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segunda-feira, 10 de fevereiro de 2014

GUIA PARA ASTROFOTOGRAFIA DE GRANDE CAMPO (WIDE-FIELD) 2º. PARTE - TRIPÉ FIXO

Conforme prometido na última postagem, vamos falar nessa segunda parte sobre astrofotografia de grande campo utilizando um tripé fixo, e ao invés de apenas 1 frame (foto), utilizaremos uma sequência de fotos para registrar o objeto em questão.

Como explicado anteriormente, na astrofotografia de objetos difusos como nebulosas e galáxias o mais importante é a captação de luz, lembramos que para isso podemos usar dois recursos diferentes da câmera, o ISO e o tempo de exposição. Porém também vimos os problemas que o uso desses 2 recursos acarretam, usar um ISO muito elevado faz com que o ruído na imagem fique muito alto, para contornarmos esse problema recorremos ao tempo de exposição, porém nos deparamos com outro problema a "bendita rotação da terra" que faz com que as estrelas aparentemente se movam de leste para oste. Ainda recapitulando, também vimos como calcular o limite para uma única exposição, para que não ocorra o rastro das estrelas na imagem (trail).
Mas e se quiséssemos fotografar um objeto com um brilho muito tênue, que necessite de muito mais tempo de exposição do que nossa câmera é capaz de proporcionar em apenas alguns segundos? A resposta é simples, utilizaremos dezenas (ou centenas) de frames do mesmo objeto em um processo chamado empilhamento de imagens (stack ou integração). Esse processo nada mais é que sobrepor as imagens para formar apenas 1 imagem final. Teoricamente 10 frames de 1 minuto de exposição empilhados teriam a mesmo resultado de apenas 1 frame de 10 minutos,  mas já adianto que não é bem assim que acontece, chega-se muito próximo, porém já percebi que quanto maior a diferença de tempo entre os frames únicos (no caso 1 min para 10 min) menos eficaz essa técnica se torna. Resumindo, 1 frame de 10 minuto é mais eficiente do que 2 frames de 5 minuto que por sua vez é mais eficiente que 10 frames de 1 minuto e assim por diante.

Vamos ao que interessa, como realizar o processo?

EXECUTANDO A FOTOGRAFIA - MULTI EXPOSIÇÕES

Configuração da câmera: Seguir a mesma indicada no artigo anterior, porém desta vez, caso a câmera possua a redução de ruído vamos deixar desligado, pois vamos fazer além dos Fotogramas de Luz ou Ligth Frames (imagem do objeto em questão), faremos também dark, flats e bias frames para redução do ruído. (explicarei mais adiante) 

EXECUÇÃO DOS LIGTH FRAMES

Como dito anteriormente os Ligth frames são os fotogramas de luz (foto do objeto em questão). Desse ponto adiante, vou utilizar como exemplo uma imagem da galáxia anã satélite conhecida como Grande Nuvem de Magalhães (LMC-Large Magellanic Cloud) a qual registrei com essa técnica especificamente para utiliza-la como exemplo nesse artigo.

A quantidade de fotogramas de luz vai variar muito, dependendo do que se quer registrar (na teoria, quanto mais, melhor).

Tempo da sessão e rotação do campo (field rotation): Quando estamos utilizando um tripé fixo para fotografar dificilmente vamos usar um grande aumento (grande distância focal), assim garantimos o maior tempo de exposição possível por frame sem trail, por tanto o objeto permanecerá muito tempo no campo de visão. Observem a animação abaixo, onde simulei o campo da minha Nikon D5000 (marcado pelo retângulo vermelho) em d=55mm (distância focal comum nas objetivas que acompanham as DSLR),  que a LMC permanece horas no campo da câmera. Porém fica bastante evidente a rotação do campo e no que isso acarretará de problemas na hora do empilhamento e na imagem final. Felizmente nos vamos utilizar softwares para realizar o processo de integração, e como dito, devido ao pouco aumento utilizado, o campo é grande e esse fatores vão ajudar a diminuir o efeito dessa rotação do campo. De qualquer maneira deixo a dica, se desejar fazer horas e horas de exposição (ou utilizar um aumento maior), procure ir rotacionando a câmera no sentido contrário ao da rotação da terra para tentar amenizar ainda mais o efeito, caso contrário, apenas o centro da imagem ficará definido, isso acarretará uma grande perda de campo (podendo afetar até mesmo o campo do objeto fotografado). 


Acionamento do obturador: Não existe muita diferença do processo de registro explicado na primeira parte para essa, basicamente é a quantidade de frames, porém na primeira parte era muito simples fazer o registro, pois se tratava de apenas 1 frame, bastava acionar o obturador 1 vez e aguardar. Agora teremos que acionar, dezenas (ou centenas) de vezes, o que se torna extremamente chato e cansativo. Portanto, o primeiro passo é definir como faremos isso.




Diversas câmeras possuem recursos para fazer sequências de imagens, a minha Nikon D5000 por exemplo permite até 9 fotos seguidas e acredito que muitas câmeras devam ter recursos mais interessantes. Fica a dica para os usuários de câmeras Canon que utilizam o CHDK (expliquei na primeira parte), existe um script chamado "Intervalometer" que serve muito bem para esse propósito. Existem também câmeras (principalmente DSLRs) que permitem ser controladas via softwares, alguns exemplos de softwares são o BackyardEOS para Canon, Câmera control Pro 2 (pago) e Nikoncontrol 3k para Nikon entre vários outros. Também existem controles remotos com intervalômetro. Se caso nenhuma das alternativas anteriores se encaixarem com seu modelo de câmera, infelizmente não tem jeito, vai ter que gastar o tempo e paciência apertando botão a noite toda se não quiser trocar de equipamento.



00 - Controle remoto com intervalômetro

Basicamente a aquisição dos ligth frames se resume em: configurar a câmera (ISO, tempo de exposição e abertura - seguir 1º. parte) de modo que se consiga pelo menos o minimo de sinal do objeto (ver imagem 01). Perder quanto tempo for necessário para focar. Fazer quantas fotos forem possíveis.

01 - Ligth frame - Grande Nuvem de Magalhães - Nikon D5000 - 1 X 15" - ISO 6400 - f/5.3

EXECUÇÃO DOS DARK FRAMES

Os dark frames , como nome sugere, são fotos feitas quase sem captação de luz, pois nela queremos apenas captar o ruído do sensor. Utilizaremos as mesma posteriori para subtrair esse mesmo ruído das imagens de luz. A maioria das boas câmeras realiza esse processo internamente, porém de forma menos eficaz que os softwares próprios para isso. Por esse motivo deixarmos essa opção desativada nas configurações da câmera.

Como fazer: O ideal seria realizar um Dark frame em seguida de cada Ligth frame, porém isso se tornaria extremamente trabalhoso, além de se perder um tempo valioso de captura para realizar os Darks. Por isso, a maioria dos astrofotógrafos deixam para realizar os Dark frames depois de cada sessão. Simplesmente você deverá manter exatamente a mesma configuração utilizada para realizar os Ligth frames (ISO, tempo de exposição etc.), colocar a tampa da objetiva (ou cobrir de alguma forma que a luz não atinja o sensor) e iniciar a captura. Nesse tipo de técnica eu acredito que uma boa quantidade de Dark frames seria em torno de 20 à 30, acima disso a melhora será pouco significativa.

02 - Dark frame


Dicas: Usuários de câmeras Canon e qualquer outra câmera ou CCD que possua sensor de temperatura do interno. É possível criar uma biblioteca de Darks frames, ou seja, basta apenas ir guardando todos seus Darks separados por ISO e tempo de exposição e depois utilizar o o software Dark Master, o qual fará a correlação dos Darks e Ligth frames utilizando como base a temperatura do sensor, gerando assim uma lista correlacionada de arquivos do DeepSkyStacker.


EXECUÇÃO DOS FLAT FRAMES

Outra coisa muito importante na astrofotografia são os Flat frames, pois são eles que utilizaremos para minimizar problemas do sistema óptico, como vinhetagem e sujeira na lente ou sensor.

Como fazer: Desta vez vamos precisar de uma fonte de luz branca (uma lanterna ou lampada por exemplo) e um pedação de pano, papel ou algum outro material que sirva como difusor da luz. Cobriremos a objetiva com esse difusor e colocaremos essa luz na frente da objetiva. Utilizaremos o mesmo ISO utilizado nos Ligth frames, porém a velocidade do obturador será apenas a necessária para captarmos esses defeitos na lente/sensor. Procure fazer a mesma quantidade que os Darks frames ou mais.
Obs: Se possível não mude a distância focal da objetiva para realizar os Flats (em caso de telescópios, mantenha a câmera na mesma posição da captura dos Ligths).

03 - Ligth frame


EXECUÇÃO DOS BIAS FRAMES


Os bias frames são usados para remover o ruído causado pelo sinal de leitura dos sensores CCD ou CMOS dos Ligth frames.

Como fazer: Os bias frames devem ser feitos utilizando o mesmo ISO dos Ligth frames, porém com tempo de exposição próximo ao zero (1/4000 ou 1/8000 dependendo da câmera), ou seja, com o menor tempo de exposição possível que sua câmera permitir e assim como os Darks frames com a câmera tampada.

04 - Bias frame


INTEGRAÇÃO E CALIBRAÇÃO DOS FRAMES

Nessa parte nós vamos recorrer a um excelente software chamado DeepSkyStacker (DSS), faça o download gratuito aqui. Não vou entrar em detalhes muito específicos do programa, pois existem inúmeros tutoriais na internet, então seria um perda de tempo minha escrever mais um. Vou fazer apenas um guia rápido e deixarei alguns links para um tutoriais mais detalhados.

1º.) Abra o programa. Abra a sua pasta que contém suas fotos (Ligth frames), selecione todos e arraste para dentro do programa, uma janela de seleção se abrirá, selecione "Fotograma de luz" e click em "ok". Repita o mesmo processo para os Darks, Flats e Bias frames, obviamente selecionando o respectivo tipo de frame na janela de seleção.


05 - Criando lista de frames DeepSkyStacker - Objeto: Grande Nuvem de Magalhães

Dicas:

a) Antes de importar as fotos para o programa separe-as em pastas "Light", "Dark", "Flat" e "Bias", verifique cada uma dos Ligth frames e descarte os que apresentarem defeitos como excesso de trail, nuvens etc.

b) Evite de utilizar extensões ou outras características distintas, por exemplo, tentar empilhar imagens .em formato RAW juntamente com JPG, ou imagens com resolução diferentes como "1600 x 900" com "4310 x 2868" , provavelmente o programa irá retornar um erro e não conseguirá finalizar o processamento.

2º.) Click em "Verificar tudo".

3º.) Click em "Registrar fotos que foram verificadas", uma janela se abrirá. Como disse, não vamos entrar em detalhes "muito específicos" sobre configurações de integração, portanto, vamos utilizar as configurações recomendadas que o programa trás para nos auxiliar. Portanto vamos clicar em "Configurações recomendadas", você será levado a uma tela onde algumas dicas de configurações vão estar em vermelho isso significa que você não selecionou nenhuma opção para essa situação de integração, ou que você possui mais que uma opção. Em caso de possuir apenas 1 opção, click no link em azul para ativa-la, caso possua 2 opções, veja a qual se encaixa melhor com a situação. No caso do meu exemplo de integração da LMC, as configurações ficaram conforme a imagem abaixo:

06 - Configurações recomendadas DeepSkyStaker
Agora click em "OK" para fechar as Configurações recomendadas e em "OK" novamente na janela "Registrar Configurações". Uma nova tela com informações se abrirá e as etapas de integração serão mostradas. Verifique as informações e em seguida click em "OK" novamente. Imediatamente o programa iniciara o processo de integração dos frames. Agora é só aguardar até termine (pode levar bastante tempo).

Após o processamento, a imagem vai aparecer na sua tela, no meu caso o resultado inicial foi esse:

07 - Resultado integração

O primeiro ajuste que faremos será nos níveis RGB, inicialmente vamos apenas junta-los e clicar em aplicar, conforme imagem abaixo:

08 - Ajuste níveis RGB
Observem que a imagem ainda não apresenta nenhum sinal do objeto fotografado, o que vamos resolver nessa etapa, através do ajuste de luminância. Aplique ajustes no "Escuro", "Tonalidade" e "Luminosidade" até que se obtenha um um histograma parecido com o apresentado na imagem abaixo. Que fique bem claro que para cada objeto esse ajuste vai variar, porém uma configuração parecida com essa já lhe dá base para inciar com ajustes mais finos.

09 - Ajuste de Luminância
Vocês vão verificar que mesmo após esses ajustes ainda teremos uma imagem com muita pouca coloração, portanto, teremos que fazer ajuste da saturação da imagem. Geralmente as imagens feitas com a minha câmera necessitam que eu ajuste a saturação entre 15% a 20%. (Isso vai variar de câmera para câmera e de objeto para objeto)

Obs: Vejam o efeito da rotação do campo, agora extremamente visível nas bordas da imagem.

10 - Ajuste saturação
A partir desses ajustes iniciais você poderá voltar para prover pequenas alterações em todos os ajustes vistos, até que sua imagem fique do seu gosto ou parecida com alguma imagem do mesmo objeto que você conheça. No meu caso, não continuarei com esses pequenos ajustes no DeepSkyStacker, costumo nesse ponto salvar minha imagem, clicando em "Guardar foto no ficheiro", e selecionando "Defina os ajustes na imagem, mas não os aplique" e repito o processo de salvamento, porém dessa vez selecionando "Ajustes ao guardar a imagem", gerando assim dois arquivos, um no qual a imagem ficará parecida com a primeira imagem formada após o processamento e na outra parecida com o resultado final após os ajustes.

11 - Salvando

Após salvar a imagem utilizo algum editor de imagem, eu uso o Photoshop, porém você poderá utilizar qualquer programa de sua preferência. Não vou entrar em detalhes do processamento no editor de imagens, apenas deixo as dicas.

Faça uma cópia do layer original e vá aplicando os seguintes ajustes até que a imagem fique do seu gosto:

-Utilize a ferramenta crop (ou similar) para eliminar as bordas indesejáveis.
-Ajuste de curvas.
-Ajuste os níveis.
-Ajuste o equilíbrio de cores.
-Use a ferramenta de superexposição e de subexposição para equilibrar diferenças de exposição no fundo da imagem.
-Utilize filtros para remoção de ruído ou para tornar nítido se necessário (com bastante moderação para não forçar a imagem)
-Utilize o filtro para correção de lente para minimizar os defeitos da lente da câmera.

12-Aplicando ajustes


Após alguns minutos (ou horas) testando e aplicando os ajustes chegamos ao resultado final:




Segue links com tutoriais mais bem elaborados do DeepSkyStacker:

Esse tutorial do amigo e astrofotografo Rodrigo Andolfato é ótimo: Usando o DeepSkyStacker - Por Rodrigo Andolfato

Para quem prefere ler ao assistir, um tutorial bem simples em inglês: http://www.stargazing.net/david/DSS/S3P2.7DSSV2HQs.pdf

Em uma busca rápida no Google você poderá encontrar muitos outros ótimos tutoriais sobre o DeepSkyStacker.

DICAS DE OBJETOS A SEREM FOTOGRAFADOS UTILIZANDO ESSA TÉCNICA:

Vou citar apenas apenas alguns exemplos, existem vários outros objetos que podem ser fotografados. O grau de dificuldade é estimado pela técnica empregada (tripe fixo) e supondo apenas o uso de câmeras compactas ou DSLRs com objetivas comuns. (Os objetos taxados como dificuldade alta podem ser um pouco decepcionantes).

Dificuldade baixa:

Via Láctea - Campo extremamente grande
Região Cruzeiro do Sul - Campo extremamente grande

Dificuldade média:

Grande nuvens de Magalhães - Grande campo
Pequena nuvens de Magalhães - Grande campo

Dificuldade média/alta:

Região Nebulosa de Eta Carinae (NGC 3372) - Espaço profundo
Galáxia de Andrômeda (Messier 31, NGC 224) - Espaço profundo

Dificuldade alta:

Grande nebulosa em Órion (Messier 42, NGC 1976)- Espaço profundo
Nebulosa da lagoa - Espaço profundo
Aglomerado de Ptolomeu (Messier 7, NGC 6475) - Espaço profundo
Plêiades (Messier 45)

Lembretes:

-Para esse tipo de astrofotografia, é extramente importante que se tenha um local afastado das luzes artificiais e de preferência que a lua não esteja no céu, caso contrário será impossível ter bons resultados. (evite lugares perigosos, procure estar acompanhado(a) ou em grupo)
-Se preocupe muito em focar corretamente, se possível utilize uma estrela bem brilhante para ajustar o foco.
-Verifique constantemente como os frames estão ficando no decorrer da sessão, caso algo esteja saindo errado, corrija a tempo.
-Utilize o Stellarium para pc/mac, o Google SkyMap e SkyEye para Android (ou outro aplicativo de sua preferência) para localizar facilmente os objetos a serem fotografados.


É isso ai, espero que tenham gostado e que o artigo possa ajudar muitas outras pessoas que tenham interesse em fotografar objetos de céu profundo mas não possuem uma montagem / plataforma equatorial motorizada. Alias, esse será o assunto para o próximo artigo, pretendo primeiro explicar como funciona uma montagem / plataforma equatorial e como coloca-la em estação para realização de astrofotografia de longa exposição e na sequência falarei como utilizar uma câmera guia em conjunto com sua montagem para conseguir maior precisão nas astrofotografias de longa exposição. Até a próxima!

3 comentários:

  1. vaja minhas fotos
    http://fotosdoceu.blogspot.com.br/

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  2. Ótima postagem, obrigado por compartilhar conosco seu valioso conhecimento.

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