Рецепты Астрофотографии Джима Соломона

Введение

Я смею считать, что моя техника астрофотографии позволяет добиваться результатов, которые почти предельны для возможностей моего довольно скромного оборудования. Поэтому я предлагаю данное «Руководство» остальным астро-фотографам, которые пытаются разгрызть гранит науки и тем, кто хотел бы выжать максимум из похожего оборудования. Надеюсь, такие ребята найдут данное руководство полезным.

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.

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».

Определения

Вот 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 CFA FAQ.
  • 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 информация

Многих 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 + Offset

где 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

Оборудование

Большинство 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:

Камеры:
Снимающая: Hutech-модифицированная Canon 350В DSLR (Type I)
Гидирующая: вебкамера Philips ToUcam Pro II 840k
Монтировка:
Celestron AS-GT
Телескопы:
Снимающий: рефлектор Ньютона Celestron C8-N: 8″ f/5 , F=1000mm
 => обновленный до JMI NGF DX3 низкопрофильной модели
Гидирующий: рефрактор Orion ST80: 80mm f/5 Ахромат, F=400mm
Крепеж гидирующего телескопа:
Кольца гидирующего телескопа Orion 07381 (пара), диаметр 105mm
Направляющая колец Orion 07382
Адаптеры, фильтры и т.д.:
T-кольцо: Orion 05224 для камер Canon EOS
Корректор комы : Baader MPCC
Барлоу: Celestron «Kit» 2x Барлоу (используется на гидирующем телескопе)
Удлинитель: трубка Orion 05123 1.25″ (для фокуса с вебкамерой)
Компьютеры:
Гидирование, фокусировка и съемка: лэптоп Toshiba TECRA 8100
Обработка: Самодельный PC с 3GHz P4, 2GB RAM и WinXP Pro
Программы:
Гидирование: GuideDog v1.0.6
Фокусировка и съемка: DSLRfocus v3.3.14 Beta
Просмотр EXIF: Canon Digital Photo Professional
Обработка: IRIS v5.30, Photoshop CS2
Кабели:
Вэбкамера к лэптопу: USB кабель, поставляемый в составе камеры
DSLR к лэптопу:
  • Управление длинными выдержками: C300P-20 от LPT-порта до камеры
  • Фокусировка и кадрирование: штатный USB кабель 350D
Лэптоп к монтировке:
  • СОМ-порт –порт RJ-22 Пульта управления AS-GT: Celestron 93920
Источники напряжения:
Монтировка: Celestron 18776
DSLR: Hutech EOS104 (аналогичен Canon ACK700)
Лэптоп: штатный A/C адаптер
Лайтбокс:
Разработка Donald Goldman Light Box

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. Накой, например, как JMI NGF DX3. Это я и сделал.

Планирование

Как 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 объектs 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. Почему это так можно посмотреть в соответствующей главе.
  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 самодельную таблицу, 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 поэкспериментировать.

Съемка

Мой 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

Сборка

Этап 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 выравнивание

В 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 Andy’s Shotglass (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 Съемка Flat Light-ов 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 Съемка Flat Light-ов, 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.

Фокусировка

Для помощи пользователям DSLR в фокусировке служит просто замечательная программа DSLRfocus и именно ей я и фокусируюсь. Потратьте некоторое время на этом этапе для максимально возможной точности фокусировки. Вам воздастся сторицей. Потратьте еще  5 минут для достижения идеального фокуса — и смею заметить, что N кадров с отличным фокусом дадут лучший результат, чем даже N+1 несфокусированных! Процедура такова:

  • Если Вы сняли камеру с T-кольца для съемки Flat Dark-ов снимите крышку и вновь присоедините камеру к T-кольцу фокусера.
  • Убедитесь, что 350D подключен к лэптопу посредством штатного USB кабеля.
  • Запустите DSLRfocus в Режиме Фокусировки, включите и подключитесь к камере.
  • Поместите звезду «точно в центр» поля DSLR.
  • Используйте ISO 100 и выдержку в районе 1-4 секунд. Необходимо, чтобы звезда была максимально яркой, но без клиппинга!
  • Для начала используйте качество изображения  — Medium/Normal. Затем настройтесь и проверьте результат в качестве — Large/Fine.
  • Если Ваша камера поддерживает блокировку зеркала – используйте ее. DSLRfocus 3.3.15 не поддерживает такую блокировку в Режиме Фокусировки 350D, что создает очевидные проблемы в моем излишне гибком Ньютоне. Если Вы находитесь в подобной ситуации, то прочтите комментарии, приведенные ниже.
  • Когда Вы посчитаете, что достигли идеального фокуса, затяните блокировку фокусера Вашего телескопа и затем сделайте еще один «контрольный» снимок. Если фокус не идеален, повторите до получения такового.

Как указано выше, Блокировка Зеркала имеет огромное значение для фокусировочных кадров на таких Ньютонах, как мой — который имеет тенденцию слишком сильно гнуться и не менее сильно вибрировать. Без Блокировки Зеркала большинство фокусировочных снимков – порядка секунды или около того – содержат путаницу смазанных звезд, делая невозможным определить момент достижения оптимального фокуса.

Таким образом, при использовании Ньютона и 350D – камеры, для которой Блокировка Зеркала не поддерживается DSLRfocus в Режиме Фокусировки – я использую другую стратегию фокусировки. В частности я снимаю довольно длительные, гидируемые снимки достаточно ярких звезд и просматриваю то, как четко разрешаются дифракционные пики. Под достаточно длинными кадрами я подразумеваю выдержки порядка 15 и даже более секунд. Для дешевых монтировок, имеющих кучу периодических ошибок гидирование такой «долгой» экспозиции помогает исключить монтировку как источник ошибок и разочарований. В идеале, однако, желательно использовать Блокировку Зеркала и использовать функцию анализа DSLRFocus для определения момента достижения оптимального фокуса.

Съемка Flat Light-ов

Как указывалось в предыдущих версиях этого руководства, мой процесс съемки Flat-ов изменился. В частности, теперь для засветки Flat-ов вместо сумеречного неба я использую Лайтбокс. Далее подробно об этом.

Сначала немного теории. Задачей Flat-ов является наиболее точно охарактеризовать оптическую систему так, чтобы в будущем, при обработке, Вы могли скорректировать такие вещи, как виньетирование (неравномерное освещенность оптики, а именно потемнение краев поля зрения камеры). Хороший набор Flat-ов также скорректирует пятна от пыли на сенсоре камеры. Идеальный Flat снимается по (идеально) равномерно освещенному объекту, когда камера/телескоп сфокусирован на Бесконечность.

Сумеречное небо дает приемлемое приближение к такому равномерно освещенному объекту. В частности, сумеречное небо в области нескольких часов к Востоку от Зенита дает довольно точное приближение. Однако недавно я решил, что Лайтбокс гораздо более приемлем для съемки Flat-ов, нежели сумеречное небо. Вот всего несколько причин, по которым я предпочитаю Лайтбокс:

  • При помощи Лайтбокса Flat-ы могут быть собраны в любое время (конечно и в темноте), а не только во время мимолетного мгновения сумерек, которое идеально для сбора Flat-ов.
  • При сборе Flat-ов  я могу повернуть мой излишне гибкий Ньютон точно в то положение, в котором он будет находиться при съемке Light-ов, а итоговый результат дает гораздо более точное соответствие между Flat-ами и Light-ами.
  • Идеальное время экспозиции может быть вычислено и затем использоваться постоянно. Теперь нет необходимости снимать кучи экспозиций Flat Light-ов во всех и каждой фото-сессии, отбрасывая те, которые недо- или передержаны.
  • Я могу фокусировать камеру на Бесконечность перед съемкой Flat-ов (обязательно!) наведением на звезду и использованием утилиты типа DSLRFocus.

Согласно своей роли в астрофотографии Flat-ы должны соответствовать Light-ам настолько точно, насколько это возможно. Итак, мы вводим следующее Главное Правило для Flat-ов:

Запрещается отсоединять, настраивать или еще как-нибудь касаться снимающей камеры от момента съемки первого Flat Light-а до конца съемки последнего Light-а.

На практике это означает то, что снимающая камера должна быть прочно присоединена, выровнена и сфокусирована на бесконечность до съемки Flat Light-ов. Крепление и выравнивание камеры описано выше в главе Сборка, а фокусировку мы разобрали в главе Фокусировка.

Приведу шаги, которые я делаю для сбора своих Flat Light-ов:

  • Сделать Быстрое Выравнивание монтировки для возможности перехода в желаемые координаты RA/DEC.
  • Сфокусировать камеру на бесконечность, если это еще не сделано.
  • «Отключиться» от камеры в DSLRfocus.
  • 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).
  • Поверните телескоп в положение с DEC целевого объекта и RA, значение которого лежит примерно посередине траектории, которую пройдет объект за время, пока Вы будете собирать Light-ы. Если Вы планируете, например, снимать свои Light-ы от момента, когда объект будет на местном Меридиане до момента, когда он будет на два часа к Западу от Меридиана, тогда поверните телескоп по RA в такое положение, в котором Ваш телескоп будет на один час Западнее Меридиана.
  • Проведите необходимые экспозиции. Я предпочитаю иметь, по крайней мере, 19 пригодных Flat Light-ов. Таким образом, я обычно делаю «на всякий случай» 20 или 21 кадр на случай, если с одним из кадров что-то случится. Если у Вас есть тросик управления спуском, то вместо прикасания к самой камере используйте его. Установите ISO на 100, Качество в «RAW» и активируйте Блокировку Зеркала. Выберите длину экспозиции так, чтобы Медианное значение стало 2048, что является серединой цифрового диапазона 12-разрядного АЦП камеры (0–4095). Вам потребуется поэкспериментировать с длительностью экспозиций, чтобы добиться этого и она будет колебаться в зависимости от фокусного расстояния используемого Вами телескопа. Позже, в данной главе я объясню это детально.
  • [Опционально, но Рекомендуется]: Извлечь флеш-карту из камеры и скопировать Flat Light-ы на PC … просто для гарантии того, что Вы их случайно не удалите и для их анализа в IRIS, чтобы убедиться в их правильной выдержке.

Приведу несколько дополнительных замечаний по правильной выдержке Flat Light-ов. Недоэкспонирование Flat Light-а приведет к дополнительному шуму, который будет внесен в Ваши Light-ы во время их обработки — при делении на Master Flat. Передержка Flat Light-ов сделает их абсолютно непригодными. Итак, мы должны быть внимательны к съемке этик кадров «по правилам». Мне кажется, что «по правилам» означает такую длительность экспозиции, которая ведет к такому значению медианы, которое находится в середине диапазона камеры. Это требует дополнительного объяснения.

Семейство Canon DSLR (включая 350D) имеют 12-битный АЦП для каждого пикселя, а это означает, что при съемке в режиме RAW каждый пиксель выдаст значение в диапазоне 0–4095. Серединой этого диапазона является 2048 и, таким образом, значение Медианы равное 2048 является желательным при съемке Flat Light-ов. Единственный способ узнать значение Медианы кадра – это использование команды IRIS-а stat.

Аналогично описанным далее в главе Обработка шагам загрузите в IRIS Flat Light, преобразуйте его из CFA в RGB и выполните команду stat. В окне IRIS выдаст по снимку некоторую статистику поканально; одно из чисел это значение Медианы. Увеличьте/уменьшите длительность экспозиции до тех пор, пока Медиана станет достаточно близка к значению 2048 – не страшно если немного больше или меньше. Однако я предпочитаю слегка больше, чем немного меньше. Для дополнительной информации прочтите также параграф “Проверка Правильности Экспозиции Ваших Flat Light-ов”.

Рискуя тем, что данная глава может Вас убить, я не могу не отметить еще одной тонкости съемки Flat Light-ов. Категорически не надо пользоваться индикатором гистограммы ЖК экрана камеры для определения правильности экспозиции своих Flat Light-овs! На этом экране камера демонстрирует гистограмму данных кадра после применения к ним Гамма-функции (растяжение контраста) и, таким образом, в значительной мере не может выдать гистограмму «линейных» данных изображения, снятых напрямую в RAW файлe. В целом, основываясь на опыте и, как рекомендовано выше, используя IRIS Вы поймете, что правильная выдержка для Flat Light-ов, сделанная на основе гистограммы ЖК экрана камеры, в реальности окажется значительно передержанным. Это нормально и не должно заменять Вам выбор правильной выдержки для Flat Light-ов.

Выбор цели

Существует много способов найти и отцентрировать цель в поле зрения снимающей камеры. Для действительно ярких объектов я просто навожусь на них, используя видоискатель снимающей камеры. M42 является примером такого объекта.

Для более призрачных целей я использую свою таблицу Precise GoTo, чтобы вычислить смещения по RA и DEC (дельты) между Целевым Объектом и каким-либо ярким, близлежащим, легко и безошибочно определяемым Объектом Привязки. Объект Привязки – это почти всегда близкая яркая звезда или планета. Затем я помещаю его в центр поля зрения снимающей камеры и узнаю координаты, вызвав функцию «Get RA/DEC» пульта управления монтировки. Затем я вычисляю смещения при помощи своей таблицы и поворачиваю монтировку в полученные координаты. Во всех случаях повороты должны оканчиваться нажатием кнопок Вверх и Вправо для того, чтобы поступить с люфтом соответствующим образом. В моем случае этот метод потрясающе точен и прост в выполнении.

Привожу используемую мной процедуру выбора (и проверки) желаемой цели:

  • Используем описанную выше таблицу для центрирования объекта.
  • Отключаем Блокировку Зеркала камеры если Ваша версия DSLRfocus не поддерживает для Вашей камеры Блокировку Зеркала в Режиме Фокусировки.
  • Продолжая использовать DSLRfocus в Режиме Фокусировки, делаем тестовый снимок (ISO 1600, 30 секунд, качество Small/Normal) и проверяем результат. Даже очень тусклые объекты проявят себя при тких параметрах съемки. (Для особенно тусклых объектов, чтобы убедиться, что цель отцентрирована верно, Вы должны сравнить звезды на кадре со звездной картой.) Если цель отцентрирована неверно поверните монтировку в нужном направлении и повторите процесс до достижения нужного результата.
  • Используя Пульт Управления монтировкой запомните «Объект Пользователя» (Save Sky Object) в текущих координатах на тот случай, если Вы случайно нажали кнопки поворота или случайно изменили RA или DEC при съеме/установке крышек и хотите вернуться к этому положению.

Выбор гидирующей звезды

Выбор Гидирующей Звезды может оказаться как простым и быстрым, так и мучительно болезненным. Фактор головной боли обратно пропорционален тому, насколько хорошо искатель Гидирующего Телескопа выровнен с центром поля зрения Гидирующей Вебкамеры и тому, насколько хорошо Гидирующий Телескоп уже сфокусирован. Если выравнивание проведено качественно, тогда перемещение Гидирующей Звезды на перекрестие искателя в каждом случае автоматически поместит ее на чип камеры. В противном случае, приготовьтесь расстроиться.

Приведу свою последовательность выбора Гидирующей Звезды с того момента, на котором мы выше остановились:

  • Убедимся, что USB кабель вебкамеры подключен к лэптопу (или USB хабу).
  • Зарядим GuideDog в Режим Фокусировки и повысим Усиление на панели управления вебкамеры.
  • Используем искатель Гидирующего Телескопа для выбора подходящей Гидирующей Звезды.
  • Отрегулируем кольца крепления Гидирующего Телескопа (не RA/DEC монтировки!) для центрирования Гидирующей Звезды в поле его искателя.
  • Если Вы качественно выровняли искатель Гидирущего Телескопа по отношению к самому Гидирующему Телескопу/вебкамере, то на этом этапе Гидирующая Звезда будет видна в GuideDog. Если нет, пришла пора «поохотиться» за ней.
  • Продолжаем регулировку Колец Гида то момента центрирования Гидирующей Звезды в окне GuideDog.
  • Убедимся, что вебкамера точно установлена по осям С-Ю/В-З путем поворотов по RA и DEC вперед и назад. Мне нравится использовать GuideDog в режиме «Preview», тогда я могу включить очень полезное двойное перекрестие. При необходимости повернем камеру так, чтобы она была выровнена ТОЧНО.
  • Настроим Усиление и другие настройки камеры так, чтобы Гидирующая Звезда была сравнительно яркой, но не передержанной (обрезанной). Настроим, при необходимости, фокусировку Гидирующего Телескопа. Установим и настроим параметры гидирования GuideDog на основании опыта, Вашей конкретной монтировки и условиях наблюдения.
  • Наденем крышки на искатели телескопов и убедимся, что крышки со снимающего и гидирующего телескопа сняты.

На данном этапе хорошо было бы убедиться в том, что Вы не сбили положение главного телескопа при регулировке колец Гидирующего Телескопа. Для этого включите в GuideDog гидирование и сделайте в DSLRfocus гидированный кадр – по-прежнему в Режиме Фокусировки – с выдержкой 30 сек и ISO 1600 для проверки того, что цель все еще отцентрирована как того бы хотелось. Если это не так отключите гидирование поверните монтировку по RA/DEC для повторного центрирования цели и отрегулируйте кольца гида так, чтобы отцентрировать Гидирующую Звезду в окне GuideDog. Возможно Вам потребуется неоднократно повторить эту процедуру для того, чтобы снимающий и гидирующий телескопы были нацелены правильно. Как только Вы оказались довольны, имеет смысл проверить еще раз то, как точно вебкамера ориентирована по осям С-Ю/В-З.

Пробный снимок

Рассмотрим этот этап как эквивалент «генеральной репетиции». Это последняя проверка того, что Вы отладили кадрирование, фокусировку и настройки съемки (ISO и выдержку). Я спас много ночей, которые прошли бы впустую, если бы я не сделал я тестового снимка, и не проверил его всецело на своем PC. Ведь затем я сделал важные подстройки на основании выявленных проблем. Я настоятельно рекомендую делать его.

Приведу свою процедуру:

  • Подсоединим кабель длительных выдержек от параллельного порта к разъему управления затвором 350D.
  • Убедимся, что крышка видоискателя 350D одета.
  • Включим в GuideDog гидирование.
  • Переведем DSLRfocus в Режим Съемки.
  • Разрешим Блокировку Зеркала как в DSLRfocus так и в самой камере.
  • Настроим DSLRfocus на съемку одиночного кадра с желаемой длительностью экспозиции.
  • Сделаем снимок.
  • Отключим в GuideDog гидирование.
  • Извлечем флеш-карту, скопируем тестовый кадр на свой компьютер и используем наши графические программы для проверки фокуса, кадрирования и выдержки. Для быстрого просмотра фокуса и кадрирования я использую Canon’s Digital Photo Professional, а затем использую IRIS для проверки того, что я получил достаточный сигнал и что детали, которые я пытаюсь снять не пересвечены (насыщены).
  • Вернем флеш-карту в 350D.
  • Скорректируем все проблемы, найденные в ходе изучения тестового кадра. Если уровень сигнала слишком мал, увеличим ISO и/или время экспозиции; если яркие объекты пересвечены (насыщены), уменьшим ISO и/или время экспозиции. Возможно, Вам также потребуется повернуть монтировку по RA и/или DEC, если кадрирование не удалось. Если это так наблюдайте при повороте за направлением движения Гидирующей Звезды — это позволит Вам легко выбрать ее повторно. Если кадр вне фокуса, чего не должно быть – но все возможно – вернемся к главе фокусировка и начнем заново.
  • При необходимости вновь отцентрируем Гидирующую Звезду (процесс таскания флеш-карты туда-сюда вполне мог слегка сдвинуть монтировку).
  • Если Вы сделали любую коррекцию повторите приведенный процесс, чтобы удостовериться в том, что все в порядке. Если все в порядке переходим к следующему этапу.

Съемка Light

Если предыдущий шаг был генеральной репетицией, то этот шаг – главное представление. Мне нравится использовать дизеринг (смещение) между экспозициями с целью максимизирования соотношения сигнал/шум в сложенном результате. Под дизерингом я подразумеваю крохотный поворот монтировки в случайном направлении по RA и/или DEC между каждой из экспозиций с целью перемещения цели по сенсору камеры. Это позволяет избежать проблемы, вызванной неодинаковой чувствительностью отдельных пикселей матрицы, а также эффект горячих пикселей. Кроме того, он позволит сильнее, чем Вы смогли бы, увеличить итоговое обработанное изображение без появления уродливых, похожих на шахматную доску «шумовых узоров» на заднем фоне и позволит выявить больше деталей Вашей цели. Я настоятельно рекомендую его, но понимаю, что процесс весьма трудоемок и является реальным «головняком». Уровень неудобств от дизеринга можно снизить, если удаленно управлять Вашим лэптопом при помощи чего-либо типа pcAnywhere.

Еще немного о дизеринге. При дизеринге мы должны полностью отключить гидирование; иначе GuideDog вернет Гидирующую Звезду точно туда, где она была до этого и сведет действие дизеринга на нет. Для полного отключения гидирования убедитесь перед поворотом монтировки в том, что нажаты (сняты метки) кнопки Guide и Lock. Затем восстановите гидирование нажатием кнопки Lock, выбором Гидирующей Звезды и повторным нажатием кнопки Guide.

Приведу свою процедуру съемки Light-ов:

  • Убедимся, что крышка видоискателя 350D одета.
  • Настроим DSLRfocus на желаемое количество кадров, межкадровую паузу и т.д. Обычно я ввожу между кадрами 1-минутное «время успокоения», что дает мне время на проведение дизеринга и стабилизвции GuideDog перед тем, как начнется следующая экспозиция.
  • Включим в GuideDog гидирование.
  • Поехали!
  • Дизеринг: Между каждым из кадров полностью отключаем гидирование (в GuideDog как кнопку Guide так и Lock), поворачиваем монтировку на КРОХОТНОЕ значение в случайном направлении, вновь запускаем гидирование и повторяем все это снова. Четыре кнопки «движения» монтировки в окне GuideDog очень полезны для поворота на малое, контролируемое значение.
  • Снимем столько кадров, сколько сможем. Больше кадров — это всегда лучше, чем их меньше. Учитывая то время, которое потрачено на настройку и то время, которое Вы еще потратите на обработку, будет разумным снять столько Light-ов, сколько возможно. Снимайте до захода объекта или до того момента, когда Ваш организм неодолимо потребует сна.

Еще несколько слов о дизеринге. «Шумовой узор» бытовых DSLR-камер по своей природе вертикален и горизонтален – эдакий мелкозернистый шахматный узор. Поэтому худший из всех вариант дизеринга это поворот монтировки в линейном направлении – либо по RA, либо по DEC. Гораздо лучшей последовательностью дизеринга будет «разворачивающаяся спираль», которую, при сильном удалении от центра можно заменить спиралью, которая сворачивается обратно. Также замечу, что размывающий эффект вращения поля (от неверного полярного выравнивания) в данном случае будет полезен, так как он добавит дополнительный элемент случайности в эти вертикальные и горизонтальные узоры при обработке на этапе регистрации кадров (выровненных и избавленных от ротации).

Съемка Dark-ов

Теперь, когда мы отсняли наши Light-ы, пришло время начать (немедленно) съемку наших Dark-ов. Я предпочитаю снимать не менее 9 Dark-ов и, возможно, более, если Light-ы имеют относительно короткую выдержку. В любом случае надо собрать нечетное количество Dark-ов ибо Вам более чем понравится их медианное сложение, а оператор числовой медианы просто предпочитает нечетное количество отсчетов.

Я оставляю в DSLRfocus параметры времени для Dark-ов такими же, как и для Light-ов. На самом деле я предпочитаю в DSLRfocus переходить от съемки Light-ов к съемке Dark-ов «без какой-либо паузы». Под этим я подразумеваю то, что для Light-ов я имею 1-минутную межкадровую «паузу», оставляю точно такую же 1-минутную паузу между последним Light-ом и первым Dark-ом и использую все тот же 1-минутный промежуток между каждым их Dark-ов. Эта процедура дает практически полное соответствие между Light-ами и Dark-ами в отношении времени охлаждения матрицы камеры между кадрами.

 Вот моя последовательность. На этот момент закончилась съемка последнего Light-а:

  • Отключаем в GuideDog гидирование, чтобы программа не сошла с ума, не зависла или еще как-либо повлияла на усилия DSLRfocus в деле этапа съемки Dark-ов.
  • Отсоединим 350D от T-кольца и наденем на байонет крышку.
  • Оставим крышку видоискателя 350D закрытой.
  • Дадим DSLRfocus время для съемки не менее, чем 9 Dark-ов с теми же ISO, выдержкой и межкадровой «паузой» как и для Light-ов.
  • Сделаем это немедленно после съемки Light-ов, чтобы быть уверенными, что температура при съемке Dark-ов была как можно более близка к той, которая была при съемке Light-ов.
  • Снимем не менее 9 Dark-ов. 15 будет лучше.

Теперь, когда Dark-и отсняты я: или начинаю обработку Flat-ов; или собираю не нужное ночью оборудование; или начинаю заниматься визуальной астрономией «украшений», которые в данное время удачно расположены.

Примечание: Если Вы еще не собрали Flat Dark-и сейчас самое время сделать это. Детали процесса описаны в главе Съемка Flat Dark-ов.