк
(6) Сигнал = --------------------------------
Флэт Лайт – Флэт Дарк
Уравнение (6) дает нам наш порядок действий при астрофотографии, который обеспечивает нас набором фреймов, что мы будем получать в каждую фотосессию. Последовательность, в которой я собираю фреймы во время фотосессии, фактически следующая (причины этого станут ясными позже): 1.Флэт Дарки 2.Флэт Лайты 3.Лайты 4.Дарки Оборудование Большинство моих свежих фотографий объектов дальнего космоса получены при помощи модифицированного Canon Rebel XT (350D) в прямом фокусе моего Ньютона Celestron 8" f/5. Ниже представлен перечень оборудования, который используется мною в процессе астрофотографии: Камеры: Для съемки: цифровая зеркальная камера Canon Digital Rebel XT (350D), модифицированная фирмой Hutech (Type I) Для гидирования: вебкамера Philips ToUcam Pro II 840k Монтировка: Celestron CG-5 (по другому именуемая AS-GT)Телескопы: Для съемки: рефлектор Ньютона Celestron C8-N: 8" f/5, f=1000mm => фокусер NGF DX3 (апгрейд сделан фирмой JMI) Для гидирования: ахроматический рефрактор Orion ST80: 80mm f/5, f=400mm Крепление телескопа-гида: Orion 07381 Guide Scope Rings (pair), 105mm I.D. Orion 07382 Guide Scope Ring Mounting Bar Адаптеры, фильтры, и т.д.: T-Ring: Orion 05224 for Canon EOS cameras Корректор комы: Baader MPCC Линза Барлоу: Celestron "Kit" 2x Barlow (используется с телескопом-гидом) Расширительная трубка: Orion 05123 1.25" (для фокусировки вебкамеры) Компьютеры: Для гидирования, фокусировки и накопления снимков: Toshiba TECRA 8100 laptop Для обработки изображений: комп собственной сборки PC with 3GHz P4, 2GB RAM, WinXP Pro Программное обеспечение: Для гидирования: GuideDog v1.0.6 Для фокусировки и накопления снимков: DSLRfocus v3.3.14 Beta EXIF Preview и др.: Canon Digital Photo Professional Для обработки изображений: IRIS v5.30, Photoshop CS2 Кабели: Для соединения вебкамеры к лаптопу: USB-кабель, который позволяет присоединиться к вебкамере Для соединения цифровой «зеркалки» к лаптопу: для контроля за длинными выдержками: C300P-20 для соединения параллельного порта и кабеля управления затвором фотокамеры для фокусировки и получения фреймов: USB-кабель (идет в комплекте с 350D) Для соединения лаптопа и монтировки: кабель NexStar RS-232: Celestron 93920 Источники энергии: Для монтировки: AC-адаптер Celestron 18773 (Слава богу больше не производится. Теперь выпускается Celestron 18776.) Для цифровой «зеркалки»: AC-адаптер от фирмы Hutech EOS104 (похожий на Canon ACK700) Для лаптопа: встроенный A/C-адаптер Light Box: Light Box, выполненный по дизайну Donald Goldman Замечание: Celestron C8-N (и, в сущности, очень схож с Orion Skyview Pro 8) не позволяет сфокусироваться с MPCC (и, вероятно, с другими кома-корректорами тоже) и с родным встроенным фокусером. Причина этого в том, что родные фокусеры этих Ньютонов используются с 2"-адаптером (в который собственно и вставляется MPCC), который слишком длинен, чего недостаточно для того, чтобы фотокамеру установить в фокус. Чтобы приспособить фокусеры этих телескопов для использования MPCC или аналогов имеется несколько вариантов решений этой задачи, два из которых указаны ниже:
Планирование наблюдений Ясно, что настройка оборудования для астрофотографии и процесс получения астрофото достаточно сложны, и поэтому требуют много времени. Таким образом, к съемке лучше готовиться заранее насколько это возможно, до наступления темноты. Чем лучше Вы спланируете свои наблюдения, тем лучший результат Вы получите во время самой съемки. На этом этапе действия осуществляются в следующем порядке:
Получение фотоснимков Процесс получения фотоснимков у меня состоит из следующих этапов: 1.Настройка 2.Выставление монтировки на полюс мира 3.Получение флэт дарков 4.Фокусировка 5.Получение флэт лайтов 6.Выбор объекта наблюдения 7.Выбор звезды-гида 8.Получение пробных снимков 9.Получение лайтов 10.Получение дарков Настройка Этап настройки может и должен быть сделан в дневное время. Базовая настройка Вашей монтировки, телескопа, лаптопа и т.п. не рассматривается в данном документе, т.к. я уделяю внимание только специфическому аспекту – астрофотографии. Аспекты организации 0. Проверьте юстировку оптики. • Проверка юстировки не относится к специфике астрофотографии, но является существенным условием для получения хороших результатов, особенно с быстрыми Ньютонами. Перед проверкой наклона первичного и вторичного зеркал лазерным коллиматором я ориентирую телескоп приблизительно в том направлении, в котором буду вести фотосъемку. Я ориентирую телескоп таким образом потому, что мой личный Ньютон имеет проблему механической деформации, которая проявляет себя как только ориентируешь трубу телескопа по разным направлениям, т.е. может слегка измениться относительное расположение первичного и вторичного зеркал друг относительно друга, и относительно самой трубы телескопа. Ориентация телескопа на объект наблюдений до юстировки обеспечивает юстировку настолько хорошую, на сколько это возможно. 1. Настройка и конфигурация фотоаппарата и основного телескопа:
Здесь я поподробнее расскажу, почему я умышленно чуть-чуть дисбалансирую телескоп по RA и DEC. Монтировка CG-5 всегда сближается с целью в последовательном направлении, когда работает Go-To, т.е. в порядке минимизации влияния мертвого хода. Для северного полушария такое направление точно такое же, как и направление движения монтировки, когда нажаты на пульте управления клавиши «вверх» и «вправо». Итак, я умышленно чуть-чуть дисбалансирую телескоп по DEC таким образом, чтобы этот дисбаланс действовал в противоположном направлении к действию кнопки «вверх». Так, например, если я фотографирую объект на западе небесного меридиана, то телескоп должен находиться на восточной стороне монтировки, и, нажав на кнопку «вверх», заставим телескоп двигаться в южном направлении. Поэтому, я устанавливаю дополнительный вес с северной стороны монтировки по DEC так, чтобы нажатие клавиши «вверх» действовало в направлении, противоположном действию дополнительного веса. Аналогичные доводы применяем и по RA, только направления должны быть более очевидными. Как только монтировка начинает отслеживать движение звезд в западном направлении, восточная сторона монтировки должна чуть-чуть перевешивать по RA так, чтобы зубчатая передача создавала натяжение в направлении противоположном действию дополнительного веса. Выставление монтировки на полюс мира В системе гидирования, которая позволяет наблюдателю не задумываться над смещением объекта наблюдения по RA и DEC, программное обеспечение само управляет монтировкой и по RA, и по DEC. Несмотря на это, некачественное выставление монтировки на полюс мира приводит к вращению поля зрения в добавление к смещениям по RA и DEC, и это-то вращение создает проблемы. В общем, вращение поля зрения становится сильнее, чем больше ошибка выставления монтировки на полюс мира и/или ближе объект наблюдений к полюсам (т.е. значение DEC для объекта наблюдений около +90°/-90°). К тому же, проблем добавляется больше, чем дальше от центра поля зрения фотоаппарата находится звезда-гид. Последнее высказывание объясняется тем, что поле зрения фотоаппарата вращается вокруг звезды-гида, и чем дальше звезда-гид от поля зрения фотоаппарата, тем больше поле зрения «соскользнет с фотоаппарата» за время ночной фотосессии. Итак, насколько точно должен быть выставлен полюс мира? Настолько хорошо, чтобы справиться с поставленной задачей. Конечно, это должно быть сделано с достаточной точностью, так, чтобы за время экспозиции одиночного кадра не было бы заметно вращение поля зрения фотоаппарата. И этого должно быть вполне достаточно, чтобы предотвратить вращение поля в течение ночи по направлению к точке, в которой имеет место очень небольшое пересечение между всеми полученными за ночь лайт фреймами. В общем, мне подходит такая настройка на полюс мира методом дрейфа, при которой дрейф не будет заметен в течение 4-5 минут. Многие подумают, что это крайность, и, вероятно, будут правы. Но, не будем забывать, что это моя «Поваренная книга Астрофотографии»! Я в тротуаре набурил углублений таким образом, чтобы можно было помещать ноги монтировки точном в таком же положении каждый раз, как я ее устанавливаю. В результате по ночам я совершенно не беспокоился по поводу настройки на полюс мира метода дрейфа. Конечно, сначала я делал «предельно точную» настройку методом дрейфа, перед тем, как однажды не набурил углублений. По ночам, когда я снимаю объекты около полюса (M81, например), или когда мне приходится ждать появление объекта наблюдений, я использую свободное время для оттачивания моих навыков по выставлению монтировки на полюс мира и соответственно сам метод дрейфа. Метод дрейфа не такая ужасная процедура, как считают многие. Вы должны научиться делать это. Применяемая мною процедура подразумевает использование вебкамеры с программой Guidedog (но не для гидирования!), при помощи которой я вижу изображение звезды на экране моего лаптопа. Я включаю в Guidedog крутой «двойной крест визирных линий», который выполняет процедуру настройки очень четко, если звезда начинает дрейфовать. Чтобы использовать эту процедуру, Вы должны быть абсолютно уверенными в том, что вебкамера точно сориентирована по сторонам света север-юг и восток-запад. Будьте точны! Разверните монтировку по RA и DEC и убедитесь, что на экране лаптопа звезда следует за крестом визирных нитей; в противном случае, ориентация фотоаппарата неверна. Также, Вы должны знать, где на экране лаптопа отображается направление на север. Здесь можно посмотреть одно из моих любимых объяснений по методу дрейфа от Энди Шотгласса.
Срок публикации остального материала - август 2008
↑
Вверх
Авторство и публикация: 1. Подготовлено проектом 'Астрогалактика' 2. Автор перевода: Зернов Михаил – астроном-любитель, Москва, апрель 2008 года 3. Публикация проекта 23.04.2008 |
Выпущено проектом 'Астрогалактика' 23.04.2008
|