Цифровые зеркальные фотоаппараты для астрофотографии

Выбор места и времени съёмки

Первым делом нужно подобрать место, откуда вы собираетесь снимать звезды. Локация должна быть расположена подальше от населенных пунктов, чтобы избежать паразитной засветки. Астросъемка — это как раз тот случай, когда любой свет будет вам только мешать. Если посмотреть фотографии профессиональных астрофотографов, то можно заметить, что они очень часто уезжают за сотни километров от ближайшего жилья: в горы, в пустыни или еще куда-то. Я снимаю на озере и, к сожалению, не очень далеко от города, но будем надеяться нам это не очень сильно помешает. На всякий случай напомню, что небо должно быть максимально безоблачным. Ну и выбирайте безлунную ночь, потому что Луна может испортить вам все снимки.

В интернете можно найти карты звездного неба, где заранее вы сможете, выбрав своё местоположение, определить в какой стороне находится Млечный Путь или другие объекты на небе, которые вы собираетесь снимать. В моём случае он должен быть где-то на юго-западе. Теперь нужно дождаться, пока Солнце совсем уйдет за горизонт и начнем.

Основы астрофотографии для начинающих

Техника астрофото

Звездное небо… Нет, наверное, такого взрослого, кто не вспоминал бы за бешеными ритмами современной жизни то самое небо из детства — в деревне или на Крымском побережье, с мириадами звезд, такое глубокое черное небо, под которым он мечтал о том, как… Да неважно совсем, о чем, каждый — о своем. Детство проходит, наваливается суета ежедневных забот и проблем, и многие забывают, что там, наверху, оно по-прежнему есть, небо — все такое же черное, манящее своей вселенской бездонностью с тысячами звездных россыпей. И чтобы его увидеть, достаточно просто поднять голову.

© xamad

А сколько завораживающих взгляд небесных красот можно запечатлеть на простую пленочную камеру, не говоря уже о современных цифровых фотоаппаратах! Звездные скопления с тысячами таких разных-разных звезд, газо-пылевые туманности, в недрах которых рождаются будущие солнца, ближайшие галактики (например, известная каждому Туманность Андромеды), кометы, то и дело тревожащие это вроде бы такое неизменное небо, или бескрайние звездные поля Млечного пути (родной нам с вами галактики) — вот далеко не полный список небесных чудес, частичку которых может навсегда оставить в своем домашнем альбоме всякий, кто имеет сколько-нибудь приличную цифровую камеру и чуточку терпения.

Для того чтобы получить качественный снимок ночного неба, вовсе не обязательно обладать навороченной цифровой зеркалкой (хотя в этой статье мы будем рассматривать только цифровые камеры), главное, чтобы фотоаппарат давал возможность работать с длительными выдержками — минимум от тридцати секунд.

© Sir Mervs

© jimkster

Техническая сторона вопроса

Начать, наверное, следует с камеры. Вопреки устоявшемуся мнению о преимуществе многомегапиксельных фотоаппаратов, любители-астрофотографы в один голос утверждают, что первым делом после возможности осуществлять съемку с большой выдержкой, в астрофотографии важно отсутствие шумов на результирующем снимке. Зависимость здесь такая: чем меньше пиксель — тем быстрее он нагревается за время экспозиции, порождая как следствие тепловые шумы матрицы. Так что если вы только планируете приобретать камеру для любительской астрофотографии, то при прочих равных условиях предпочтение следует отдавать камере с большой матрицей, но при небольшом количестве столь притягательных новичку мегапикселей. Вторым обязательным условием должна быть возможность производить съемку в ручном режиме, когда чувствительность, экспозиция, диафрагма и качество компрессии определяются самим пользователем.

По сути, астрофотография — это неспешный процесс накопления фотонов. Небесные объекты, если это не Луна или Солнце, очень тусклы, поэтому для их успешной съемки необходимо как можно шире открыть затвор камеры на как можно долгое время и ждать, пока матрица не накопит приличное для дальнейшей программной обработки (об этом чуть ниже) количество фотонов, то есть света.

© makelessnoise

© ciiiiro

Поэтому логика съемки в астрофотографии очевидна и проста: при съемке ночного неба нужно выставлять максимально возможное для вашей камеры время выдержки (но в пределах разумного, чтобы шум в один прекрасный момент не затмил собою то, что вы, собственно, снимаете), диафрагму же нужно использовать максимально зажатую — ведь наша задача заключается в том, чтобы поймать как можно больше фотонов. Также в настройках камеры следует установить минимальную компрессию результирующего файла JPEG или TIFF. Если камера может снимать в формат RAW, то лучше всего использовать этот формат. Чем меньше сжатие снимка — тем больше исходной информации он несет в себе, следовательно, тем большее количество деталей удастся вытянуть из него при помощи специализированных программ. Что касается чувствительности ISO, то лучше использовать большое (но не крайнее!) значение, обращая внимание на количество шумов — они должны быть в пределах разумного.

Подводя итоги, можно сказать, что, конечно же, если есть возможность использовать зеркальную цифровую камеру (дорогие специализированные астрокамеры в расчет брать не будем), то это замечательно — зеркалки обладают большими матрицами с малым количеством шумов, сменной оптикой и беспроигрышным форматом RAW. Но если ваш цифровой компакт позволяет снимать на длинных выдержках и имеет неплохую малошумящую матрицу, то съемки ночного неба доступны вам в полном объеме!

Внимание! Съемка!

Съемку небесных тел упрощенно можно разделить на два типа: съемка неподвижной камерой и съемка с ведением. В первом случае достаточно направить объектив в небо, закрепить фотоаппарат (положить на что-то твердое или установить на штатив), выставить фокус в бесконечность и открыть затвор. Такую съемку скорее стоит назвать пейзажной: звезды и все небесные объекты вследствие вращения Земли на фотографии будут выглядеть разноцветными дугами, вращающимися вокруг Полярной звезды. Но если выставить достаточно длинную выдержку и направить камеру таким образом, чтобы на снимок попали еще и природные объекты вроде леса, отдельно стоящих сосен, моря, гор (или направить объектив на архитектурные объекты: церковь, любое интересное здание), то можно получить поистине завораживающий своей красотой художественный кадр, объединяющий в себе земную жизнь с небесной вечностью и незыблемостью.

© Computer Science

Съемка с ведением чуть более сложна, поскольку здесь потребуется приобрести специальную астрономическую экваториальную монтировку (цены, благо, не очень высоки). Это устройство, похожее на штатив, после некоторых несложных манипуляций с ним позволит «вести» камеру за небесными объектами: Земля вращается, объекты движутся по небосводу — и камера поворачивается вслед за ними. При помощи этого специального приспособления свет от всякой звезды, туманности или галактики будет падать на один и тот же участок матрицы фотоаппарата, что позволит избежать смазывания и появляющихся вследствие этого звездных «дуг»: все небесные объекты получатся на снимке именно такими, какие они есть.

Если говорить об оптике, то, конечно же, использование зеркальной камеры дает больше преимуществ. Если для съемки обширных звездных полей Млечного пути и ярчайших звездных скоплений, туманностей, галактик можно использовать объективы с небольшим фокусным расстоянием (то есть такие, которые устанавливаются на обыкновенные компакты), то для получения более детальных фотографий небесных объектов фокусное расстояние должно быть немалым. Довольно часто астрономы-любители используют в качестве объектива телескопы на тех самых экваториальных монтировках.

Компактной камерой через телескоп тоже можно снимать, но это не только дополнительные сложности с соединением камеры и телескопа, в этом случае очевидна потеря качества. Но здесь следует понимать одну важную вещь: съемка ночного неба одинаково интересна и красива и с коротким, и с длинным фокусом, просто в том или ином случае решаются разные задачи. При съемке на короткий фокус фотограф имеет возможность запечатлеть во всем великолепии бескрайние звездные поля Млечного пути, ярчайшие туманности (к примеру, Туманность Ориона, Северную Америку) и галактики (Туманность Андромеды в Северном полушарии и Магеллановы Облака при съемке из Южного полушария). Если же съемка ведется с использованием длиннофокусных объективов и телескопов, открывается величайший выбор объектов, которые можно запечатлеть: небольшие звездные скопления, туманности и галактики от мала до велика, планеты, Луна… Впрочем, съемка Луны и планет, как это ни странно, может вестись даже с использованием веб-камер или видеокамер (да-да!) с последующим «сложением» кадров для получения одного качественного изображения. Однако тема данной статьи ограничена определенными рамками, поэтому оставим разговор о планетах на следующий раз.

© jurvetson

© ComputerHotline

Постобработка материала

Конечно же, говоря об астрофотографии, нельзя не затронуть вопрос по специализированному программному обеспечению для обработки полученных снимков, а также поговорить о необходимости (или отсутствии этой необходимости) выездов за город для занятия астрофото. Чуть позже вы поймете, почему эти два пункта находятся в статье рядом.

Разумеется, в постобработку полученных снимков вовсе не входит дорисовывание новых деталей или объектов. Первая задача обработки — вытянуть максимальное количество деталей из полученных серий: снимаемые объекты имеют довольно небольшую яркость, поэтому информативность снимков невысока. Чтобы хоть немного исправить ситуацию, создаются целые серии, сделанные при статично зафиксированной камере на коротких выдержках (чтобы избежать смазывания) или при более длинной и ведением, которые затем и собираются в один кадр на компьютере. Все абсолютно честно: что было представлено на исходных снимках, то и существует в результирующем кадре.

Изображение, полученное фотокамерой © Андрей Звезинцев

Та же фотография после обработки © Андрей Звезинцев

Вторая распространенная проблема, с которой сталкиваются астрофотографы и которая решается именно на этапе редактирования снимков на компьютере, — устранение шумов и борьба с результатами городской иллюминации в кадре.

Если говорить об астрофото начального и среднего уровня, то обработка фотографий заключается в сложении исходных кадров одной области неба (чем больше исходных снимков — тем лучше) и последующем вытягивании деталей из результата. При сложении кадров происходит их так называемое усреднение, в результате чего помехи, вызванные шумами матрицы, уменьшаются пропорционально количеству исходных кадров. Усреднение происходит по схеме, похожей на применяемую при сложении кадров для получения художественных HDR-фотографий. Помимо довольно сложных программ для обработки астрофото, таких как IRIS и MaksimDL, в среде любителей астрономии огромную популярность приобрела бесплатная, но очень мощная программа DeepSkyStacker. Помимо бесплатности, DeepSkyStacker подкупает и своей простотой — достаточно загрузить в программу исходные снимки и нажать на кнопку, и программа сама проанализирует расположение звезд на снимках, повернет и смасштабирует кадры должным образом и произведет их сложение. Шумы на снимке значительно уменьшатся, и уже после этого можно переходить к дополнительной обработке в Photoshop. Здесь можно вытянуть детали из кадра при помощи кривых, уровней и прочих полезных инструментов.

Кроме удаления шумов, как уже говорилось, при помощи обработки можно «погасить» городскую засветку, присутствующую в кадре. Отечественные астрофото-монстры на исходниках иногда имеют практически белое полотно из-за длительной выдержки в условиях города, но при сложении нескольких десятков таких кадров получают настоящие шедевры. Именно здесь мы возвращаемся к вопросу, заданному в начале этой главы: А стоит ли ехать за город?! Ответ на него носит индивидуальный характер: если вы живете в тихом спальном районе, то можно попробовать заняться астрофотографией и в городе. Но, чуть поднабравшись опыта и мастерства, можно выбраться и на природу — при отсутствии городской засветки (нужно отъехать где-то на сотню километров от города) результат получается совершенно иного уровня.

© eriknlarsen

Как итог

Пожалуй, на этом мы пока остановимся в нашем кратком экскурсе в астрофотографию как явление. Быть может, поначалу все это покажется вам сложным и запутанным, но на самом деле здесь, как и во всякой другой области, действует золотое правило: пока не попробуешь — не поймешь, что к чему. Но уж если однажды вы почувствуете, как в ожидании результата сложения кадров сердце начнет биться быстрее, а при взгляде на полученный минишедевр — галактику или звездное скопление — наполнится радостью, все — вы попали, оставить астрофотографию вы уже не сможете!

Что вам понадобится из оборудования

Первым делом, конечно, фотокамера. Чем лучше она будет работать на высоких ISO, тем лучше (простите за тавтологию). Я буду снимать на Pentax K1 mark II, чуть позже объясню, почему именно её я выбрал. Также возьмите самый широкоугольный и светосильный объектив, который у вас есть. И еще одно обязательное условие — наличие штатива.

Примеры моих астрофото

Не всегда надо стремиться к наибольшему количеству звёзд! Иногда достаточно только тех, что видно глазом — см. фото №2. Диафрагма f/3.5, ISO 800, 4 кадра с выдержками от 90 до 137 секунд. Кстати, этот «Грозный Козерог» (обожаю давать глупые названия) сложился Айрисом из 4-х кадров разных выдержек, от 90 до 137 секунд. Пультик не использовался. Никаких дарков, флэтов и оффсетов. Просто 4 обычных кадра. На одном удалось поймать молнии посередине, на другом молнии подсветили облака слева. Так что и таким образом можно использовать Айрис, экспериментируйте!

А если Айрису дать команду на сложение фотографий, не совмещая их предварительно, то можно получить звёздные треки (фото №5). Фото сложилось из 6 кадров разной длительности от 5 до 10 минут (Canon 550D + Samyang 8mm f/2.8). Стоит отметить, что для создания треков обычно рекомендуются выдержки в районе 30 секунд и сотни кадров. Так что не берите пример с этой фотографии, про получение звёздных треков лучше почитать в другом месте.

Совет: щёлкните на любую картинку. Можно листать стрелочками. Нажмите «f» для бо́льшего размера. Оригиналы фотографий можно найти в альбоме.

Фотографии №3 и №4 сделаны с компакт-камеры Samsung NX Mini, которая весит 227 грамм вместе с объективом 9 мм и аккумулятором. Небо тогда было не самое лучшее, обработка тоже подкачала. Но всё же можно понять, что такая маленькая камера способна при хорошем небе, правильном освещении ландшафта и грамотной обработке создавать замечательные кадры.

Процесс съемки

На первый взгляд всё очень просто: открываем диафрагму на максимум, у меня это f2,8, ISO я поставлю для начала 1600 единиц, а выдержка у меня будет – ну давайте – 20 секунд. Фокусироваться лучше вручную через лайфвью, если у вас зеркалка, или просто по экранчику. Это самая простая техника съемки — одним кадром. Профессионалы снимают серии из нескольких фотографий на короткой выдержке и затем их объединяют в финальный снимок, но у нас сегодня немного другая задача.

Итак, все параметры установлены, я ставлю задержку спуска в 5 секунд, чтобы камера не колебалась в момент нажатия кнопки спуска.

Обработка фотографий

В этой части будет дано максимально краткое описание. Подробнее смотрите в инструкции. Все команды IRIS’a можно посмотреть на официальном сайте тут или тут (англ).

Наконец, самое важное — обработка. Тем мне и нравится ночная съёмка, что, по существу, ночью ты отдыхаешь, спокойно и с наслаждением созерцая красоту звёздного неба, пока камера делает снимки. Работа начинается дома.

Установка и настройка IRIS

  • . Текущую версию (5.59, вышедшую аж в 2010 году) устанавливать не нужно, достаточно просто разархивировать. У меня без проблем идёт на Windows 7, насчёт старших версий не знаю, будет интересно, если поделитесь информацией.
  • Запускайте iris.exe. В File → Settings:
  • задайте Working path — место, куда IRIS будет записывать необходимые ему файлы (папка может разрастись до 5 Гб, проследите, что они имеются в наличии);
  • Выберите PIC в File type.

Нажмите на значок камеры (третий справа):

  • выберите модель фотоаппарата в пункте Digital camera. Для Canon 6D я выбираю вариант CANON (50D/5Dmk2/7D), и всё работает отлично. Если Вашей камеры нет в списке, то вам нужно сначала конвертировать RAW-файлы в формат DNG и выбрать в списке вариант ADOBE DNG. Конвертировать в DNG умеет LightRoom и бесплатная программа Adobe DNG Converter (ищите в поисковиках последнюю версию).
  • выберите метод Gradient в RAW interpolation method.

Загрузка файлов

  • Загружаем наши light, offset и dark кадры в IRIS: Загружаем серию light: Digital Photo → Decode RAW Files… При этом окно Айриса уйдёт на задний план, чтобы типа удобно было перетащить в открывшееся окошко наши light-кадры. Перетаскивайте туда только light серию, вводите в поле Name: light, жмите кнопку ->CFA…, по окончании — Done.
  • Загружаем серию dark: Digital Photo → Decode RAW Files… Перетаскивайте в открывшееся окошко только dark серию, вводите в поле Name: dark, жмите кнопку ->CFA…, по окончании — Done.
  • Загружаем серию offset: Digital Photo → Decode RAW Files… Перетаскивайте в открывшееся окошко только offset серию, вводите в поле Name: offset, жмите кнопку ->CFA…, по окончании — Done.

Создаём карты шумов

  • Создаём карту тока смещения. Digital photo → Make an offset… В поле Generic name: вводите offset, в поле Number: вводите количество кадров из серии offset, которое вы загрузили. Откройте окно с консолью, нажав на , и введите там >save offset. Обратите внимание, что без > команда работать не будет. После этого в вашей Working path появится файл offset.pic. Это и есть карта так называемого тока смещения.
  • Создаём карту темнового тока. Digital photo → Make a dark… В поле Generic name: вводите dark, в поле Offset image: вводите offset, в поле Number: вводите количество кадров из серии dark, которое вы загрузили. Выберите Method Median. В консоли введите >save dark.
  • Создадим «косметический» файл с информацией о «горячих» пикселях (шумящих сверх нормы). Для этого введите в консоли: >find_hot cosme 600. Число означает порог (наверняка Вам понадобится изменить его), по которому программа определяет, горяч ли пиксель. В окошке Output появится надпись Hot pixels number: 100 (будет число в диапазоне от 0 до 10000). Тем самым я попросил программу из ~20 млн пикселей (размер матрицы у 6D) не учитывать сигнал от 100 самых «горячих» пикселей.
  • Создаём карту плоского поля (flat-field). Поскольку серию flat мы не снимали, сделаем так: >fill 10000, экран станет однородным; >save flat. Если же вы сняли flat-кадры (например, у вас длиннофокусный 200-мм объектив, тогда это действительно выполняемая задача, только используйте ту же самую диафрагму), то действуйте по аналогии: Digital photo → Make a flat-field…

Предобработка

  • Загрузим первый кадр из серии light: >load light1. Выделите участок тёмного неба без звёзд и особенных шумов и выберите Digital photo → Preprocessing → поле Input generic name: light, поле Offset: offset, поле Dark: dark, поле Flat-field: flat, Cosmetic file: cosme, Output generic name: proc, Number: количество кадров из серии light. Поставьте галочку Optimize.
  • Конвертируем файлы в rgb: Digital photo → Sequence CFA conversion, поле input: proc, поле output: rgb, Number: количество кадров из серии light. Output files type: Color.

Совмещение кадров

  • Момент истины: совмещаем кадры для учёта вращения Земли. >load rgb1, Processing → Stellar registration, Input generic name: rgb, Output generic name: reg, Number: количество кадров из серии light. Метод: попробуйте Global matching, Select a zone не отмечайте, Transformation: Cubic. Это означает, что IRIS будет пытаться совместить всё — и землю, и небо, при этом ему, естественно, придётся деформировать изображения. Процесс может занимать несколько десятков минут, а может пройти за пару минут.

Сложение совмещённых кадров

  • Кадры совмещены, теперь нужно их сложить. Выполняем >add_norm reg 10, где вместо 10 ставьте количество кадров из серии light.

    Частенько в результате звёзды двоятся, троятся или даже десятерятся. Чем шире поле зрения объектива, тем чаще с совмещением возникают проблемы. Как с этим можно бороться: делаем заново >load rgb1, выделяем зону на картинке, по которой IRIS будет производить совмещение, Processing → Stellar registration, Method: Global matching, поставьте галочку Select a zone.

    После этого снова выполните >add_norm reg 10 (вместо 10 количество кадров в light-серии) и посмотрите на результат. Если звёзды и двоятся, то вне той зоны, которая была выделена. Выделить больше одного экрана, к сожалению, IRIS не позволяет (бонус тем, у кого монитор с большим разрешением). Но можно последовательно выделить, например, 6 зон, по очереди их сложить, сохранить все эти 6 файлов и потом в Photoshop совместить их с помощью масок. Я однажды даже так делал от безысходности, получилось неплохо. Но это требует очень много времени, конечно.

    Если звёзды двоятся лишь слегка и по краям, то можно сложить кадры, усредняя яркость пикселей не как среднее арифмитическое (что делает команда add_norm), а по медианному закону: >smedian reg 10 (вместо 10 количество кадров из серии light). Тогда двоящиеся звёзды просто исчезнут. Иногда это приводит к приемлемым результатам.

Настраиваем цвет

  • Разберёмся с цветом. Выделите чёрный участок неба без звёзд где-нибудь 50×50 пикселей и выполните команду >black в консоли. Поскольку самые тёмные участки из-за виньетирования обычно по углам, то я выделяю этот участок где-то ближе к углу.
  • Теперь, чтобы выставить правильный баланс белого, нужно найти звезду типа Солнца, выделить её (не залезая выделением на небо!) и ввести команду >white в консоли. Если вас не очень интересуют настоящие цвета звёзд, можете перебирать по очереди звёзды, пока результат не станет нравиться. Но вероятность того, что цвета близки к настоящим, будет не очень велика, так как звёзд спектрального класса G2 на широкоугольном кадре будет не очень много. Если вам не лень обстоятельно подойти к вопросу, сверьтесь по карте звёздного неба. Рекомендую Stellarium, бесплатную программу-планетарий. Отождествите в Стеллариуме участок неба, присутствующий на Ваших кадрах. Щёлкайте на звёзды — среди прочей информации обычно будет показан спектральный класс. Отключить атмосферу и землю можно, нажав соответственно клавиши a и g в английской раскладке (atmosphere & ground).

    Спектральный класс говорит, по сути, о температуре фотосферы звезды. Говорить «поверхность» некорректно, поскольку поверхность как таковая отсутствует. Плотность газа постепенно растёт от окраин звезды к центру, и на каком-то уровне частиц газа становится достаточно много, чтобы среда стала оптически толстой, то есть непрозрачной. Это-то уровень и называется фотосферой звезды. При этом никакого скачка плотности в районе фотосферы звезды не происходит. Температура солнечной фотосферы составляет примерно 5800 градусов. Белые и голубые звёзды горячее, а оранжевые и красные — холоднее Солнца.

  • Подрежьте уровни, перетягивая бегунки на окошке Threshold. Следите, чтобы не появлялось пересвеченных и абсолютно чёрных областей.

Сохранение результата

  • Сохраните результат. File → Save… У меня почему-то tif-файлы какие-то неправильные получаются, поэтому сохраняю в bmp.

Обработка в фоторедакторе

  • Теперь можно в Photoshop или GIMP открыть одним слоем получившийся файл, а другим — отдельно снятую землю. Первое, что я делаю в фотошопе с файлом из IRIS’a — автоматическая коррекция цвета: странно, но почти всегда цвет становится лучше. Совместить с помощью масок и градиента и/или кистей. Поправить цвет, контраст. По ситуации добавить резкости, поднять или убавить насыщенность. Нерезкую маску можно делать с большим радиусом для структуры Млечного Пути и с маленьким радиусом для звёзд.

После завершения обработки своей фотографии я критически осмотрел полученное и осознал, что надо-таки снять кадры плоского поля (flatы). К сожалению, поленился это осуществить. Зато не поленился чуток добавить небу светлоты за счёт той самой фотографии земли. Выдержка там была ~200 сек, фон неба получился довольно ярким, его я через маски и добавил широкой кистью по углам. Вместе с ним добавились и звёздные треки, ведь за 200 сек звёзды успевают прочертить приличные линии. Виньетирование осталось, но стало менее заметно. Так что если внимательно смотреть по углам, можно увидеть призрачные треки звёзд. Я посчитал, что они не очень неуместны: они напоминают о том, что данное творение — результат мерзких махинаций в графических редакторах, а с настоящей природой и красотой звёздного неба оно имеет мало общего.

Нюансы

Так в чем же сложность астрофотографии? Проблемы у вас начнутся, если вы попробуете сделать снимок на более длинном фокусном расстоянии. Дело в том, что за время выдержки Земля успевает повернуться относительно небесного купола на значительное расстояние, около половины градуса за одну минуту (если я не ошибаюсь). На снимке звезды, вместо точек будут выглядеть как яркие полосы. В принципе, так тоже можно делать и таких фотографий полно в интернете. Но чтобы на большом фокусном расстоянии на длинной выдержке сделать звезды статичными вам понадобится специальное устройство, которое называется экваториальная монтировка. Она стоит каких-то денег и после некоторых манипуляций ее можно настроить так, чтобы она поворачивала вашу камеру синхронно с вращением Земли.

Съёмка: практика

Порядок действий

Что я делал для создания фотографии «Крымский путь»:

  • Оказался в месте с потрясающим небом.
  • Поставил фотоаппарат на штатив, подсоединил пульт. Отключил автофокус и методом проб и ошибок добился сфокусированности на бесконечность, проверяя по экрану резкость звёзд.
  • Сделал десяток пробных фотографий, чтобы понять, какие ISO, выдержку и диафрагму я хочу поставить. Определял я это примерно так: ISO 25600 показалось слишком шумно; с выдержкой больше 15 секунд звёзды существенно размазывались из-за вращения Земли вокруг своей оси; на полностью открытой диафрагме f/1.4 вокруг ярких звёзд были розовые пятна, поэтому я выбрал ISO 16000, 15 сек, f/2.5
  • С правильно подобранными параметрами нашёл устраивающую меня композицию с тем, чтобы больше не прикасаться к фотоаппарату. Кстати, башня с куполом, в которую упирается Млечный Путь — солнечный телескоп БСТ-1 Крымской Астрофизической Обсерватории — глазом не была видна, настолько тёмное там небо.
  • Дал через пультик команду снять 15 кадров с уже установленными правильными параметрами с интервалом в 1 секунду. Это серия Light.
  • Закрыл объектив крышкой, видоискатель заглушкой, и снова дал команду пультику сделать 15 кадров с теми же параметрами. Это серия Dark. Она нужна, чтобы вычесть темновой ток, то есть тот случайный сигнал, который всё-таки копится на матрице даже при отсутствии света. Мы называем это «шум».
  • Изменил только выдержку — с 15 секунд на 1/4000 секунды — и снова сделал 15 кадров. Это серия Offset (она же bias) для вычитания шума считывания.
  • Не меняя положения камеры, сделал несколько кадров для ландшафта. Тут уже не обращал внимание на то, что звёзды размазываются, смотрел только, чтобы земля и деревья были не слишком шумными и не слишком тёмными. Остановился на кадре с ISO 3200 и выдержкой в ~200 сек. Естественно, если Луна заходит при начале съёмки, то сперва надо снять ландшафт.

Советы по съёмке

  • Будьте готовы к тому, что с первого раза выйдет неудачно.
  • Для начала попробуйте съёмку неба без ландшафта (только звёзды) и с узким полем зрения, выравнивать фотографии программе IRIS будет значительно проще.
  • Не пытайтесь клепать шедевры с балкона из Москвы, даже если видно довольно много звёзд. Почему? Попробуйте снять городское небо с параметрами 15 сек, ISO 16000 и f/2.5. Увидите, какое оно яркое.
  • Отсняв все серии кадров, не спешите менять положение камеры. Сделайте ещё один кадр для собственно ландшафта. При этом используйте ISO ниже, а выдержку длиннее.
  • Не всегда нужно стремиться к точной фокусировке на бесконечность. Иногда звёзды со слегка расплывчатыми краями смотрятся симпатичнее, чем безупречно резкие звёзды с синими и оранжевыми краями из-за хроматической аберрации. В большинстве случаев предпочтительнее как можно более точная фокусировка.
  • Почему-то я думал, что для неба угол чем шире, тем лучше. Купил Samyang 14mm f/2.8.Оказалось, что Млечный Путь теряет много от своей красоты и величия при таком широком угле, а растянутые в линии звёзды по углам расстраивают. Поэтому ЭФР 24 мм — мой идеал для Млечного Пути.
  • Не надо думать, что дорогая камера — залог успеха. Ниже будут картинки, полученные описанным методом с Canon 550D + Samyang 8mm (имеется в виду, что это очень крутые фотографии) и на компактную беззеркалку Samsung NX Mini.

Выбор камеры

А вот теперь пришло время рассказать, почему я взял именно Pentax K-1 (неважно, первого или второго поколения, но у меня сейчас Pentax K-1 mark II ). В это камере есть функция, называемая «Астрогид». Коротко о её сути. Здесь есть встроенный датчик GPS, который включается отдельной кнопкой на корпусе, После синхронизации со спутниками при помощи матричного стабилизатора камера сама компенсирует вращение звездного купола и в результате получатся снимки статичных звезд на большом фокусном расстоянии и с длинной выдержкой. У меня есть пульт дистанционного управления, так что я могу использовать ручную выдержку длиной более 30 с.

И напоследок еще один совет. Сама по себе съемка звезд не является чем-то экстраординарным. Как вы увидели, делать это совсем не сложно. Поэтому старайтесь выбрать место для астрофото так, чтобы земной пейзаж как-то интересно перекликался со звездным небом и тогда у вас вполне может получиться шедевр.

Введение

В интернете:

  • много инструкций по сложению телескопических снимков небесных объектов
  • много статей о фотографировании звёздного неба на обычные фотоаппараты с обычными объективами. Как правило, тема сложения кадров не затрагивается.

Задача этого сообщения — объединить технологии сложения кадров со съёмкой ночных ландшафтов на обычные фотоаппараты без телескопа. А зачем вообще люди складывают много кадров для получения одной картинки? В первую очередь — чтобы избавиться от шума.

У широкоугольной съёмки свои особенности: в кадре и вращающееся небо, и неподвижная относительно фотоаппарата земля с деревцами, горами и прочими красотами природы. Сразу предупрежу, что я скверно обрабатываю фотографии. Я не самый искушённый астрофотограф, просто делюсь своим опытом. Вполне возможно, что некоторые шаги обработки делаю неразумно или даже неправильно. Буду рад уточнениям и дополнениям.

Для кого: эта запись для тех, кто умеет работать с форматом RAW, пользоваться масками в GIMP или Photoshop. Для тех, кто уже вкусил прелестей широкоугольной астрофотографии и хочет большего. Вряд ли надо начинать знакомство с ночной съёмкой с данной статьи.

Необходимо: снимающий в RAW фотоаппарат с объективом, штатив, компьютер.

Очень желательно: программируемый пультик (использую PiXeL TC-252 N3 с фотоаппаратом Canon 6D) или приложение на смартфон для управления камерой по Wi-Fi.

Что предстоит: выбрать место с хорошим небом; сделать 30–50 кадров с правильными параметрами; пользуясь этой записью, сложить кадры в свободной программе IRIS; допилить в Photoshop или GIMP.

Эта запись основана на замечательной инструкции за авторством Александра Мереминского, где речь идёт о сложении и обработке фотографий астрономических объектов (без ландшафта). Я же расскажу, какие особенности возникают при работе с ночными пейзажами. Того, что написано ниже, должно хватить для создания качественных снимков, однако крайне рекомендую ознакомиться с руководством А. Мереминского для получения важных теоретических знаний.

Я решил, что такая запись может быть кому-то полезна, когда получил вот такую картинку:

Canon 6D + Canon 24mm f/1.4L II @f/2.5; ISO 16000; 15 кадров × 15 сек; darks, offsets.

Для создания этой фотографии я использовал аж 46 кадров. Зачем, собственно, люди складывают картинки, проиллюстрирует следующая анимация. На ней с картинкой выше сравнивается один из кадров, из которых она была получена. Передвигая бегунки в LightRoom, я выставил некоторые цифры шумоподавления, усилил контраст на одиночном кадре. Нажмите на картинку, чтобы анимация заиграла.

Увеличение 4:1

Разница в слабых деталях просто колоссальная. Оно и неудивительно: когда используешь функцию шумоподавления для одного кадра, машина не в состоянии понять, где цифровой шум, а где — слабая звезда. В этом и состоит основная идея сложения кадров. Ведь цифровой шум, возникающий на матрице — сигнал в основном случайный. Получается, что на конкретном пикселе на одном снимке шум есть, а на другом снимке на этом же пикселе шума нет. Звезда же всё время находится на одном месте (естественно, после учёта вращения неба), поэтому сигнал от звезды при наложении кадров усиливается, а шум усредняется и в той или иной степени исчезает. Увеличение соотношения сигнал/шум — фундаментальная задача для астрономов, и подобная техника применяется для обработки снимков во всех профессиональных обсерваториях мира.

Вот ссылка на все кадры, использованные для создания фото «Крымский Путь». Можете скачать всю папку и использовать этот материал для выполнения данного руководства, чтобы потренироваться. Можно попробовать поработать с одним кадром и сделать из него что-то поприличнее. Тогда можно будет понять, стоит ли делать вместо одного кадра пятьдесят штук или результат Вас устраивает и так.

Основные отличия визуала от астрофото

Визуальщики ориентируются на большие аппертуры (размеры объективов). Поэтому среди таких любителей, нередко встречаются телескопы с диаметром зеркала 300-400 мм. При этом монтировка, способная нести такой груз, используется азимутальная — как правило это монтировка Добсона. Её особенностью является простота и дешевизна изготовления. Даже промышленные варианты оказываются не очень дорогими и поэтому вполне доступны.

Для астрофото размер объектива не так важен, поскольку вместо глаза используется более чувствительные фотодатчики. Но при этом требуется использовать только экваториальную монтировку. Такие монтировки стоят дороже в первую очередь из-за того, что к ним предъявляется сразу несколько дополнительных требований: они должны быть достаточно грузоподъёмны и быть моторизироваными.

Пример треков звезд при неверном гидировании

Подготовленность зрителя

Неподготовленный зритель мало знаком с астрономией, он не просматривает десятки астрофотографий в день и не в курсе как в «идеале» должен выглядеть объект. Такой зритель больше ориентируется на визуальную красоту, примерно как на красивый пейзаж. Ему нужно продемонстрировать насыщенность цвета, резкость в деталях и композицию в целом.

Также такие люди прекрасно реагируют на то, о чём им вроде-как известно, например фото Луны или планет. Луна в большом масштабе (увеличении), где можно рассмотреть массу мелких кратеров будет куда интересней, чем Кольцо (M57), на котором почти ничего не видно. Совсем уж скучными будут рассеянные скопления — неподготовленный пользователь видит лишь набор светлых точек. При этом Луна была снята при тестировании фокусировки, а на Кольцо астроном потратил целую ночь съемки и несколько дней на обработку. Неподготовленный пользователь лишь заметит: «Прикольное колечко, но слишком маленькое, покажи лучше ещё раз Луну». :-)

Хороший отклик идёт от пейзажного астрофото, где помимо неба, в кадре присутствуют земные объекты. Мы, любители-астрофотографы знаем, что это не совсем то астрофото, которым занимаемся (через телескоп), но, по факту, астропейзаж котируется значительно выше, разве что это не Плеяды или Большая Туманность Ориона раскрашенные безумно-насыщенными цветами.

Поэтому, первое правило для астрофотографа — определить свою аудиторию. От этого уже решать какие объекты снимать и демонстрировать.

Для подготовленного зрителя уже не нужно объяснять основы астрофотографии. Поэтому задача здесь сводится к тому, чтобы подготовить свою работу к показу. Об этом и пойдёт речь дальше.

Важность/неважность оборудования

И хотя астрофото принято сопровождать подробным описанием используемого оборудования, на практике же оно используется только для того, чтобы оценить старания астрофотографа. Хорошо известно, что с простым оборудованием чтобы получить хороший результат, потребуется намного больше труда. Именно поэтому различные конкурсы астрофото по сути своей несправедливы — в них дорогое оборудование в заведомо выигрышном положении.

Если подойти к предполагаемому делению, то останется только два фактора: аппертура и полезная нагрузка монтировки. Условно можно выделить две основные группы: первая — легкие и простые монтировки, вроде EQ3 и EQ5 с рефлекторами до 200 мм, и вторая — EQ6 и HEQ5 с рефлекторами от 200мм и выше.

Класс монтировки будет влиять на длительность выдержки. Это хорошо заметно по снимкам туманных объектов, вроде Конской головы, Пузыря или Ириса. Для того, чтобы получить аналогичный снимок, для слабой монировки придется использовать более короткие выдержки и значительно больше кадров для сложения (в десятки раз), не говоря уже о более трудоёмкой последующей обработке.

Есть два пути. Первый — наращивание мощности (стоимости) оборудования, а значит и более простая последующая обработка, и второй — выжимание максимума из обработки при простом оборудовании.

Теперь посчитаем. На рефлекторе 150/750 и Nikon D5100 (размер пикселя 4,7 микрон) пиксельный масштаб изображения будет равен 1,29 секунд/пиксел. При этом оптическая разрешающая способность — 0,93 секунды. Таким образом, с этой матрицей ещё не достигнут предел разрешения телескопа.

В приведённом выше примере от Toshiya Arai со скоплением M13 пиксельный масштаб составляет 0,99 сек/пиксель, то есть это достаточно серьезная детализация, но которая может быть достигнута на более простом оборудовании. У Toshiya Arai телескоп 250мм Кассегрен с f/5 (фокус — 1250мм), а матрица имеет пиксель 6 микрон.

Если мы просто поставим на этот телескоп Nikon D5100, то получим разрешение 0,78 секунд/пиксел. При этом же фотоаппарате, чтобы получить 0,99 сек/пиксель (как у снимка M13) потребуется более простой телескоп: 200/1000.

Естественно, мы опускаем принципиальные различия между обычным фотоаппаратом и астрокамерой.

Таким образом, если говорить о разрешении/детализации снимка, то пиксельный масштаб позволяет оценить этот параметр в числах и фактически без учета используемого оборудования.

Если нам нужно сравнить несколько астрофото одного объекта, то делать это следует со снимками с похожим пиксельным масштабом. Только так можно понять предельные возможности своего оборудования и на что вообще можно рассчитывать в своих работах.

Как подключать системную камеру к телескопу?

Системную камеру или фотоаппарат можно подключать к окуляру телескопа, крепится она так же просто, как и к любой другой фотооптике. Для того чтобы все работало, как нужно, нам понадобится всего две детали, это – универсальный Т-адаптер для возможности закрепить фотоаппарат к окулярному узлу и переходник на нужный байонет. Так можно прикрепить любую камеру со съемным объективом.

Таким образом, вы видите, что астрофотография через телескоп вполне реальна и достаточно доступна.

Коррекция и улучшение изображения

После калибровки, выравнивания и наложения, следует исправить цветовой баланс, повысить контрастность изображения, для улучшения видимости слабых деталей. Возможно, вы захотите применить какой либо тип шумоподавления и другие более сложные технические методы.

Все это можно сделать в ранее упомянутых программах для обработки изображения (MaxDSLR, AIP, AstroArt и IRIS).

Однако, на этой стадии обработки, многие предпочитают работать с общими программами, например, Photoshop.

Композиция и основная идея снимка

Грубо говоря, нужно акцентировать внимание зрителя на том, что хочет показать астрофотограф. Если это шаровое скопление, то наверное только само скопление, а не окружающие его звёзды или галактики. Если это галактика/туманность, то это может быть цвет или повышенная детализация.

Если изображение имеет большой охват (радиус поля), например на 100мм объектив, то детализация уже не будет иметь решающего значения, зато можно выделить темные или цветные поля.

Часто возникает вопрос об ориентации изображении. Бытует мнение, что нужно ориентировать фото так, чтобы север оказался вверху. На мой взгляд это лишено смысла. Хорошим примером будет скопление Стрекоза NGC457 (моя работа). Первый снимок — «традиционная» ориентация (точнее один из вариантов):

Стрекоза NGC 457 — традиционное расположение

Однако если его повернуть, то фигура однозначно напоминает сову (Owl Cluster) (рисунок с просторов Интернета):

Сова NGC 457

С моей точки зрения, изображение можно «крутить» как угодно, ведь мы знаем, что во Вселенной нет понятия верх/низ, а если и есть, то оно перевернуто, ведь мы смотрим через телескоп. :-)

Объективы Canon EF-S DX и Nikon DX

Датчики в цифровых и зеркальных фотоаппаратах бывают разных размеров. Некоторые, как Canon 5D или Nikon D3, являются «полноразмерными» на 36 мм х 24 мм (такого же размера, как традиционная 35-миллиметровая пленка). Но большинство из них меньше, только лишь от 22 до 24 мм по горизонтали и от 15 до 16 мм по вертикали.

Хороший большой сенсор в фокальной плоскости очень востребован среди всех фотографов. Производители камер поняли, что они могли бы разработать специализированный набор объективов с небольшими датчиками, более компактными и менее дорогими, которые смогут по-прежнему обеспечивать хорошее оптическое исполнение. Canon использует аббревиатуру EF-S, обозначающие эти конкретные модели, а Nikon — DX.

Эти EF-S и DX объективы, как правило, имеют специфический задний элемент. Он немного выступает из монолитного корпуса камеры и охватывает меньший круг изображения. Когда эти линзы используются с большим датчиком, они начинают виньетировать и создают фото с ужасными характеристиками в углах снимка. Поэтому Canon и Nikon не рекомендуют их использование с полноразмерными сенсорами.

На какую сумму вы рассчитываете?

Определитесь с вашим бюджетом и придерживайтесь принятому решению. Не забудьте, что в бюджет необходимо внести стоимость для таких мелочей, как адаптер для телескопа. Для начала работы помимо адаптера и телескопа, нужна будет и камера для астрофотографий. Если вы решите серьезно заниматься астрофотографий Deep Sky объектов, то вам потребуются аксессуары для фокусировки, дистанционный спуск таймера, программное обеспечение, возможно ноутбук для использования в полевых условиях. Вы можете получить все это, имея и достаточно скромный бюджет, однако это не шахматы, где вам практически не нужны расходы на оборудование.

Даже с неограниченным бюджетом, вам по-прежнему требуется самоотверженность и опыт, чтобы преуспеть в этом деле. Будьте готовы инвестировать свое время в изучение ремесла астрофотографии

На рынках все ещё доступны камеры предыдущих поколений, такие как Canon 350D и Nikon D50. Однако, более старые модели, которые были изготовлены до 2004 года, были с относительно высокими уровнями шума. Будьте также осторожны с камерами начального поколения, такими как Canon 10D, которые используют USB1 и требуют уйму времени, чтобы загрузить изображения.

PS: горькая правда

Бонус для тех, кто дочитал до конца. Всю мудрость данной записи можно уместить в одном предложении: делайте десяток-другой фотографий одной области неба с одинаковыми настройками и складывайте их в DeepSkyStacker; с сериями Dark, Offset и Flat возиться не стоит.

DeepSkyStacker — это аналог IRIS со значительно более удобным и интуитивным управлением. Примечательно, что авторы обоих программ — французы. Результат программы дают примерно одинаковый. Для современных матриц серии Dark, Offset и Flat на конечный результат почти не влияют. Так что данную запись можно рассматривать как некое научно-популярное пояснение того, что происходит в профессиональной и продвинутой любительской астрофотографии. Процесс учёта темнового тока, шумов считывания и виньетирования называется калибровкой, как правило, он автоматизирован. К примеру, есть сервис itelescope.net, предоставляющий платные услуги удалённой астрофотографии с роботизированных телескопов. Полученные кадры будут автоматически откалиброваны, но для эстетов предоставляется оригинал и калибровочные кадры отдельно.

  • Список записей
  • Наверх

ISO – это усиление

Мысль о том, что увеличение ISO повышает чувствительность сенсора камеры – частое заблуждение. ISO не меняет чувствительность. Увеличение значения шкалы увеличивает яркость, усиливая сигнал сенсора. В мире электроприборов усиление иногда называют «приростом». Так же, как мы можем получить «прирост» в весе, если будем больше есть, снимок может получить «прирост» яркости при более высоком значении ISO.

Шкала ISO никак не влияет на количество сигнала (света), которое может получить камера. Если требуется большая чувствительность, нужно увеличить либо выдержку, либо размер диафрагмы (снизить диафрагменное число).

Выводы

  • Определи своего зрителя. Не все астрофото достойны публикации.
  • Есть технические моменты, которые мы можем выделить на астрофото для обсуждения.
  • Есть «хитрости», которые позволяют скрыть проблемы в изображении.
  • Цвет звезд — можно обсуждать, туманностей — не стоит.
  • Монохром дает возможность получить более высокую детализацию.
  • Форумы — далеко не лучшее место для обсуждений своих работ.
  • Изучать работы астрофотографов лучше в 100% масштабе. Так видна реальная картинка.
  • Художественные предпочтения авторов — их прерогатива, но развиваются со временем и опытом.
  • Нужно избегать распространенных «штампов» при оценке астрофото. Принимать следует только конкретику.

Что можно увидеть в любительский телескоп. Примеры фото
Как я заснял НЛО :-)

Более высокое значение ISO не создает дополнительный шум

Давайте перейдем к главному: высокое ISO не повышает количество видимого шума на фотографии.

Перечитайте предложение еще раз, поймите, что этот факт идет вразрез с вашими представлениями об ISO и позвольте мне рассказать подробнее.

Высокое ISO делает следующее:

  • Повышает яркость изображения;
  • Сокращает общий динамический диапазон;
  • Часто (например, при астрофотографии) даже сокращает видимый шум.

Да, я знаю, что вы думаете: «Тогда почему, когда я выбираю большие значения шкалы, я получаю больше шума?». Вот ответ:

В большинстве ситуаций фотографы используют режимы P (Программный), A/Av (Приоритет диафрагмы) или S/Tv (Приоритет выдержки). При работе с ними, если выбрать более высокое ISO, относительного шума станет больше. Однако, многие не понимают, что само ISO здесь ни при чем.

Большее количество шума при высоких значениях шкалы ISO и автоматических режимах (P, A/Av или S/Tv) появляется из-за ответного сокращения камерой выдержки или размера диафрагмы. Многие же начинают грешить на ISO, хотя причиной является более низкое (из-за выдержки или диафрагмы) ОСШ.

Работая в автоматическом режиме, камера пытается достичь нейтральной экспозиции и компенсирует повышение ISO, сокращая количество света, попадающее в камеру. Это осуществляется либо сокращением выдержки (в режиме A/Av), либо уменьшением диаметра диафрагмы для текущего снимка (S/Tv), либо обоими способами одновременно (режим P).

Поэтому причина появления шума – это сокращение выдержки и диаметра диафрагмы. Снимок не становится более шумным из-за высокого ISO. Как уже упоминалось, причина в низком ОСШ.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий