Путь астрофотографа, часть 2: красим туманности и практикуем астропейзжажи
Снова привет, Хабр! Меня зовут Евгений Сергеев, я работаю инженером-программистом в АСКОН, а в свободное время увлекаюсь астрофотографией. В предыдущем посте я уже рассказывал о первых шагах в этом хобби и доступной аппаратуре, а теперь расскажу подробнее о недавней поездке и поделюсь советами с новичками.
Недавнее путешествие
В первой части статьи я рассказывал об опыте съемки астропейзажей, но в Московской области трудно найти темное небо: чтобы и млечный путь хорошо видно, и локация в целом красивая. Помню одно достаточно темное место с озером, где отдыхал с палатками четыре года назад. Ездили туда недавно на повторную разведку, а озеро по какой-то причине все высохло.
Чтобы попрактиковаться с новым фотоаппаратом и не прогадать с местом, в этом году на майские праздники поехал в Архыз (Западный Кавказ) на астроферму. Это уникальный астрономический центр на высоте 2000 метров над уровнем моря, рядом с которым расположен крупнейший оптический телескоп Евразии.
К сожалению, не повезло с погодой — была всего одна ясная ночь, которую мы посвятили наблюдениям в телескоп, а сфотографировать Млечный Путь успели совсем чуть-чуть, отходя недалеко от места. Поскольку погода не дала сделать задуманное, хотелось вернуться туда еще раз при возможности.
И такой шанс появился! Спустя пару месяцев увидел специальный астрофото-тур в Архыз с известным астрофотографом Юрием Звёздным. Программа включала проживание на той же базе, лекции по астрофотографии в течение дня, выезды на локацию с разведкой местности вечером, а ночью уже съемку. На работе оставалась еще неделя отпуска, так что было решено обязательно ехать — это возможность и попробовать себя в роли профессионального пейзажного астрофотографа, и покататься по действительно красивым местам.
Сразу скажу — поездка удалась. Три ночи из пяти было отличное ясное темное небо, пейзажи также успели поснимать днем и на закате.
Особо впечатлила и запомнилась вылазка в Марухское ущелье. Это живописная долина реки Марухи, расположенная по соседству с Архызом. Здесь практически не бывает туристов, что добавляет еще больше эксклюзивности туру. На конечную точку мы добирались четыре часа на внедорожнике по горным серпантинам и хребтам, периодически останавливаясь, чтобы полюбоваться и запечатлеть на фото красивейшие виды. Назад ехали часов шесть, тоже останавливаясь в живописных локациях, но уже для съемки астропейзажей.
Интересно, что даже в таком темном месте — в ущелье вдали от населенных пунктов — можно ориентироваться без фонаря. Очень впечатляет находиться вдалеке от цивилизации под светом звезд. Когда глаз привыкает к темноте, видны очертания окружающей местности и дорога перед собой, даже работать с фотооборудованием можно без фонарика.
В общем, материала с поездки накопилось много, обрабатывать буду еще долго. Но специально ко второй части материала на Хабре я подготовил несколько фото с быстрой обработкой за 5 минут. И даже так они выглядят впечатляюще.
Что интереснее всего снимать для меня
Некоторым астрофотографам нравится снимать пейзажи, другим — Луну, планеты, звезды. Многие считают эти объекты динамическими. На них что-то постоянно происходит: солнечные пятна и вспышки на Солнце, кольца Сатурна, облака на Юпитере.
Мне же интереснее заглянуть вглубь космоса — снимать галактики и туманности. Хоть они со временем жизни человека не меняются, но их очень много, они разнообразны и интересны. Можно заглянуть в далекие галактики и представить, что там тоже в это время тебя кто-то снимает.
Какого цвета объекты в космосе
Часто задают вопросы, а как получаются цветные фото глубокого космоса? Насколько реально они отражают цвета? Или это все раскрашено? Отвечу на примере моего снимка туманности M16 Орел.
В астрофотографии используются как цветные, так и монохромные камеры. Но на самом деле все матрицы в наших фотоаппаратах и смартфонах монохромные, а цветное изображение получается за счет фильтра Байера, который стоит перед матрицей и состоит из матрицы красных, зеленых и синих фильтров (RGB).
По тому же принципу формируется цветное изображение на монохромную камеру, только фильтры не встроены в матрицу, а поставляются отдельно. Таким образом можно использовать различные фильтры: как RGB, так и специализированные узкополосные. Плюс, более эффективно накапливается сигнал, так как все пиксели задействованы для накопления света определенного диапазона и можно получить менее «шумное» изображение. Но цветные камеры все равно часто используются — это решение дешевле и проще в съемке, обработке.
Так какого же цвета объекты в космосе? Галактики, планеты, звездные скопления, отражательные и темные туманности снимаются почти всегда в широком спектре, то есть на цветную или монохромную камеру с фильтрами RGB. В итоге, если все правильно обработать, получим снимок в реальных цветах.
С эмиссионными туманностями несколько сложнее. Это туманности, которые излучают свет в оптическом диапазоне из-за ионизации собственного газа. Наиболее сильно выражены в спектре линии водорода Ha (тёмно-красный цвет) и дважды ионизованного кислорода Oiii (изумрудно зеленый).
Если снять эмиссионную туманность на цветную камеру, то в большинстве случаев получим объект в оттенках красного.
Это происходит из-за обилия водорода, который своей яркостью перебивает светимости кислорода. Но есть некоторые объекты, в которых очень хорошо видно кислород. Например, комплекс туманностей Вуаль, M27 Гантель, M57 Кольцо.
Туманность M27 Гантель
Но, как я говорил чуть ранее, с монохромной камерой есть преимущество — можно использовать специализированные узкополосные фильтры. Диапазон длин волн видимого света составляет около 400 нм. А узкополосные фильтры пропускают свет в определенной области спектра шириной от 3 до 7 нм. Таким образом мы не только получаем снимок нужной области спектра для последующего объединения в цветную картинку, но и засветка неба не так сильно мешает съемке, как при широкополосной съемке.
Узкополосные снимки туманности Орла выглядит так:
Ионизированный водород, линия Ha (длина волны 656 нм, ширина полосы пропускания фильтра 7 нм)
Дважды ионизированный кислород Oiii (длина волны 500 нм, ширина полосы пропускания фильтра 6.5 нм)
Ионизированная сера сера Sii (длина волны 672 нм, ширина полосы пропускания фильтра 6.5 нм)
Объединяя полученные монохромные каналы различными способами, получаем цветные изображения разных цветовых оттенков.
Например, на этом снимке сделано подобие HDR c водородом и кислородом и теперь видна светимость обоих элементов, а не только красного водорода.
Соединив водород и кислород более хитрым математическим способом (Foraxx Palette: Dynamic Narrowband Combinations), получим такой вариант:
Наверное, все видели снимки телескопа Хаббл. Там применяется палитра из трех элементов — водород (помещается в зеленый канал), кислород (синий) и сера (красный). Для трех каналов также есть разные варианты их комбинации. У меня получился вот такой результат:
Как получается совмещать такое увлечение с работой
Коллегам снимки, конечно, показываю — раз в год накапливается пачка отснятого материала, ее и посылаю в общий чат.
Актуальным можно назвать вопрос сна, так как в большинстве случае астрофото предполагает съемку в темное время суток, переходящее в ночь, а выспаться перед работой тоже надо.
Поскольку я «сова», рано спать все равно не ложусь. Поначалу снимал до 12, потом ехал домой. Хорошо, что деревня находится недалеко, 20 минут на машине. Потом приспособился ночевать в деревне: наснимал, сразу пошел спать, а утром как обычно на работу, только из деревни. Зимой приходится спать в спальнике: домик очень старенький, пускай газовое отопление и есть, но тепло держит плохо.
Потом хотелось все-таки по полной использовать темное ясное время суток, которого у нас немного. Потому приобрел нужное оборудование и настроил удаленное управление телескопом по Wi-Fi. Это позволило автоматизировать некоторые процессы, управлять из дома с контролированием процесса съемки. К тому же можно ложиться спать, не прерывая процесс съемки, а уже утром разобрать оборудование и ехать на работу.
В будущем хотелось бы построить специальный домик — обсерваторию, которой можно управлять совсем удаленно из города. Да даже если жить в деревне, такая обсерватория все равно пригодится — с ней настроенное оборудование будет стоять на месте и не придется каждый раз тратить уйму времени на установку, настройку и разборку.
Советы новичкам: что надо учитывать при съемке и с чего начинать
По мне, лучше начать с обычных фотоаппарата, штатива и объектива, которые есть под рукой. Поснимать с ними пейзажи, набраться опыта, посмотреть доступные в сети обучающие материалы. А дальше, если занятие все еще интересно, переходить уже на более профессиональный уровень с покупкой телескопа.
Однако дорогая аппаратура не значит «простая и готовая к использованию». Даже при покупке заводского телескопа все равно приходится что-то «колхозить»: со временем и опытом понимаешь, что некоторые узлы телескопа требуют доработки, другие — замены на более качественные. Еще желание сделать автоматизированное управление телескопом требует определенных доработок и покупки дополнительных деталей.
Но еще важнее для всех процессов — навыки и опыт. Фокусировка, юстировка, борьба с запотеванием, сбои аппаратуры, физические поломки. Например, у меня зеркальный телескоп системы Ньютона, его нужно уметь разбирать и чистить от пыли — она там постоянно скапливается, так как это открытая оптика. Перед съемкой и тем более после чистки телескопа обязательно нужно проверять и корректировать юстировку (это выравнивание оптических элементов на одной оси). Для новичка операция довольно сложная, но со временем набираешься опыта и она идет на автомате быстро. В этом плане линзовые телескопы будут попроще для съемки и обслуживания. В общем, у каждого типа оборудования свои задачи, преимущества и недостатки. Его выбор — это отдельная большая тема.
Сначала думаешь, чем сложнее оборудование, тем больше оно будет работать за тебя. Например, наводиться и снимать. Но по факту все становится только сложнее в плане обслуживания и рабочих процессов.
Для примера могу сказать, что, вот, приезжаю я на съемки и как минимум час все раскладываю и настраиваю. Бывает, что-то идет не так — разболталось, сломалось, начались программные сбои, какой-то кабель отвалился, разъемы опять же — и все надо оперативно устранять. Иногда отдельная починка займет часа полтора-два.
После съемки нужно все это разобрать обратно. А оборудование достаточно тяжелое. Монтировка весит 16 кг, тренога для нее 7 кг. Телескоп с камерой и остальным — 13 кг. Противовесы — еще 10 кг.
Отдельная боль — запотевания различных зеркал. Бывает, поставил на съемку, сколько-то часов снимаешь, приходишь, а оно все запотело. Приходится феном отогревать. Также от изменения температуры окружающей среды сбивается фокус и приходится его периодически подстраивать.
Сейчас у меня почти полная автоматизация телескопа, также сделаны доработки, улучшающие качество изображения и позволяющие снимать длительное время не подходя к телескопу.
Установил колесо фильтров. Любой из семи фильтров теперь меняется за пару секунд без снятия камеры. Соответственно можно в автоматическом режиме часть ночи снимать одним фильтром, а часть другим.
Стандартный фокусер заменил на улучшенный реечный.
Установил модуль автоматической фокусировки. Теперь не надо беспокоиться, что кадры пойдут в корзину из-за того, что сбилась фокусировка.
Установил регулятор угла поворота — упрощает кадрирование по объекту. Это единственный элемент, который требует ручного управления. Но если подобрать объекты или снимать всю ночь один объект, то регулировка угла требуется только один раз перед началом съемки.
Сделал обогрев зеркал. Решение не готовое заводское, делал сам. Пока как прототип работает в тестовом режиме. Теперь зеркала не запотевают и не замерзают, телескоп может снимать всю ночь. Надо еще сделать обогрев гида, так как на линзе у него тоже в течение ночи выпадает роса, что снижает качество качество позиционирования по опорным звездам и приводит к большому числу бракованных кадров.
Растяжки вторичного зеркала заменены на фрезерованные — убирают паразитные дифракционные лучи от звезд и упрощают юстировку.
Напечатал на принтере маску для главного зеркала, которая скрывает лапки крепления зеркала. Также она убирает паразитные дифракционные лучи.
Внутреннюю поверхность телескопа обклеил черным флоком — это гасит возможные переотражения света, убирая блики и повышая контраст.
Все управление осуществляется с помощью миникомпьютера ZWO AsiAir и приложения на телефоне по воздуху. У окна поставил ретранслятор WiFi, который позволяет подключаться и управлять телескопом из любой точки дома.
Итоги
Даже когда погода меняется в худшую сторону, а техника требует дополнительного внимания, результат всегда стоит затраченных усилий. Астрофотография — уникальное хобби на стыке науки и искусства, которое всегда будет двигать вперед. Работа с телескопом и камерой поможет понять физику света и оптики, а постобработка изображений — программы для редактирования и обработки данных.
Ожидание подходящих погодных условий и точная настройка оборудования забываются, стоит только увидеть полученные снимки. Запечатленные планеты, звезды и туманности становятся маленькими окнами в безграничный космос.
Я буду очень рад, если мои тексты вдохновят кого-то попробовать астрофотографию, и с удовольствием отвечу на все вопросы в комментариях!
