utorok, október 17, 2017

Astronomická fotografia - 1. metódy fotenia

Od nepamäti človek dvíha hlavu k oblohe a pokúša sa pochopiť vesmír. Mnohé veci sme objavili, mnohé sa zamotalo a bude potrebné ešte veľa úsilia, aby sme pochopili všetky zákony a sily prírody.

Objavom fotografie sa ľudstvu otvorili nové možnosti skúmania nepoznaného ako aj možnosti stvárnenia rôznych nálad a emócií. Samozrejme, že ani astronómia neostala bokom. Astronomická fotografia sa snaží zachytiť slabé svetlo vzdialených svetov pre vedecké bádanie, avšak vie priblížiť aj ich krásu. Mnohé z nich sú bežnej skúsenosti človeka úplne neznáme a mnohé dokonca voľným okom neviditeľné. Ich rozmanitosť a často prekvapivá farebnosť, v podtexte ich ohromných rozmerov, je pre človeka úžasná. Niektoré útvary vznikli v búrlivých procesoch, iné postupným vývojom, ale všetky majú svoju krásu. Viaceré sa na seba podobajú ako vajce vajcu, iné sú charakteristické svojou štruktúrou a svojim tvarom nám pripomínajú známe veci na zemi. No existujú aj také, kde ich vzhľad nadobúda úplne abstraktné tvary. Vďaka teleskopom si môžeme vytvoriť takéto fotografie.

Úplné začiatky fotografie siahajú do roku 1804 (Thomas Wedgwood). Fotografické metódy sa postupne vyvíjali a v roku 1940 dejiny zaznamenávajú prvé úspešné pokusy o fotografiu Mesiaca (John William Draper). O dva roky neskôr pribúda aj fotografia Slnka (Leon Foucault a Armand Fizeau). Vtedajšiu astronomickú fotografiu v roku 1880 posúva Henry Draper na kvalitatívne vyššiu úroveň 51 minútovou expozíciou známej hmloviny v súhvezdí Orión. Bola to prvá fotografia objektu z hlbokého vesmíru. Na jej zhotovenie bola potrebná kvalitná optika ako aj montáž, ktorá umožnila svojim presným chodom zhotovenie tejto revolučnej fotografie. Odvtedy sa začali postupne objavovať ďalšie a ďalšie skvosty nočnej oblohy, ale aj prevratné objavy na poli astronómie, ktoré umožnila astronomická fotografia. Rôzne katalógy hviezd, galaxii, hviezdokôp, spektrá hviezd, objavy fungovania vesmíru – to všetko umožnila spočiatku nenápadná metóda zaznamenania svetla. Fotografia odbremenila ľudské oko, ale hlavne priniesla objektivitu a zlepšila možnosti a kvality samotného pozorovania.

Ak rozvoj klasickej fotografie priniesol búrlivý rozvoj astronomického výskumu, jeho digitálny nástupca tento proces ešte prehĺbil a rozšíril. Príchodom digitálneho veku odpadla prácnosť a časová náročnosť potrebná k získaniu finálnej snímky. To samozrejme umožnilo znížiť cenu a rozšírilo rady astronómov zaoberajúcich sa astronomickou fotografiou – či už pre vedecké alebo estetické účely. V nasledujúcich kapitolách sa budeme snažiť objasniť základné postupy používané pri vzniku astronomickej fotografie:

1. Metódy fotenia
2. Zaostrovanie
3. Fotenie krátkymi expozíciami
4. Širokouhlá fotografia
5. Kalibrácia snímok
6. Spracovanie snímok

METÓDY FOTENIA

Samotnému vzniku dobrej astronomickej fotografie predchádza nutná príprava. Je dôležité sa zorientovať v parametroch optických a fotografických prístrojov, ktoré máme k dispozícií; v ich používaní a možnostiach pripojenia k zvolenej fotografickej technike.

Fotografické objektívy a astronomické ďalekohľady

Na trhu existuje veľké množstvo výrobcov astronomickej a fotografickej techniky. Keďže každý výrobca môže používať koncovky na svojej technike podľa svojho uváženia, je nutné aby sme zosúladili pripojenie optiky na snímacie zariadenie. Ak budeme používať fotografické objektívy, je nutné zvoliť fotoaparát príslušnej značky alebo (ak je to možné) použiť redukciu, ktorá umožní použitie objektívov a ďalekohľadov inej značky na tele zrkadlovky. Mnohé staršie objektívy je možné úspešne používať na moderných telách digitálnych zrkadloviek. Typ redukcie, ktorá umožní pripojenie objektívu inej značky sa rozdeľuje podľa nutnosti dodatočnej optiky. Existujú redukcie, ktoré iba prispôsobujú fotografické závity alebo bajonety a sú vyrobené bez prídavnej optiky. V tomto prípade získame pri fotení rovnakú kvalitu ako keby sme fotili s originálnym fotoaparátom. Avšak niektoré kombinácie sa nedajú z konštrukčného hľadiska vyrobiť bez nutnosti doplnenia optiky, ktorá posúva polohu pôvodného ohniska tak, aby sa získavaný obraz dal vo fotoaparáte zaostriť. Tieto redukcie sú horšie, lebo táto dodatočná optika upravujúca vzdialenosť ohniskovej roviny zhoršuje optické vlastnosti pôvodného objektívu.

Rovnaká rôznorodá situácia existuje aj na poli astronomickej techniky. Existujú určité štandardizované ukončenia ďalekohľadov, ale taktiež existuje veľa výrobcov používajúcich vlastné konštrukčné návrhy. Väčšinou je však možné ďalekohľad doplniť redukciou priamo pripojiteľnou na telo digitálneho alebo analógového fotoaparátu.

Fotografické objektívy a astronomické ďalekohľady

Na trhu existuje veľké množstvo výrobcov astronomickej a fotografickej techniky. Keďže každý výrobca môže používať koncovky na svojej technike podľa svojho uváženia, je nutné aby sme zosúladili pripojenie optiky na snímacie zariadenie. Ak budeme používať fotografické objektívy, je nutné zvoliť fotoaparát príslušnej značky alebo (ak je to možné) použiť redukciu, ktorá umožní použitie objektívov a ďalekohľadov inej značky na tele zrkadlovky. Mnohé staršie objektívy je možné úspešne používať na moderných telách digitálnych zrkadloviek. Typ redukcie, ktorá umožní pripojenie objektívu inej značky sa rozdeľuje podľa nutnosti dodatočnej optiky. Existujú redukcie, ktoré iba prispôsobujú fotografické závity alebo bajonety a sú vyrobené bez prídavnej optiky. V tomto prípade získame pri fotení rovnakú kvalitu ako keby sme fotili s originálnym fotoaparátom. Avšak niektoré kombinácie sa nedajú z konštrukčného hľadiska vyrobiť bez nutnosti doplnenia optiky, ktorá posúva polohu pôvodného ohniska tak, aby sa získavaný obraz dal vo fotoaparáte zaostriť. Tieto redukcie sú horšie, lebo táto dodatočná optika upravujúca vzdialenosť ohniskovej roviny zhoršuje optické vlastnosti pôvodného objektívu.

Rovnaká rôznorodá situácia existuje aj na poli astronomickej techniky. Existujú určité štandardizované ukončenia ďalekohľadov, ale taktiež existuje veľa výrobcov používajúcich vlastné konštrukčné návrhy. Väčšinou je však možné ďalekohľad doplniť redukciou priamo pripojiteľnou na telo digitálneho alebo analógového fotoaparátu.

V primárnom ohnisku

Fotenie v primárnom ohnisku je základnou metódou používanou v astronomickej fotografii. Princíp spočíva v jednoduchom spojení ďalekohľadu a fotoaparátu. Používa sa pri reflektoroch ako aj refraktoroch. Obraz vytváraný objektívom v ohniskovej rovine je pri správnom zaostrení premietaný priamo na snímač fotoaparátu. Ako je znázornené na schematickom zobrazení nižšie, fotoaparát nesmie mať nasadený objektív. Preto sú vhodné iba jednooké zrkadlovky alebo špecializované astronomické CCD kamery. Tento typ pripojenia snímacieho zariadenia k ďalekohľadu je najlepší, lebo nie sú potrebné žiadne dodatočné optické komponenty. Pevnosť uchytenia je podmienená iba kvalitou okulárového výťahu.

Afokálne

Afokálna metóda spočíva v pripojení fotoaparátu s nasadeným objektívom, zaostreným na nekonečno, k ďalekohľadu. Astronomický ďalekohľad musí byť doplnený okulárom a celá sústava musí byť zaostrená. Potom sa tieto samostatné optické systémy spoja tak, aby ich optická os bola totožná ako je znázornené na obrázku. Na prvý pohľad sa môže zdať, že toto je zbytočné komplikovaný spôsob fotenia cez astronomický ďalekohľad. Avšak v prípade použitia kompaktného fotoaparátu (alebo aj mobilného telefónu), kde nie je možnosť odpojiť objektív a samotné telo pripojiť k ďalekohľadu a využiť jeho primárne ohnisko, predstavuje afokálny spôsob fotenia jedinú možnosť ako využiť astronomický ďalekohľad na fotenie. Voľba vhodného okulára je podmienená priemerom objektívu fotoaparátu. Pri zvolení okulára a malou výstupnou šošovkou môže dochádzať k vinetácií obrazového poľa – stále ale môžeme fotiť uhlovo malé výrezy z obrazového poľa – planéty, detaily na povrchu Mesiaca alebo slnečné škvrny.

Ukážka vinetácie pri použití okulára s malou výstupnou šošovkou. Okraj slnečného disku je odrezaný. ( Newton Sky-Watcher D=200mm/F1000mm + slnečná fólia – fotené okulárovou projekciou). 

Negatívna projekcia

Táto metóda sa používa v prípade nutnosti predĺženia ohniskovej vzdialenosti ďalekohľadu. Namiesto okulára sa použije dodatočná rozptylná optická sústava, za ktorou sa pripojí telo fotoaparátu. Táto rozptylná sústava sa nazýva v astronómii nazýva Barlowova šošovka, vo fotografickej oblasti sa stretávame s termínom telekonvertor. Faktor predĺženia sa bežne pohybuje od 2 do 4-5x. Kvalita výsledného obrazu závisí od konštrukcie negatívnej optickej sústavy (2-3 šošovkové systémy), ale aj od predlžovacieho faktoru.

Pozitívna projekcia

Rovnako ako predchádzajúca metóda aj pozitívna projekcia sa využíva na predĺženie ohniskovej vzdialenosti ďalekohľadu. V tomto prípade používame astronomický okulár, za ktorý pripojíme fotoaparát. Negatívna a pozitívna projekcia je prevažne využívaná pri snímaní povrchových útvarom na Mesiaci a na snímanie planét, pretože pri tomto druhu astronomickej fotografie potrebujeme veľmi dlhé ohniskové vzdialenosti. Na druhú stranu toto predĺženie rapídne znižuje svetelnosť optickej sústavy a jediné objekty, ktoré je možné takto nasnímať, sú len planéty, Mesiac a Slnko.

Kompresia

Úplne opačnou metódou je kompresia. V prípade, že máme k dispozícií ďalekohľad s dlhou ohniskovou vzdialenosťou a potrebujeme snímať širšie zorné pole, môžeme použiť optický kompresor. Tento dodatočný optický systém nám skráti pôvodnú ohniskovú vzdialenosť a zvýši sa svetelnosť sústavy. Toto je vhodné využiť pre snímacie zariadenia, ktoré majú malý snímač, lebo aj pôvodná veľkosť zorného poľa sa zmenší. Na druhú stranu sa môže stať, že okraje zorného poľa môžu byť poznačené rôznymi optickými chybami.

Rovnače poľa, korektory kómy

Niektoré optické sústavy trpia určitými optickými chybami. Napríklad pri zrkadlových ďalekohľadoch typu Newton od určitej svetelnosti je nutné používať korektor kómy. Vyplýva to z fyzikálnych charakteristík zrkadiel. Šošovkové ďalekohľady zase trpia sklenutosťou zorného poľa a pod. Tieto optické sústavy sú navrhované buď pre konkrétne typy ďalekohľadov alebo pre určité druhy ďalekohľadov s predpísanými parametrami. Použitie je v podstate zhodné s obrázkom pri kompresii ohniskovej vzdialenosti. Takýto komponent sa montuje medzi ďalekohľad a fotoaparát. Občas sa na trhu vyskytuje aj optická sústava, ktorá kombinuje viaceré možnosti – napríklad koriguje kómu parabolických zrkadlových sústav s kompresiou v určitom rozsahu svetelností. Tu treba poznamenať, že tieto komponenty bývajú finančne náročné a je vhodné sa informovať u predajcu o vhodnosti a možnosti použitia alebo si tieto informácie nájsť v literatúre, prípadne astronomických fórach, kde sú často dostupné praktické skúsenosti.

Použitie metód

Metódy fotenia, ktoré predlžujú ohnisko sú vhodné pre fotenie uhlovo malých objektov – napríklad na fotenie planét, detailov na povrchu Mesiaca, na fotenie slnečných škvŕn, protuberancií, dvojhviezd a podobne. Fotenie v základnom ohnisku umožňuje využívať najvyššiu optickú kvalitu ďalekohľadu pre objekty vhodné pre ohniskovú vzdialenosť s príslušným snímačom (fotoaparát, CCD kamera).
Fotografia slnečných škvŕn fotené v primárnom ohnisku teleskopu typu Newton - Sky-Watcher D=200mm/F1000mm + slnečná fólia. 

Čítané 12818 krát

Napíšte komentár

Najnovšie recenzie

  • 1
  • 2
  • 3

Astronomická fotografia – širokouhlá fot…

27-04-2014 Prečítané:7804 Astronómia

Astronomická fotografia – širokouhlá fotografia

Astronomická fotografia umožňuje pútavo zobraziť vesmírne objekty, ich zaujímavé prejavy ako aj rôzne zoskupenia na oblohe. Existujú mnohé oblasti, v ktorých sa môže fotograf realizovať.... Článok

Astronomická fotografia – metódy zaostro…

10-02-2014 Prečítané:8782 Astronómia

Astronomická fotografia – metódy zaostrovania

Zaostrenie optickej sústavy v teleskope pre účely astronomickej fotografie je kľúčové. Na prvý pohľad sa môže zdať, že ide o triviálny problém, avšak pri detailnejšom... Článok

Astronomická fotografia - 1. metódy fote…

13-11-2013 Prečítané:12819 Astronómia

Astronomická fotografia - 1. metódy fotenia

Od nepamäti človek dvíha hlavu k oblohe a pokúša sa pochopiť vesmír. Mnohé veci sme objavili, mnohé sa zamotalo a bude potrebné ešte veľa úsilia,... Článok