Kosminė drobė: įvaldykite kosmoso fotografijos technikas stulbinančiai astrofotografijai

Kosmoso žavesys žavi žmoniją tūkstantmečiais. Tobulėjant technologijoms, dabar galime užfiksuoti kvapą gniaužiantį kosmoso grožį per astrofotografiją. Šis išsamus vadovas suteiks jums žinių ir technikų, reikalingų norint sukurti stulbinančius žvaigždžių, planetų, ūkų ir galaktikų vaizdus, nepriklausomai nuo jūsų buvimo vietos Žemėje.

Kosmoso fotografijos pagrindų supratimas

Prieš pradedant nagrinėti konkrečias technikas, labai svarbu suvokti pagrindinius kosmoso fotografijos principus. Šie principai galioja, nesvarbu, ar naudojate paprastą DSLR fotoaparatą, ar sudėtingą teleskopo ir fotoaparato sistemą.

Šviesos tarša: pasaulinis iššūkis

Viena didžiausių kliūčių astrofotografijai yra šviesos tarša – dirbtinis nakties dangaus pašviesėjimas. Ši visur paplitusi problema veikia astrofotografus visame pasaulyje, paveikdama vaizdo kokybę ir blankių dangaus objektų matomumą. Švelninimo strategijos yra labai svarbios.

• Vieta, vieta, vieta: ieškokite tamsaus dangaus vietų, esančių toliau nuo miesto centrų. Tokie ištekliai kaip „Dark Sky Finder“ svetainė gali padėti nustatyti sritis su minimalia šviesos tarša. Tarptautinės tamsaus dangaus asociacijos (IDA) sertifikatai rodo išskirtinai tamsius regionus visame pasaulyje. Pavyzdžiui, Aoraki Mackenzie Naujojoje Zelandijoje arba NamibRand gamtos rezervatas Namibijoje siūlo stulbinančiai tamsų dangų.
• Šviesos taršos filtrai: šie filtrai selektyviai blokuoja tam tikrus šviesos bangos ilgius, kuriuos dažniausiai skleidžia dirbtinis apšvietimas, taip pagerindami kontrastą ir atskleisdami blankias detales. Yra įvairių tipų, įskaitant plačiajuosčius ir siaurajuosčius filtrus.
• Planavimas atsižvelgiant į Mėnulį: Mėnulio ryškumas gali ženkliai paveikti astrofotografiją. Planuokite savo sesijas per jaunaties fazes, kai dangus yra tamsiausias. Pasikonsultuokite su mėnulio kalendoriumi ar astronomijos programėle, kad nustatytumėte optimalias datas.

Žemės sukimasis: žvaigždžių sekimas

Dėl Žemės sukimosi atrodo, kad žvaigždės juda dangumi. Ilgos ekspozicijos astrofotografijoje šis judėjimas gali sukelti neryškius vaizdus. Norint tai kompensuoti, jums reikės sekimo montuotės arba žvaigždžių sekiklio. Šie prietaisai kompensuoja Žemės sukimąsi, leisdami jums užfiksuoti ryškius dangaus objektų vaizdus.

• Žvaigždžių sekikliai: nešiojami ir įperkami žvaigždžių sekikliai idealiai tinka plačiakampėms astrofotografijoms su fotoaparatais ir objektyvais. Jie išlygiuojami su dangaus ašigaliu ir lėtai sukasi, kad atitiktų Žemės sukimąsi.
• Ekvatorinės montuotės: tvirtesnės ir tikslesnės ekvatorinės montuotės yra skirtos naudoti su teleskopais. Jos turi dvi sukimosi ašis, viena išlygiuota su Žemės ašimi, leidžianti tiksliai sekti dangaus objektus.
• Gidavimo sistemos: pažengę astrofotografai dažnai naudoja gidavimo sistemas, kad dar labiau pagerintų sekimo tikslumą. Šios sistemos naudoja atskirą gidavimo kamerą ir teleskopą, kad stebėtų gido žvaigždės padėtį ir realiu laiku atliktų montuotės sekimo korekcijas.

Būtina įranga kosmoso fotografijai

Įranga, kurios jums prireiks astrofotografijai, priklauso nuo jūsų tikslų ir biudžeto. Štai būtinos įrangos apžvalga:

Fotoaparatai: DSLR vs. specializuotos astrokameros

Kosmoso fotografijai galima naudoti tiek DSLR, tiek specializuotas astrokameras. Kiekviena turi savo privalumų ir trūkumų.

• DSLR (skaitmeniniai veidrodiniai fotoaparatai): universalūs ir lengvai prieinami DSLR yra geras atspirties taškas astrofotografijai. Jie gali būti naudojami tiek dienos, tiek nakties fotografijai. Tačiau jie paprastai turi didesnį triukšmo lygį ir yra mažiau jautrūs silpnai šviesai, palyginti su specializuotomis astrokameromis. Modifikavus DSLR fotoaparatą, pašalinus infraraudonųjų spindulių (IR) filtrą, galima pagerinti jo jautrumą tam tikriems šviesos bangų ilgiams, ypač vandenilio alfa (Hα), kurį skleidžia daugelis ūkų.
• Specializuotos astrokameros: sukurtos specialiai astrofotografijai, šios kameros pasižymi puikiu našumu esant prastam apšvietimui. Jos paprastai turi aušinamus jutiklius, kad sumažintų šiluminį triukšmą, ir didesnį kvantinį efektyvumą (QE), o tai reiškia, kad jos yra jautresnės šviesai. CMOS ir CCD kameros yra du dažniausiai pasitaikantys astrokamerų tipai. CMOS kameros paprastai yra pigesnės ir siūlo greitesnį nuskaitymo greitį, o CCD kameros pasižymi mažesniu triukšmo lygiu ir geresniu dinaminiu diapazonu.

Objektyvai ir teleskopai: šviesos surinkimas iš tolimų objektų

Objektyvas ar teleskopas yra atsakingas už šviesos surinkimą iš tolimų dangaus objektų ir jos fokusavimą į fotoaparato jutiklį. Kuo didesnė apertura (objektyvo ar teleskopo skersmuo), tuo daugiau šviesos jis gali surinkti, todėl gaunami ryškesni ir detalesni vaizdai.

• Objektyvai: plačiakampiai objektyvai (pvz., 14 mm, 24 mm) idealiai tinka Paukščių Tako ar žvaigždynų plačiakampiams vaizdams fiksuoti. Teleobjektyvai (pvz., 200 mm, 300 mm) gali būti naudojami fotografuojant ryškesnius ūkus ir galaktikas.
• Refraktoriniai teleskopai: šie teleskopai naudoja lęšius šviesai fokusuoti. Jie puikiai tinka planetų ir Mėnulio fotografijai dėl ryškių vaizdų ir didelio kontrasto. Apochromatiniai refraktoriai (APO) yra labai gerai ištaisyti nuo chromatinės aberacijos, todėl gaunami dar ryškesni vaizdai su minimaliu spalvų iškraipymu.
• Reflektoriniai teleskopai: šie teleskopai naudoja veidrodžius šviesai fokusuoti. Jie paprastai yra pigesni nei tos pačios apertūros refraktoriai. Niutono reflektoriai yra populiarus pasirinkimas gilaus dangaus astrofotografijai dėl didelių apertūrų ir santykinai mažos kainos. Cassegrain teleskopai siūlo ilgesnius židinio nuotolius kompaktiškame dizaine, todėl tinka planetų ir Mėnulio fotografijai.

Montuotės: kosmoso sekimas

Kaip minėta anksčiau, sekimo montuotė yra būtina ilgos ekspozicijos astrofotografijai. Montuotė kompensuoja Žemės sukimąsi, leisdama jums užfiksuoti ryškius dangaus objektų vaizdus.

• Alt-azimuto montuotės: šios montuotės juda aukštyje (aukštyn ir žemyn) ir azimute (kairėn ir dešinėn). Jas paprasta naudoti, bet jos netinka ilgos ekspozicijos astrofotografijai, nebent naudojamos su lauko derotatoriumi.
• Ekvatorinės montuotės: šių montuočių viena ašis yra išlygiuota su Žemės ašimi, todėl jos gali sekti žvaigždes vienu varikliu. Jos yra būtinos ilgos ekspozicijos astrofotografijai. Vokiškos ekvatorinės montuotės (GEM) yra paplitęs ekvatorinių montuočių tipas.

Filtrai: vaizdo kokybės gerinimas

Filtrai gali būti naudojami vaizdo kokybei pagerinti, blokuojant nepageidaujamą šviesos taršą arba selektyviai praleidžiant tam tikrus šviesos bangų ilgius.

• Šviesos taršos filtrai: kaip aptarta anksčiau, šie filtrai blokuoja tam tikrus šviesos bangų ilgius, kuriuos skleidžia dirbtinis apšvietimas.
• Siaurajuosčiai filtrai: šie filtrai praleidžia tik labai siaurą bangų ilgių diapazoną, pvz., vandenilio alfa (Hα), deguonies III (OIII) ir sieros II (SII). Jie naudojami emisijos ūglų vaizdams fiksuoti, kurie skleidžia šviesą šiais konkrečiais bangų ilgiais. Siaurajuosčiai filtrai yra ypač veiksmingi šviesos užterštose vietose.
• Planetų filtrai: šie filtrai pagerina planetų bruožų kontrastą. Pavyzdžiui, raudonas filtras gali pagerinti Marso paviršiaus detalių matomumą, o mėlynas filtras gali paryškinti debesų ypatybes Jupiteryje.

Kosmoso fotografijos technikų įvaldymas

Kai turėsite reikiamą įrangą, laikas mokytis technikų, kaip užfiksuoti stulbinančius kosmoso vaizdus.

Fokusavimas: ryškių vaizdų pasiekimas

Norint gauti ryškius astrofotografijos vaizdus, būtina pasiekti tobulą fokusą. Dėl didžiulių atstumų automatinis fokusavimas paprastai yra neveiksmingas. Būtinas rankinis fokusavimas.

• Fokusavimas per „Live View“: naudokite fotoaparato „Live View“ režimą, kad padidintumėte ryškią žvaigždę ar planetą. Reguliuokite fokusą, kol žvaigždė atrodys kaip mažas, ryškus šviesos taškas. Fokusavimo kaukės, tokios kaip Bachtinovo kaukė, gali padėti pasiekti precizišką fokusą.
• Hartmanno kaukė: dar viena fokusavimo priemonė, Hartmanno kaukė sukuria difrakcijos spyglius, kurie susilieja į vieną tašką, kai vaizdas yra fokuse.
• Elektroninės fokusavimo priemonės: elektroniniai fokusatoriai leidžia tiksliai ir nuotoliniu būdu fokusuoti, o tai ypač naudinga teleskopinei astrofotografijai.

Ekspozicija: silpnos šviesos fiksavimas

Ekspozicija reiškia šviesos kiekį, pasiekiantį fotoaparato jutiklį. Astrofotografijoje dažnai reikalingos ilgos ekspozicijos, norint užfiksuoti blankias dangaus objektų detales.

• ISO: ISO nustato fotoaparato jutiklio jautrumą šviesai. Didesnės ISO vertės leidžia užfiksuoti blankesnes detales, tačiau jos taip pat padidina triukšmo lygį. Geras atspirties taškas yra ISO 800 arba 1600, tačiau gali tekti jį koreguoti priklausomai nuo fotografuojamo objekto ryškumo ir šviesos taršos kiekio.
• Diafragma: diafragma reiškia objektyvo ar teleskopo angos dydį. Didesnė diafragma leidžia daugiau šviesos pasiekti jutiklį, todėl gaunami ryškesni vaizdai ir trumpesni ekspozicijos laikai. Objektyvai ir teleskopai dažnai apibūdinami pagal jų f numerį, kuris yra židinio nuotolio ir diafragmos skersmens santykis. Mažesnis f numeris rodo platesnę diafragmą ir greitesnį objektyvą ar teleskopą.
• Ekspozicijos laikas: ekspozicijos laikas yra laiko tarpas, per kurį fotoaparato jutiklis yra veikiamas šviesos. Ilgesni ekspozicijos laikai leidžia užfiksuoti blankesnes detales, tačiau taip pat padidina neryškių vaizdų riziką dėl sekimo klaidų ar atmosferos turbulencijos. Eksperimentuokite su skirtingais ekspozicijos laikais, kad rastumėte optimalų nustatymą savo įrangai ir sąlygoms.
• 500 taisyklė: pagrindinė gairė, kaip nustatyti maksimalų ekspozicijos laiką (sekundėmis), kol žvaigždžių pėdsakai tampa pastebimi. Padalinkite 500 iš savo objektyvo židinio nuotolio. Pavyzdžiui, naudojant 50 mm objektyvą, maksimalus ekspozicijos laikas būtų 10 sekundžių (500 / 50 = 10). Tai tik atspirties taškas, ir gali prireikti korekcijų, priklausomai nuo jūsų sekimo tikslumo ir konkretaus naudojamo objektyvo.

Vaizdo gavimas: kalibravimo kadrų fiksavimas

Norint pagerinti vaizdo kokybę ir sumažinti triukšmą, būtina fiksuoti kalibravimo kadrus kartu su šviesiaisiais kadrais (fotografuojamo dangaus objekto vaizdais).

• Šviesieji kadrai: tai yra fotografuojamo dangaus objekto vaizdai.
• Tamsieji kadrai: tai yra vaizdai, daryti su uždengtu objektyvo dangteliu ar teleskopu, naudojant tą patį ekspozicijos laiką ir ISO kaip ir jūsų šviesieji kadrai. Tamsieji kadrai fiksuoja šiluminį triukšmą, kurį generuoja fotoaparato jutiklis.
• Plokštieji kadrai: tai yra vaizdai, daryti fotografuojant tolygiai apšviestą paviršių, pavyzdžiui, šviesdėžę ar giedrą dangų prietemoje. Plokštieji kadrai fiksuoja vinjetavimą (kampų patamsėjimą) ir dulkių dėmes ant jutiklio.
• Poslinkio kadrai: tai yra vaizdai, daryti su trumpiausiu įmanomu ekspozicijos laiku ir tuo pačiu ISO kaip ir jūsų šviesieji kadrai. Poslinkio kadrai fiksuoja fotoaparato jutiklio nuskaitymo triukšmą.

Apdorojimas po fotografavimo: kosmoso grožio atskleidimas

Apdorojimas po fotografavimo yra esminis astrofotografijos etapas. Jis apima programinės įrangos naudojimą jūsų vaizdams kalibruoti, sudėti ir patobulinti.

Kalibravimas: netobulumų šalinimas

Kalibravimas apima tamsiųjų, plokščiųjų ir poslinkio kadrų naudojimą netobulumams iš šviesiųjų kadrų pašalinti.

• Tamsiojo kadro atimtis: atimkite tamsųjį kadrą iš kiekvieno šviesiojo kadro, kad pašalintumėte šiluminį triukšmą.
• Plokščiojo lauko korekcija: padalinkite kiekvieną šviesųjį kadrą iš plokščiojo kadro, kad ištaisytumėte vinjetavimą ir dulkių dėmes.
• Poslinkio kadro atimtis: atimkite poslinkio kadrą iš kiekvieno šviesiojo, tamsiojo ir plokščiojo kadro, kad pašalintumėte nuskaitymo triukšmą.

Sudėjimas: signalo ir triukšmo santykio didinimas

Sudėjimas (stacking) apima kelių kalibruotų šviesiųjų kadrų sujungimą, siekiant padidinti signalo ir triukšmo santykį. Šis procesas sumažina atsitiktinį triukšmą ir atskleidžia blankias detales.

• Programinė įranga: populiari sudėjimo programinė įranga apima DeepSkyStacker (DSS) skirta Windows ir Siril (prieinama Windows, macOS ir Linux). Šios programos automatiškai išlygiuoja ir sudeda jūsų vaizdus.
• Išlygiavimas: programinė įranga išlygiuoja vaizdus pagal žvaigždžių pozicijas.
• Integracija: išlygiuoti vaizdai yra sujungiami naudojant įvairius algoritmus, siekiant sumažinti triukšmą ir pagerinti detales.

Tobulinimas: detalių išryškinimas

Po sudėjimo galite naudoti vaizdų redagavimo programinę įrangą, kad dar labiau patobulintumėte savo vaizdus.

• Programinė įranga: populiarūs pasirinkimai yra Adobe Photoshop, PixInsight ir GIMP.
• Lygiai ir kreivės: reguliuokite lygius ir kreives, kad pagerintumėte kontrastą ir ryškumą.
• Spalvų balansas: reguliuokite spalvų balansą, kad pasiektumėte natūraliai atrodančias spalvas.
• Triukšmo mažinimas: taikykite triukšmo mažinimo technikas, kad dar labiau sumažintumėte triukšmo lygį.
• Aštrinimas: paaštrinkite vaizdą, kad paryškintumėte detales. Būkite atsargūs, kad neperaštrintumėte, nes tai gali sukelti artefaktų.
• Gradiento šalinimas: pašalinkite gradientus, kuriuos sukelia šviesos tarša ar netolygus apšvietimas.

Pažangiosios kosmoso fotografijos technikos

Įgiję patirties, galite tyrinėti pažangesnes astrofotografijos technikas.

Mozaikos vaizdavimas: plačiakampių vaizdų kūrimas

Mozaikos vaizdavimas apima kelių persidengiančių didelio objekto vaizdų fiksavimą ir jų sujungimą, kad būtų sukurtas plačiakampis vaizdas. Ši technika naudinga fotografuojant didelius ūkus ar galaktikas, kurie netelpa į vieną kadrą.

Aukštos raiškos planetų vaizdavimas: smulkių detalių fiksavimas

Aukštos raiškos planetų vaizdavimas apima trumpų vaizdo klipų fiksavimą ir geriausių kadrų sudėjimą, siekiant atskleisti smulkias detales. Ši technika reikalauja puikių matomumo sąlygų (atmosferos stabilumo) ir aukštos kokybės teleskopo bei fotoaparato.

„Laimingas“ vaizdavimas (Lucky Imaging): atmosferos turbulencijos įveikimas

„Laimingas“ vaizdavimas apima didelio skaičiaus trumpo išlaikymo vaizdų fiksavimą ir aštriausių kadrų (tų „laimingųjų“) pasirinkimą sudėjimui. Ši technika padeda įveikti atmosferos turbulencijos poveikį, kuris gali sulieti vaizdus.

Nuotolinė astrofotografija: prieiga prie geriausio dangaus

Tiems, kurie gyvena šviesos užterštose vietose, nuotolinė astrofotografija suteikia galimybę pasiekti tamsų dangų, nereikia keliauti. Kelios observatorijos visame pasaulyje siūlo nuotolinės astrofotografijos paslaugas, leidžiančias nuotoliniu būdu valdyti teleskopą ir fotoaparatą bei fiksuoti vaizdus iš tyro, tamsaus dangaus vietų.

Įkvėpimas ir ištekliai kosmoso fotografams visame pasaulyje

Susisiekite su pasauline astrofotografijos bendruomene, kad gautumėte įkvėpimo, patarimų ir palaikymo.

• Internetiniai forumai: „Cloudy Nights“ ir „Stargazers Lounge“ yra populiarūs internetiniai forumai astrofotografams.
• Socialiniai tinklai: sekite astrofotografus Instagram, Facebook ir Twitter.
• Astronomijos klubai: prisijunkite prie vietinio astronomijos klubo, kad susitiktumėte su kitais entuziastais ir mokytumėtės iš patyrusių astrofotografų.
• Knygos ir žurnalai: daugybė knygų ir žurnalų yra skirti astrofotografijai.
• Internetiniai kursai: keli internetiniai kursai siūlo išsamias instrukcijas apie astrofotografijos technikas.

Išvada: pradėkite savo astrofotografijos kelionę

Astrofotografija yra naudingas ir sudėtingas užsiėmimas, leidžiantis giliai susijungti su kosmosu. Įvaldę šiame vadove aprašytas technikas, galite užfiksuoti stulbinančius visatos vaizdus ir pasidalinti jos grožiu su pasauliu. Prisiminkite pradėti nuo pagrindų, būkite kantrūs ir niekada nenustokite mokytis. Visata yra didžiulė ir pilna stebuklų, laukiančių, kol juos atrasite. Sėkmingo fotografavimo!