Астрофотография
Фотоуроки от компании Nikon

Часть 3. Основы астрофотографии. Приоткрываем секреты.

После того, как у вас начали получаться одиночные снимки, пора переходить к дальнейшему освоению основ астрофотографии.

Как мы уже выяснили, чем дольше длиться экспозиция, тем больше звезд накапливается на матрице. Однако экспозицию нам ограничивает вращение звездного неба. Помимо прочего, при длинных экспозициях увеличивается цифровой шум, и соотношение сигнал/шум сильно падает. Как же найти выход из такой ситуации?

Астрофотографы решили эту проблему следующим образом: сумма из 10 снимков сделанных с экспозицией, к примеру, 1 минута вполне может быть сопоставима со снимком с экспозицией в 10 минут. Следовательно, имея возможность снимать 20 - 30 секундные снимки мы, с помощью специального программного обеспечения, вполне можем объединять их в один, с суммарной экспозицией в десятки минут и даже часов!


Nikon D300s, объектив 300 F/2.8D, диафрагма F/3.2, выдержка 4 секунды, ISO 3200. Фото Андрей Коробейник.

Ограничивать нас будет только мощность компьютера и время подобного сложения. Поэтому не стремитесь сразу набрать снимков на многие часы. Обработка подобных серий может затянуться надолго. Начните хотя бы с серий, дающих в сумме 5-10 минут (т.е. 10-20ти 30 секундных снимков).

Стоит учесть, что при обычном наложении слоев в графических редакторах суммироваться будет не только полезный сигнал, но и шум, поэтому качество финального снимка будет немногим лучше одинарного кадра. Для получения оптимальных результатов астрофотографы пользуются процессом, который называется «калибровка снимка». На этом процессе стоит остановиться более подробно.


Nikon D300s, объектив 300 F/2.8D, диафрагма F/3.2, выдержка: 20 кадров по 120 секунд = 40 минут, ISO 3200. Фото Андрей Коробейник

Съемка калибровочных кадров

Давайте разберемся, какие действия необходимо предпринять для минимизации шумов на снимке, и какие кадры нужно снять для проведения калибровки исходного материала.

Начнем с шумов. Шумы на снимке бывают разных видов - какие-то возникают во время длинной выдержки, при определенной чувствительности, при определенной температуре окружающего воздуха и камеры. Другие шумы возникают в момент считывания информации с матрицы. Снимок звезного неба, который в астрофотографии традиционно называется «лайтом» (от английского «Light») будет содержать в себе эти шумы. Наша задача, свести эти шумы к минимуму.

Для этого надо отснять несколько серий фотографий, каждая из которой будет нести определенные задачи. Начнем мы со съемки основных кадров.

Съемка лайтов. Ваша задача будет заключаться в том, чтобы отснять серию кадров с одной и той же областью звездного неба. Серию снимков на многих камерах Nikon легко делать автоматически с помощью функции «Интервальная съемка». Помните о вращении неба. Направление камеры надо будет периодически корректировать.


Nikon D700, объектив 70-300 F/4-5.6, фокусное расстояние 70 мм, выдержка 20 секунд, ISO 3200. Фото Андрей Коробейник

Остальные снимки будут сделаны для того, чтобы в дальнейшем мы могли использовать их в специальной программе по сложению астроснимков. С их помощью программа минимизирует шумы матрицы, возникающие во время съемки и считывания, а также компенсирует такие дефекты как виньетирование и пыль на матрице и оптике.

Дарки. (от английского Dark) - это кадры, снятые в ту же ночь, что и лайты, при той же температуре, с теми же параметрами экспозиции и в том же количестве, (допустим, на 50 лайтов надо отснять 50 дарков), но с закрытой крышкой объектива. Дарки будут нести в себе информацию о шумах, возникших во время экспозиции снимка.

Офсеты или биасы. (англ. Offset/bias). Отсняв лайты и дарки, не снимайте крышку с объектива. Переведите камеру в режим самой короткой выдержки, и сделайте серию снимков, по количеству такую же, как серия лайтов. Эти снимки будут содержать в себе информацию о шуме считывания.

Флэты. (анг. Flat). У каждой пары объектив/матрица есть свое собственное распределение яркости по снимку. Наиболее заметно - виньетирование и следы пыли. Их тоже необходимо убрать. Для этого либо вечером, либо утром до или после съемки направьте фотоаппарат на сумеречное небо (или на ровный лист бумаги, белый потолок и т.д.) и сделайте серию снимков с нормально экспонированным кадром (можно воспользоваться режимом приоритета диафрагмы). Серия в количестве в идеале должна равняться количеству лайтов. Основные требования - диафрагма, фокусировка и ISO должны быть теми же самыми, что и во время съемки лайтов. Не перефокусируйте объектив, не отсоединяйте камеру после того, как вы сняли лайты и до тех пор, пока вы не отсняли флэты. Главное - чтобы пыль и виньетирование на флэтах оказались в том же месте, что и на лайтах.

Каталогизация. Итого на выходе вы будете иметь 4 серии, равных между собой по количеству снимков - Лайты, Дарки, Офсеты и Флэты. После съемки перекиньте файлы на компьютер, обязательно пометив - что из них что. Желательно сохранять файлы на диске C, при этом имена папок и файлов лучше писать латинскими буквами. Это может быть немаловажно для работы программ по сложению изображений

Сложение фотографий

Дальше начинается самый важный этап в получении финального фотоснимка - калибровка, регистрация и сложение. Для подобных операций существуют специальные программы, как платные, так и бесплатные. Довольно удобной в освоении бесплатной программой может оказаться DeepSkyStacker.

Бывает, что этапы калибровки, регистрации и сложения программа может делать автоматически - загрузив кадры и нажав кнопку «сложение» вы через некоторое время получите финальный кадр, прошедший все этапы последовательно, без сохранения промежуточных результатов. Но, для лучшего понимания процесса, мы разберем этапы пошагово.

Калибровка. Как правило, в программу загружаются поочередно - лайты, дарки, офсеты и флэты. После чего программа создает «мастер кадры», и из серии получается один «мастер дарк», «мастер офсет», «мастер флет». Эти кадры будут использованы для обработки (калибровки) лайтов. Процесс калибровки может занимать достаточно длительное время, в зависимости от объема серий. Желательно сохранить серию уже откалиброванных снимков, на тот случай, если на дальнейшем этапе что-либо пойдет не так. Ведь процесс обработки снимков довольно трудоемок и содержит в себе достаточно много ступеней, поэтому мы всегда должны иметь возможность что-либо переделать не с самого начала, а интересующего нас этапа.

Регистрация. Следующий этап тоже немаловажен. Уже откалиброванные снимки необходимо повернуть относительно друг друга, для успешного сложения в дальнейшем. От снимка к снимку звезды смещались по кадру, а также вращалось само поле зрения - ведь звезды не просто движутся слева на право, но еще и восходят и заходят. Программа проанализирует каждый снимок, найдет соответствия и повернет снимки на нужный угол, а возможно и проведет трансформацию снимков. Серию «зарегистрированных» снимков тоже сохраните. Можно просмотреть полученные снимки и оценить - совпадают ли теперь звезды друг с другом. Если что-то не так - вернитесь в программу и запустите сложение заново, выбрав новые параметры, предлагаемые программой.

Сложение. Последним этапом будет являться сложение снимков. Программа сложит уже откалиброванные и зарегистрированные снимки по определенному алгоритму и предоставит вам финальный кадр. Запустите для начала самое простое сложение - оно будет происходить быстрее всего. Самое простое сложение, как правило, будет называться «арифметическим» и находиться в самом верху списка выбора алгоритмов, такой список есть в большинстве программ сложения. Если регистрация прошла успешно, и после сложения звезды совпали друг с другом, а не стали двойными или тройными, то можно поздравить вас с успешно проведенным процессом! Если нет, то стоит вернуться на этап «регистрации», и провести регистрацию заново, возможно, выбрав другой алгоритм.

Финальный кадр может выглядеть слишком ярко или слишком темно. Попробуйте найти в программе функцию Логарифмизации (Log). Выбор этой функции приведет отображение фотографии к виду, приближенному к привычному человеческому зрению. На этот раз изображение может казаться не очень контрастным. Ничего страшного, просто динамический диапазон этого изображения очень широк. Сохраните картинку в TIFF, PSD или PNG формат, а дальше откройте его с помощью своего любимого графического редактора (например, Capture NX) и обработайте по своему вкусу.


Nikon D700, объектив 14-24 F/2.8, фокусное расстояние 14 мм, Суммарная выдержка 20 минут, ISO 800, контуры созвездий добавлены в графическом редакторе. Фото Андрей Коробейник.

Автор статьи: преподаватель Nikon School Андрей Коробейник

Источник http://forum.aleksdem.com/viewtopic.php?p=4596#p4596