Приветствую Вас Гость | RSS

Астродамус

Четверг, 29.06.2017, 13:55

Астрофотография «с нуля»: съемка планет (шаг четвертый)

В этой небольшой статье я попробую вкратце рассказать о съемке планет солнечной системы и их обработке в программе Registax. На самом деле тема эта большая, сложная и серьезная — и съемка планет бывает просто феерически профессионального уровня, и программа Registax отличается весьма продвинутыми возможностями, на изучение которых может уйти не один год. Но раз уж у нас с вами сайт для чайников — значит, будем смотреть на все именно с точки зрения чайника, то есть человека, с предметом знакомого мало или совсем не знакомого, однако желающего получить хоть какой-то результат. Вот и поедем от этой печки.

Прежде всего раскрою страшный секрет — съемка планет в любительской астрономии ведется не на фото, а на видео, и после съемки у нас будут получаться (сперва!) не фотографии, а самые настоящие видеоролики. Для чего это нужно? Попробуем разобраться.

Дело в том, что видимые с Земли размеры планет не просто маленькие, а очень маленькие. Они намного меньше не только видимых размеров Луны (что как раз никого не удивляет), они намного меньше видимых (я подчеркиваю — видимых!) размеров большинства далеких галактик и туманностей, которые так любят фотографировать любители астрономии. Не верите? Хорошо. Видимый поперечник у нас измеряется в угловых секундах (60 секунд = 1 минута, 3600 секунд = 1 градус), вот и составим небольшую табличку, в которой разместим несколько популярных небесных объектов по убыванию видимого поперечника:

Объект Видимый поперечник (приблизительно)
Самое маленькое созвездие (Южный Крест) 10º = 600' = 36000
Туманность Андромеды (М31) 3º = 180' = 10800
Скопление Плеяды (М45) 110' = 6600”
Луна 30' = 1800”
Солнце 30' = 1800”
Шаровое скопление М3 18' = 1080”
Галактика Водоворот (М51) 11' = 660”
Внешняя часть (гало) туманности Кошачий Глаз 6' = 360”

А теперь составим такую же табличку для планет

Объект Видимый поперечник (приблизительно)
Венера в фазе 0.2 45
Юпитер в противостоянии 45
Сатурн в противостоянии (с кольцами) 43
Юпитер в минимуме 30
Сатурн в минимуме (с кольцами) 35
Венера в фазе 0.5 24
Марс в противостоянии 15” - 25”
Марс в минимуме 4
Уран 3
Нептун 2”

Чувствуете разницу? Где Туманность Андромеды (10800 секунд), а где Марс (15 секунд)?! Даже самая большая планета нашей системы — Юпитер — в самом лучшем случае видима под углом, «всего лишь» в 40 раз меньшим, чем поперечник полной Луны. К чему это приводит? Прежде всего к тому, что на дисках планет с Земли очень трудно разглядеть мелкие детали — наша горячо любимая и вечно неспокойная атмосфера любые детали размером меньше 1-2 секунд бессовестно (и постоянно!) размывает и размазывает. Планета в телескоп при большом увеличении (порядка 200х и выше) постоянно «плавает», подобно рыбе в толстом аквариуме с пузатыми стенками. Поэтому фотографировать планету «как обычно», щелкнул — и на тебе фото, практически нереально. А вот если мы снимем видеоролик, состоящий из большого количества отдельных «фотографий», т. е. кадров, тогда у нас появится шанс из этих кадров выбрать самые четкие, и потом, с помощью специальных программ, сложить эти изображения вместе — то есть создать из них одну максимально подробную «фотографию».

У совсем начинающего любителя астрономии может возникнуть вопрос — а почему бы таким удобным способом не попробовать поснимать объекты глубокого космоса — галактики, туманности, скопления? Для чего мучиться с серийной съемкой на сверхдлинных выдержках, если можно просто нажать на кнопку «видеосъемка», и сидеть рядом с телескопом играть в крестики-нолики, пока «сам собой» не наберется материал для стэкинга (т. е. сложения) самого шикарного в мире астроснимка? А вот и не выйдет — планеты, хотя и имеют маленькие видимые размеры, отличаются очень высокой яркостью, и с ними типичные для видеозаписи выдержки порядка 1/40 секунды прекрасно справляются. Однако у объектов глубокого космоса яркость в тысячи раз меньше, и при попытке заснять видео мы вместо изображения вожделенной галактики получим просто черный квадрат Малевича... Но вернемся к нашим баранам, извините, планетам.

Производить съемку видеороликов планет можно любыми цифровыми камерами — специализированными лунно-планетными камерами для астрофото, обычными веб-камерами (правда, в этом случае потребуется небольшая переделка), а также фотоаппаратами с функцией видеозаписи (как зеркальными, так и компактными). При этом очень желательно, чтобы функция видеозаписи фотоаппарата (или веб-камеры) позволяла настраивать выдержку кадра вручную — в противном случае автомат, рассчитанный на дневную съемку, может «задрать» выдержку, и планета получится пересвеченной, т. е. без деталей вообще.

Требования к телескопу для более-менее комфортной съемки планет весьма высоки. Крайне желательно, чтобы этот телескоп:

  • Был достаточно массивным, чтобы максимально устранить тряску и вибрации.
  • Был установлен на тяжелую моторизованную монтировку, иначе «поймать» планету для съемки и удерживать ее в кадре будет крайне затруднительно.
  • Был длиннофокусным, чтобы изображение планеты на матрице камеры получилось относительно крупным.
  • Не сильно страдал от хроматизма при больших увеличениях.
  • Был оборудован плавным (желательно моторизованным) фокусером.

Тем не менее, все эти требования — не абсолют. За неимением гербовой бумаги пишут на простой, за неимением лучших телескопа/камеры используют те, какие есть. Тряску, вибрации и даже хроматизм в какой-то степени всегда можно попробовать «привести в чувство» во время последующей компьютерной обработки. А вот что никогда не получится исправить компьютером — это изначально плохое изображение планеты. Если атмосфера сильно неспокойна, если планета находится невысоко над горизонтом — в этом случае вы получаете практически 100% гарантию того, что никакая компьютерная обработка такой ролик не спасёт. Поэтому до начала съемки обязательно понаблюдайте планету в телескоп просто глазом в окуляр — если ее «двоит, троит и колбасит», если она растягивается «в батон», если сфокусироваться невозможно и хоть ты зарежься деталей на диске практически не видно, то — ну что ж, сегодня не ваша ночь, такое вот капризное хобби эта астрономия.

Итак, предположим, что ролик мы с вами отсняли. Допустим, у нас получился вот такой вот Марс:

Ролик, скажем сразу, далеко не идеальный. Во-первых, ветром (вот куда без него?) ощутимо трясет трубу. Во-вторых, сам диск планеты щедро «замывает» атмосфера — обратите внимание, как детали на диске Марса то проявляются, то полностью исчезают. В третьих, слева и справа видны красная и фиолетовая полосы — познакомьтесь, так работает хроматическая аберрация. На самом деле у Марса никаких цветных полос по бокам, конечно же, нет. Однако все эти недостатки мы постараемся устранить во время обработки.

Закачаем видеоролик в компьютер. Теперь нам потребуется программа для сложения (стэкинга) планетных фото, например, программа Registax. Она абсолютно бесплатна, достаточно проста в освоении — и, вместе с тем, открывает самые широкие возможности по работе с планетными видеороликами. Лично я освоил эту программу процентов на... наверное, процентов на 5% или даже меньше — ну что ж, значит есть куда стремиться, есть что изучать и есть в чем совершенствоваться.

Закачать программу Registax 6 можно вот отсюда:

http://www.astronomie.be/registax/download.html

Процедура установки элементарная — запускаем файл setup.exe, и поехали. Три клика мышкой, и все готово, установить на комп поломанный Crysis с торрента намного сложнее. На рабочем столе появляется ярлык, кликаем.

Выбираем пункт меню Select и показываем программе местонахождение нашего видеоролика. Если все в порядке (т. е. если, скажем, ваш фотоаппарат не использует никаких экзотических кодеков для сжатия фото), видеоролик откроется в окне программы.

Внизу у нас будет линейка с бегунком, с помощью которой мы можем спокойно и не торопясь просмотреть наш ролик покадрово, и выбрать самый лучший и четкий кадр из всех.

В левой части экрана у нас видна панель с кнопками и параметрами (по поводу того, что означают все эти параметры и с чем их едят — на astronomy.ru, пожалуйста; лично я туманно представляю себе предназначение едва ли половины всех этих цифирек). Нас интересует кнопка Set Alignpoint. Она просканирует наше изображение и «посеет» на нем точки, относительно которых будет происходить процедура выравнивания (Alignment) нашего изначально трясущегося и дрожащего Марса. Если вам кажется, что какие-то достаточно важные детали на диске остались «лысыми» — просто подведите курсор и левой кнопкой мышки поставьте столько точек, сколько вам надо. После этого нажимайте на кнопку Align.

Процедура выравнивания отнимает какое-то время, какое — зависит от размера кадра, длительности ролика и мощности вашего компьютера. Это может быть 1 минута, а может быть и час. И даже два... Как только мы дождемся заветной метки «100%», заглянем в окошко Limit Setup слева. Как видите, у нас там установлена опция Best Frames (%) со значением 5. Это означает, что программа автоматически проанализирует качество каждого кадра (вы, конечно, можете сделать это сами и вручную, наш 40-секундный ролик — это всего-навсего 1000 кадров) и отберет из них 5% самых лучших. Остальные будут выброшены — таким образом мы победим (не совсем, но все же) неспокойную земную атмосферу. Нажимаем на кнопочку Limit и снова ждем.

Ну вот, теперь в самом низу видно, что программа отобрала всего 51 кадр, и наш Марс готов к процедуре сложения. Не трогаем никаких настроек слева (да нет, если хотите, то пожалуйста, но исключительно на свой страх и риск!) и нажимаем на кнопку Stack. Снова сидим и ждем (астрономия — хобби для усидчивых). Впрочем, если у вас достаточно медленный компьютер и много кадров, даже можно успеть сходить в магазин за хлебом и почитать книжку. Наконец, на экране появляется долгожданная сумма:

Как видите, при процедуре суммирования были полностью удалены шумы, и наш Марс стал гладеньким и прилизанным, но до полного ажура пока далеко. Нажимаем на закладку Wavelet (она расположена справа от закладки Stack), и на раскрывшейся правой панели выберем меню RGB Align. Выделим нашу планетку рамочкой, и нажмем на кнопку Estimate для автоматической оценки и компенсации расхождения между цветовыми каналами. Оп-ля! Трепещи, о гадкая хроматическая аберрация, мы тебя победили! Теперь, согласитесь, наш Марс стал смотреться намного убедительнее.

Ткнем курсором прямо в центр нашего Марса (это важно!) и обратим внимание на панель Wavelets справа. Что такое Wavelets, в смысле вейвлеты — очень долгий рассказ. Про математический анализ, теорию приближений, тригонометрический ряд Фурье, и т. д. по нарастающей. Если интересно — начните с «Википедии», хотя даже туда соваться без предварительной математической подготовки я решительно не советую. Если неинтересно и с высшей математикой вы не дружите, просто выбираем линейную (Linear) схему с инкрементом 1. После этого начинаем играться с горизонтальными движками (вейвлетами) 1-6 в левой части. Каждый из них отвечает за четкость изображения деталей разного размера — вейвлет 1 за самые мелкие детали, вейвлет 2 за детали чуть покрупнее и так далее. Просто подвигайте движки влево-вправо, через пару минут все станет понятно на интуитивном уровне. Подбираем положение движков так, чтобы изображение планеты стало более четким, но в то же время чтобы оно не стало неестественным. Вейвлеты — мощнейший инструмент, но оперировать с ним нужно, как с горчицей, уксусом, перцем, солью, кориандром и базиликом на кухне. Положить слишком много — далеко не всегда не означает «вкусно».

Сравните полученный результат с тем, что у нас было в самом начале работы. Солидная разница, правда? На самом деле на правой панели у нас еще много очень интересных инструментов, например вторичная уборка шума (Denoising), изменение размера, поворот изображения, подрезка, фильтрация и т. д. Но сейчас я их трогать не стану — во-первых, мне лень. Во-вторых, попробуйте поиграйтесь с ними самостоятельно. В-третьих, и так для одной статьи «для чайников» информации получилось многовато. Поэтому я только чуть-чуть поиграюсь с движками Brightness (яркость) и Contrast (контраст). Пусть на текущий момент будет так, а совершенству нет предела:

Жмем кнопку Do All (она в левой части экрана), а потом — кнопку Save Image. Сохраняем полученную картинку, после чего выкладываем ее в интернет, распечатываем на принтере, скидываем на одноклассники или даже на мобильный телефон. Если то, что получилось, на самом деле ни фига не получилось, и никуда такое этакое выкладывать не хочется — не плачьте. Мой самый первый снятый Марс (я специально сохранил этот уникальнейший снимок восьмилетней давности) выглядел после стекинга в регистаксе вот так вот:

А вот что у нас получилось на этот раз:

Причем данный снимок — еще тоже далеко-далеко не предел, загляните на тот же форум astronomy.ru и посмотрите. Там народ огого какие шикарные фотографии планет регулярно выкладывает! Так что... Cнимаем, складываем, снова снимаем, снова складываем, учимся до потери пульса работать с телескопом и фотоаппаратом, караулим погоду, читаем книги, ковыряем интернет-форумы, делаем выводы на тему того, чего не хватает, в чем проблемы, что необходимо поменять, какую технику нужно приобрести/освоить и, в конце концов, в каком направлении вообще нужно двигаться дальше. Главное — двигаться дальше! Успехов!