Astrofotografia Saturna

Porady jak efektywnie fotografować Saturna - rejestracja i obróbka obrazu, dobór sprzętu

Saturn i jego pierścienie to niepowtarzalny widok. Fotografowanie tej planety nie jest jednak takie łatwe. Po pierwsze Saturn ma niską jasność powierzchniową - jest ciemny, co wymusza dłuższe ekspozycje. Po drugie obecnie znajduje się dość nisko nad horyzontem dla mieszkańców północnej półkuli. Trudno więc o dobre warunki do fotografowania tej planety. Mimo tych przeciwności da się w Polsce zrobić bardzo dobre fotografie Saturna.

Kamery, światłosiła i filtry

Największą efektywność na Saturnie osiąga nowość z zeszłego roku - matryca ICX618 dostępna w kamerach Point Grey i Baslera. Dzięki znacznie większej czułości w czerwieni i podczerwieni można efektywnie stosować filtry podczerwone takie jak ProPlanet 742. Pozwalają one ograniczyć negatywny wpływ seeingu na obraz i uzyskać ostry obraz dla kanału luminancji (Ir-RGB). Należy się jednak liczyć że przy około f/20-25 wysokie wypełnienie histogramu osiągalne będzie przy około 50 ms ekspozycjach (dość dużo). Jeżeli seeing będzie bardzo słaby ekspozycje te trzeba będzie skracać kosztem jakości klatek.

Dla matryc kolorowych stosujemy Ir/UV cut lub podobny (czytaj dalej). Dla matryc monochromatycznych filtry RGB oraz opcjonalnie w zależności od czułości matrycy jaśniejszy bądź ciemniejszy filtr podczerwony.

saturn-12-03-2011
Wykres przedstawiający jasność Saturna w poszczególnych pasmach. Jak widać dalsza podczerwień (ProPlanet 807) jak i kanał niebieski nie należą do najjaśniejszych. Ciemny i rozmywany przez atmosferę Ziemi niebieski kanał jest bardzo ciężki do zarejestrowania z zachowaniem dobrej jakości.


Dla starych matryc ICX098 obecnych w webcamach Philips SPC900/880NC, czy DMK/DFK/DBK21 stosowanie filtrów podczerwonych na maksymalnej rozdzielczości (około f/20) może być niemożliwe/nieefektywne. W takim przypadku warto skupić się na fotografiach RGB i RRGB lub próbować stworzyć kanał luminancji z filtrów typu longpass: czerwonych, pomarańczowych lub żółtych.

Współczesne matryce CMOS obecne np. w guiderach QHY, czy webcamach HD topowych producentów oferują zazwyczaj większą czułość niż ICX098 i znacznie lepiej utrzymują ją w czerwieni i podczerwieni, tak więc mogą znacznie lepiej nadawać się do fotografowania Saturna niż stare wysłużone webcamy Philipsa. Należy także zwrócić uwagę na rozmiar piksela, która dość często jest mały (szczególnie webcamy HD) - co powoduje że wystarczy jaśniejsza światłosiła (f/10-15) by osiągnąć maksymalną rozdzielczość dla układu teleskop-kamera.

Filtry barwne typu longpass produkowane przez Baadera, GSO, Lumicona przepuszczają promieniowanie od barwy zielonej (minus-niebieski) lub od barwy czerwonej aż po całe pasmo podczerwieni. Interesujące są filtry przepuszczające pasmo przy długości fali nie mniejszej niż około 500 nm (żółte). Im większa początkowa długość fali transmisji filtru tym staje się on pomarańczowy, czerwony aż po ciemnoczerwony filtr przepuszczający światło od około 600 nm. Baader podaje początkową długość fali dla swoich filtrów barwnych. Pozostali producenci stosują oryginalne numeracje filtrów Wrattena (np. #15A dla jasnopomarańczowego) co pozwala w sieci wyszukać ich charakterystykę.

wratten-saturn-lum-filters
Charakterystyka dwóch barwnych filtrów Wrattena produkowanych przez GSO


Wspomniane kolorowe filtry oprócz tego że są jaśniejsze of filtrów podczerwonych mogą lepiej odwzorować chmury burzowe na Saturnie. W paśmie widzialnym są one praktycznie białe, natomiast w podczerwieni jawią się jako ciemniejsze od otoczenia. Zdjęcia Ir-RGB, gdzie wykorzystano ProPlanet742 przedstawią burzę w postaci ciemnych chmur, natomiast RGB białych. Chmury te są wyraźnie białe w zielonym i niebieskim kanale, tak więc luminancja obejmująca zieleń może być w stanie dokładnie odwzorować odcienie tych chmur. Niestety krótsze fale (zieleń) są bardziej wrażliwe na seeing. Filtry typu Ir/UV cut nie nadają się zbyt dobrze na kanał luminancji - głównie za sprawą rozmycia najkrótszych (niebieskich) długości fal przez seeing i refrakcję atmosferyczną. Czerwony filtr Baadera (610 nm longpass) pozwala uzyskać prędkości rzędu 80 FPS przy 70% histogramie (Saturn, f/26). ProPlanet 742 podobne wypełnienie histogramu osiągnie przy około 30 FPS.

Połączenie filtrów żółtego i Ir/UV cut lub użycie filtru typu "minus-niebieski", "minus-fioletowy" (Baader Fringe Killer, Baader Contrast Booster) może poprawić obraz uzyskiwany z kolorowych kamer dzięki eliminacji silnej refrakcji niebieskich długości fali w atmosferze. Zaburzy to jednak nieco balans kolorów, który trzeba będzie poprawić w późniejszej obróbce zdjęcia. Trudno dostępne korektory dyspersji atmosferycznej powinny sprawdzić się równie dobrze, jak nie lepiej (Atmospheric Dispersion Corrector). W przypadku kamer monochromatycznych i (nawet parfokalnych) filtrów RGB poprawa ostrości pomiędzy kanałami powinna pomóc.

Oprócz filtrów RGB oraz podczerwonych można pokusić się także o użycia specjalnych filtrów takich jak filtry metanowe, czy ultrafioletowe. W ultrafiolecie (Astrodon UVenus) Saturn jest bardzo ciemny i nie ukazuje nowych szczegółów, przez co rzadko fotografuje się go w tym paśmie. W przypadku pasma metanu na przeszkodzie stają pierścienie planety. Powierzchnia czystego lodu znakomicie odbija padajace na nie promieniowanie, co powoduje że są one znacznie jaśniejsze od planety, która silnie absorbuje w paśmie metanu.

saturn-28-02-2011
saturn-28-02-2011
Saturn w paśmie metanu i w ultrafiolecie. f/10, Basler Ace acA640-100gm


Rejestracja materiału

Mimo iż Saturn rotuje tylko nieco wolniej od Jowisza mamy szersze okno czasowe na zarejestrowanie całego materiału dla jednej serii. Zdjęcia złożone z materiału zbieranego przeze mnie przez 10-14 minut nie wykazywały wyraźnej rotacji na np. froncie burzy. Porównując je ze zdjęciami składanymi poprzez WinJUPOSa z wyrównaniem rotacji też dużych różnic nie ma (poza ostrzejszą wersją RGB):
saturn-winjupos
Standardowo zbieram około 2500 klatek na kanał. W przypadku dobrego seeingu stosuję wysokie wypełnienia histogramu (rzędu nawet 90%) przy 20-16 FPS. Przy nieco gorszym lepsze efekty da znacznie krótsza ekspozycja (choć materiał będzie bardziej ziarnisty po wyostrzeniu). Obraz nie może być ciemny, gdyż da to fatalny finalny stack niezależnie od ilości klatek. 50-60% wypełnienia histogramu to minimum.

Obróbka zdjęć

Obróbka Saturna nie wyróżnia się niczym specjalnym. Stosujemy standardowe procedury ostrzenia, czy edycji poziomów. W celu ograniczenia szumu tła można zmniejszyć gammę poszczególnych kanałów (ja stosuję 0.8) i lekko przyciąć poziomami od lewej strony. Tak agresywna obróbka nie wycina wewnętrznego pierścienia C (chyba że przesadzimy) dając czysty obraz planety. Do ostrzenia wykorzystuję dekonwolucję Lucy-Richardson. Proces obróbki w moim przypadku wygląda następująco: Castrator/Autostakkert do stworzenia surowych stacków (dla warunku 90% jakości), następnie w AstraImage poziomy (lewa strona), dekonwolucja, gamma, poziomy i zapis obrobionego kanału.

Do składania kolorowych wersji AstraImage. Można próbować także za pomocą WinJUPOSa, lecz oznaczenie planety na zdjęciu trzeba wykonać ręcznie (nie jest dostępna automatyka jak dla Jowisza). W przypadku kamer kolorowych Saturn wychodzi zazwyczaj zażółcony, co należy poprawić w balansie kolorów:
saturn-03-03-2011
saturn-webcam
Zdjęcie Saturna przed i po korekcji balansu barw uzyskane za pomocą webcama MS Lifecam HD-5000 przy f/10 z filtrem IR/UV cut. Widać efekty refrakcji atmosferycznej (niebiesk górna i czerwonawa dolna krawędź).


By pozbyć się efektu refrakcji atmosferycznej w kolorowych kamerach można oprócz filtrów spróbować też rozbić wszystkie kanały z surowego kolorowego stacka, obrobić je i złożyć ponownie w RGB dokonując korekt w położeniu kanałów.

Saturn i WinJUPOS

By wykorzystać możliwości WinJUPOSa do generowania map i zdjęć L/RGB musimy mieć pomierzone zdjęcia. W przypadku Saturna trzeba zrobić to ręcznie. Żeby ułatwić sobie pracę ustawiamy zdjęcia z poszczególnych kanałów w takiej orientacji (wystarczy obrócić zdjęcia. Nie musimy obrazów rotować do precyzyjnie takiego ustawienia):
saturn-nomenclature
Następnie otwieramy grafię do "pomiaru", ustawiamy czas i przechodzimy do zakładki "Adj.". Musimy dopasować obrys do Saturna na zdjęciu:
saturn-jupos0
saturn-jupos1
Z "Outline frame" wybieramy opcję "Adjustment according to two known point":
saturn-jupos2
Musimy teraz zaznaczyć na zdjeciu Saturna dwa charakterystyczne punkty. Mogą być nimi rogi pierścieni. W efemerydach WinJUPOSa można zobaczyć że lewy (wschodni) róg ma współrzędne X 2.255, Y 0, a prawy X -2.255 Y 0.
saturn-jupos4
Zaznaczamy oba czubki rogów pierścieni i wpisujemy odpowiednie współrzędne:
saturn-jupos3
Powinniśmy uzyskać idealnie dopasowany obrys zdjęcia. Jeżeli obrys jest do góry nogami (północ na południu) wystarczy użyć Backspace by go obrócić. Zapisujemy pomiar i gotowe.
blog comments powered by Disqus

Kategorie

Strony