Calibration Frames
Το αριστερό fit έχει δεχθεί calibration frames ενώ το δεξί όχι. Η διαφορά είναι ακόμα πιο έντονη σε στακαρισμένη φωτογραφία.
Ο βαθμός πολυπλοκότητας λήψης και επεξεργασίας για την παρουσίαση μιας και μόνο αστροφωτογραφίας δείχνει γιατί η τελευταία δίκαια θεωρείται ως από τους δυσκολότερους τομείς της φωτογραφίας. Δεν είναι λάθος να πούμε πως τα τρία τέταρτα της επεξεργασίας που δέχονται οι αστροφωτογραφίες είναι για να ξεπεραστούν οι περιορισμοί του εξοπλισμού μας. Μέρος αυτης της επεξεργασίας είναι τα Calibration frames που πρακτικά είναι όλες λήψεις που γίνονται μετά το πέρας των κανονικών λήψεων (lights) με σκοπό την διόρθωση του θορύβου που παράγεται είτε από τα ηλεκτρικά μέρη της μηχανής είτε από τον θερμικό θόρυβο του σένσορα, τον θόρυβο από την φωτορύπανση καθώς και για να αφαιρεθούν οπτικά προβλήματα στο σύστημα μας όπως η βινιέτα και η σκόνη. Η αποτελεσματικότητα τους είναι τόσο μεγάλη που δεν θα πρέπει να παραλείπονται από κανέναν αρχάριο αστροφωτογράφο. Ας τα δούμε αναλυτικά.
Darks
Ένα dark frame περιέχει τρία είδη θορύβου γνωστά ως read out noise, dark current & bias
Μια έκθεση που γίνεται σε απόλυτο σκοτάδι και έχει την ίδια διάρκεια, iso, τιμή κλείστρου και θερμοκρασία με τα light frames μας ονομάζεται Dark. Mέσα σε αυτήν καταγράφεται το σήμα πόλωσης (Bias) καθώς και ένα μικρό ρεύμα που παράγεται από τυχαία ηλεκτρόνια μέσα στο κύκλωμα της μηχανής μας και ενεργοποιεί τα pixels του αισθητήρα μας ακόμη και όταν αυτά δεν συλλέγουν φως. Μέσα σε αυτά τα σήματα περιέχονται μοτίβα θορύβου όπως τα hot & cold pixels που πρέπει να τα απομακρύνουμε από τις φωτογραφίες μας. Ο θόρυβος αυτός είναι άμεσα εξαρτώμενος και ανάλογος του χρόνου έκθεσης και της θερμοκρασίας της κάμερας. Τα darks χρησιμοποιούνται ακόμη και για την αφαίρεση του amp glow, ένα πρόβλημα που είναι κοινό σε πιο σύγχρονους αισθητήρες τύπου cmos και σε κάποιες ccd και πρόκειται για ανόμοια κατανομή της θερμότητας στον αισθητήρα που παράγετε από κάποιο ηλεκτρονικό υποσύστημα της μηχανής όπως π.χ μια motherboard.
Τρόποι λήψης darks
Τοποθετούμε το καπάκι του φακού ή το σκίαστρο του τηλεσκοπίου μας και κάνουμε πολλαπλές λήψεις με τις ίδιες ακριβώς ρυθμίσεις και στην ίδια θερμοκρασία που τραβήξαμε τα lights μας. Γενικός κανόνας είναι όσες περισσότερες λήψεις τόσο καλύτερα αλλά οι περισσότεροι συμφωνούν ότι 10-50 λήψεις δουλεύουν ικανοποιητικά ανάλογα πάντα του εξοπλισμού που διαθέτουμε. Η όλη δυσκολία των darks έγκειται στο να τα ταυτίσουμε με την θερμοκρασία που είχε ο αισθητήρας κατά την διάρκεια λήψης των lights. Στις ψυχόμενες ccd δεν υπάρχει κανένα ιδιαίτερο πρόβλημα καθώς εύκολα ρυθμίζεται η θερμοκρασία και οι λήψεις δεν χρειάζεται να γίνουν καν την ίδια μέρα. Αντιθέτως τα πράγματα είναι πιο πολύπλοκα στις dslr και στις mirorless και υπάρχουν δύο προσεγγίσεις στο θέμα.
Στις dslr υπάρχει μια αυτοματοποιημένη διαδικασία που την βρίσκουμε στο μενού ως long exposure noise reduction. Η εφαρμογή λειτουργεί ικανοποιητικά και απομακρύνει πολλά από τα hot pixels αφού το κάθε dark τραβιέται απευθείας μετά από κάθε light οπότε η θερμοκρασία παραμένει ίδια αλλά με τίμημα τον πολύτιμο χρόνο από την συλλογή φωτονίων, γι αυτό τον λόγο οι περισσότεροι αστροφωτογράφοι προτιμούν την λήψη τους μετά το πέρας των lights. Γιατί όμως μετά και όχι πριν την λήψη των lights? Η απάντηση βρίσκεται κατά πολλούς στο γεγονός ότι η θερμοκρασία του αισθητήρα δεν είναι ίδια κατά την διάρκεια λήψης των lights αλλά μετά από κάποια ώρα σταθεροποιείται οπότε και η θερμοκρασία λήψης των darks αν γίνει αμέσως μετά τα lights πετυχαίνει τον μέσο όρο θερμοκρασίας των lights.
Ο μόνος τρόπος να αποφύγουμε τα darks είναι με την μέθοδο dithering η οποία όλο και πιο συχνά απαντάτε στα σύγχρονα προγράμματα αστροφωτογραφίας. Κατά την διαδικασία το τηλεσκόπιο μετατοπίζεται ελάχιστα προς τυχαίες κατευθύνσεις μεταξύ των εκθέσεων, με αποτέλεσμα ενώ τα αστέρια αλλάζουν θέση, κάθε σταθερού μοτίβου θόρυβος να εμφανίζεται στα ίδια pixels ώστε με την διαδικασία της ευθυγράμμισης των αστεριών και του stacking των lights να χρησιμοποιούνται αλγόριθμοι που απορρίπτουν τα pixel εκείνα που δεν μοιάζουν με τις μέσες περιβάλλοντες παραμέτρους των υπόλοιπων εικόνων. Με λίγα λόγια ξεχωρίζουμε ποια είναι αστέρια και ποια είναι hot pixels. Το dithering έχει αντικαταστήσει σε μεγάλο βαθμό την λήψη darks καθώς πραγματοποιείται αυτόματα από το πρόγραμμα που ελέγχει την ισημερινή βάση και δεν χρειάζεται να επέμβει καθόλου ο χρήστης. Επίσης με το dithering λύνεται ιδανικά και ένα άλλο μεγάλο πρόβλημα, αυτό των trails από αεροπλάνα, δορυφόρους και μετέωρα.Bias
Τα bias περιέχουν το σήμα πόλωσης, τον θόρυβο δηλαδή που παράγουν τα ηλεκτρονικά μέρη της κάμερας καθώς διαβάζει τις τιμές του κάθε pixel στον αισθητήρα μας γνωστό και ως readout noise και όπως αναφέραμε ήδη η πληροφορία αυτή υπάρχει και στα darks. Για να ανιχνευθεί αυτό το σήμα και να μπορέσουμε να το αφαιρέσουμε οι εικόνες πρέπει να ληφθούν με μηδενικό χρόνο έκθεσης στο σκοτάδι. Πολλοί υποστηρίζουν ότι τα bias frames είναι φρόνιμο να χρησιμοποιούνται μόνο όταν τα darks που έχουμε είναι διαφορετικής διάρκειας από τα light frames οπότε και καλιμπράρουμε τα darks με τα bias.
Τρόπος λήψης Bias
Τοποθετούμε το καπάκι του φακού ή το σκίαστρο του τηλεσκοπίου μας και με κλειστό το κλείστρο μας και ταχύτητα την ανώτερη διαθέσιμη π.χ 1/8000 τραβάμε φωτογραφίες στην ίδια θερμοκρασία που τραβήξαμε τα lights μας. Καθώς οι λήψεις γίνονται πολύ εύκολα και γρήγορα πραγματοποιούμε απο 50 εως 100.Flats
Βινιετάρισμα και σκόνη στον αισθητήρα, τυπική εικόνα ενός flat.
Οι περισσότεροι φακοί και τηλεσκόπια δεν κατανέμουν το φως ομοιόμορφα στον αισθητήρα της κάμερας με αποτέλεσμα οι εικόνες μας να είναι πιό φωτεινές στο κέντρο και πιο σκούρες στα άκρα. Το πρόβλημα αυτό λύνεται με τα flat frames, τις εκθέσεις εκείνες που αναπαριστούν την δομή και το σχήμα του πεδίου μας αφού δείχνουν το πως κατανέμεται το φως στον αισθητήρα μας από μια ομοιόμορφα φωτισμένη πηγή. Τα flats επίσης αφαιρούν και τα αποτελέσματα της σκόνης και των κηλίδων που κατακάθονται στον αισθητήρα μας.
Τρόπος λήψης flats
Υπάρχουν αρκετοί τρόποι για την δημιουργία των flats. Παλαιότερα οι αστροφωτογράφοι τοποθετούσαν ένα κομμάτι λευκό ύφασμα μπροστά στο τηλεσκόπιο και αφού το τέντωναν έστρεφαν το τηλεσκόπιο στον ουρανό την ώρα που ξημέρωνε για την δημιουργία των flats. Αυτή η τεχνική έχει πολλές δυσκολίες καθώς πρέπει να γίνει μετά την δύση ή πριν το ξημέρωμα σε περιοχή του ουρανού που να είναι ομοιομορφα φωτισμένη. Στην αγορά υπάρχουν έτοιμα φλατόκουτα που προσφέρουν μεταβαλλόμενης έντασης φως ομοιόμορφα κατανεμημένο που κάνουν την λήψη των flats πανεύκολη αλλά δεν είναι λίγοι αυτοί που εναλλακτικά χρησιμοποιούν tablet και υπολογιστή με λευκό φόντο για να βγάλουν τα flats τους. Το σημαντικό που πρέπει να θυμόμαστε είναι οτι το οπτικό μονοπάτι του εξοπλισμού μας δεν πρέπει να έχει αλλάξει σε σχέση με τα lights, πράγμα που σημαίνει οτι η κάμερα δεν πρέπει να έχει μετακινηθεί και να μην έχει αλλάξει καθόλου το focus του τηλεσκοπίου ή του φακού μας. Επιπλέον φίλτρα, παραπέτασμα δρόσου, correctors/flatteners, παρασολέιγ και οτιδήποτε άλλο παρεμβάλλεται στο οπτικό μονοπάτι δεν θα πρέπει να έχει αλλάξει θέση ή να έχει αφαιρεθεί. Θεωρητικά η σωστή έκθεση των flats γίνεται όταν η μέση τιμή ADU της λήψης είναι το μισό της Full Well Capacity της κάμερας μας. Πρακτικά αυτό σημαίνει οτι επιλέγουμε την προτεραιότητα διαφράγματος στην κάμερα (AV mode) και η λήψη μας θα πρέπει να είναι στο ιστόγραμμα στην μέση ή στο 1/3. Για όσους θέλουν ακρίβεια, τα ιδανικά ADU μπορούν να βρεθούν αναλύοντας τα καρέ μας σε προγράμματα όπως το pixinsight, ,Iris, nebulosity κ.α. Τα ADU δεν είναι τίποτε άλλο από τον αριθμό ηλεκτρονίων που μπορεί να μαζέψει το κάθε pixel.
Συνοψίζοντας τον τρόπο λήψης των flats φροντίζουμε για τα παρακάτω:Τοποθετούμε το τηλεσκόπιο μπροστά από μια ομοιόμορφα φωτισμένη πηγή flatbox, υπολογιστή, tablet που να καλύπτει τον φακό μας.
Τσεκάρουμε το focus και την διάταξη των οπτικών μας να είναι ίδια με τα lights
Τοποθετούμε την κάμερα μας σε AV mode και τραβάμε 20-50 flats με ίδιο iso, και διάφραγμα με τα lights μας, προσπαθώντας οι λήψεις να είναι στο 1/2 ή 1/3 του ιστογράμματος (διορθώνουμε με την χρήση του EV ή αυξομειώνοντας τον ροοστάτη του flatbox).
Προσέχουμε η ταχύτητα κλείστρου μας να είναι μεγαλύτερη των 2-3 sec καθώς υπάρχει η πιθανότητα το ηλεκτρονικό κλείστρο να εισάγει κάποιο είδος σκίασης στο flat μας.
Κάπως ετσι πρέπει να ειναι το ιστόγραμμα flat μας.
4. Dark flat frames
Καθώς τα flat frames περιέχουν και αυτά θόρυβο ο οποίος θα προστεθεί στα light, προτείνεται η λήψη dark flat frames δηλαδή εκθέσεις με τις ίδιες ρυθμίσεις που τραβήξαμε τα flats σε απόλυτο σκοτάδι. Καθώς γίνονται εξίσου γρήγορα μπορούμε να τραβήξουμε τουλάχιστον τα μισά από τον συνολικό αριθμό των flat frames.
Tα calibration frames προσφέρουν θεαματική βελτίωση του SNR αφού αφαιρούν από τις φωτογραφίες μας πολλά σήματα θορύβου που πνίγουν τα λιγοστά φωτόνια που με κόπο συλλέγουμε γι αυτό και θα ήταν καλό να μην παραλείπονται. Η λήψη τους μπορεί να είναι κάπως πολύπλοκη για τους αρχάριους και αρκετά χρονοβόρα αν προσθέσουμε και τον αρκετά μεγάλο χρόνο εξοικείωσης με την επεξεργασίας τους αλλά το κέρδος είναι πολύ μεγάλο για να το αγνοήσουμε. Το καλό είναι ότι οι συννεφιασμένες νύχτες είναι πολλές και με σωστή οργάνωση μπορούμε να δημιουργήσουμε αρχεία με darks και bias ανά θερμοκρασία και iso ακόμα και αν δεν έχουμε τα αντίστοιχα lights και να τα χρησιμοποιήσουμε σε μελλοντικές μας λήψεις. Παραθέτω έναν πίνακα υπενθύμισης και σύνοψης των calibration frames.
Ο πίνακας είναι ενας μπούσουλας και δεν είναι απίθανο να συναντήσετε κάποιον που παραδείγματος χάριν δεν τραβάει τα flats στο ίδιο iso που προτείνουν οι περισσότεροι. Οι διαφορές προκύπτουν από την εμπειρία του χρήστη για την συμπεριφορά του εξοπλισμού που χρησιμοποιεί. Προσωπικά πολλές φορές έχω αποφύγει ή ξεχάσει να τραβήξω calibration frames και κάθε φορά το έχω μετανιώσει ακόμη και σε φωτογραφίες τοπίου όπου θα μπορούσα να έχω καθαρότερες λήψεις έστω και μόνο με την λήψη darks. Μια δοκιμή και σύγκριση με τις φωτογραφίες σας με και χωρίς calibration frames θα σας πείσει. Καλές λήψεις και καθαρούς ουρανούς!
