Domů / Blog / Astrofotografie - část 6: Focení s mono kamerou

Astrofotografie - část 6: Focení s mono kamerou

Astrofotografie - část 6: Focení s mono kamerou - Lencis.cz    Jaký je rozdíl mezi foťákem a monochromatickou kamerou? A proč by vám kamera měla stát za zničené nervy? To vám prozradím v této části série.
 

ČLÁNKY V SÉRII:

  1. Úvod a vybavení
  2. První fotografování
  3. Focení přes zrcadlový teleskop
  4. Jak se fotí s pointací
  5. Co dokáže větší teleskop
  6. Focení s mono kamerou

 

V minulém článku jsem pro Vás srovnávala fotografie pořízené malým a velkým teleskopem, a vypsala jsem se z traumat, které mi přichystal můj velký newton. Další krok, který jsem slibovala, byl přechod na fotografování astrofotografickou kamerou. Po třech měsících jsem se s ní už dostatečně seznámila a mohu její zavedení pojmenovat jako Peklo se sladkým koncem. Co tedy můžete očekávat od fotografování specializovanou kamerou? Pojďme hezky popořadě.

PROČ VYMĚNIT FOŤÁK ZA MONOCHROMATICKOU KAMERU

Když jsem tiše záviděla zkušenějším fotografům jejich detailní, ostré a barevné snímky, všimla jsem si, že jsou všechny focené kamerami, nikoli fotoaparáty. Ve srovnání s detailními snímky z kamer mi výsledky z foťáku vždycky přišly takové nemastné neslané, místy až neostré.

Foťák vs mono kamera

Jaký je vlastně rozdíl mezi mono kamerou a foťákem? Předně je to způsob, jakým tato zařízení zpracovávají barevné světlo. Fotografický CCD nebo CMOS senzor sám o sobě nikdy nepřijímá barvu, pouze světlo. Barevný snímač zpacovává barvu pomocí tzv. bayerovy masky, což je mozaika maličkých filtrů umístěná přes pixely snímače. Každý pixel je zakrytý miniaturním filtrem, buď červeným (R), zeleným (G) nebo modrým (B), přičemž těch zelených je dvakrát tolik, protože na zelené světlo jsou citlivé naše oči (a fotky přece přiřozeně chceme co nejpodobnější tomu, jak vnímáme svět svýma očima). Foťák o rozlišení 16 megapixelů má tedy 8 milionů pixelů schopných přijímat zelené světlo, 4 miliony pixelů pro světlo červené a 4 miliony pro modré. Pokud fotíme například červený hrnek, červená barva všech pixelů hrnku je ze čtvrtiny přijímaná fotoaparátem a ze 75 % dopočítána interpolací. Což ostrosti snímku zrovna moc nepřidává.

Barevný a mono senzor

Ukázka, jak funguje přijímání barvy v barevném snímači s bayerovou maskou a jak funguje s mono kamerou, před kterou dáme filtr. Vidíte, že mono kamera sbírá například červenou barvu na všechny pixely, kdežto barevný snímač jen na čtvrtinu pixelů.

Mono kamera ale s barvou pracuje jinak. Před celý snímač vždy umístíme jeden z filtrů (R, G, B nebo jiné speciální filtry), které propouští určitou vlnovou délku světla a tedy i specifickou barvu. Tato barva je pak přijímána všemi pixely na snímači. Při stejném rozlišení tak takový postup nasbírá 4x víc modrého a červeného a 2x víc zeleného světla než fotoaparát, a to je sakra velký rozdíl! Nehledě na to, že v běžném foťáku je navíc umístěn filtr blokující červenou barvu, typickou právě pro spoustu mlhovin, takže citlivost mono kamery na vesmírné objekty je až mnohonásobně větší!

Druhá obrovská výhoda astro kamery je v tom, že se sama chladí. U astrofotografie se fotí na vysoké citlivosti, a tak nás trápí šum. Šum je nežádoucí signál, který je zachycen světločivnými buňkami senzoru. A je produkován mimo jiné vysokou teplotou snímače. A protože se snímač při dlouhých explozicích zahřívá, roste také míra šumu. Zatímco foťák se chladit neumí, astro kamery jsou v podstatě jeden velký větrák se senzorem na konci. Jsou schopny se chladit až na -40°C, což má na míru šumu zásadní vliv. Sice nás to zcela nezbaví nutnosti pořizovat dark snímky pro další odečet šumu, přesto jde o zlepšení naprosto dramatické.

Mono kamera

Moje mono kamera ZWO ASI1600MM PRO je v podstatě jeden velký kovový válec s ventilátorem uvnitř.

VÝHODY KAMERY ALE NEJSOU ZADARMO...

Každá sranda ale něco stojí. A to jak finančně, tak časově. Pojďme nejdříve k nutným výdajům.

Kvalitní mono kamera stojí od 30 až do nějakých 150 tisíc korun. Já zapátrala v bazaru a pořídila si velmi populární a léty prověřenou kameru ZWO ASI1600MM PRO. Ke kameře potřebujete sadu filtrů, tedy alespoň filtr L (tedy čirý) a samozřejmě R (červený), G (zelený) a B (modrý). Ty vás také vyjdou na pár tisíc. Filtry se nešroubují na senzor, ale strkají do další drahé hračky - filtrového kola. To si opravdu pořiďte automatické, protože budete potřebovat filtry pohodlně, ale také přesně vyměnit a začít snímat jinou barvu než před chvílí. Jak kamera, tak filtrové kolo, potom komunikují s vaším notebookem, který si tentokrát už bezpodmínečně musíte vzít s sebou. Kamera ještě potřebuje samostatné napájení, nejčastěji pomocí 3A/12V zdroje. Celkově vás tato legrace může vyjít na 40 až 60 tisíc korun, pokud tedy už máte svůj notebook.

Astrofoto sestava

Celá sestava před ustavením montáže. Kabel sem, kabel tam. Hlavně to všechno nezamotat.

Finanční náročnost je však teprve první komplikace při focení mono kamerou. Jedna z věcí, se kterou musíte počítat, je, že potrvá mnohem déle, než vůbec dokončíte focení nějakého objektu. Pro finální barevnou fotku už nestačí nafotit pár hodin a všechno složit v počítači jako dřív. Musíte samostatně nafotit minimálně všechny tři barvy a aspoň ještě jednou tolik čirého světla. A protože změna filtru není na pár vteřin, protáhne se focení jediného objektu klidně na několik nocí. Následně skládáte master snímky každé barvy zvlášť a teprve potom je spojujete dohromady, takže vzroste i časová náročnost úprav. Na druhou stranu vás to donutí nafotit opravdu dost hodin dat a výsledek pak předčí vaše očekávání!

NE VŠECHNO JE NEPOHODLNÉ

Než si začnu stěžovat na těžkosti, které mě při focení čekaly, zmíním několik věcí, které mi naopak s přechodem na kameru velice vyhovují.

Výhoda č. 1: Kontrola snímků je pohodlná a nevyžaduje stání na špičkách

Při focení zrcadlovkou jsem kolikrát natahovala krk a zbytečně šahala na celou sestavu, abych vůbec dokázala zkontrolovat, jestli snímky jsou v pořádku. Na titěrném displeji foťáku bylo navíc leckdy prd vidět. To se s kamerou zásadně mění. Při snímání používáte software, který si s kamerou rozumí (já používám skvělý a intuitivní program zvaný NINA), a můžete naprosto pohodlně snímky prohlížet, zvětšovat, zkoumat, a okamžitě poznáte, pokud něco není v pořádku.

NINA

Fotí se zcela jinak než s fotoaparátem. Rozhodně takové focení víc připomíná práci astronomů, kteří pracují s velkými dalekohledy. Jinak věděli jste, že Hubbleův dalekohled používá právě stejný princip monochromatického snímače a barevných filtrů před ním? Fakticky. :-)

Výhoda č. 2: Nemusíte vůbec sahat na sestavu

U foťáku musíte na sestavu sahat nejen při kontrole fotek, ale také při jakýchkoli úpravách expozice. Tohle opět odpadá, protože všechno pohodlně ovládáte z počítače. Nezatěžujete tak montáž zbytečnými otřesy, nematete autoguider a můžete pohodlně vše nastavovat vsedě, od délky snímků až po počet snímků v sekvenci. Můžete dokonce nakonfigurovat sérii sekvencí včetně změny filtrů v průběhu.

Výhoda č. 3: Dark snímky už není nutné dělat krkolomně

U foťáku jsem temné snímky musela dělat ještě tu noc venku nebo ho musela zavírat do lednice. Vše kvůli tomu, aby teplota snímače byla co nejpodobnější teplotě, při které vznikaly skutečné snímky. Už nikdy víc. Teď si kdykoliv můžete v pohodlí domova zapojit kameru, nastavit chlazení na požadovanou teplotu a nechat ji fotit.

Výhoda č. 4: Měsíc už vám nebude vadit

Při focení objektů hlubokého vesmíru mi vždy vadilo světlo Měsíce, protože přesvětluje oblohu a výrazně snižuje kontrast. Mono kamera to řeší znamenitě. Nemusíte fotit jen se standardními RGB filtry, ale také pomocí úzkopásmových filtrů, zejména ve vlnových délkách H-alfa (rudé světlo vodíku), OIII (modré světlo ionizovaného kyslíku) a SII (žluté světlo síry). Filtry nepropouští nic jiného, takže světlo Měsíce už není relevantní. A v těchto barevných paletách (Bicolor nebo HST) vykouzlíte opravdu dechberoucí snímky mlhovin připomínající fotky z Hubblea. 

OSTŘENÍ JE ZKOUŠKA TRPĚLIVOSTI

No, nejdříve vám ukážu první snímek, se kterým jsem sice ve výsledku spokojená a mám ho ráda, ale stál mě s manželem 4 noci života.

Galaxie M81

Galaxie M82 (Doutník). 3x40x120s R, G, B + 70x120s Ha. Obraz můžete koupit zde

Kameru jsem chtěla vyzkoušet na své oblíbené galaxii M82 neboli Doutník. Fascinují mě její rudé výtrysky ionizovaného vodíku, který nádherně rudě svítí. Doplnila jsem své filtry ještě o H-alfa, který propouští právě rudé světlo vodíku, a pustila se do focení.

První probdělá noc přišla celá vniveč, protože přes všechny snahy jsem nebyla schopna pořídit ostrý snímek. Dodávám, že to nebylo špatným změřením vzdálenosti kamery od sekundárního zrcadla - na to jsem použila mezikroužky a vše nastavila správně. Nebylo to ani chybným použitím Bahtinovy masky, která mi na jasné hvězdě jednoznačně ukazovala symetrického ježka. Vše měl na svědomí prokletý půlmilimetr, který jsem nebyla schopna ani motorizovaným ostřením trefit.

Velký dalekohled v kombinaci s citlivou kamerou je doslova smrtící dvojka, která vás nemilosrdně sejme za jakoukoli chybu, k níž byl foťák ještě celkem tolerantní. Z fotoaparátu jsem byla zvyklá zaostřit s Bahtinovou maskou, utáhnout šrouby a mít hotovo. Teď ani omylem. Přesně zaostřený snímek se zdál být nad moje síly a nepatrný rozdíl v zaostření způsoboval katastrofální rozostření. Během tohoto utrpení jsem zjistila, že mi mírně prokluzuje okulárový výtah a kamera ho táhne dolů. Při utažení šroubů zase motorky nedokázaly s ostřením hnout.

Difrakční kříže

Zoufalé mžourání na difrakční kříže malých hvězd, nehnuté držení ovladače ostřicích motorků a modlení. To je teď moje zaostřování...

Poslední zrada, samozřejmě daná mou neznalostí, spočívala ve filtrech. Když už jsem jakž takž zaostřila červenou barvu a něco nafotila, po hodině jsem se rozhodla vyměnit filtr za zelenou. A najednou se fotka opět zdála neostrá, bylo to vidět na rozdvojených difrakčních křížích u hvězd. Říkala jsem si, že je to asi normální, protože kamera přece snímá jinou barvu. Omyl. Při každé výměně filtru musíme znovu přeostřit, jinak budou všechny snímky na vyhození. To jsem samozřejmě zjistila až druhý den při zpracovávání snímků.

Druhou noc jsem již celkem úspěšně nafotila hodinu dat na každou barvu plus necelou hodinu H-alfa barvy. Bylo to v červnu, takže už ve 3 ráno se rozednívalo. I když jsem byla vzhůru celou noc, vlastně jsem i tak závodila s časem. Po relativním úspěchu jsem galaxii dala další noc a chtěla nafotit jen L kanál, který jsem druhý den opět celý vyhodila. Podařilo se mi použe poslední noc dofotit asi dvě hodiny H-alfa, ale to bylo všechno. Výsledná fotka složená z těch nejostřejších snímků přesto není úplně ostrá. A bezmála dalších 8 hodin nafocených snímků letělo do koše.

Galaxie M82

Finální snímek složený z celkem 8 hodin expozic. Víc než polovinu z toho je světlo o vlnové délce H-alfa.

Že ruční ostření ze mě po pár nocích udělá mentální trosku, jsem už pochopila. Záhadou pro mě ale bylo, proč ani s extrémním úsilím nedokážu udělat ostrý snímek. V minulém článku jsem se věnovala kolimaci dalekohledu, kterou už ovládám, takže tím to být nemohlo. Mám také správný komakorektor a hvězdy v okrajích snímků nijak odlišně nevypadaly.

Zradu nakonec objevili zkušenější fotografové, kteří mi už několikrát pomohli. Hvězdy na mém snímku totiž vůbec nejsou kulaté. Mají tvar trojúhelníků!

KDO SE BOJÍ, NESMÍ DO LESA

Dověděla jsem se, že trojúhelníkové hvězdy jsou způsobené malou deformací primárního zrcadla, kterému je v objímce příliš těsno. Moc utažené šrouby zrcadlové objímky neumožní zrcadlu se jemně roztahovat a smršťovat při změnách venkovních teplot a způsobují, že se zrcadlo zkroutí a přestane tvořit dokonale parabolický tvar.

Čištění zrcadla newtonu

Nakonec to byla i celkem zábava!

Jediným řešením bylo zrcadlo vyjmout a upravit jeho držení. Pro mě i manžela, kteří jsme známí mimořádnou nešikovností, to byl strašák po celý měsíc. Nakonec jsme sebrali odvahu a rozhodli se zrcadlo rovnou vyjmout, vyčistit a vrátit zpátky do objímky. Velmi nám pomohl tento návod, který vřele doporučuji. Rukavice, jar, obvazová vata a destilovaná voda nám krásně posloužily k jemnému vyčištění zrcadla a nakonec se nám podařilo i správně utáhnout šrouby na objímce a nepoškozené zrcadlo vrátit zpátky. Hurá!

Galaxie M51 v H-alfa verzi

Galaxie M51 - Vírová. Složeno z 3x40x120s RGB + 30x300s H-alfa. Obraz můžete koupit zde.

A OPĚT TO OSTŘENÍ...

Po úpravě zrcadla uběhl skoro měsíc, než jsme mohli vyzkoušet, jestli náš zásah situaci ještě nezhoršil. Obrovská radost nastala při pohledu na hvězdy - zabralo to! Čekalo nás tedy jen martyrium s ručním ostřením, které nás definitivně přesvědčilo, že další investice bude do autofokusu. Program NINA s ním umí pracovat přes ASCOM ovladače, stejně jako u kamery a filtrového kola, a za ušetření nervů nám to rozhodně stojí.

Galaxie M81

Galaxie M81. Složeno z 3x40x150s RGB. Obraz můžete koupit zde.

Těm, kteří mají odvahu s ostřením zápasit ručně, se pokusím dát pár rad, jak postupovat:

1. Nastavte živý náhled v programu, kde snímáte (dále budu programu říkat NINA, protože používám právě ji)

2. Nejdřív zůstaňte na hvězdě, kde provádíte alignment, a nasaďte Bahtinovu masku

3. Zaostřete, co nejlépe umíte, aby hroty hvězdy byly symetrické

4. Vypněte živý náhled, protože od teď už budou objekty příliš slabé, než abychom z něj něco poznali. Nastavte novou sekvenci, například 1000 snímků po 10 sekundách. Nastavte jim vyšší citlivost, třeba gain 300. NINA začně sekvenci snímání a každý nový snímek ukáže.

Galaxie M81

Galaxie M81. Složeno z 3x40x150s RGB, jiná úprava. Obraz můžete koupit zde

5. Najeďte montáž na svůj objekt, upravte kompozici a vyberte si v jeho okolí středně jasnou hvězdu, která má viditelný alespoň náznak difrakčního kříže. Pokud je hvězda dostatečně jasná, můžete Bahtinovu masku nechat nasazenou, ostří se podle ní snáz

6. Nyní jemně doostřujte a sledujte jednak ostrost hvězdy, jednak graf s názvem HFR. NINA ho zobrazuje formou zelené linie. Čím je hodnota HFR nižší, tím je snímek ostřejší. Vždy po přeostření počkejte alespoň dva snímky, aby se sestava nechvěla a opravdu snímala celou dobu při stejném zaostření

7. Po úspěšném zaostření utáhněte aretaci okulárového výtahu a zkontrolujte, jestli jste ostření nezkazili. Pokud se HFR opět nezhoršilo, vypněte sekvenci a zapněte autoguider

8. Nyní nastavte požadovanou délku expozice a citlivost. Po prvním snímku zkontrolujte, zda je skutečně ostrý a HFR nevystřelilo nahoru

9. Po rozostření snímku vlivem poklesu teploty nebo po výměně filtru opakujte body 6 až 8

Galaxie IC342

Skrytá galaxie IC342. Složeno z 180x120 snímků luminance + 3x45x120s RGB. Obraz můžete koupit zde

STOJÍ TY NERVY VŮBEC ZA TO?

Když srovnám snímky z kamery s těmi pořízenými fotoaparátem, mám celkem jasno. Snímek Vírové galaxie patří k mým oblíbeným a můj poslední záběr na galaxii M81 (níže) mi ukázal, jaký potenciál v kameře je, když skutečně dokážu zaostřit. Jde vlastně o zcela první snímek po úpravě zrcadla, takže má kulaťoučké hvězdy, a zároveň první, kdy jsem dokázala celou noc držet slušnou ostrost. Detaily této galaxie dalece převyšují všechno, co jsme doposud s manželem vyfotili. Takže ano, stojí to za to a když vezmeme v potaz celou tu dřinu, budete i svůj vlastní výsledek upřímně obdivovat.

Doufám, že tímto článkem pomůžu všem, kteří se začínají zajímat o astrofotografii pomocí mono kamery. Jdu dál sbírat zkušenosti a ráda časem zase napíšu další díl ze série, třeba tentokrát o úpravě a skládání astrofotek. Mějte se krásně a přeji jasné noci!

KAM DÁL

Nyní Vás mohu zatím jen pozvat na prohlídku mých astrofotografií. Třeba Vám některá padne do oka a nakonec ozdobí Váš domov. To mi udělá radost největší!

Podívat se na fotky

   
Související zboží
Galaxie IC342 A - 40x60 - plátno Galaxie IC342 A - 40x60 - plátno Kód: ic342-9kq1a Doprava zdarma Novinka
do 14 dní
1 390 Kč
Detail
Galaxie IC342 A - 60x90 - plátno Galaxie IC342 A - 60x90 - plátno Kód: ic342-9kq1a6090 Novinka
do 14 dní
1 890 Kč
Detail
Galaxie M81 A - 40x60 - plátno Galaxie M81 A - 40x60 - plátno Kód: M81-bCDE0B99E Doprava zdarma
do 14 dní
1 390 Kč
Detail
Galaxie M81 A - 60x90 - plátno Galaxie M81 A - 60x90 - plátno Kód: M81-bvCDE0B99F Doprava zdarma
do 14 dní
1 890 Kč
Detail
Galaxie M81 B - 40x60 - plátno Galaxie M81 B - 40x60 - plátno Kód: M81-bCDE0B99EBB Doprava zdarma
do 14 dní
1 390 Kč
Detail