Начала астрофотографии

Краткий FAQ написанный Эрнестом Шекольяном для начинающих любителей астрономии

Начала астрофотографии

Сообщение Ernest » 02 окт 2017, 20:56

не закончено

Что такое астрофотография?


Это фотография в которой большую часть изображения занимают астрономические объекты или явления в подробностях значительно превосходящих то, что обычно видно невооруженным глазом. Например, фотография...
  • луны на диске которой видны кратеры,
  • солнечного диска с пятнами или протуберанцами,
  • ночного пейзажа, большую часть которого занимает звездное небо с Млечным Путем, Полярным Сиянием или черточками метеоров,
  • кометы с одним или несколькими хвостами, а может и вообще без него,
  • планеты с ясно различимым диском, какими-то подробностями на нем и может быть в окружении спутников,
  • звездного скопления, туманности, галактики или их комплекса,
  • двойной или даже кратной звезды,
  • просто одиночной звезды (отличающейся яркостью, особенностью спектра) или трека астероида,
  • болида,
  • искусственного спутника земли.
Несколько особняком стоят фотографии в которых астрономический объект или явление является эффектным фоном для вполне земных сюжетов представленных силуэтами людей, самолетами и прочей техникой, городским или ландшафтным пейзажем.

Какова цель?


У видовой астрономической фотографии цель - получить особенно красивый и выразительный вид астрономических объектов, достичь по ним наивысшей детализации (спортивный элемент).

А где на примеры этих фотографий посмотреть?


Наилучший ресурс с примерами первоклассных астрофотографий это APOD - астрономическая фотография дня от NASA
Любительские фото хорошо представлены на Claydinights, некоторых специализированных сайтах вроде Astrobin и многих других сайтах, например astronomy.ru

Круто, как раз у меня есть зеркалка (варианты: навороченная фотомыльница, iPhone...)


Первый опыт в астрофотографии вполне возможно получить с использованием бытовой фотокамеры (как компактной, так и со сменной оптикой), вебкамеры и даже камеры смартфона. Но мир астрофотографии настолько особенный по своим объектам и сюжетам, что для достижения эффектных результатов потребует от фотографа довольно интенсивного погружения в новые для него дисциплины:
  • номенклатура астрономических объектов, их списки и каталоги,
  • способы описания положения астрономических объектов и законы их движения вследствие вращения Земли,
  • ориентация среди звезд и созвездий, поиск интересующих объектов и условий их наблюдений,
  • обращения с астрономическими монтировками и телескопами пригодными для астрофотографии,
  • способы крепления камеры к телескопу, использования фильтров,
  • тонкости гидирования и компьютерного управления процессом съемки,
  • программное обеспечение для борьбы с несовершенством камер в борьбе за предельное разрешение и проницание,
  • использование мультиэкспозиции...
Так что "пофоткать" не получится, надо сразу настраиваться на серьезную работу с затратой времени и средств. Первые результаты, которые будет не стыдно опубликовать, появятся не скоро.

Круто, как раз собираюсь купить телескоп, надо будет предусмотреть, чтобы он был пригоден и для астрономической фотографии...


Обычно телескоп предназначенный для астрофотографии мало пригоден для визуального использования (живых наблюдений с использованием окуляров) - слишком мала его апертура (диаметр объектива) или наоборот он оказывается слишком громоздким (из-за навороченной, тяжелой монтировки). А мобильный телескоп на упрощенной монтировке оптимальный для выездов под загородное небо, чтобы получить максимум удовольствие от наблюдений астрономических объектов, скорее всего окажется мало полезен для астрономической фотографии. Универсальные телескопы равно пригодные и для астрофотографии и для визуальных наблюдений много дороже специализированных и уступают им ввиду многочисленных компромиссов в конструкции и параметрах. Лучше при покупке телескопа сразу закладываться на его или фотографическое, или чисто визуальное использование.

А если выбирать, то что лучше - астрофотография или визуальные наблюдения?


Если сравнить вид астрономических объектов на фото и вживую, то в большинстве случаев хорошая фотография выигрывает. На ней много больше деталей, она обычно демонстрирует широкую цветовую палитру, ее можно подолгу рассматривать, ею можно поделиться со знакомыми и тысячами незнакомых. Визуальные наблюдения менее затратны во времени: за одну ночь пока любитель астрофотографии копит свет для одной фотографии, любитель визуальных наблюдений просмотрит десятки объектов. Кроме того визуальные наблюдения имеют трудно передаваемый эффект присутствия - непосредственности восприятия и это захватывает. Короче, визуальные наблюдения можно советовать ленивым сибаритам-эгоистам, а фотографические - честолюбивым трудоголикам-альтруистам.

Еще одна специфика астрономической фотографии


Астрономические объекты обычно мало динамичны и открыты для фотографирования всем. Представьте себе еженощное всемирное соревнование за лучший снимок Туманности Андромеды! Астрофотограф редко может зафиксировать нечто совершенно уникальное недоступное другим и вынужден самовыражаться в тиражировании тех же сюжетов, что и другие. Из сотен и тысяч фотографов он может выделиться как правило только за счет применения особо изощренной техники, особенно большого труда и затрат времени. Другой способ - включение в снимок каких-то земных артефактов (ландшафтов, сцен). Есть правда, еще и сугубо научный аспект - можно в конце концов зафиксировать что-то совершенно новое (открыть комету, переменную звезды, астероид, кратковременное событие на поверхности Луны или Солнца). Но это обычно делается попутно и требует на порядок больших усилий и затрат времени, чем видовая астрофотография.
Так что, если вы не готовы к этому всемирному чемпионату и соответствующим усилиям - переключайтесь на съемку птиц и животных.

Типовые сюжеты


В порядке сужения поля зрения:
  • фотография полусферы неба "рыбьим глазом" или при помощи техники панорамирования (120 градусов и более)
    используется для представления Полярного Сияния, Серебристых Облаков, свечения атмосферы охватывающее все небо, треков часового движения звезд/Луны/Солнца, момента полного Солнечного Затмения, метеорного потока. Такие снимки выигрывают при включении в них редких облаков (особенно с грозовой активностью), горных вершин, огней искусственного освещения или даже фейерверков, водных поверхностей, комет с широкими хвостами и т.д. Обычно часовое сопровождение камеры не требуется или может быть выполнено весьма грубо. Лучше использовать светосильный F2-F2.8 фотообъектив.
  • широкоугольная короткофокусная фотография (поле 60-120 градусов, фокусное расстояние в пересчете на FF 14-35 мм)
    также может быть использована для эффектного представления Полярного Сияния, Серебристых Облаков, Лунной Радуги, треков вращения звезд вокруг Полярной, комет с широкими хвостами, метеорного потока, Млечного Пути. От включения интересных элементов земного ландшафта такие фотографии сильно выигрывают. Сюжеты требуют часового сопровождения камеры. Светосильный (F1.4-F1.8) объектив проработает свечение атмосферы или облаков, метеорных следов, а использование менее светосильных (F2.4-F5.6) способствует лучшей проработке звезд (с увеличением времени экспозиции).
  • фотография умеренного поля зрения штатным фотообъективом (поле 25-60 градусов, фокусное расстояние в пересчете на FF 35-85 мм)
    снимки имеют масштаб крупного созвездия, он бывает хорош для представления фрагментов Млечного Пути, болида и эволюции его следа, редкой крупной кометы, пейзажного и жанрового фото с элементами астрономических сюжетов. В этом масштабе могут быть интересны таймлапсы затмения Луны и Солнца. Снимки аналеммы. Но, в общем-то, это наименее подходящий для астрономического фотографии номинал фокусных расстояний. Правило подбора диафрагменного числа - то-же: хотите больше звезд и резкого изображения - устанавливайте диафрагму 4-5.6 (но и выдержки придется использовать по-больше), хотите больше туманностей - работайте с максимально открытой диафрагмой. Экваториальная платформа в любом случае уже необходима для получения эффектных снимков, возможно в режиме наездника (piggyback mode - фотоаппарат прикрепленный к трубе телескопа с часовым ведением).
  • фотография длиннофокусным объективом (поле 8-25 градусов, фокусное расстояние в пересчете на FF 85-300 мм)
    это уже более интересный масштаб для астрономической фотографии, в нем вполне уже можно эффектно зафиксировать самые протяженные туманности: вроде дуги Бернара в Орионе, "Калифорнии" в Персее, пылевых комплексов на юге Змееносца, звездные поля центра Млечного Пути и т.д. в том числе и с узкополосной фильтрацией. Уже возможны снимки с эффектным участием в сюжете диска Луны, вроде: таймлапсов ее восхода/заката, городские пейзажи. Снимки средних размеров комет, вспышки Иридиума. Качественное часовое ведение - обязательно, хотя еще можно обойтись без гидирования.
  • фотография короткофокусным телескопом (поле 3-8 градусов, фокусное расстояние в пересчете на FF 300-800 мм)
    этот масштаб уже хорош для долгих сборов света от большинства протяженных водородных туманностей, пылевых комплексов и областей с группами дипскай-объектов. Фотография солнечной короны и затмения Луны. Телескопические кометы. Ночная фотография с таким фокусным уже требует для проработки звезд часового ведения с гидированием.
  • фотография обычным телескопом (поле 1-3 градуса, фокусное расстояние в пересчете на FF 800-2000 мм)
    этот масштаб достигается уже большой кровью - он требует или весьма скрупулезного подхода к часовому ведению с тонким гидированием (и соответствующей монтировкой). Но в этом масштабе зато получаются наиболее эффектные фотографии протяженных светлых и темных туманностей, звездных скоплений, крупных галактик и их скоплений, дисков Луны или Солнца, телескопических комет и т.п.
  • фотография длиннофокусным телескопом (поле менее градуса, фокусное расстояние в пересчете на FF более 2000 мм)
    это уже подходящий масштаб для фиксации деталей на дисках планет, глубокого сканирования деталей на поверхности Луны и Солнца... все это как правило в технике видеосъемки с последующим усреднением многих сотен отдельных кадриков. Для Луны и Солнца эту технику часто дополняют склейкой панорамы их поверхности из мелких фрагментов.

Как использовать вращение Земли для получения эффектных ночных снимков?


Земля делает полный оборот вокруг своей оси за 24 часа (на 15 градусов каждый час). Из-за этого при съемках с длительными выдержками со штатива звезды прорисовывают треки в виде сегмента дуги с центром у полюса мира - на севере вокруг Полярной звезды: http://en.es-static.us/upl/2014/03/star-trail-2-15-2013-Ken-Christison-NC.jpeg Казалось бы, подбирай красивый ночной вид, установи фотокамеру (желательно с широкоугольным объективом F2.8 и светосильнее) на достаточно устойчивый штатив, произведи тщательную фокусировку "на бесконечность", дождись окончания сумерек и отработай достаточно длительную (несколько часов, а то и до утра) выдержку "от руки"... И вот все небо в окружностях. К сожалению, даже и продвинутые фотокамеры редко позволяют делать выдержки даже часовой длительности - а это даст дуги всего лишь 15-градусной длины. Кроме того, при таких длительных выдержках яркость ночного неба становится достаточной для получения яркого фона. На нем треки звезд будут выглядеть малоконтрастно... Поэтому используют технику мультиэкспозиции - делают длительную (хоть на всю ночь, если хватит терпения) серию кадров из 30-60 секундных выдержек (с минимальным перерывом между последовательными кадрами), а потом при помощи софта вроде Startrails эту серию объединяют в один кадр. На нем земные предметы неподвижны и прорисовываются даже без дополнительной подсветки благодаря накопленной экспозиции, а звезды формируют красивые окружности. Параметрами съемки таким образом являются: приведенное к полному кадру фокусное расстояние объектива f', диафрагменное число k, выбранная ISO, длительность однократной экспозиции t, число кадров N и накопленная экспозиция T = t*N.

Как бороться с вращением Земли для получения снимков звездного неба?


Для проработки как можно более слабых звезд на ночном небе требуется светосильный объектив, использование повышенного ISO и... достаточно длительная выдержка. Но при фотографировании с неподвижного штатива изображения звезд вследствие вращения Земли растягиваются в полоски тем более длинные, чем больше выдержка. Предельные выдержки, при которых такой смаз еще не очень портит вид измеряется секундами (см. статью в ЧАВО), что даже с большими ISO и светосильных объективом не позволяет проработать достаточное количество звезд, не говоря уже о туманностях. Для преодоления этой проблемы традиционно используют экваториальные платформы - штативы (монтировки) которые вращают камеру с объективом вокруг оси вращения Земли в направлении противоположном ее суточному вращению, делая таким образом камеру неподвижной относительно звезд. Эта техника называется часовым ведением, а монтировки, которые обеспечивают часовое ведение - экваториальными моторизованными с одни или двумя электродвигателями. В зависимости от массы камеры, фокусного расстояния объектива и времени экспозиции требуется монтировка с более или менее точным ведением и соответствующей несущей способности. Стоит иметь ввиду, что земные неподвижные предметы будут на такой фотографии смазанными, лучше избегать их попадания в кадр или потом соединить в одном кадре снимок земных предметов с неподвижного штатива и неба снятого с часовым ведением.

Так, и что у нас с выбором из самых простых, мобильных и... дешевых вариантов монтировок с часовым ведением?


Простейший вариант - монтировка трекер-класса SW EQ1 или EQ2 с двигателем (Tracking Motor) на часовую ось с питанием от 6В источника постоянного тока (например, 4 батарейки типа D) и (опционально) с простеньким пультом (Handbox) для включения/выключения часового ведения. Двигатель или или комплект из двигателя с пультом и коробкой для батареек покупаются отдельно от монтировки и устанавливаются на монтировке владельцем самостоятельно. Приобретение этой экваториальной платформы в интернет магазине обойдется в сумму от 100 до 200 евро. Она позволит фотографировать звездные поля в режиме сопровождения со сравнительно длительными выдержками с использованием фотокамеры оборудованной фотообъективом или даже в сборе камеры с короткофокусным телескопом. Обе монтировки вполне возможно перевозить в багаже при перелетах. EQ1 полегче, EQ2 потянет более тяжелую камеру и более длиннофокусную оптику.

Кроме того, есть и другие мобильные варианты в широком диапазоне цен и качества исполнения: SW Star Adventurer MINI Wi-Fi (с возможностью управления смартфоном), Vixen POLARIE Star Tracker и Baader NanoTracker (для легких фотокамер, с креплением на фотографический штатив), AstroTrac TT320X AG (ультракомпактный трекер оригинального дизайна с возможностью подключения автогида!), семейство модульных трекеров SkyTracker и SkyGuider от iOptron. Есть и другие - несколько более хлопотные варианты в том числе и для самостоятельного изготовления.

Но как много непонятных слов...


  • Parallactic (Equatorial) Mount - экваториальная монтировка (EQ), приспособленная для часового ведения (сопровождения). Она имеет две степени свободы для наведения фотокамеры (астрографа) - вращение вокруг двух осей - полярной (параллельной оси вращения земли - под наклоном к горизонту) и перпендикулярной ей оси склонения к которой уже крепится фотокамера. В немецком варианте этой монтировки фотокамера (телескоп) уравновешивается грузом-противовесом установленном на продолжение оси склонения с другой стороны от полярной оси. Монтировка обычно комплектуется складной треногой (tripod), но может поставляться и в виде одной головной части (Mount Head).
  • Load capacity или полезная нагрузка - максимальная суммарная масса астрографа, камеры, и прочего навесного обрудования, которую может нести монтировка без ущерба для выполнения своих функций. Стоит иметь ввиду, что проверить эту характеристику трудно и производители обычно существенно завышают эту массу в своих рекламных материалах.
  • Tracking rate или скорость ведения - темп работы двигателя на часовой оси. Обычно он обеспечивает вращение астрографа со скоростью вращения Земли относительно: звезд (sideral rate) - для фотографирования звезд, Солнца (solar rate) - на 1/365 медленнее, чем для звезд, для сопровождения Солнца, Луны (lunar rate) - примерно на 1/28 медленнее, чем звезд, для сопровождения Луны. Кроме того бывают скорости для коррекции ведения (половинная и двойная звездная) и наведения.
  • Polar scope или визир полярной оси - маленький телескоп для точной установки полярной оси экваториальной монтировки. Он обычно оборудуется подсвечиваемой поворотной шкалой для привязки к Полярной звезде. Если полярная ось монтировки выставлена неточно звезды в процессе сопровождения будут дрейфовать по кадру и на изображении будут выглядеть черточками. А при гидировании - более или мене короткими дугами вращения вокруг центра кадра.
  • Guide port или порт автогидирования - розетка (порт) подключения автогида, который компенсирует ошибки ведения. Монтировки без возможности подключения автогида обычно способны отрабатывать без смаза только сравнительно короткие выдержки.
  • Latitude adjustment range или диапазон подстройки широты местности - в диапазоне каких широт возможно настроить полярную ось монтировки. Скажем, Санкт-Петербург находится на широте 60 градусов.
  • Worm wheel или червячное колесо - совместно с червяком образуют главный узел тонкого ведения монтировки вокруг часовой (полярной) оси. Чем больше его диаметр, больше число его зубьев - тем точнее ведение. Бронза, сталь или латунь - как материалы червячного колеса предпочтительнее, чем алюминий.
  • Tracking: R.A. или ведение по прямому восхождению - тоже самое, что ведение вокруг часовой (полярной) оси.
  • Power consumption или потребление тока - ток (в амперах) потребляемый двигателем монтировки, чем он меньше, тем на дольше хватит батарей.
  • Power или требуемое напряжение питания - требуемое для работы двигателя питание, обычно DC 6V (постоянное напряжение 6В) или DC 12V (12 вольт, как у автомобильного аккумулятора).
  • T-adapter или Т-адаптер - для перехода от окулярного тубуса телескопа к наружной Т2 или Т-резьбе (М42х0.75), обычно используемой для крепления фотокамеры. Например, с гладкой втулки для окуляра 1.25" на T2, с втулки 2" на Т2, с SCT резьбы на Т2 и так далее.
  • Т-ring или Т-кольцо - адаптер для крепление на Т2 резьбу того или иного крепления фотокамер для сменной оптики. Например, для крепления объективов к зеркальным камерам Canon EOS (EF или EF-S), Nikon, Pentax, Olympys, Sony для беззеркальных камер Canon (стандарт EF-M), камер стандарта M4/3 и так далее.

А вот еще пишут "астрограф"...


Астрограф в узком смысле это труба телескопа предназначенная в первую очередь для совместной работы с фотокамерой. Обычно астрограф характеризуется повышенной светосилой (относительным отверстием), улучшенной коррекцией поля зрения и компактными размерами. Примерами астрографов являются Ньютоны 1:4 и светосильнее, рефракторы по схеме Пецваля, двухзеркальные телескопы по схеме Ричи-Кретьена, системы Fastar и Hyperstar. Некоторые из таких инструментов даже и не предполагают их визуальное использование.
В широком смысле астрограф это телескоп укомплектованный всем необходимым для производства фоторабот: моторизованная монтировка, специализированная камера, компьютер управляющий монтировкой и камерой, принимающий снимки с камеры и возможно гида, все необходимое для точной фокусировки и фильтрации света, согласования телескопа и камеры (адаптеры, компрессоры, корректоры поля).
В общем-то каких-то результатов можно добиться используя универсальные телескопы и фотооптику общего применения, но действительно выдающиеся фотографии как правило получают используя специализированную оптику, камеры и монтировки.

То есть требуется что-то более продвинутое, чем трекер?


Ну да. Например, для получения эффектных снимков объектов глубокого космоса почти обязательно потребуется тяжелая монтировка с моторизацией обеих осей, система автогидирование для коррекции ошибок ее ведения, моторизованная фокусировка астрографа, специализированная астрокамера с охлаждением приемника, ноутбук для управления всем этим с установленными программами фокусировки, гидирования, наведения, приемки и первичной обработки кадров, надежный источник питания... Но, если пройти через сравнительно дешевый и необременительный опыт съемок с трекером, это поможет понять необходимость всех этих фишек, принять их и использовать с открытыми глазами...
Аватара пользователя
Ernest
Основатель
 
Сообщения: 10113
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1

Вернуться в Почемучник

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 2