Astrofotografia este cel mai complex aspect al astronomiei de amatori atat din punct de vedere al tehnicii si instrumentelor, dar si a cunostintelor necesare pentru a produce o buna astrofotografie. Cu aproape orice telescop se pot realiza diferite tipuri de astrofotografie, insa pentru a produce o imagine buna e nevoie de un sistem optimizat. In cele ce urmeaza vom detalia principalele aspecte si intrebari pe care si le pun toti cei care incearca realizarea de astrofotografii. Pentru detalii suplimentare puteti consulta cele cateva carti aparute pe aceasta tema in literatura internationala. Succesul fiecaruia depinde atat de tehnica utilizata si cunostintele de utilizare a tehnicii si prelucrare a imaginilor, cat mai ales de rabdarea si timpul investit in descoperirea tainelor astrofotografiei.
Raspunsul scurt este DA. Prin aproape orice telescop actual se pot realiza poze, atat terestre, cat si astronomice. Insa calitatea acestora difera in functie de tipul de telescop utilizat, daca acesta este optimizat pentru fotografie sau nu, tipul de montura utilizata, tipul de aparat foto sau camera ccd utilizata, modalitatea de fotografiere, modalitatea de prelucrarea a imaginilor brute. Mai jos vom detalia fiecare dintre aceste aspecte, plus multe altele.
Pentru a vedea pe monitor imaginea produsa de telescop sunt necesare cateva accesorii. In primul rand montura telescopului trebuie sa fie motorizata pentru a compensa automat miscarea de rotatie a Pamantului si a pastra in felul acesta obiectele in campul vizual al ocularului. Pentru a capta imaginea produsa de telescop e nevoie de o camera ccd care poate reda in timp real imaginea captata de chipul ccd. In acest sens diferiti producatori au realizat camere video, web sau ccd dedicate care se pot introduce in focalizatorul telescopului si conecta la un calculator. In acest fel imaginea produsa de telescop este captata de camera si transmisa la calculator unde poate fi vazuta pe monitor. Pentru observarea planetelor si a Lunii este suficienta o camera web mai performanta sau o camera ccd planetara dedicata precum camera NexImage de la Celestron sau camerele DMB/DBK/DFK de la Imaging Source. Pentru observarea obiectelor deepsky este nevoie de o camera ccd dedicata pentru astrofotografie ce poate realiza expuneri lungi de cateva secunde, precum camerele ccd de la SBIG, Starlight Xpress sau alti producatori specializati. Aparatele foto obisnuite sau dslr nu sunt adecvate pentru acest tip de astrofotografie.
Exista mai multe modalitati de a face astrofotografie.
a) Cea mai simpla forma de astrofotografie este cea prin obiectivul unui aparat foto. Aparatul foto poate fi asezat pe un trepied foto sau calare pe un telescop (piggyback), iar obiectul ceresc dorit a fi fotografiat este expus prin obiectivul aparatului foto folosind functiile oferite de camera foto respectiva. Se pot utiliza orice fel de aparate foto. In cazul camerelor tip slr sau dslr obiectivele pot fi schimbate, astfel ca pentru obtinerea unor campuri vizuale largi se pot folosi obiective cu raporturi focale mici, iar pentru obtinerea unor campuri vizuale mai inguste se folosesc obiective cu raporturi focale mai mari. Principalele probleme la aceasta tehnica sunt:
i) Pentru a surpinde pe cip cele mai multe obiecte deepsky e nevoie ca aparatul respectiv sa poata face expuneri lungi, intre cateva secunde si cateva minute, in functie de magnitudinea obiectului fotografiat. Nu toate aparatele foto pot realiza expuneri lungi, in general expunerile lungi fiind implementate doar in camerele foto slr sau dslr si in putine camere foto compacte.
ii) Daca expunerea depaseste 15-20 secunde este nevoie de ghidajul camerei foto pentru ca stelele sa apara nemiscate. In acest sens fotografia cu aparatul foto calare pe telescop (piggyback) permite folosirea telescopului pentru a ghida camera foto in timpul expunerii. Utilizatorul, folosind un ocular cu reticul iluminat, se va uita prin telescop si va corecta erorile de urmarire ale monturii urmarind sa pastreze o stea aleasa de ghidaj in centrul reticulului iluminat al ocularului.
iii) Calitatea finala a fotografiei depinde de calitatea obiectivului aparatului foto. In acest sens un obiectiv cu o corectie buna a aberatiilor (cromatice, astigmatism, distorsiuni) va produce o imagine mai buna decat un obiectiv cu o corectie mai slaba.
b) Fotografia prin telescop prin proiectie prin ocular
Prin aceasta tehnica aparatul foto este montat in fata ocularului prin intermediul unui adaptor pentru fotografie afocala (precum un tele-extender, un adaptor universal de fotografie Microstage sau un alt sistem de proiectie afocala). Fotografia se realizeaza fie prin obiectivul aparatului foto (proiectie afocala prin ocular), fie chipul/filmul este expus direct, imaginea captata fiind cea data de ocular (proiectie prin ocular).
Calitatea imaginii finale este o combinatie intre calitatea obiectivului telescopului, calitatea imaginii produse de ocular si obiectivul aparatului foto. Pentru expuneri lungi este necesar ca montura sa fie motorizata si ghidata. Avantajul major al fotografiei prin proiectie prin ocular este faptul ca se pot obtine mariri foarte mari, prin varierea distantei dintre ocular si chipul/filmul aparatului foto, utile in special pentru fotografia planetara si lunara. De asemenea, in cazul proiectiei afocale prin ocular, nefiind nevoie de scoaterea obiectivului camerei, se pot folosi si camere foto compacte ale caror obiective nu sunt interschimbabile.
c) Fotografia in focarul telescopului
Aceast tip este ceea ce se intelege in mod clasic prin astrofotografie. Aparatul foto sau camera ccd sunt montate fara nici un element optic intermediar (decat eventual lentile barlow, reducatoare de focala sau corectoare de camp) la focalizatorul telescopului. Telescopul se comporta ca un teleobiectiv cu o distanta focala foarte lunga (distanta focala a telescopului cu sau fara alte elemente optice corectoare) si un raport focal specific telescopului respectiv. Aceasta tehnica produce cele mai bune imagini, intrucat elementele optice intermediare care sunt surse potentiale de aberatii sunt eliminate, astfel ca singura sursa de aberatii ramasa este telescopul propriu-zis. In cazul telescoapelor optimizate pentru fotografie, diferitele aberatii sunt reduse la maxim obtinandu-se cele mai bune imagini dintre toate tehnicile de astrofotografie.
Aceasta tehnica se poate utiliza doar cu aparate foto tip slr sau dslr, precum si cu camere ccd speciale pentru astrofotografie.
a) Telescopul: refractor, cassegrain sau reflector newtonian
Astrofotografia se poate realiza in principiu cu orice telescop. Pentru rezultate bune e necesar insa ca telescopul sa indeplineasca cateva cerinte minimale: calitatea pieselor mecanice a telescopului trebuie sa fie buna, fara piese din plastic (ce se pot indoi/flexa); elementele optice sa fie cel putin limitate de difractie; celula obiectivului/oglinzii sa fie metalica; iar alinierea elementelor optice sa fie corecta si sa se pastreze in timpul sesiunii de astrofotografie. Pentru realizarea unor imagini cat mai bune este de asemenea important ca telescopul sa fie optimizat pentru fotografie si sa fie aclimatizat la mediul inconjurator. Toate telescoapele bune sunt capabile de astrofotografie, insa unele instrumente sunt proiectate special pentru astrofotografie producand un camp vizual lipsit de aberatii cat mai larg.
In general cele mai utilizate telescoape pentru astrofotografie sunt refractoarele apocromate si telescoapele tip Cassegrain (in special Schmidt-Cassegrain de catre amatori, Ritchey-Chretien, Dall-Kirham si mai putin Maksutov-Cassegrain), reflectoarele newtoniene fiind mai putin utilizate.
Refractoarele produc cele mai contrastante si bine definite imagini dintre toate designurile de telescoape optice si isi pastreaza alinierea elementelor optice foarte bine, acestea fiind motivele principale pentru care sunt preferate in astrofotografie. Refractoarele apocromate actuale produc un camp corectat foarte bine sau excelent de aberatii cromatice (in functie de designul optic al refractorului respectiv), si focalizeaza cu majoritatea camerelor ccd si a aparatelor foto. Pentru refractoare sunt disponibile o serie de reducatoare de focala si corectoare de camp care ajuta la producerea unei imagini mai bune. Desi refractoarele sunt disponibile in aperturi mici, in general modelele folosite in astrofotografie avand diametre intre 66mm si 160mm diametrul, aceste aperturi relativ mici sunt suficiente pentru majoritatea obiectelor fotografiate de amatori intrucat cipurile ccd din camerele foto sau ccd folosite sunt mult mai sensibile decat filmul fotografic, iar prin expuneri de durata capteaza mult mai multa lumina decat ochiul uman. Un refractor apocromat intre 80mm si 120mm diametrul obiectivului este alegerea celor mai multi astrofotografi incepatori, aceste instrumente fiind produse in cantitati mari de multi producatori, avand o greutate in general sub 10kg, astfel ca nu necesita o montura foarte mare si foarte scumpa pentru instalarea lui. Refractoarele cu obiective de 130mm si mai mari ofera capacitate de adunare a luminii mai mare, rezolutii mai bune si in general sunt realizate de catre producatori in cantitati mai mici si la un nivel de calitate optica si mecanica ce se apropie de perfectiune, astfel ca valoarea acestora creste aproape exponential cu fiecare centimetru de apertura in plus.
Telescoapele Schmidt-Cassegrain sunt populare in astrofotografie datorita flexibilitatii designului Schmidt-Cassegrain, datorita aperturii superioare a acestora si datorita producerii in masa a lor la un nivel de calitate optica excelenta ce face ca pretul lor/cm sa fie mai mic decat al refractoarelor apocromate de aperturi echivalente. Daca refractoarele utilizate in general pentru astrofotografie au aperturi intre 66mm si 150mm diametrul, telescoapele Schmidt-Cassegrain au aperturi intre 150mm si 400mm diametrul oferind mai multa rezolutie si putere de adunare a luminii decat un refractor. Exista multe accesorii proiectate pentru telescoapele Schmidt-Cassegrain care optimizeaza potentialul acestora pentru fotografie (precum reducatoare de focala/corectoare de planeitate, adaptoare pentru ghidaj, sisteme de prindere a diferitor aparate foto pentru fotografie in focar sau afocala, sistemul Hyperstar de fotografie in focarul oglinzii principale la un raport focal f/2). Datorita designului optic al telescopului ce focalizeaza prin miscarea oglinzii principale este posibila focalizarea imaginii cu majoritatea aparatelor foto si ccd existente si introducerea in traseul optic a unor adaptoare/focalizatoare externe fara ca telescopul sa ajunga in imposibilitatea de a focaliza. Noile telescoape Schmidt-Cassegrain aplanate optimizate pentru astrofotografie (precum seria Edge HD de la Celestron) produc rezultate mult mai bune la marginea campului vizual decat designul clasic, introducand acest design optic in gama astrografelor capabile de performante exceptionale si cercetare stiintifica.
Telescoapele Ritchey-Chretien si Dall-Kirham corectat sunt larg utilizate de catre observatoarele astronomice datorita dimensiunii mai mari a campului corectat pe care il produc aceste designuri optice. Realizate cu aperturi in general intre 250mm si pana la cativa metri diametrul, acestea ofera o rezolutie si o capacitate de adunare a luminii mult mai mare decat telescoapele comerciale existente. Pana de curand insa pretul acestora a fost principalul impediment in utilizarea lor de catre amatori. In ultimii ani insa, noile modele de telescoape Ritchey-Chretien realizate in China, precum si telescoapele CDK realizate de PlaneWave au facut accesibile amatorilor aceste designuri optice.
Telescoapele Maksutov-Cassegrain sunt mai putin utilizate in astrofotografie in principal datorita campului vizual redus pe care il au acestea (raporturi focale de la f/10 in sus) ce necesita timpi de expunere mai mari pentru a obtine un acelasi nivel de detaliu, designului mecanic implementat la majoritatea tuburilor optice ce necesita un timp mai mare pentru ca telescopul sa ajunga la un echilibru termic cu mediul ambiant si pretului lor mare odata ce apertura acestora depaseste 200mm diametrul. Cu toate acestea odata aclimatizate, telescoapele Maksutov-Cassegrain produc imagini mult mai contrastante decat telescoapele Schmidt-Cassegrain si cu o corectie mai buna a aberatiilor la marginea campului vizual. Modelele comerciale existente cu aperturi intre 90mm si 180mm diametrul sunt capabile sa ofere atat imagini planetare excelente datorita contrastului lor foarte bun, dar si imagini deepsky la obiecte de mici dimensiuni.
Reflectoarele newtoniene sunt un design popular pentru observatii vizuale, insa pentru fotografie sunt mai putin adecvate. Si aceasta nu datorita unei probleme a designului optic, ci datorita faptului ca majoritatea reflectoarelor newtoniene existente pe piata sunt optimizate pentru observatii vizuale, ceea ce impune alte caracteristici ale instrumentului decat daca ar fi optimizat pentru astrofotografie. Un alt element in defavoarea telescoapelor tip reflector newtonian este dimensiunea si greutatea mare a acestora odata ce apertura lor depaseste 200mm diametrul. Monturile ecuatoriale capabile sa sustina stabil pentru astrofotografie un reflector newtonian mai mare de 250mm diametrul si destul de lung sunt destul de putine si scumpe. Pozitiile in care poate ajunge tubul optic cand este indreptat spre diferite regiuni ale cerului este vazut de multi astronomi ca fiind destul de neconfortabil. Cu toate acestea, se pot realiza fotografii excelente cu reflectoarele newtoniene daca astronomul ajunge la o combinatie adecvata intre telescop, montura si camera ccd sau foloseste un reflector newtonian optimizat pentru astrofotografie (destul de rare in prezent, dar exista si posibilitatea ca astrofotograful serios sa le realizeze la comanda la cei cativa producatori specializati de astrografe sau la unul dintre putinii slefuitori de oglinzi pentru telescoape). Coma specifica reflectoarelor newtoniene poate fi corectata cu usurinta prin intermediul unui corector de coma precum MPCC de la Baader Planetarium, putandu-se astfel realiza fotografii si cu aparate foto dslr sau camere ccd cu chipuri mai mari. In special pentru observatii lunare si planetare reflectoarele newtoniene sunt utilizate cu mult succes de catre astrofotografi, in acest caz datorita dimensiunii mici a chipului camerelor ccd utilizate aberatiile optice la marginea campului vizual a designului newtonian (in special coma) nu apar in imaginea finala.
Astrografele nu sunt un tip aparte de design optic, ci telescoape de diferite designuri (refractoare, cassegrain, reflectoare newtoniene) optimizate pentru astrofotografie.
b) Montura
Elementul de baza al unui sistem de astrofotografie este montura. Daca in privinta designului telescopului putem face alegeri in functie de necesitati, preferinte si buget, in privinta monturii alegerile sunt mult mai stricte. O montura adecvata pentru astrofotografie trebuie sa fie capabila sa sustina stabil, fara trepidatii, fara vibratii telescopul si sa urmareasca cat mai precis miscarea obiectelor/stelelor pe cerul noptii. Nivelul de precizie necesar este de cateva secunde de arc, montura trebuind sa fie capabila sa mentina stelele pe chipul camerei ccd cu o acuratete de cativa pixeli. Putine monturi sunt capabile de o urmarire atat de precisa si sunt suficient de stabile pentru astrofotografie. Cu cat acestea sunt mai stabile cu atat sunt mai grele fizic; cu cat sunt mai precise cu atat sunt mai scumpe. Fiecare producator evalueaza capacitatea monturii de a sustine un telescop sub forma unui numar de kilograme de echipament ce pot fi sustinute de montura respectiva. Acest numar se refera in general la observatiile vizuale. Pentru fotografie cerintele de stabilitate sunt mult mai stricte, o regula generala de a calcula capacitatea maxima a unei monturi fiind de a imparti la 2 numarul dat de producator. Monturile high-end sunt fabricate cu limite de toleranta mai mici, iar greutatea maxima totala adecvata pentru astrofotografie este mai apropiata de greutatea maxima totala adecvata pentru observatii vizuale. Monturile oferite standard cu telescoapele pentru incepatori nu sunt adecvate pentru astrofotografie, decat cel mult fotografie lunara si planetara cu camere foto sau ccd mici si usoare si daca montura este motorizata cel putin pe axa RA.
Pentru astrofotografie sunt preferate monturile ecuatoriale intrucat acestea odata aliniate polar pot urmari pe o singura axa miscarea obiectelor pe cerul noptii, eliminand astfel rotatia campului ce produsa de urmarirea pe doua axe realizata de monturile altazimutale. Cu monturile altazimutale (in general tip furca altazimutala) se pot realiza expuneri scurte de cateva secunde fara aparitia rotatiei campului insa pentru expuneri de durata este necesara folosirea unui derotator sau punerea acestora in pozitie ecuatoriala folosind o pana ecuatoriala, ceea ce complica mult ansamblul monturii si poate pune probleme de echilibru al telescopului pe montura.
Monturile ecuatoriale moderne adecvate pentru fotografie sunt dotate cu un sistem de motoare de urmarire ce pot compensa precis miscarea de rotatie a Pamantului, au viteze de urmarire sub-siderale, pot fi conectate la calculator si accepta comenzi de corectie a erorilor din partea utilizatorului (automat prin calculator sau manual). Precizia acestor motoare impreuna cu precizia elementelor mecanice ale monturii confera precizia generala a monturii si a urmaririi. Exista diferiti producatori de sisteme de urmarire pentru monturi, insa la momentul actual este recomandabil ca montura sa aiba un sistem goto de urmarire, intrucat in general aceste motoare sunt mai precise decat cele clasice existente, pot fi conectate la calculator pentru a primi comenzi prin programe tip planetariu sau pentru ghidaj automat.
In continuare sunt prezentate cateva monturi ecuatoriale adecvate pentru astrofotografie cu recomandarile de greutate totala a instrumentelor ce pot fi instalate stabil pe acestea atat pentru observatii vizuale, cat si pentru astrofotografie. Nivelurile de calitate si precizie a acestora nu este insa similar, monturile mai mici si mai ieftine fiind mai putin precise decat monturile high-end mari.
| Tip montura | Sarcina maxima utila vizual / pentru astrofotografie | Exemple de instrumente ce pot fi sustinute stabil pentru astrofotografie |
| Celestron CG4 Omni cu kit SynScan GOTO,Sky-Watcher EQ3-2 SynScan GOTO | 5-6 kg / 2-3 kg | - refractoare cu aperturi intre 66mm si 70mm-Schmidt-Cassegrain <102mm, Maksutov-Casssegrain <102mm - reflectoare newtoniene cu aperturi de maxim 130mm f/5 |
| Celestron CG5- GT,Sky-Watcher EQ5 SynScan GOTO, Vixen GP2 | 8-10 kg / 5-6 kg | - refractoare cu aperturi intre 80mm si 120mm- Schmidt-Cassegrain 127mm - 203mm, Maksutov-Casssegrain 102mm - 150mm - reflectoare newtoniene cu aperturi de maxim 150mm |
| Sky-Watcher HEQ5 PRO,Vixen GPD2 | 12-15 kg / 8-10 kg | - refractoare cu aperturi intre 80mm si 120mm - Schmidt-Cassegrain cu aperturi intre 127mm si 203mm - reflectoare newtoniene cu aperturi de maxim 200mm |
| Celestron CGEM,Sky-Watcher EQ6 PRO, Losmandy GM8 | 15 kg / 10-12 kg | - refractoare cu aperturi intre 80mm si 130mm - Schmidt-Cassegrain, Dall-Kirham, Ritchey-Chretien cu aperturi intre 127mm si 235mm - reflectoare newtoniene cu aperturi de maxim 254mm |
| Astrophysics AP Mach1GTO | 20kg / <15 kg | - refractoare cu aperturi intre 80mm si 150mm - Schmidt-Cassegrain, Dall-Kirham, Ritchey-Chretien cu aperturi intre 127mm si 280mm |
| Celestron CGE,Vixen Atlux, Losmandy GM11 | 30 kg/ <20 kg | - refractoare cu aperturi intre 80mm si 150mm - Schmidt-Cassegrain, Dall-Kirham, Ritchey-Chretien cu aperturi intre 127mm si 300mm |
| Astrophysics AP 900GTOLosmandy Titan | 32 kg / 20-25 kg | - refractoare cu aperturi intre 80mm si 160mm - Schmidt-Cassegrain, CDK, Dall-Kirham, Ritchey-Chretien cu aperturi de maxim 350mm |
| Celestron CGE PRO | 45 kg / 30-35 kg | - refractoare cu aperturi intre 80mm si 180mm - Schmidt-Cassegrain, CDK, Dall-Kirham, Ritchey-Chretien cu aperturi de maxim 400mm |
| 10 Micron GM 2000,Vixen Gaiax | 50 kg / <40 kg | - refractoare cu aperturi intre 80mm si 180mm - Schmidt-Cassegrain, CDK, Dall-Kirham, Ritchey-Chretien cu aperturi de maxim 400mm |
| Astrophysics AP 1200GTO | 64 kg / <50 kg | - refractoare cu aperturi intre 80mm si 200mm - Schmidt-Cassegrain, CDK, Dall-Kirham, Ritchey-Chretien cu aperturi de maxim 450mm |
| 10 Micron GM4000, Astrophysics AP3600 GTO | 150 kg / <120 kg | - refractoare cu aperturi intre 80mm si 300mm - Schmidt-Cassegrain, CDK, Dall-Kirham, Ritchey-Chretien cu aperturi de maxim 700mm |
In evaluarea greutatii totale a telescopului ce poate fi montat pe o anumita montura trebuie tinut cont ca pe langa telescopul principal pe montura vor trebui instalate si o luneta pentru ghidaj, diferite adaptoare, inele, sine de prindere si camere foto care contribuie si ele la greutatea finala a ansamblului. Astfel, greutatea telescopului principal va fi intotdeauna mai mica decat valorile de mai sus tocmai pentru a lasa o marja de libertate pentru instalarea accesoriilor necesare fara a depasi limita stabilitatii monturii.
Monturile existente nu sunt perfecte datorita erorilor admise in procesul de fabricatie in prelucrarea partilor mecanice si ale motoarelor monturii, astfel ca orice montura, oricat de bine aliniata polar, va avea erori de urmarire ce se aculumeaza in timpul expunerilor lungi. Pentru reducerea erorilor, montura trebuie sa fie ghidata cu un sistem manual sau automat de ghidaj. De asemenea pentru reducerea erorilor se poate apela la rutina de reducere a erorilor periodice ale monturii implementata in softul monturilor cu goto.
c) Accesorii
Ghidajul: Pentru reducerea erorilor de urmarire a monturilor ecuatoriale (datorate atat imperfectiunilor mecanice ale monturii, dar mai ales alinierii polare mai putin precise a monturii) si prevenirea transformarii stelelor din puncte de lumina in dare de lumina, in cazul expunerilor mai lungi de 15-20 de secunde monturile trebuie sa fie neaparat ghidate. Pentru aceasta se utilizeaza: i) o luneta de ghidaj montata in paralel cu telescopul principal sau un adaptor pentru ghidaj radial, ii) un ocular cu reticul iluminat prin care astrofotograful va urmari ca steaua aleasa pentru ghidajul monturii sa nu iasa din centrul reticului ocularului in cazul in care se realizeaza ghidajul manual sau iii) un sistem de autoghidaj automat - constituit fie dintr-un autoguider independent precum LVI Smartguider sau SBIG SG-4, fie dintr-o camera ccd separata controlata prin calculator (precum camerele NexImage, DMK/DBK, SBIG sau orice alta camera ccd dedicata petnru astrofotografie) si un program de autoghidaj ce poate trimite automat comenzi de control a monturii in functie de imaginea captata de camera ccd (precum CCD Soft, MaximDl, PHD Guiding, GuideDog, Envisage sau altele proprietare).
Adaptoare: Pentru instalarea telescoapelor pe montura si in paralel, a camerelor foto sau ccd pe telescop sunt necesare o serie de adaptoare in functie de telescopul, camera, accesoriile ce trebuie instalate.
Filtre: Filtrele sunt absolut necesare in fotografia cu camere ccd dedicate atat pentru a produce imagini color, cat si pentru a izola anumite lungimi de unda in care emit obiectele ceresti fotografiate. Camerele ccd cu chip monocrom preferate in astrofotografie pentru sensibilitatea lor mare au nevoie de utilizarea unui set de filtre LRGB pentru producere unei imagini color. Obiectul ceresc este fotografiat prin fiecare dintre cele 4 filtre, iar prin compunerea celor 4 imagini monocrom se obtine imaginea finala color. De asemenea, pentru fotografierea in lungimi de banda ingusta pentru izolarea doar a emisiilor principale ale anumitor obiecte se folosesc filtre speciale proiectate pentru astrofografie (h-alfa, OIII, SII). Pentru fotografia planetara filtrele colorate permit cresterea selectiva a contrastului pe anumite lungimi de unda, dar si obtinerea unei imagini color in cazul folosirii cu camere ccd monocrome. De asemenea filtrul UV/IR-cut este absolut necesar in fotografia planetara cu orice camera ccd sau webcam.
Focalizatoare: Pentru obtinerea celui mai bun focus posibil este nevoie de un focalizator solid capabil sa sustina greutatea camerei ccd/foto, cu o cursa fina ce permite un reglaj fin al focusului si ce isi mentine pozitia de focus pe parcursul intregii sesiuni de fotografie fara a aluneca sub greutatea camerei foto. Putine dintre telescoapele produse in masa au focalizatoare suficient de fine pentru a putea regla precis focusul/claritatea imaginii, in general doar instrumentele premium fiind dotate cu focalizatoare adecvate pentru astrofotografie. Instrumentele high-end si unele modele de telescoape optimizate pentru fotografie sunt dotate de producatori cu focalizatoare suficient de solide si fine pentru astrofotografie. Focalizatoarele cu cremaliera cu care sunt dotate majoritatea telescoapelor mai ieftine, datorita pasilor cremalierei nu permit un reglaj atat de fin precum focalizatoarele tip Crayford. Telescoapele mai scumpe si cele high-end sunt dotate cu focalizatoare tip Crayford cu una sau doua viteze. Si in cadrul focalizatoarelor Crayford exista diferite nivele de calitate, cele bune distingandu-se prin existenta unui sistem dual de focalizare (grosiera si microfocalizare), prin soliditatea constructiei si prin finetea miscarii tubului focalizatorului. In acest domeniu pretul este un bun indicator al calitatii focalizatorului. Focalizatoare premium precum modelele Feather Touch, Moonlite, Steeltrack, JMI, Hyperion sau cele automate precum Optec, FLI, JMI sau Hedrick se remarca prin acuratetea si soliditatea lor si prin posibilitatea de a regla automat prin calculator cea mai buna pozitie de focus in cazul celor automate reducand si simplificand astfel o operatie critica in obtinerea unei imagini bune. Solutia pentru problemele focalizatoarelor cu cremaliera sau a celor Crayford mai putin bune consta fie in schimbarea focalizatorului telescopului cu unul mai bun daca telescopul permite instalarea unuia nou in locul celui existent, fie in instalarea unui focalizator Crayford extern manual sau a unui sistem de focalizare electronica sau automata. Instrumentele catadioptrice (SCT, MCT, RC, CDK) desi au sisteme de focalizare fina solide, cei mai multi astrofotografi instaleaza pe aceste telescoape focalizatoare externe tip Crayford sau automate pentru un reglaj mai simplu si mai precis al focalizarii.
d) Camera foto sau camera ccd dedicata
Camera foto sau camera ccd este dispozitivul ce capteaza fotonii adunati de telescop si ii transforma in imagine vizibila pentru ochiul uman, ce poate fi supusa unor prelucrari ulterioare. In principiu se poate folosi orice camera foto cu film sau digitala existenta ce poate fi montata prin diferite adaptoare la focalizatorul telescopului. Insa pentru rezultate bune este recomandabil folosirea fie a unui aparat foto slr sau dslr, fie a unei camere ccd cu chip racit dedicata pentru astrofotografie. Intrucat camerele pe film sunt din ce in ce mai putin folosite astazi, in continuare vom discuta doar despre camerele foto digitale.
Camerele foto dslr sunt o modalitate facila de captare a imaginilor intrucat cipurile actuale folosite in aceste camere sunt extrem de sensibile si pot efectua expuneri cu durata mare. Aceeasi camera poate fi folosita atat pentru fotografie terestra, cat si pentru astrofotografie. Cei mai multi astrofotografi cu camere foto dslr aleg fie camere de la Canon, fie de la Nikon datorita caracteristicilor acestora mai prietenoase cu astrofotografia (chipuri mai sensibile cu zgomot mai mic, posibilitatea de blocare a oglinzii in pozitie superioara, salvarea imaginilor in format raw necomprimate). Principalele neajunsuri ale aparatelor foto dslr sunt: i) Multe dintre obiectele ceresti emit puternic in lungimile de unda ale capetelor spectrului vizibil (ultraviolet - infrarosu), insa cipurile camerelor dslr sunt optimizate pentru fotografie pe timp de zi in spectrul vizual de lungimi de unda. Astfel sensibilitatea lor la capetele spectrului este foarte slaba comparativ cu cipurile monocrome din camerele ccd dedicate, necesitand expuneri mult mai lungi pentru a capta aceeasi cantitate de informatie in aceste lungimi de unda. Filtrul instalat de producatori in fata chipului blocheaza si el o parte din spectrul infrarosu si ultraviolet reducand sensibilitatea. Multi astrofotografi recurg la inlocuirea fitrului de pe cip cu un filtru cu spectru mai larg, insa dupa acest schimb va fi afectat balansul culorilor in fotografia pe timp de zi. ii) Cipul camerei nu este racit, astfel ca imaginile au un zgomot total foarte mare comparativ cu un cip racit. iii) Eficienta cuantica a cipurilor folosite in camerele ccd este extrem de scazuta, astfel ca mare parte din fotonii ce ajung la chip nu sunt transformati in electroni si astfel nu ajung in imaginea finala; iv) Cipurile camerelor dslr sunt cipuri color, iar matricea Bayer prin care se obtine informatia cromatica diminueaza cantitatea de lumina ce ajunge la senzor fitrand fiecare fotodioda pentru a captura o singura culoare. Astfel sensibilitatea cipului color este mult mai scazuta decat cea a unui cip monocrom, necesitand timpi de expunere mai mari pentru adunarea unei aceleiasi cantitati de lumina.
Camerele ccd cu cip racit dedicate pentru astrofotografie elimina principalele probleme ale camerelor dslr. Prin racirea controlata a cipului camerei zgomotul este redus la o valoare minima. In cazul unor sesiuni ulterioare de fotografie a aceluiasi obiect controlul temperaturii chipului ccd permite realizarea de fotografii in conditii tehnice similiare, tehnica utilizata in special pentru realizarea de masuratori cantitative comparabile. Eficienta cuantica a cipurilor utilizate in aceste camere este superioara cipurilor din camerele dsrl sau webcam-uri, astfel ca cei mai multi fotoni ce ajung pe cip sunt transformati in electroni si ajung in imaginea finala. Cipurile implementate in camerele ccd actuale acopera o gama larga de dimeniuni fizice, dimensiuni ale pixelilor, tipuri de iluminare, spectre de sensibilitate astfel ca se poate alege o camera in functie de rezolutia si distanta focala a telescopului si tipul de fotografie pentru care va fi folosita. De asemenea se poate alege intre variante monocrom si color ale aceluiasi cip, majoritatea astrofotografilor preferand camerele cu cip monocrom si carusel cu filtre colorate separat pentru obtinerea culorilor datorita sensibilitatii crescute a cipurilor monocrom si performantelor mai bune in fotografia de banda ingusta. Neavand obiectiv propriu aceste camere se monteaza direct in focalizatorul telescopului, astfel ca se elimina orice distorsiuni datorate unor elemente optice intermediare. Printre producatorii cu traditie renumiti de camere ccd dedicate pentru astrofotografie amintim SBIG, Apogee, FLI, Starlight Xpress, QSI, QHY, Trifid, Atik, dar mai exista si altii. In general diferentele dintre camerele ccd bune si camerele ccd cu performante mai scazute se regasesc la nivelul cipurilor folosite (cipuri cu mai putine defecte; cipuri mai eficiente si cu zgomot mai mic; gama mai larga de cipuri implementate, cu dimensiuni diferite, pentru diferite aplicatii fotografice), al nivelului de optimizare a electronicii camerei pentru cipul folosit, fiabilitatii in timp a camerei, eficienta tipurilor de racire a cipului, softului dezvoltat pentru controlul camerelor, compatibilitatea cu alte softuri de control si captare a imaginilor etc.). O camera ccd buna poate fi utilizata multi ani la rand, cu acelasi performante, de aceea cel mai bun sfat este sa alegeti calitatea in detrimentul economiilor de moment, sa alegeti producatori traditionali care au la activ mai multe generatii de camere dezvoltate si optimizate si care pot asigura suport in timp pentru produsele lor.
In cazul fotografiei planetare si lunare caracteristicile camerelor ccd nu sunt atat de critice, planetele si Luna fiind obiecte destul de stralucitoare care nu au nevoie de timpi de expunere lungi. Dimensiunea chipului nu este importanta in cazul fotografiei planetare, intrucat dimensiunile aparente ale planetelor sunt mici si nu ajung sa ocupe intrega suprafata a cipurilor ccd mici decat in cazuri foarte rare (fotografie cu telescoape mari cu distante focale extrem de lungi in conditii atmosferice excelente). Astfel pentru fotografia planetara cele mai folosite camere ccd au cipuri cu rezolutii mici de 640X480 pixeli, insa sunt pentru obtinerea unui camp vizual real mai mare se folosesc si camere cu rezolutii mai mari de 1024X767 sau 1280X960 pixeli. Mai important decat dimensiunea cipului este sensibilitatea acestuia, astfel ca cipurile folosite in camerele ccd planetare dedicate (in general cipuri Sony) trebuie sa fie foarte sensibile si eficiente. In cazul acestui tip de fotografie cele mai folosite camere cu cip ccd dedicate sunt camerele NexImage de la Celestron, vechea serie de webcam-uri de succes ToU Cam de la Philips acum scoase din productie (Vesta 740K, 804K, 900NC) si mai ales camerele ccd DMK/DBK de la Imaging Source. In ultimii ani camerele realizate de Imaging Source au ajuns sa fie alegerea celor mai multi astrofotografi cu experienta in fotografia planetara si lunara datorita performantelor lor superioare. Acestea reprezinta o imbinare perfecta intre cipuri foarte sensibile si electronica stabila, construite la standarde industriale, superioare camerelor de consum. De asemenea se pot folosi cu rezultate satisfacatoare si camere foto compacte prin metoda proiectiei afocale prin ocular, insa in acest caz imaginea finala este afectata de calitatea obiectivului aparatului si calitatea imagini produse de ocularul prin care se face proiectia. Camerele foto compacte nu sunt proiectate pentru fotografie planetara, ci pentru fotografie la obiecte terestre pe timp de zi, astfel ca rezultatele obtinute cu acestea nu au acelasi nivel de detalii si calitate ca si cele obtinute cu camere ccd planetare dedicate.
e) Programe de capturare si prelucrare a imaginilor
Camerele ccd dedicate pentru astrofotografie necesita conexiune permanenta la un calculator, acestea nedispunand de dispozitive de stocare a imaginilor capturate. Softuri specializate (precum CCD Soft, MaximDl, Nebulosity sau altele proprietare producatorului camerei) controleaza toate componentele camerei ccd, permitand realizarea de expuneri cu timpi bine stabiliti, la diferite temperaturi ale cipului, controleaza diferite modele de carusele de filtre, focalizatoare automate si monturile pe care sunt instalate telescoapele. Camerele foto tip dslr salveaza imaginile pe cardul lor intern, limita numarului de imagini ce pot fi stocate fiind data de capacitatea cardului folosit.
Odata realizate expunerile si cadrele de calibrare cu o camera ccd, dslr sau webcam, pentru obtinerea imaginii finale imaginile individuale trebuie prelucrate. Pe scurt, se disting 3 etape in prelucrarea imaginilor: a) calibrarea cadrelor (extragerea de dark-uri, flat-uri bias-uri, alinierea cadrelor), b) suprapunerea / stack-area cadrelor si c) prelucrarea imaginii astfel obtinute pentru scoaterea in evidenta a anumitor detalii, reglajul contrastului, luminozitatii, obtinerea culorilor etc. Toate aceste etape de prelucrare se realizeaza folosind softuri specializate de prelucrare de imagini, fie programe dedicate pentru astrofotografie precum CCDSoft, MaximDl, DeepskyStacker, AstroArt, Iris, Nebulosity, PixInsight, Registax etc., fie programe generale precum Adobe Photoshop, GIMP, PaintShop Pro sau orice alt program mai avansat de prelucrare de imagini. Trecerea de la imaginile raw produse de camera ccd la imaginea finala necesita o buna cunoastere a tehnicilor de astrofotografie si de prelucrare a imaginilor pe calculator. Obtinerea unui set de expuneri bune este doar o premiza pentru obtinerea unei imagini finale bune, intrucat tehnicile de prelucrare utilizate pot evidentia in imaginea finala detalii ce in imaginile brute erau abia vizibile. De asemenea prin prelucrare se pot reduce anumite defecte ale camerei foto (in principal zgomot, pixeli defecti, praf pe senzor).
Raportul focal este o proportie intre distanta focala a telescopului si diametrul obiectivului, ambele exprimate in milimetri. Astfel, un telescop cu diametrul oglinzii principale de 200mm si o distanta focala de 1000mm are un raport focal f/5. Sau, stiind raportul focal al telescopului si diametrul oglinzii principale putem afla distanta focala a oglinzii. Termenul de raport focal este foarte familiari fotografilor, obiectivele foto fiind identificate dupa raportul lor focal. In cazul camerelor foto, un obiectiv cu un raport focal mai mic va produce imagini mai luminoase pe film sau cip, permitand astfel expuneri mai scurte cand sunt fotografiate obiecte slab iluminate. Acelasi lucru este valabil pentru telescoape. Telescoapele cu raporturi focale mai mici vor produce imagini mai luminoase pe cip, reducand timpul de expunere necesar pentru a surprinde obiecte putin stralucitoare. Telescoapele cu raporturi focale mai lungi necesita expuneri mai lungi pentru obtinerea unui acelasi nivel de detaliu comparativ cu un telescop cu un obiectiv identic, dar cu un raport focal mai mic.
De aceea pentru fotografie deepsky se prefera telescoapele cu raporturi focale mai mici sau a caror raport focal poate fi redus cu reducatoare de focala. In acest sens, astrografele sunt realizate cu raporturi focale mici pentru a reduce timpul de expunere necesar pentru obtinerea unui anumit nivel de detaliu. Fotografia deepsky insa se poate realiza la fel de bine cu telescoape cu raporturi focale mai lungi, insa timpul de expunere necesar pentru obtinerea unui aceluiasi nivel de detaliu va creste. In general raporturi focale intre f/5 si f/7 sunt considerate adecvate pentru fotografia deepsky. Raporturi focale mai mici de f/5 se regasesc doar la instrumentele special optimizate pentru astrofotografie (anumite refractoare, reflectoare, camere schmidt sau telescoape schmidt-cassegrain a caror oglinda secundara a fost inlocuita cu un sistem Fastar sau HyperStar).
Pentru fotografia planetara si lunara raportul focal al telescopului necesar pentru surprinderea detaliilor este relativ mare, raporturi focale intre f/20 si f/50 fiind curent utilizate de astrofotografi. Planetele sunt obiecte de marimi unghiulare mici, iar pentru surpinderea detaliilor e nevoie de obtinerea unor puteri de marire foarte mari, ceea ce inseamna distante focale lungi si raporturi focale mari. Fiind obiecte foarte stralucitoare, timpii de expunere utilizati in general sunt sub 1/10 secunde si se pot utiliza cu succes telescoape cu raporturi focale mari (fie native, fie prin utilizarea unor lentile barlow pentru a amplifica distanta focala).
Raportul focal insa nu are acelasi efect asupra observatiilor vizuale. Un telescop cu un raport focal mai mic nu va produce imagini mai luminoase fata de un telescop cu un raport focal mai mare. Imaginea vazuta printr-un telescop cu diametrul de 200mm si raportul focal f/5 si cea vazuta printr-un telescop cu diametrul de 200mm si raportul focal f/8 va fi identica daca se folosesc puteri de marire identice. In cazul observatiilor vizuale luminozitatea unui obiect vazut prin telescop depinde de dimensiunea obiectivului telescopului si puterea de marire folosita. Astfel cu cat diametrul obiectivului telescopului este mai mare cu atat imaginile produse sunt mai luminoase intrucat telescopul capteaza mai multa lumina. Cu cat obiectivul telescopului capteaza mai multa lumina cu atat imaginea produsa de acesta poate fi marita mai mult. Cu cat puterea de marire este mai mare, cu atat imaginea va fi mai putin luminoasa.
Keine Kommentare:
Kommentar veröffentlichen