background image

Jacek Bobowik „Od laika do astrofotografika” 

2 października 2012 

 

17 | 

S t r o n a

 

 

Część VII  „Darki” i inne strony mocy 
zbieranego materiału 

 

W  astrofotografii  główny  sygnał,  którym  jesteśmy 
zainteresowani 

pochodzi 

od 

fotonów 

światła 

wyzwolonych  z  obiektów  astronomicznych,  jednak 
pozyskanie  go  w  czystej  postaci  jest  bardzo  trudne, 
można  się  pokusić  o  stwierdzenie,  że  nawet  wręcz 
niemożliwe. 

Światłoczułe  elementy  naszej  matrycy  cyfrowej  zwane  pikselami,  ze  względu  na  pewne 
niedoskonałości ich budowy, zasilania,  jak  i samego rejestrowanego sygnału, generują niepożądane 
dla  czystości  wynikowego  obrazu  zakłócenia.  Powstają  różne  szumy,  które  w  większości  wraz  z 
wydłużającym się czasem naświetlania i rosnącą temperaturą mocniej się nasilają. Gdy ilość nośników 
wygenerowanych przez światło znacznie przeważa, szum nie dominuje. Gdy światła jest mało, tak jak 
w  naszym  przypadku,  wzmacnia  się  sygnał  związany  z  szumem,  zwiększając  jego  udział  w  finalnym 
zdjęciu. 

Obiekty  głębokiego  nieba  jak  wcześniej  wspominaliśmy  będą  wymagały  naświetlania  liczonego  w 
minutach ekspozycji. Szumy na pojedynczej klatce będą zwykle mocno zauważalne. Do tych zakłóceń 
dołączą czasami jeszcze nierównomiernie czułe piksele matrycy (hot pixels), przelatujące satelity lub 
samoloty, zabrudzenia i przesłonięcia w torze optycznym, wpływ promieniowania kosmicznego.  

Z  częścią  szumów  będziemy  mogli  skutecznie  się  zmierzyć  z  jednej  strony  obniżając  temperaturę 
pracy  matrycy,  na  co  powinny  nam  pozwolić  specjalnie  skonstruowane  na  te  okoliczności 
dedykowane  do  astrofotografii  kamery,  z  drugiej  zaś  wykorzystując  losowość  ich  występowania 
wykonaniem  w  zależności  od  detektora  odpowiednio  dużej  ilości  klatek,  co  pozwoli  przy 
zastosowaniu  dedykowanych  do  tego  celu  algorytmów  w  procesie  uśredniania  na  ich  znaczące 
osłabienie. 

Do  usuwania  części  niechcianych  zakłóceń,  przeważnie  pozbawionych  losowości  w  występowaniu, 
które można by wyeliminować uśrednianiem, posłużą nam tak zwane klatki kalibracyjne: Dark, Bias, 
Flat. 

Dark  wyeliminuje  nam  część  własnych  zakłóceń  matrycy,  które  powstają  podczas  długiego  czasu 
naświetlania.  Bias  pozwoli  nam  pozbyć  się  w  wynikowej  fotografii  szumów  odczytu  matrycy  i 
zakłóceń,  które  wynikają  z  negatywnych  wpływów  pracy  przetwornika  i  pozostałych  podzespołów. 
Flat  będzie  miał  za  zadanie  zminimalizować  efekty  związane  z  niedoskonałością  optyki  oraz 
ewentualnymi zabrudzeniami matrycy. 

Istnieje  także  metoda  nazywana  Dithering,  oferowana  przez  niektóre  programy  odpowiedzialne  za 
planowanie, automatyzację i wsparcie przy pozyskiwaniu materiału, która polega na przesuwaniu o 
zadaną  liczbę  pikseli  kolejnych  ekspozycji  względem  siebie.  Taki  zabieg  pozwala  na  zasymulowanie 
losowości występowania zakłóceń, które naturalnie  są stałe, co następnie pozwoli na ich osłabienie 
lub całkowite wyeliminowanie przez algorytmy uśredniania.  

background image

Jacek Bobowik „Od laika do astrofotografika” 

2 października 2012 

 

18 | 

S t r o n a

 

 

Często  ograniczona  pojemność  studni  potencjału  przy  nieoptymalnie  dobranym  czasie  naświetlania 
spowoduje  wysycenie  pikseli  objawiające  się  prześwietlonymi  obszarami  w  wynikowym obrazie  lub 
wpływ  zaświetlenia  fotografowanego  nieba  przeważy  nad  rejestrowanym  sygnałem.  Będzie  to 
wymagało  od  nas  doświadczalnego  dostosowania  czasu 
naświetlania 

pojedynczej 

klatki 

do 

możliwości 

używanego 

detektora 

panujących 

warunków 

związanych z zanieczyszczeniem naszego nieba światłem. 

Dobierając  optymalny  czas  ekspozycji  starajmy  się,  aby 
nasze  tło,  czyli  początek  gwałtownego wzrostu wartości 
histogramu  nie  przekraczało  10%  skali  jasności  naszego 
zdjęcia,  a  maksymalne  wartości  kształtowały  się  w 
okolicach 20%  

Fotografowanie  planet  i  księżyca,  znacznie  jaśniejszych  od  obiektów  głębokiego  nieba,  będzie 
wymagało od nas zastosowania nieporównywalnie krótszych czasów.  Część zakłóceń,  które nasilają 
się  wprost  proporcjonalnie  do  długości  naświetlania  nie  będzie  nam  doskwierać,  ale  krótsze  ujęcia 
będą  znacznie  czulsze  na  niekorzystne  wpływy  oddziaływania  atmosfery.  Turbulencje  te  mają 
charakter  losowy,  co  powoduje,  że  przy  odpowiednio  dużej  ilości  klatek,  wcześniej  poddanych 
kontroli jakości w celu wybrania najlepszych, przy zastosowaniu algorytmów uśredniania, jesteśmy w 
stanie finalnie uzyskać obraz bliższy rzeczywistości. 

Przy  długoczasowej  astrofotografii  pozyskiwanie  materiału  w  ramach  sesji,  który  składa  się  z  wielu 
klatek, często naświetlanych przez różne filtry będzie dla podniesienia efektywności i wygody często 
wspierane przez różne oprogramowania. W MaximDL opcja Autosave Setup pozwoli nam wcześniej 
rozplanować pod kątem szczegółów ekspozycji całą sesję, co znacznie ułatwi nam późniejszą nocną 
pracę. 

 

background image

Jacek Bobowik „Od laika do astrofotografika” 

2 października 2012 

 

19 | 

S t r o n a

 

 

 

Kalibracyjne  klatki  możemy  przygotować,  przy  możliwości  zachowania  pewnych  zasad  poza  sesją, 
która  powinna  zwykle  maksymalizować  wykorzystanie  odpowiednich  dla  astrofotografii  warunków 
do pozyskiwania sygnału fotografowanego obiektu.  

 

Dark  i  Bias  są  ekspozycjami,  które  muszą  być  wykonywane  bez  dostępu  światła  docierającego  do 
matrycy i w tej samej temperaturze i czułości detektora, co klatki z sygnałem głównym. Mając, więc 
do  dyspozycji  dedykowaną  kamerę  do  astrofotografii  z  regulowaną  temperaturą  komory  matrycy, 
możemy wcześniej przygotować sobie bibliotekę takich ekspozycji dla temperatur, w których później 
będziemy  utrzymywać  matrycę  przy  fotografowaniu  obiektów  głębokiego  nieba.  Klatki  Dark 
naświetlamy  z  takim  samym  czasem  co  klatki  główne,  a  Bias  z  najkrótszym  możliwym  czasem,  jaki 
udostępnia nam nasza kamera/aparat.  

Flat  powinien  być  wykonywany  przy  możliwie  niskiej 
czułości detektora dokładnie w tej samej konfiguracji 
i  orientacji  mocowania  kamery  oraz  pozycji  ostrości 
jak  ekspozycje  z  fotografowanym  obiektem.  Celem 
powinien  być  równomiernie  oświetlony  obiekt, 
najlepiej  w  odległości  niepowodującej  na  nim 
wyostrzenia obrazu. Czas  naświetlania należy dobrać 
tak, aby maksymalne wartości histogramu znalazły się 
w okolicach 50% skali jasności. 

Wszystkie klatki kalibracyjne powinny być wykonane w zależności od detektora w odpowiednio dużej 
ilości , co pozwoli wyeliminować w procesie uśredniania pojawiające się szumy od strony urządzenia.