Астрономическая фотография — это один из самых сложных и интересных аспектов фотографии как таковой, поэтому тема данного поста — «Что нужно для астрофотографии» – выглядит провокационно. Она провокационна с той точки зрения, что в рамки вводной статьи втиснуть весь накопленный материал практически невозможно.
Если совсем кратко, то для успешного астрофото в равных пропорциях необходимо всего лишь три ингредиента: оборудование, личный опыт и везение. Что касается последних двух материй, то облечь в письменную форму соответствующие рекомендации бессмысленно либо невозможно, поэтому моя статья будет касаться только оборудования.
Но сначала давайте разберёмся, что такое астрофотография и какие её разновидности существуют.
Что такое астрофотография
Астрофотография (астрофото) — разновидность фотографии, где в качестве неотъемлемого объекта выступает звёздное небо, Луна, планеты или объекты глубокого космоса. Соответственно, основных разновидностей художественной астрофотографии три:
- Пейзажное астрофото
- Лунно-планетная съёмка
- Фотография объектов глубокого космоса
Каждая из разновидностей имеет свои требования к оборудованию, поэтому и рассматривать их будем отдельно.
Что нужно для пейзажного астрофото
Пейзажное астрофото — наиболее близкий к «обычной» фотографии жанр. На фотографиях данного типа обычно можно видеть природные или архитектурные достопримечательности на фоне звёздного неба или млечного пути.
В отличие от других разновидностей астрофото, для вхождения в ночную пейзажную фотографию не требуется приобретения какого-то сильно специфического оборудования. Если у вас есть фотоаппарат или даже мобильный телефон, можно начинать экспериментировать.
Лучшим вариантом, конечно, будет использование полнокадровых флагманских цифрозеркальных или беззеркальных фотоаппаратов. Современные их образцы весьма недёшевы, поэтому можно использовать отлично зарекомендовавшие себя модели прошлых лет и даже десятилетий, например Canon 6D.
Цифрозеркальные «кропнутые» аппараты любительского уровня, в том числе и довольно старенькие (Canon 650D, Canon 1000D и пр.) тоже неплохо справятся с получением пейзажного астрофото.
Наконец, некоторые смартфоны флагманского уровня позволят сделать фотографии в условиях слабой освещённости, приближающиеся по качеству к кропнутым цифрозеркалкам. Их главным достоинством является то, что они всегда под рукой. Именно поэтому я некогда променял прекрасный, но слишком громоздкий Canon 6D с кучей объективов на Huawei P50Pro.
Кстати, об объективах. Для пейзажного астрофото обычно применяют короткофокусные светосильные объективы с фокусом до 50 мм и светосилой от f/4 и выше. Перед покупкой жизненно необходимо ознакомиться с обзорами и рекомендациями по выбору соответствующих объективов. Основными параметрами объективов для пейзажного астрофото являются низкая хроматическая аберрация (или её отсутствие) и резкость по всему кадру при полностью открытой диафрагме. Для смартфонов проблемы выбора не стоит — используем встроенный объектив со всеми его недочётами.
Вследствие того, что съёмка производится ночью, а звезды (и тем более млечный путь) являются объектами низкой яркости, требуется применение длительных экспозиций (от секунды и выше). В связи с этим использование фотографических штативов является необходимым условием.
При этом следует помнить, что звёздное небо не является неподвижным объектом. Вследствие вращения Земли небосвод в течение суток «проворачивается» на 360 градусов. Невооружённым глазом это движение неощутимо, но при длительных выдержках, которыми обычно пользуются для астрофото — очень даже! Для определения максимального времени экспозиции часто пользуются «правилом пятисот». Оно заключается в том, что если 500 поделить на фокусное расстояние объектива в миллиметрах, мы получим максимальную выдержку в секундах. Например, для объектива с фокусным 50 мм значение по формуле составит 10 секунд. При этом следует помнить, что слепо полагаться на «правило пятисот» будет плохой идеей. Получившееся значение надо использовать при первых «пристрелочных» кадрах, а потом либо увеличивать, либо снижать экспозицию.
Получение более длительных экспозиций требует применения астротрекера — простейшей монтировки, осуществляющей ведение фотоаппарата со скоростью вращения небосвода. Астротрекеры в сравнении с приличными монтировками для астрофото компактны, просты и очень недороги.
Из-за значительного светового загрязнения в городах для получения достойного пейзажного астрофото обычно требуется выезжать за город, и это тоже следует иметь в виду.
Что нужно для лунно-планетной съёмки
Как явственно следует из названия, данный тип астрофотографии в качестве основного объекта имеет Луну либо одну из планет солнечной системы.
В классической схеме в качестве объектива выступает телескоп, в качестве приёмника излучения — специализированная цветная лунно-планетная камера позволяющая записывать видео с высокой частотой кадров. Начинающим фотографам может показаться удивительным, что для получения качественной фотографии Луны или планет приходится снимать именно видео. Полученный ролик подвергается компьютерной обработке, в ходе которой он разбирается на отдельные кадры, качество которых автоматически анализируется, отбрасываются неудачные, а оставшиеся при помощи специальных алгоритмов складываются в финальное изображение высокого качества.
Помимо классической схемы существует множество других вариантов лунно-планетной съёмки, например использование в качестве приёмника дешёвейших вебкамер, «тушек» цифрозеркалок либо фотоаппарата с объективом и съёмка через окуляр телескопа, съёмка через окуляр на мобильный телефон, использование для съёмок Луны длиннофокусных объективов, съёмка без записи видео отдельными кадрами. Все эти вариации имеют право на жизнь, но повторюсь, наиболее эффективной является схема, описанная в предыдущем абзаце.
Планеты, в отличие от Луны, являются крайне мелкими объектами, поэтому для их фотосъёмки требуется большое «увеличение». Это достигается использованием длиннофокусных телескопов, линз Барлоу, а также камер с небольшим размером пикселя.
Следует отметить, что термин «увеличение» применительно к астрофотографии является не вполне корректным. Одну и ту же фотографию можно рассматривать с разного расстояния, на разных мониторах, в свёрнутом и развёрнутом виде и в каждом случае увеличение, т. е. отношение наблюдаемого и реального углового размера объекта будет разным. Корректным является термин «масштаб», который также могут называть «разрешением». Данный показатель измеряется в секундах дуги на пиксель и вычисляется по формуле
206 ⋅ (p / F),
где р — размер пикселя в мкм, F – фокусное расстояние в мм.
Чем меньше масштаб, тем больше будет получаемое изображение планеты. Например, у популярного сетапа для съёмки глубокого космоса (ASI1600MM@BKP2001) масштаб равен 0,78 секунд/пиксель, а у недорогого планетного (ASI178MM@Mak127) – 0,33 секунд/пиксель. Это означает, что размер Юпитера на среднем удалении от Земли в первом случае будет равен 50 пикселей, а во втором — 120 пикселей.
Использование линз Барлоу кратно увеличивает размер планеты на матрице. Обычно используют качественные модели с кратностью 2-4˟.
Для качественной планетной съёмки важным моментом является использование корректора атмосферной дисперсии. Данное паразитное явление обусловлено преломлением света в атмосфере и приводит к тому, что верхняя часть диска планеты окрашивается в синий цвет, а нижняя — в красный. Чем ниже планета находится над горизонтом, тем сильнее проявляется этот эффект.
Без автоматического ведения диск планеты на больших увеличениях будет быстро исчезать из поля зрения, поэтому в классическом случае требуется наличие автоматизированной монтировки, обладающей возможностью ведения со звёздной скоростью. Монтировка должна быть соразмерна габаритам и весу оптической трубы и не дрожать как осиновый лист от любого дуновения. А вот исключительной точности слежения (как в случае дипскай фото) не требуется. Достаточно, чтобы планета оставалась примерно по центру поля зрения несколько десятков секунд.
Одним из важнейших обстоятельств при съёмке планет является стабильность атмосферы (так называемый «сиинг»). Наличие конвективных потоков будет размывать и двоить изображение, мешать точно сфокусироваться и приводить потрясающему количеству брака. Поэтому съёмка зимой «через форточку» или летом над водной гладью может свести на нет все преимущества даже эффективного сетапа.
А вот наличие городской засветки никак не влияет на съёмку планет, поэтому её можно проводить и из города.
Что нужно для фотографии объектов глубокого космоса
Съёмка объектов глубокого космоса, по моему мнению, является вершиной любительской астрофотографии, поскольку помимо дорогостоящего оборудования требует максимального вовлечения в процесс, значительных временных затрат на снимок, качественного неба и многолетней практики — как в вопросах настройки сетапа, так и последующей обработки сырых кадров.
Результат, однако, стоит того. У людей неискушённых результат вызывает «вау-эффект», поскольку в отличие от визуальных наблюдений дипскай объекты приобретают сочность цветов и детальность форм. Доступными становятся многие туманности и галактики, рассмотреть которые в тот же самый телескоп просто физически невозможно. А в отличие от планет, количество объектов даже для самого скромного телескопа исчисляется многими сотнями.
Всё это является следствием основного принципа съёмки объектов глубокого космоса — использования очень продолжительных экспозиций, светосильных оптических систем и чувствительных светоприёмников.
Длительность экспозиций в несколько минут предъявляет жёсткие требования к качеству монтировок. Sky-Watcher HEQ5 Pro является тем минимумом, с которым следует входить в более-менее серьёзное дипскай астрофото. Эта монтировка позволит уверенно вести рефлекторы до 150 мм включительно и рефракторы до 100 мм.
Однако какой бы замечательной не была монтировка, без помощи гида точности её слежения вряд ли хватит более чем на минуту. Неидеальность механики, неточность установки полярной оси, прочностные свойства трубы, та же атмосфера — всё это приводит к тому, что звёзды рано или поздно начинают размазываться по матрице.
Для устранения этих погрешностей применяют гид — дополнительную недорогую оптическую трубу с дополнительной недорогой же камерой. Гид «привязывается» к одной или нескольким звёздам и посредством команд, посылаемых на монтировку, корректирует её движение так, чтобы картинка в кадре застыла намертво. (Естественно, в рамках определённой погрешности, обычно не превышающей размытия изображения звёзд атмосферной конвекцией).
Зачастую камера гида может устанавливаться непосредственно в оптический тракт основного телескопа без использования дополнительной оптической трубы — данная конструкция называется внеосевым гидом.
Приёмником излучения обычно выступает камера с низким уровнем шумов и высокой квантовой эффективностью.
Часто путь в дипскай-астрофото начинают с относительно недорогих тушек цифрозеркалок — этого достаточно для того, чтобы прочувствовать специфику вопроса. Следующей ступенью эволюции обычно являются специализированные астрокамеры с цветным сенсором и возможностью охлаждения. Охлаждение сенсора позволяет многократно снизить уровень шумов и ощутимо улучшить картинку. Наконец на вершине пьедестала находятся монохромные охлаждаемые камеры, которые потребуют дополнительного приобретения светофильтров и так называемого колеса фильтров, чтобы проводя съёмку в различных спектральных диапазонах в итоге получать цветное изображение. Этот способ позволяет получать более детализированное изображение, а также эффективно снимать в узкополосных фильтрах, получая изображения туманностей даже в городских условиях.
Может показаться удивительным, но оптическая труба в сетапах для астрофото не является самым важным или дорогим компонентом. Обычно для этих целей используют зеркальные телескопы системы Ньютона, выбирая максимально мощный для данной монтировки (либо автомобиля) экземпляр.
Для съёмки калибровочных кадров плоского поля (так называемых флэтов, их коснёмся позже) очень желательно иметь специальное устройство — флэтбокс, а для точной фокусировки — фокусировочную маску или электронный автофокусер.
Наконец, для того, чтобы увязать монтировку, обе камеры, колесо фильтров и прочее оборудование требуется компьютер. Обычно используют ноутбуки или специальные компактные одноплатники, например широко популярный у нас ASIAIR.
А причём тут PixInsight?
Несмотря на то, что данная статья является одной из вступительных к большой серии материалов про PixInsight, тема программного обеспечения для обработки астрофото в ней практически не затронута. А ведь это тоже является неотъемлемой частью процесса! Спешу успокоить: в следующей статье «Основы цифрового астрофото» этот вопрос будет обязательно раскрыт.
Представленные выше рекомендации по оборудованию являются кратким обобщением личного опыта в астрономической фотографии. Понятно, что реальная жизнь намного обширнее и интереснее, а количество комбинаций оборудования для решения поставленных задач не поддаётся исчислению. Самое главное — чтобы результат устраивал вас как автора и приносил только положительные эмоции от прикосновения к Вселенной.
