1. Długi czas ekspozycji na obraz (przechwytywanie słabych szczegółów):
* Dlaczego długa ekspozycja? Słabe obiekty astronomiczne (mgławice, galaktyki itp.) Emitują bardzo mało światła. Dłuższe ekspozycje pozwalają czujnikowi aparatu na zbieranie większej liczby fotonów, ujawniając te słabe szczegóły, które byłyby niewidoczne w krótkich ekspozycjach. Ogólny pomysł to „więcej światła =więcej szczegółów i lepszy stosunek sygnału do szumu”.
* Wyzwania:
* Rotacja Ziemi: Ziemia stale się obraca. Bez kompensacji gwiazdy pojawią się jako smugi zamiast punktów. To jest gwiazda.
* hałas: Hałas elektroniczny z czujnika kamery gromadzi się z czasem. Manifestuje się to jako niechciane artefakty na obrazie.
* Zanieczyszczenie światła: Sztuczne światło z miast (zanieczyszczenie światła) znacznie ogranicza maksymalny czas ekspozycji, ponieważ może szybko przytłoczyć słabe światło z obiektu.
* turbulencje atmosferyczne (widzenie): Atmosfera nieustannie się porusza, co powoduje błysk gwiazd (i rozmycie długimi ekspozycjami).
* Techniki przezwyciężenia wyzwań (w przypadku pojedynczych długich ekspozycji):
* Mocowania równikowe: Te zmotoryzowane mocowania są najważniejszym sprzętem. Przeciwdziałają obrotowi Ziemi, przesuwając kamerę z tą samą prędkością, utrzymując cel wyśrodkowany i gwiazdy. Wyrównanie polarne (dokładnie wyrównanie wierzchowca z osą obrotową Ziemi) jest niezbędne do dobrego śledzenia.
* przewodnictwo: Nawet przy dobrym mocowaniu równikowym doskonałe śledzenie jest prawie niemożliwe. Autoguiderów używa osobnego zakresu przewodnika i aparatu do monitorowania gwiazdy przewodnika. Oprogramowanie AutoGuider analizuje pozycję gwiazdy przewodnika i wysyła poprawki do mocowania, aby idealnie utrzymać go w celu. Jest to niezbędne dla bardzo długich indywidualnych ekspozycji.
* Cooling: Wiele kamer astrofotograficznych ma wbudowane systemy chłodzenia. Obniżenie temperatury czujnika zmniejsza hałas termiczny, umożliwiając dłuższe ekspozycje o mniejszym hałasie.
* ciemne ramki: Są to obrazy wykonane za pomocą czapki obiektywu, w tym samym czasie ekspozycji, ISO i temperaturze co światło. Uchwytują nieodłączny wzór szumu czujnika. Są one odejmowane od klatek światła podczas przetwarzania w celu usunięcia szumu.
* Filtry zanieczyszczenia światłem: Te filtry selektywnie blokują pewne długości fali światła powszechnie emitowanych przez sztuczne źródła światła (lampy pary sodu i rtęci), poprawiając kontrast dla obiektów głęboko skokowych. Filtry wąskopasmowe przechodzą tylko bardzo specyficzne długości fali światła emitowane przez niektóre pierwiastki (wodór-alfa, tlen-III, siarka-II), umożliwiając astrofotografom obrazowanie nawet w obszarach mocno ospanych światła.
* ciemne strony: Podróż do ciemnych lokalizacji z dala od świateł miejskich znacznie zmniejsza zanieczyszczenie światłem, umożliwiając dłuższe narażenie i lepszy kontrast.
* Lucky Imaging (rzadko używany do bardzo głębokiego nieba, ale istotnego): Biorąc wiele bardzo krótkich ekspozycji (milisekund do sekund), a następnie układanie tylko najostrzejszych, aby zminimalizować skutki turbulencji atmosferycznej. Bardziej powszechne w przypadku obrazowania planetarnego niż dla głębokiego skóra.
2. Długi czas integracji (układanie wielu obrazów):
* Dlaczego stosowanie? Nawet przy długich indywidualnych ekspozycjach sygnał (światło z celu) może być nadal bardzo słaby w porównaniu z hałasem. Układanie (uśrednianie) Wiele obrazów znacznie poprawia stosunek sygnału do szumu. Sygnał sumuje się liniowo z liczbą obrazów, podczas gdy szum wzrasta wraz z pierwiastkiem kwadratowym liczby obrazów. Tak więc więcej obrazów oznacza czystszy i bardziej szczegółowy obraz końcowy.
* proces:
1. Acquisition: Uchwyć wiele indywidualnych ekspozycji (lekkie ramki) celu, przy użyciu mocowania równikowego i przewodnika (w razie potrzeby). Czas ekspozycji każdej poszczególnych ram jest wybierany na podstawie warunków widzenia, dokładności montażu i poziomów zanieczyszczenia światła. Wspólny zakres wynosi od 30 sekund do 10 minut na ramkę. Niektórzy astrofotografowie biorą setki, a nawet tysiące indywidualnych ekspozycji.
2. Kalibracja: Uchwyć ramki kalibracyjne (ciemności, mieszkania, ramy uprzedzeń).
* ciemne ramki: Zdjęcia wykonane z napięciem obiektywu, w tym samym czasie ekspozycji, ISO i temperaturze co światło. Służy do usuwania szumu termicznego.
* płaskie ramki: Zdjęcia wykonane z jednolicie oświetlonej powierzchni (np. Biała koszulka oświetlona równomiernie oświetlonym ekranem). Służy do skorygowania do winietowania (przyciemniającego w kierunku krawędzi obrazu) i plamy kurzu na czujniku.
* ramki odchylenia: Bardzo krótkie ekspozycje (najszybszy czas otwarcia migawki) z włączoną czapką obiektywu. Służy do przechwytywania szumu odczytu (szum wprowadzony przez elektronikę kamery).
3. Rejestracja (wyrównanie): Użyj specjalistycznego oprogramowania astrofotograficznego (np. PixInsight, DeepSkyStacker, Siril), aby wyrównać się ze sobą wszystkie klatki światła, kompensując niewielkie zmiany w wskazywaniu. Ma to kluczowe znaczenie dla układania, ponieważ źle wyrównane obrazy spowodowałyby rozmycie.
4. Integracja (układanie): Następnie oprogramowanie układa wyrównane lekkie ramki, po kalibracji ich za pomocą ramek, płaskich i uprzedzeń. Oprogramowanie średnio wartości pikseli we wszystkich ramach. Algorytmy odrzucenia odstające są często stosowane do usuwania pikseli, które znacznie różnią się od średniej (np. Ze względu na promienie kosmiczne lub szlaki satelitarne).
5. Processing: Obraz ułożony jest następnie dalej przetwarzany w celu zwiększenia szczegółów, dostosowania równowagi kolorów i usuwania szumu. Może to obejmować techniki takie jak rozciąganie histogramu (aby ujawnić słabe szczegóły), dekonwolucję (w celu wyostrzenia obrazu) i redukcję szumu.
* Przykłady czasu integracji:
* Podstawowy obraz jasnej mgławicy może wykorzystać całkowity czas integracji 1-2 godziny.
* Słabsze galaktyki lub mgławice mogą wymagać 10-20 godzin całkowitego czasu integracji lub więcej.
* Bardzo słabe i trudne cele mogą wymagać setek godzin całkowitego czasu integracji, czasem rozprzestrzeniania się na wiele nocy, a nawet wiele lat.
Kluczowe rozważania dotyczące sprzętu:
* Mount równikowy: Podstawa astrofotografii o długiej ekspozycji. Dokładność i stabilność są kluczowe.
* kamera: Często stosowane są dedykowane kamery astrofotograficzne (DSLR lub dedykowane kamery CCD/CMOS), ponieważ oferują lepszą wydajność hałasu i chłodzenie niż standardowe kamery.
* teleskop lub obiektyw: Wybór zależy od celu. Soczewki na szerokim polu są odpowiednie dla dużych mgławic, podczas gdy teleskopy o dłuższych ogniskach są potrzebne do galaktyk i mniejszych obiektów. Jakość optyczna jest kluczowa.
* Guider: Oddzielny zakres przewodnika i aparat, wraz z oprogramowaniem do autoguidingu, do precyzyjnego śledzenia.
* Filtry: W celu zwalczania zanieczyszczenia światła i zwiększania określonych długości fali światła.
* oprogramowanie: W celu pozyskiwania obrazu, kalibracji, rejestracji, stosu i przetwarzania końcowego.
* komputer: Potężny komputer jest potrzebny do przetwarzania dużych ilości danych obrazu.
W podsumowaniu „Strzelanie bardzo długie” w astrofotografii obejmuje zarówno długie czasy ekspozycji na obraz (osiągnięte poprzez staranne śledzenie, chłodzenie i filtrowanie), jak i długi czas całkowitej integracji (osiągnięty poprzez układanie wielu obrazów). To trudny, ale satysfakcjonujący proces, który może ujawnić piękno wszechświata w oszałamiających szczegółach.