Bruk av MaxIm DSLR til kalibrering av astro-bilder
Andromeda-galaksen, satt sammen av 15 enkeltbilder. Bildene er kalibrert med MaxDSLR.
For den aktive astrofotografen anbefales et par ekstra dataprogrammer i tillegg til et ordinært bildebehandlingsprogram, som Photoshop. Programmer som MaxIm DSLR og ImagesPlus kan automatisere mange oppgaver, som kalibrering av bilder, legge sammen en serie med eksponeringer, og tilføre ulike spesialiserte filtere tilpasset astrobilder.
Av Magnar Fjørtoft
Hva er MaxDSLR?
For den som ønsker å hente maksimalt ut av sine astrobilder fra digitale speilreflekskameraer, kan et spesialprogram som MaxIm DSLR komme til nytte. Programmet kan bl.a. legge bilder i register og smelte de sammen, og automatisk jevne ut himmelbakgrunnen. Det har en rekke astro-tilpassede filtre som man ikke finner i f.eks. Photoshop. Viktige funksjoner er kalibrering av digitalkameraer, med bl.a. «bias»-, «dark frame»- og «flat field»-korreksjon, og håndtering av piksler «på avveie». Vi bruker dette programmet bl.a. til å kalibrere kameraet.
MaxIm DSLR i praksis: Bruk av versjon 5.07
For nedlasting av testversjon og kjøp: www.cyanogen.com
Kalibrering av kameraet
Kalibrering av digitale speilreflekskameraer foregår i tre trinn:
a) «Bias»: Utjevner forskjeller i følsomhet mellom pikslene
b) «Dark frame»: Utjevner digital støy og fjerner heite piksler
c) «Flat-field»: Utjevner ujevn bakgrunn og vignettering i optikken
Merk! Vi må alltid bruke kameraets råformat, siden kalibrering må utføres på dette nivået.
«Bias»
I digitale speilreflekskameraer vil det være en viss forskjeller i spenningen mellom pikslene, noe som er en kilde til digital støy. Forskjellene er så små at avvikene ikke har noen betydning ved vanlig fotografering. Ved kritisk astronomisk fotografering må vi ta hensyn til dette. Bias-eksponeringer er meget enkle å framstille, og de kan brukes i mange måneder framover fordi spenningsnivået til hver piksel er temmelig stabile over tid.
Bias i praksis
Ved å bruke et titalls eller flere eksponeringer med "null" eksponeringstid, i praksis den korteste eksponeringstiden som kameraet gir, kan disse avvikene utjevnes automatisk med MaxDSLR. Disse eksponeringene utføres med dekselet på kameraobjektivet, slik at ikke noe lys slipper inn på bildebrikken.
«Dark frame»
Alle digitale kameraer produserer støy, forårsaket av varme. Digital støy er feiltolkede signaler, som gir seg utslag som ujevnt flekkede eller fargede mønster i bildene. Støyen er ensartet ved en gitt temperatur. For å redusere digital støy, trekkes blindeksponeringer («dark frames») med samme varighet som eksponeringen fra hvert bilde. Dark frame-eksponeringer utføres for hver gang vi astro-fotograferer for best resultat, eller vi kan bruke tidligere dark frames som er tatt ved samme temperatur og eksponeringstid.
Dark frame i praksis
I løpet av kvelden eller natten utfører vi en del blindeksponeringer med samme varighet som eksponeringstiden som vi bruker for de astronomiske objektene. Bruker vi 5 minutter eksponeringstid, må blindeksponeringene også være på fem minutter. Det skal ikke komme lys inn i kameraet under denne prosessen!
Ideelt bør vi ta minst ti slike blindeksponeringer. Det er meget viktig at blindeksponeringene er utført ved samme temperatur som astro-bildene, ellers vil ikke mønsteret av digital støy være sammenfallende. MaxDSLR vil automatisk trekke blindeksponeringene fra bildene, med utjevnet støy som resultat (dark frame subtraction).
Dersom vi bruker kameraets innebygde støyreduksjon, behøver vi ikke å produsere dark frames. Ulempen er at kameraet vil være blokkert halvparten av tiden under stjernene. Det vil derfor være smidigere å produsere egne dark frames, som trekkes fra i MaxDSLR eller et tilsvarende program.
«Flat-field»
Hver piksel i kameraet har litt forskjellig lysfølsomhet. Himmelbakgrunnen vil gjerne være litt ujevn på grunn av strølys, vanndamp eller slørskyer. I tillegg vil optiske systemer gi vignettering, det vil si at det faller mindre lys mot hjørnene enn mot midten av bildeflaten. Eksponeringer som er tatt mot en jevn og ensartet belyst flate kan brukes til å eliminere slike ujevnheter. For fotometrisk arbeid er flat-field påkrevd, og for generelle astrobilder gir det et langt bedre og mer tiltalende resultat. Flat-field-eksponeringer utføres for hver gang vi astrofotograferer. Bruk minst ti flat-field-bilder.
Flat-field i praksis
Teleskopet eller teleobjektivet skal være fokusert på forhånd. Når flat-field-eksponeringen er utført, skal ikke kameraet fjernes før kveldens elelr nattens astrofotografering er fullført.
Når vi lager flat-field-bilder, utføres eksponeringen mot en jevnt belyst bakgrunn. Dette kan vi oppnå f.eks. ved å plassere flere lag gjennomskinnelig tegnepapir foran objektivet. Vi kan bruke lyset fra himmelen eller kunstlys som lyskilde når vi utfører flat-field-eksponeringer (ikke lysstoffrør eller LED-lykt). Bildene bør ha 30-50 prosent toneverdi, det vil si mellomgrå eller noe lysere.
Bruk av MaxIm DSLR for kalibrering
Når eksponeringer for bias, dark frame og flat-field er utført, lagres råfilene fra kameraet i kameraets eget format eller Adobe DNG-format (Digital Negative format). Når dette er gjort, kan bildene samles i grupper for hver av disse operasjonene. Programemt kan gjøre dette automatisk, eller vi kan selv velge hvilke filer som skal høre til hver av gruppene. Slik gjøres dette i praksis.
Når bildene er kalibrert, kan øvrige trinn i bildebehandlingen utføres, som utjevne bakgrunnen (Flatten background), fjerne uttoninger (Remove gradient), fjerne enkeltpiksler som har fått feil toneverdi (Kernel filter eller Remove bad pixels), samt fjerne digital støy.
Tips! For å hindre at heite piksler i kameraet gir piksler med feil toneverdi, kan vi forskyve bildefeltet litt ved fotografering.
Sluttbehandling
Videre bildebehandling kan utføres med MaxIm DSLR, Adobe Photoshop eller et annet bildebehandlingsprogram, eller ved å veksle mellom flere slike programmer. I denne prosessen kan det være nødvendig å lagre bildene som 16 bits tif-filer, siden ikke alle programmer leser fit-formatet. De ferdig behandlede bildene kan lagres i 8 bits tonedybde, enten i tif-format eller jpg-format med svak komprimering (høy kvalitet).
Når hvert enkelt bilde er kalibrert og behandlet, kan vi legge sammen enkeltbildene til en langtidseksponering. Til dette bruker vi RegiStar, men også MaxIm DSLR kan utføre denne prosessen automatisk. Dette kan også gjøres manuelt i Photoshop.
Til slutt utføres filtrering med Uskarp maske, høypass-filter, fargekorreksjon, utjevning av toneomfang og tonefordeling, osv.
Et praktisk ekempel (fotografier)
Komet Swan, enkelteksponering 5 minutter med et digital speilreflekskamera uten støyreduksjon. Begge bilder er fra den samme råfilen. Bildet til venstre er ukalibrert, mens bildet til høyre er kalibrert med verktøyer i MaxDSLR (første test).
Utsnitt av bildene ovenfor, i 100 prosent pikselstørrelse. I bildet til venstre er råfilen åpnet i Photoshop, og til høyre er bias, dark frame og flat-field utført i MaxDSLR, og støyreduksjon i Photoshop. Vi ser en dramatisk økning i kvaliteten.