Astrofoto med digitale speilreflekskameraer – del 1
Fotografering, eksponering og histogram
Digitalt speilreflekskamera festet til et 106 mm teleskop med brennvidde 530 mm, klargjort for astrofoto. Følgeteleskopet er utstyrt med en autoguider. Det hele er festet til en stødig ekvatorialmontering.
Digitale speilreflekskameraer er en sterk konkurrent til spesialiserte CCD-kameraer for astrofoto. Selv om speilrefleksene har klare begrensninger, gir de resultater som kan ta pusten fra tidligere «film-fotografer». Det er også blitt enklere å oppnå gode reultater.
Denne artikkelen omhandler egenskaper til og bruk av digitale speilreflekskameraer. I neste artikkel tar vi for oss mer spesialiserte fototeknikker og utstyrskrav (det kreves mindre utstyr enn mange tror), og i den tredje artikkelen går vi nærmere inn på digital bildebehandling, med hovedvekt på teknikker for astrofoto.
Med et godt utvalg i digitale speilreflekskameraer i prisklassen fra åtte–ti tusen kroner og oppover, har den digitale himmelen åpnet seg for mange av oss som trives med å fotografere nære og fjerne himmelobjekter. Selv har vi ventet på et digitalt speilreflekskamera som vi kan benytte sammen med våre tidligere objektiver. Et spesialisert kamera for astrofoto har aldri vært aktuelt for noen av oss, både på grunn av kostnadene, at de bare kan brukes til fotografering av astronomiske objekter, og at slike kameraer må kobles til en ekstern datamaskin.
Bildebrikken
De fleste digitale speilreflekser er utstyrt med en bildebrikke med rundt seks millioner bildepunkter eller piksler. Selv om nye kameramodeller kommer med stadig flere piksler, er seks megapiksler rikelig for å oppnå fotografier av høy teknisk kvalitet i A3-format og større. Faktisk setter en slik bildebrikke så høye krav til optikken at bare de beste objektivene utnytter brikken fullt ut. Til astronomisk bruk vil en slik bildebrikke gjengi selv lyssvake stjerner som runde og fine, og dermed er kravet til oppløsning til fulle tilfredsstilt.
De fleste digitale speilreflekskameraer, Konica Minolta, Nikon, Olympus og Pentax, benytter CCD-brikke, mens Canon-speilrefleksene er utstyrt med CMOS-brikke. Teknologien og metoden for å lese ut data fra bildebrikkene er forskjellig. CCD-brikker registrerer svakt lys noe bedre enn CMOS-brikkene, og skulle således ha et fortrinn ved astrofoto. I praksis er det imidlertid svært liten forskjell på resultatene. Det er av langt større betydning hvordan bildedataene behandles i kameraet, og hvordan vi selv behandler bildene i datamaskinen. Dette kommer vi tilbake til i den tredje artikkelen.
35 mm-formatet dekker et areal på 24 x 36 mm, mens APS-formatet dekker 15,6 x 23,7 mm. Det minste formatet gjengir derfor et snevrere utsnitt av himmelen når vi benytter et teleobjektiv eller teleskop med samme brennvidde på begge formatene.
Utsnitt på himmelen
Alle rimelige digitale speilreflekskameraer benytter bildebrikker som er mindre enn 35 mm filmformatet. De registrerer derfor en mindre del av himmelen enn et 35 mm speilreflekskamera med film når samme brennvidde benyttes. Et 200 mm teleobjektiv på en digital speilrefleks vil kanskje oppleves som et 300 mm teleobjektiv. Brennvidden har naturligvis ikke økt med 1,5 ganger, men bildevinkelen er redusert fordi bildebrikken dekker et tilsvarende mindre areal sammenlignet med filmen. For astrofoto er dette stort sett en fordel. Vi kan benytte lyssterke teleobjektiver for å avbilde fjerne himmelobjekter, i stedet for å fotografere i primærfokus gjennom relativt lyssvake teleskop.
Begge bilder er tatt med 560 mm brennvidde, og viser hva som gjengis på 35 mm filmformatet (til venstre) og APS-formatet (til høyre). Fotografiet som er tatt med APS-formatet må forstørres ca. 1,5 ganger mer enn 35 mm-bildet for at bildeflaten skal dekke det samme arealet.
Lysfølsomhet
Bildebrikken i de nevnte speilrefleksene har vanligvis optimal lysfølsomhet ved ISO 200, hvor digital forvrengning eller støy er minst synlig i bildene. Dette er for lav lysfølsomhet for oss astrofotografer, med unntak av sol-, måne- og planetfotografering. Lysfølsomheten kan økes ved å velge høyere ISO-verdi. En dobling av ISO-verdien dobler lysfølsomheten. Vanligvis kan lysfølsomheten økes til ISO 1600 eller 3200.
Galakser fotografert med ISO 800. Digital støy er synlig i bildet som er kornet mønster i flere farger.
En økning i lysfølsomhet skjer ved at signalene fra bildebrikken forsterkes når de konverteres til digitale verdier. Slik forsterkning er ikke uten ulemper, siden de undereksponerte områdene i bildene «presses» maksimalt. Blant annet blir digital støy mer synlig i bildene, i verste fall med tydelig «kornet» struktur, redusert toneomfang, lavere kontrast og redusert oppløsning som resultat. Vanligvis vil ISO 800 gi gode resultater, og bruk av høyere verdier enn ISO 1600 frarådes generelt. Ved høye ISO-verdier er imidlertid digitale speilreflekser langt overlegne grovkornet film med tilsvarende lysfølsomhet.
Digital støy ved ISO 200, ISO 800 og ISO 3200. Støyen øker fordi signalene fra bildebrikken forsterkes. Tapet av detaljer er særlig synlig i motivets mørke områder.
Eksponering
Digitale bildebrikker har lineær følsomhet og ingen terskel for sverting. De krever derfor ikke en gitt mengde lys før det registreres, slik som fotografisk film. Bildebrikkene fanger derfor inn svakt lys mye mer effektivt enn film. Dette innebærer at det skal ikke særlig lang eksponeringstid til for å registrere selv lyssvake himmelobjekter. Med et lyssterkt teleobjektiv, med lysstyrke f/5,6 eller bedre, vil eksponeringstider fra 30–120 sekunder registrere himmelbakgrunnen ved mørk himmel. Som regel er det unødvendig å benytte lengre eksponeringstider enn 2–5 minutter ved åpningsforhold f/5,6 eller bedre. Ved lavere åpningsforhold kan det være nødvendig å eksponere lenger.
Flere korte eksponeringer, hver på for eksempel ett eller noen minutter, som legges sammen til ett bilde i bildebehandlingsprogrammet, vil gjengi omtrent like lyssvake stjerner og objekter som én lang eksponering. Likevel er det viktig at eksponeringstiden for hvert enkelt bilde er lang nok til at himmelbakgrunnen registreres på bildene.
Det er flere fordeler ved å legge sammen mange korte eksponeringer, framfor å benytte en lang eksponering. Siden kameraet ikke behøver å følge stjernenes bevegelse så nøye, klarer man seg kanskje med en enklere og rimeligere ekvatorialmontering, og følgeteleskop eller autoguider blir overflødig. Man vil oppleve at langt færre bilder mislykkes på grunn av periodiske feil i monteringens drivverk.. Når flere bilder legges sammen utjevnes digital støy, fordi slik støy opptrer tilfeldig. I tillegg unngår man at himmelbakgrunnen blir overeksponert når man fotograferer fra steder med mye lysforurensing.
Øverst : Ubehandlet enkeltbilde fra råformat (t.v.) og behandlet enkeltbilde. Det store bildet: Flere enkeltbilder er satt sammen til ett bilde. Detaljene trer tydligere fram, og den digitale støyen er ikke lenger så synlig.
Etter 3 minutters eksponeringstid med et digitalt speilreflekskamera framstår refleksjonståkene ved Pleiadene svært tydelig.
Bildeformat
Ved fotografering av astronomiske objekter bør alle bilder lagres i råformat (raw-format), framfor tif- eller jpg-filformatet. Råformatet inneholder de ubehandlede dataene fra bildebrikken, og gir et betydelig bedre grunnlag for videre bildebehandling enn de andre formatene. Blant annet gir større tonedybde mer å gå på når tonetrinnene i bildene skal strekkes – en nødvendig prosess for de fleste astrofotografier.
Dataene fra råfilene åpnes som bilder i datamaskinen ved hjelp av et konverteringsprogram som følger med kameraet, eller man kan bruke rå-konvertere fra frittstående leverandører. Photoshop CS inneholder en meget god rå-konverter som åpner bilder fra alle digitale speilreflekskameraer.
Under konvertering fra råformat kan svært mye bildebehandling utføres, som avansert tonejustering, støyreduksjon og fargekorreksjon. Ved å utføre det meste av justeringer på dette stadiet, oppnår vi bilder med optimal anvendelig datamengde – altså et utmerket grunnlag for best mulig teknisk kvalitet. Etter konvertering lagres bildene som tif-format for videre behandling, gjerne med 16 bits tonedybde.
Bilder som lagres i kameraet som jpg-format er allerede behandlet, og i denne prosessen fjernes overflødige data. I tillegg komprimeres bildedataene, slik at datamengden blir liten ved lagring. Slik komprimering innebærer ytterligere tap av data, og ved sterk komprimering er kvalitetsreduksjonen synlig. De gjenværende dataene gir ikke rom for særlig mye etterbehandling før den tekniske bildekvaliteten svekkes mer enn ønskelig, på grunn av komprimeringen.
Dersom man velger å lagre bildene i kameraet som jpg-format, bør de lagres som tif-format på datamaskinen for videre databehandling. Dette fordi stadig ny lagring i jpg-formatet uvegerlig fører til redusert teknisk bildekvalitet, på grunn av gjentatt komprimering.
Uavhengig av hvilket format bildene lagres med i kameraet, kan de ferdig behandlede bildene lagres i tif-format uten tap av data, eller i jpg-format med lav kompresjon uten synlig tap av data.
Et bilde med 8 bits tonedybde i jpg-format (til venstre) viser mer støy og inneholder langt mindre data for videre behandling enn et bilde i råformat, som har betydelig større tonedybde (til høyre).
Manuell hvitbalanse
Digitale speilreflekskameraer gir mulighet til å stille hvitbalansen automatisk eller manuelt. Hensikten med hvitbalansen er å kalibrere kameraet til riktig fargetemperatur, som måles i Kelvin. Sollys har fargetemperatur 5500 Kelvin. Ved riktig fargetemperatur gjengis fargene nøytralt, og hvitt blir hvitt. Ved feil fargebalanse får bildene et fargestikk. For lav fargetemperatur gir for mye blått i bildene, for høy temperatur gir for mye rødt.
Bruk manuelt innstilt fargebalanse ved astrofotografering. Egne erfaringer tilsier at fargetemperatur rundt 4000 Kelvin gir rimelig nøytral himmelbakgrunn på netter uten måne, mens fargetemperaturen ved fullmåne må økes til kanskje 8000 Kelvin for å unngå at himmelbakgrunnen gjengis alt for blå. Ved fotografering på steder med mye kunstig belysning kan kameraet stilles inn på fargebalanse for lysstoffrør, for å undertrykke fargestikket som den belyste himmelen gir. Også ved fotografering av nordlys kan innstillingen for lysstoffrør være velegnet for å gjengi nordlyset med en mer nøytral fargetone. Prøv deg fram.
Lagres bildene i kameraet som jpg-format er det viktig å velge riktig hvitbalanse allerede ved fotografering, fordi fargekorreksjoner ved senere bildebehandling medfører at data fjernes fra bildene. Benyttes råformatet, kan riktig hvitbalanse velges uten tap av kvalitet når bildene konverteres i datamaskinen, fordi råformatet inneholder alle de ubehandlede dataene fra kameraet.
Bilder av kulehopen M13 med ulik hvitbalanse, fra venstre 2000 K, 3000 K, 4000 K, 5000 K og 6000 K. Bildet i midten, 4000 Kelvin, er nøytralt.
Så stor forskjell kan hvitbalansen utgjøre ved relativt lys himmelbakgrunn, fra venstre 3000 K, i midten 4000 K og til høyre 5000 K.
Det viktige histogrammet
Histogrammet er en grafisk framstilling av tonefordelingen i et bilde, og gir oss viktig informasjon om eksponeringen. Etter at et bilde er tatt, kan vi sjekke både bildet og histogrammet på kameraets bildeskjerm. Forståelse for histogrammet er også svært viktig ved behandling av astrobildene i datamaskinen.
Histogrammet for et digitalt bilde med 8 bits tonedybde består av 256 stolper i bredde, og disse stolpene representerer tonetrinnene i bildet. Svartpunktet (toneverdi 0) er plassert til venstre i histogrammet, og hvitpunktet (toneverdi 255) til høyre. Mellom disse punktene fordeler de øvrige tonetrinnene seg, og 50 prosent svart (mellomgrått) har toneverdi 128.
Høyden på stolpene forteller hvor mange bildepunkter det er i hvert tonetrinn. Tonene i et bilde som er tatt på dagtid avtegner seg vanligvis som et «fjell» i histogrammet, som stiger i høyde fra venstre og avtar i høyde mot høyre.
Ideelt sett bør eksponeringen ligge lengst mulig mot høyre i histogrammet, mot det hvite, fordi tonerekken i et digitalt bilde ikke er lineært fordelt, men logaritmisk. Dette innebærer at det er betydelig flere tonetrinn i de lysere områdene enn i de mørke. Digital støy og posterisering (synlige tonetrinn) forekommer derfor først og fremst i de mørke partiene.
For et typisk astrofoto viser histogrammet en smal topp langt til venstre i histogrammet, og det er disse begrensede tonetrinnene vi har til rådighet når vi skal framstille et bilde. Uheldigvis for oss astrofotografer må vi til en stor grad utnytte de mørke tonene, fordi vi fotograferer så lyssvake objekter.
Ved å legge sammen flere korte eksponeringer i bildebehandlingsprogrammet forskyves histogrammet mot høyre. Denne prosessen tilsvarer en økning i eksponeringstiden. Digital støy utjevnes, og vi begrenser det kornete preget som en enkelt kort eksponering gir. Bildene vil kort og godt ta seg bedre ut.
Ved fotografering av astronomiske objekter bør eksponeringstiden være så lang at hovedtyngden i histogrammet forskyves litt til høyre for endepunktet for de mørke tonene (toneverdi 0). Lengre eksponeringstider gir mindre støy i de mørke partiene.
Typisk histogram for et astrofoto. I mange tilfeller vil bildedataene være samlet i en enda smalere søyle mot venstre i histogrammet.
Støyreduksjon og «dark frame»
Ved lange eksponeringstider, vanligvis ett sekund og lengre, benytter digitale speilreflekskameraer en eller annen form for støyreduksjon, vanligvis en «dark frame». Dette er et «svart» bilde som tas i etterkant av eksponeringen, uten at kameralukkeren åpnes. En «dark frame» avtegner den digitale støyen som bildebrikken gir, og dette støybildet trekkes fra eksponeringen. Resultatet er et bilde med langt mindre synlig digital støy enn uten støyreduksjon.
Støyreduksjon krever en «svart» eksponering av samme varighet som bildet vi nylig har tatt. Eksponerer vi i 30 sekunder, vil kameraet umiddelbart etterpå utføre en 30 sekunders «dark frame», så sant funksjonen med støyreduksjon er slått på. Kameraet er blokkert denne tiden. Vi kan se gjennom kamerasøkeren og kanskje sjekke fokus før neste eksponering eller rette kameraet mot et nytt objekt, men vi kan ikke ta et nytt bilde før støyreduksjonen er fullført.
Vi kan også utføre støyreduksjon manuelt, ved å ta en eller flere «dark frames» som vi trekker fra bildene ved bildebehandling. Det er meget viktig at «dark frame»-eksponeringen varer nøyaktig like lenge som hovedeksponeringen, og at den utføres ved samme temperatur. Det må ikke komme noe som helst lys inn i kameraet mens vi utfører «dark frame». Det ideelle er å legge sammen tre til fem «dark frames» som utjevnes ved bildebehandling. I mange tilfeller kan vi utføre en «dark frame» for kvelden, og benytte denne på alle bildene. Mer om dette i en senere artikkel.
Bildet til venstre er satt sammen av enkeltbilder uten «Dark Frame», til høyre med egenprodusert «Dark Frame».
Korte teleobjektiver gir max
Et 300–400 mm teleobjektiv vil utnytte bildebrikken i disse kameraene optimalt ved astrofotografering. Detaljer viskes som regel ut på grunn av lufturo. Bare ved ekstremt rolige forhold, uten nevneverdig turbulens, kan det ha noe for seg å bruke lengre brennvidder. For å oppnå tilsvarende detaljrikdom med film trengs to–tre ganger lengre brennvidde enn med digital fotografering.
Teleobjektiver eller teleskop som benyttes til astrofotografering med et digitalt speilreflekskamera bør generelt ha lysstyrke f/5,6 eller høyere. Særlig stilles det krav til god lysstyrke ved fotografering av utstrakte diffuse og lyssvake objekter, som gasståker og galakser. Dette skyldes kameraenes relativt dårlige behandling av digital støy, sammenlignet med spesialiserte astrokameraer med kjølt bildebrikke.
Ved fotografering av stjerner, åpne stjernehoper og kulehoper, planetariske tåker med liten utstrekning og lignende objekter, er ikke kravet til høy lysstyrke like viktig.
Objektiver med brennvidde fra 200 til 400 mm er relativt rimelige i anskaffelse, sammenlignet med prisen for et førsteklasses teleskop. Lengre brennvidder gir større bildeskala, men vil neppe bringe mer detaljer til bildene. Benyttes et teleskop ved primærfokus, vil en «focal reduser» gi bedre lysstyrke og redusert brennvidde.
Bruk av korte brennvidder gir flere fortrinn. Høy lysstyrke gir reduserte eksponeringstider, og kortere brennvidde innebærer at kameraet ikke behøver å følge stjernene så nøye. Med et digitalt speilreflekskamera klarer vi oss altså med enklere teleskop og ekvatorialmontering enn ved fotografering med film.
Den kuleformede stjernehopen M13 fotografert med et 400 mm f/4,5 teleobjektiv med 1,4 x telekonverter (effektiv brennvidde 560 mm ved f/6,3) og 3 minutter eksponeringstid. Utsnittet til høyre viser hvor godt galaksen NGC 6207 (mag 12,1) er avbildet. Stjernen foran denne galaksen har lysstyrke mag 6,5. Også galaksen IC 4617 (mag 15,2) er tydelig avtegnet på dette enkeltbildet (like til høyre for det østlige av to stjernepar nord-nordvest for kulehopen). Fantastisk!
Måne- og planetfoto: f/40
Eksponeringstider på brøkdelen av et sekund er tilstrekkelig ved fotografering av sol, måne og planeter. Lufturo vil derfor ikke gjøre seg så gjeldende som ved fotografering av fjerne himmelobjekter. I beste fall kan man oppnå inntil 0,5 buesekunders oppløsning. Siden teleskopets lysåpning begrenser oppløsningen, vil en brennvidde som tilsvarer 40 ganger teleskopets lysåpning gi maksimal balanse mellom brennvidde, teleskopets oppløsning og bildebrikkens pikselstørrelse. Det betyr i praksis at ca. 6 meter brennvidde er ideelt for et 15 cm teleskop, og ca. 8 meter for et 20 cm teleskop. Dette gjelder for fotografering av sol, måne og planeter med et digitalt speilreflekskamera med 6–8 millioner bildepunkter. Bildebrikkens diagonale oppløsning er lavere enn horisontalt og vertikalt, og brennvidden må tilpasses ut fra dette.
Kamera med 3 x teleconverter (Kenco), vinkelsøker med lupe, strøm via nettadapter og elektrisk snorutløser. Kom igjen, planeter og Månen!
Fokus, fokus, fokus
Digitale speilreflekskameraer setter store krav til nøyaktig fokusering. Ved bruk av teleobjektiver med 200 mm og lengre brennvidde, kan det være en fordel å benytte en søkerlupe med to til fire ganger forstørrelse.
Dersom teleobjektivet bringes ut fra romtemperatur vil fokus forandre seg i løpet av nedkjølingsperioden. Også i løpet av kvelden kan fokus forandre seg, enten på grunn av temperatursvingninger eller vanvare fra operatørens side, så det er lurt å sjekke skarpheten innimellom. De fleste teleobjektiver fokuserer vanligvis litt «forbi» uendelig.
Det oppstår vibrasjoner når speilet i kameraet slår opp og lukkeren åpnes. Med lange brennvidder vil dette føre til synlig uskarphet. For å unngå dette, bør en svart plate brukes som lukker foran teleobjektivets eller teleskopets lysåpning. Hold platen foran lysåpningen, åpne kameralukkeren, vent noen sekunder til all vibrasjon har gitt seg, og løft bort platen. Avslutt eksponeringen ved å dekke til lysåpningen med platen før kameralukkeren lukkes. Ta tiden, helst ved hjelp av en elektronisk timer eller en klokke med tydelige tall. Med noe trening lar det seg også gjøre å eksponere i brøkdelen av et sekund med en slik plate – nyttig ved måne- og planetfotografering.
En vinkelsøker med 2 x lupe er til uvurderlig hjelp for å finne eksakt fokus med teleobjektiver og teleskop foran kameraet.
Små praktiske tips
Det er naturligvis en fordel teleskopets ekvatorialmontering er tilnærmet perfekt oppstilt mot himmelpolen, men ved bruk av korte eksponeringstider kan vi forenkle oppstillingen. Dersom vi setter sammen mange eksponeringer til ett bilde, vil naturligvis ikke bildene overlappe hverandre perfekt dersom monteringen er slurvet oppstilt. Men dette kan rettes opp under bildebehandlingen, hvor klarværstid og temperatur ikke betyr så mye som ute ved teleskopet.
De digitale speilreflekskameraene har som regel 30 sekunder som lengste eksponeringstid, og lengre eksponeringer må fotografen selv styre. Kameraet stilles på «B» eller «bulb», og kameralukkeren holdes åpen så lenge som ønskelig med en snorutløser.
Et par ekstra batterier kommer godt med, selv om digitale speilreflekskameraer er relativt kresne på strømforbruket. Et alternativ er en nettadapter, men dette betinger at man fotograferer nær et strømuttak.
Ved fotografering kan et lite følgeteleskop være til stor hjelp for å korrigere de mest synlige feilene i drivverket. Et slikt teleskop kan også være til uvurderlig hjelp når lyssvake objekter skal plasseres midt i kameraets bildefelt.
En liten elektronisk timer er til stor hjelp for å holde rede på eksponeringstiden, og for å oppnå eksakt riktig tid for manuelle «Dark Frame»-eksponeringer.
Etter en kald kveld
Det er ingen problemer å benytte digitale speilreflekskameraer ute ved teleskopet selv om det er mange minusgrader. Som regel tåler slike kameraer strengere kulde enn fotografen. Vær imidlertid oppmerksom på at det dannes kondens når et kaldt kamera bringes inn i varmen, som kan føre til skade i kameraets elektriske kretser.
Når nattens fotografering er sluttført, pakkes derfor kameraet inn i en plastpose som tettes godt før det hele bringes inn i varmen. Eventuell kondens vil danne seg på utsiden av posen, og ikke i selve kameraet.
Del 1 SLUTT
TILLEGG
Lysfelt forårsaket av signalforsterker
Den rødlige overstrålingen øverst til venstre forårsakes av en signalforsterker ved CCD-brikken i kameraet. Det skyldes altså ingen feil. Overstrålingen er bare synlig ved lange eksponeringer når støyfjerning ikke er aktivert, og forstyrrelsen avtar når CCD-brikken er nedkjølt.
Det rødfiolette feltet oppe til venstre skyldes en signalforsterker i Sonys 6,1 megapiksler store CCD-bildebrikke (benyttes bl.a. i Pentax, Nikon og KonicaMinolta-kameraer), og kommer til syne ved langtidseksponeringer. Ved å bruke kameraets støyreduksjon eller egne «Dark Frame»-eksponeringer kan problemet langt på vei unngås.
Stripemønster ved kraftig undereksponering
En defekt som gjerne oppstår på sterkt undereksponerte bilder som er lagret i jpg-format, er vannrette striper i de mørkeste områdene. Stripene skyldes ekstremt lav intensitet på signalene fra bildebrikken, og oppstår på grunn av metoden som benyttes for å avlese informasjonen fra brikken. Det er altså ingen feil ved kameraet.
Noen ord om råformatet
Kameraets råformat lagrer de ubehandlede dataene fra bildebrikken. Derfor kan følgende innstillinger påvirkes ved konvertering fra rådata til bilder i datamaskinen:
Fargetemperatur
Kontrast
Skarphet
Evt. filtereffekter i kameraet
Merk at ISO-verdi (bildebrikkens lysfølsomhet) ikke kan påvirkes i etterkant. Den må være riktig innstilt før eksponering, uansett hvilket filformat bildene lagres som i kameraet.
Forstå histogrammet
Histogrammet er en grafisk framstilling av tonene i et bilde. I kameraet gir histogrammet en glimrende oversikt over eksponeringen, og i datamaskinen gir det full kontroll med toneomfanget og kontrasten i bildet.
I et riktig eksponert fotografi er tonene relativt jevnt fordelt over det meste eller hele histogrammets bredde. Astrofotografier er vanligvis sterkt undereksponert, og det meste av toner vil derfor være samlet langt mot venstre i histogrammet.
Til venstre et typisk histogram for vanlige bilder, og til høyre et typisk histogram for astrobilder.
Histogrammets bredde viser tonefordelingen fra svart (toneverdi 0) til hvitt (toneverdi 255). Midtpunktet representerer mellomgrått (tonetrinn 128). Histogrammet består av en rekke søyler, én for hvert tonenivå. Et bilde med 8 bits tonedybde har altså 256 søyler. Høyden på søylene forteller hvor mange bildepunkter det er i hvert tonenivå.
Et korrekt eksponert normalt bilde vil vise et histogram omtrent som dette.
Histogrammets bredde viser tonefordelingen fra svart (toneverdi 0)
Histogrammet viser at tonene i bildet fordeler seg relativt jevnt over hele tonerekken, fra svart til hvitt.
Når histogrammet er kuttet til høyre er bildet overeksponert. Alt som ligger til høyre for histogrammet gjengis som hvitt uten toner.
Bildet er overeksponert. Histogrammet er kuttet til høyre, og tonene i de lyse delene av bildet er tapt for alltid. Detaljene i de lyse områdene kan ikke gjenopprettes.
Når histogrammet er kuttet til venstre er bildet undereksponert. Alt som ligger til venstre for histogrammet gjengis som svart uten toner.
Bildet er undereksponert. Histogrammet er kuttet til venstre, og tonene i de mørke delene av bildet er tapt for alltid. Detaljene i de mørke områdene kan ikke gjenopprettes.
Histogram for astrobilder.
Histogrammet for et astrofoto med mye mørk himmel. Overvekten av toner er samlet langt til venstre. At histogrammet ikke er kuttet på venstre side viser at eksponeringen har vært lang nok til å løfte himmelbakgrunnen over toneverdi 0 (svart). Vi har nok data til å hente fram eventuelle objekter.
Merk at histogrammet i kameraet gjengir tonerekken for bildene i 8 bit tonedybde, som samsvarer med lagring i jpg-format. Bilder som lagres i kameraets råformat inneholder et noe større toneomfang enn det histogrammet viser.
Om bildene til artikkelen
Bildene som er benyttet til denne artikkelen er tatt med korte eksponeringstider, og resultatene er presset vel langt for å vise hva kameraet registrerer. Bildebrikken har god følsomhet både i blå refleksjonståker og røde hydrogenområder. Det skal godt gjøres å finne en film med de samme egenskapene.
Bildene er konvertert fra raw-format med råkonverteren til Photoshop, Adobe Camera Raw. Etter konvertering er fargetoner og kontrast justert i Photoshop. Det er altså ikke benyttet avanserte teknikker for å fjerne støy eller framheve diffuse detaljer, så det bør være mer å hente ved å behandle bildene på nytt. Bildene gjenspeiler altså resultater som man relativt enkelt vil kunne oppnå med et digitalt speilreflekskamera. Vi kommer tilbake til mer krevende teknikker i de neste artiklene i denne serien.
Om utstyret
Begge artikkelforfatterne bruker Sony A700 digitalt speilreflekskamera med APS-brikke og 10,2 millioner bildepunkter. Arvid bruker også et KonicaMinolta D7, mens Magnar supplerer med et Sony A900 digitalt speilreflekskamera med 24 x 36 mm bildebrikke og 24,6 millioner bildepunkter. Objektiver fra 11 mm super-vidvinkel til 400 mm apo-teleobjektiver, sistnevnte gjerne også med 1,4 x telekonverter for å oppnå noe større bildeskala på fjerne himmelobjekter. Til astro-bruk benyttes stort sett brennvidder fra ca. 50 mm og oppover. Ved fotografering av fjerne himmelobjekter brukes som regel Takahashi-teleskopene, på grunn av den høye kontrasten som den fine optikken i disse gir.
Til fotografering av sol, måne og planeter benyttes teleskopene med telekonverter (1,4 x, 2 x og 3 x) og spesialiserte digitale video-/stillbildekameraer (DFK 41AU02.AS fra Imaging Source), eller ved okularprojeksjon med kompaktkameraer, evt. sammen med afokal oppstilling.
Arvid monterer utstyret på en Vixen Sphinx-ekvatorialmontering, som vanligvis bærer en Takahashi 102 mm apo-refraktor med 820 mm brennvidde, eller et russisk 150 mm Maksutov-teleskop med 1500 mm brennvidde (f/10). En 80 mm Megrez refraktor fra William Optics brukes som følgeteleskop, med en Orion Star Shoot autoguider koblet til en bærbar datamaskin. Utstyret er montert i et lite hage-observatorium.
Magnar benytter en Losmandy G-11 ekvatorialmontering, som vanligvis bærer en Takahashi 106 mm apo-refraktor (astrograf) med 530 mm brennvidde eller en 200 mm Klevzov-Cassegrain med 2000 mm brennvidde. En 80 mm Megrez refraktor fra William Optics brukes som følgeteleskop, med en OPrion Starshoot autoguider koblet til en bærbar datamaskin. Utstyret er montert i et lite hage-observatorium.
Av programvare brukes MaxDSLR til kalibrering av bildene, se tilleggsartikkel her, RegiStar som automatisk legger sammen astro-bilder (stacking), og Adobe Photoshop til generell bildebehandling av astrobildene.
Mer om astronomiske observasjoner
Boka Praktisk astronomi gir en glimrende innføring i stjernehimmelens fenomener og objekter, og boka gir også mange tips til astrofotografen. Sørg også for å få med Praktisk stjerneatlas, som er en ypperlig veiviser blant stjernene. Begge bøkene utfyller hverandre perfekt, og de selges i bokhandelen og hos en del kikkertforhandlere.
Mer om digital bildebehandling
Boka Digital fotografi i praksis gir en glimrende gjennomgang av prinsipper og teknikker for digital fotografi, og anbefales for den som ønsker å drive med astronomisk fotografering. Er grunnnprinsippene på plass, blir alt annet så mye enklere. Boka får du i bokhandelen og hos mange fotoforhandlere.