DSLR šum i raw konverzija (Capture NX-D)

Astrofotografije sa DSLR fotoaparatima uvijek treba snimiti u RAW formatu. Osim bilježenja najveće moguće količine podataka, jedino će se u raw formatu moći promijeniti neke postavke bez trajnog uništavanja podataka. Problem je što postoje mnogi raw konverteri – Adobe Camera Raw, Raw Therapee, DXO Optics, Photo Ninja…ima ih mnogo. Uzmemo li u obzir da astronomski programi poput Deep Sky Stackera i PixInsighta također mogu raditi raw konverziju, nagradno pitanje je – koji softver odabrati?

Iako je PixInsight definitivno vodeći softver za kalibraciju i obradu astrofotografija sa specijaliziranim astronomskim CCD kamerama, mislim da je za DSLR astrofotografiju bolje koristiti posebni raw konverter. Naime, Deep Sky Stacker i PixInsight tretiraju DSLR raw fileove poput CCD kamera, što je daleko od istine. Svaki DSLR raw file sadrži u sebi nekakvu “obradu” podataka, dakle podaci nisu linearni kao sa astro kamerama. Drugo, gubimo “moć” manipulacije podacima kao što su korekcije balansa bijele boje, vinjetiranja, distorzije, aberacije i to prije nego li je datoteka uopće konvertirana u univerzalno čitljivi format.

Moderni DSLR fotoaparati (osobno koristim Nikon D5100 koji se na tržištu pojavio 2011. godine) više nemaju amp glow problema kao (pra)stari digitalci i smanjuje se potreba za posebnim dark frameovima. Čak je možda i bolje da se ne koriste!

Zašto? Digitalni šum ovisi o temperaturi senzora – što je toplije, veći je šum. Čim dulje fotografirate, senzor se zagrijava, tijekom noće mijenja se temperatura ambijenta, itd. Da, možete koristiti bias, ali opet, na kojoj temperaturi, koja osjetljivost…? Hoće li korekcija imati smisla ili će samo stvoriti dodatne probleme? Moj savjet je da zaboravite na bias, dark i flat u potpunosti.

Najveći problem kod DSLR aparata za astrofotografiju je šum koji se pojavljuje u obliku šarenih “fleka” koje se obično javljaju uvijek na istom mjestu. To sam pokušao dočarati na ovom primjeru (obrađeno da bude jasnije):

Single frame vs. 6x dither stack

Single frame vs. 6x “dither” stack

Na jednoj fotografiji vide se “mrlje” gdje jedna vuče na crveno, druga na plavo, treća na zeleno… Rješenje je vidljivo na sljedećoj sličici animacije nakon kombiniranja samo 6 fotografija (što više to bolje!) u PixInsightu. Važno je da svaka sljedeća snimka bude pomaknuta za nekoliko desetaka piksela (eng.: dither) u odnosu na prethodnu! Posljedica je da će se mrlje izjednačiti i dobiti ćemo jednoličn(ij)u pozadinu.

To je odličan trik i za CCD astrofotografiju, no ostaje pitanje može li se nešto poboljšati prilikom konverzije iz raw u tiff za daljnju obradu? Budući da za (širokokutnu) astrofotografiju koristim Nikon DSLR, moj odabir konvertera definitivno je Nikonov Capture NX-D.

Ono što slijedi opis je postavki za Nikon Capture NX-D softver – koristite li neki drugi DSLR ili raw konverter, ipak pogledajte tekst i slike kako bi dobili predožbu o tome što je sve moguće napraviti prije konverzije iz raw formata!

Za primjer sam uzeo širkokutne snimke Oriona (Nikon D5100, ISO 1600, 2 min, barndoor). Postavke naravno ovise o tome kako su podešene u samom aparatu, no u NX-D softveru možemo neke stvari promijeniti. Za početak kliknite “Noise Reduction” i “Camera and Lens Corrections” kao na slici ispod.

Orion_default_postavkeStrelicom sam označio postavke na koje je potrebno obratiti pažnju, a na žalost njih nema u drugim raw konverterima – tamo ćete morati sami eksperimentirati sa postavkama smanjivanja šuma. Potrudite se kod ovog koraka i pokušajte pronaći balans između “peglanja” šuma i zadržavanja detalja (količine zvijezda, boje maglica…).

Defaultna postavka noise reductiona (na mom aparatu; pogledati najgornju strelicu na slici iznad) je “faster” sa vrijednosti “8”. Povećavanjem vrijednosti i šum se smanjuje, a odabirom opcije “better quality” znatno se smanjuje neravnomjernost (flekavost?) pozadine:

01_faster8-20-betterFantastična opcija Capture NX-D konvertera je mogućnost “astro noise reduction”. Kad se uključi, softver prepoznaje sve hot piksele i automatski ih briše, bez potrebe za dark frameom! Može se koristiti na svim verzijama noise reductiona, pa čak i kad je isključen! Slika ispod je 2x povećana kako bi se lakše uočili hot pikseli:

03_astroNajbolja opcija za redukciju šuma u NX-D je “better quality 2013” s kojom su sačuvane najsitnije zvijezde, a pozadina neba je i dalje jednolična. Na toj opciji je moguće posebno namjestiti luminance i color intenzitet smanjenja šuma. Default je 50, meni je izgledalo bolje na 30/30. Iako ovo vrijedi za NX-D, dobro je vidjeti kako razne postavke utječu na šum i sitne zvijezde na fotografiji:

04_better2013Eksperimentirajte sa postavkama i podesite ih po vlastitom nahođenju. Ako se radi samo jedna fotka, npr. noćno nebo sa pejsažem, osobno bih malo pojačao redukciju šuma. Nakon ovog “igranja” sa smanjenjem šuma bilo bi dobro izoštravanje na fotografiji staviti na minimum, odnosno vrijednost “0” ako će se fotografije kasnije stackirati u Deep Sky Stackeru ili PixInsightu. Na taj način će se dodatno smanjiti šum, a eventualno izoštravanje će biti kvalitetnije napraviti nakon stackiranja.

06_sharpenSvi objektivi na rubovima vidnog polja imaju optičke pogreške. Na ovim fotografijama objektiv je bio zatvoren na f/5.6, no ipak su zvijezde na rubovima malo izdužene, ali imaju i kromatske pogreške. Svjetlost različitih valnih duljina kao da ima malo različitu žarišnu duljinu pa je vidljivo da crvena boja “bježi”. Uz pomoć NX-D softvera problem se doslovno rješava uz jedan klik na opciju “Lateral Color Aberration”! Vrlo jednostavno, a efektno rješenje koje je nemoguće reproducirati u PixInsightu osim uz puno muke! Uz to, moguće je smanjiti i “klasičnu” kromatsku aberaciju “Axial Color Aberration”, odnosno činjenicu da različite valne duljine imaju žarište na različitim udaljenostima. Efekt nije jako izražen na f/5.6, ali na većim otvorima se više primjećuje, pa uključite i tu opciju.

07_korekcijeOsim ovih korekcija savjetujem da uključite i korekciju vinjetiranja. Na većim otvorima objektiva rubovi su znatno tamniji od sredine. Kada već postoji opcija u raw konverteru, iskoristite ju prije no što krenete u stackiranje i obradu. To je od velike važnosti ako imate samo jednu fotku astronomskog pejzaža koji se obično fotka na maksimalnom otvoru objektiva! Ove do sada navedene postavke mogu se namještati i u drugim raw konverterima, no čini mi se da NX-D to radi najbolje za Nikon fotoaparate i objektive – dovoljno je poklikati par kvačica i problem je riješen!

07_korekcije_postavkeSlijedi namještanje balansa bijele boje da bi nebo bilo neutralno. Ovo je dovoljno raditi “odokativno”, no ipak nije loše povećati histogram za malo bolju preciznost. U NX-D je dovoljno napraviti “undock” panela sa histogramom:

12_Orion_WB_undockTreba nastojati da se sve krivulje “poklope”. U ovom slučaju bilo je dovoljno namjestiti balans bijele boje, no ponekad ćete se možda morati igrati sa krivljuama.

13_Orion_WB_adjustBalans se može namjestiti i kasnije, ali ipak je to bolje napraviti prije konverzije kako bi se sačuvalo čim više podataka. Zbog toga je važno provjeriti da se nisu izgubili neki detalji u sjenama. NX-D ima jednostavnu opciju provjere – dovoljno je kliknuti desni gumb i označiti “Show Lost Shadows” ili stisnuti shift + S. U ovom slučaju se vide izgubljeni dijelovi na donjem rubu što je posljedica modifikacije fotoaparata. Tamo ionako nema informacije pa taj dio nije važan.

17_Orion_lost-shadowsBudući da fotografije ionako nisu više “lienarne” kao na CCD kamerama, po želji se može malo namjestiti kontrast. To je najbolje napraviti na LCH (lightness, chroma, hue) panelu, naravno pazeći da se ne gube podaci. U ovom koraku sam također malo dodao saturacije (chroma).

15_Orion_LCHNa kraju treba sve promjene primjeniti i na ostale fotografije iz serije Za to je dovoljno u “adjustments” panelu odabrati “copy adjustments”, zatim odabrati ostale fotografije i na njima primjeniti “paste adjustments”:

20_Orion_copy-adjustmentsZa kraj jedna zanimljivost – za usporedbu sam napravio dvije konverzije – jedna sa uključenom redukcijom šuma (noise reduction; NR) u NX-D softveru, a jednu bez (ali i dalje uz korekcije aberacija i balansa bijelog). Svih šest fotografija je registrirano i stackirano najednak način u PixInsightu, s time da sam na stacku bez redukcije šuma koristio PixInsightov ACDNR algoritam za smanjenje šuma. Uz malo pažnje kod namještanja postavki moguće je dobiti rezultat koji je možda čak i bolji za smanjenje šuma od Nikonovog softvera! Naopomena je da se ovdje radi o samo šest fotografija – sa više njih bio bi bolji rezultat (manje šuma), a koristi li se samo jedna fotografija (npr. za astrofotografske pejzaže) mislim da je bolje koristiti radukciju šuma prije konverzije. Također još jednom naglašavam da je važno svaki sljedeći kadar pomaknuti za nekoliko desetaka piksela u odnosu na prethodni.

Orion_NR_usporedba

Što je pomrčina Mjeseca i kako ju fotografirati?

Pomrčina Mjeseca dešava se kada Mjesec uđe u Zemljinu sjenu, što se zbiva samo kada su Sunce, Mjesec i Zemlja točno poravnati. Pomrčina se dakle može dogoditi samo za punog Mjeseca (uštapa), no ne dešava se svaki puta jer zbog nagnutosti mjesečeve orbite ne dolazi uvijek do takvog poravnanja. Ipak, svakih nekoliko godina možemo uživati u ovoj pojavi. Za razliku od potpune pomrčine Sunca koju je moguće vidjeti samo sa uskog područja totaliteta, pomrčina Mjeseca vidljiva je gotovo sa cijele zemljine polutke koja je tada u mraku. Tijek pomrčine odvija se relativno sporo pa se u događaju može uživati i po nekoliko sati.

Geometrija pomrčine Mjeseca

Geometrija pomrčine Mjeseca

Pomrčina počinje ulaskom Mjeseca u zemljinu polusjenu, no zatamnjenje je vrlo blago i primjećuje se tek kada se Mjesec više približi zemljinoj sjeni. Djelomična pomrčina započinje ulaskom Mjeseca u zemljinu sjenu, a potpuna pomrčina kada je Mjesec u potpunosti u sjeni.

Pomrcina-skica-tekst

Tijek potpune pomrčine Mjeseca

Za vrijeme totaliteta Mjesec nije sasvim crn već poprima crvenkastu boju. Tome je zaslužna zemljina atmosfera koja lomi sunčevu svjetlost pa tako niti na Zemlji ne nastaje odmah mrak kada Sunce zađe ispod horizonta već znatno kasnije. Da se nalazite na Mjesecu za vrijeme pomrčine i pogledate Zemlju, odjednom bi vidjeli sve zalaske i izlaske Sunca te crvenkasno obasjanu atmosferu!

Pomrčinu Mjeseca nije teško fotografirati. Može se koristiti bilo koji fotoaparat, kompaktni ili refleksni, no u prednosti su oni koji imaju mogućnost ručnog namještanja postavki. Mjesec je relativno malen, zauzima svega 0.5° na nebu, pa će automatika biti prevarena tamnom noćnom scenom što će rezultirati preeksponiranjem mjesečeve površine i gubitkom detalja. Uzmite u obzir da je na Mjesecu – dan! Da bi se na površini vidjeli detalji (mora i krateri) biti će vam potrebne postavke aparata slične kao da fotografirate dnevnu scenu. Što više pomrčina napreduje i ekspozicije će trebati produljiti.

Iako se faze djelomične pomrčine mogu fotografirati bez upotrebe stativa, preporučam da ga koristite jer će za totalitet trebati eksponirati i nekoliko sekundi.

Koliko će se Mjesec zatamniti tijekom totaliteta ovisi o tome koliko mu putanja prolazi blisu središta sjene, ali i kakva je zemljina atmosfera u tom trenutku. Veća količina čestica u atmosferi uzrokovati će tamniju pomrčinu. Francuski astronom Danjon osmislio je jednostavnu skalu intenziteta L (luminoziteta) pomrčine:

  • L = 0 – Vrlo tamna pomrčina, Mjesec jedva vidljiv, naročito u maksimumu.
  • L = 1 – Tamna pomrčina s jedva vidljivim detaljima; Mjesec tamnosmeđe boje.
  • L = 2 – Tamno crvena boja Mjeseca, nešto svjetlija na rubovima sjene.
  • L = 3 – Mjesec boje opeke, svijetli rub sjene.
  • L = 4 – Svijetla pomrčina bakrene boje, na rubu sjene sjajnija, plavičastih tonova.

Brzi savjeti:

  • koristite odgodu okidanja i kod refleksnih aparata mirror lock up da se ne zatrese aparat i zamuti fotografiju
  • ne pretjerujte sa ISO osjetljivošću kako ne bi bilo previše digitalnog šuma
  • zatvorite objektiv na f/5.6, f/8 ili f/11 kako bi fotografija bila čim oštrija
  • fotkajte u raw formatu da kasnije po potrebi možete raditi korekcije

Tablica ekspozicija (izvor MrEclipse.com):

PomrcinaMjeseca_ekspozicije_bojaPreuzmite printer friendly PDF.

Puno je načina na koji možete fotografirati pomrčinu. Ako koristite širokokutni objektiv, slika Mjeseca će biti malena, no zato možete na jednu fotografiju složiti kompozit cijelog tijeka pomrčine. Budite pažljivi u kadriranju – ako je pomrčina na početku noći, ostavite mjesta na desno i gore jer će se tako kretati Mjesec kada bude se dizao iznad horizonta. Oko ponoći gibati će se gotovo pravocrtno prema desno, a pred jutro zalaziti će na zapadu odozgo prema dolje desno, kao što je bio slučaj na ovoj mojoj fotografiji pomrčine iz 2008. godine:

Pomrčina MjesecaPažljivo proračunajte vremenski razmak između pojedinih fotografija. Ja sam fotkao u intervalima od 6 minuta. Pojedinačne fotografije kasnije posložite jednu na drugu u nekom od programa za obradu ili u besplatnim programima za fotkanje tragova zvijezda kao što su Startrails i StarStaX.

Za detaljnije fotografije Mjeseca potrebno je koristiti teleobjektiv ili teleskop. Međutim, oprez – zbog rotacije Zemlje prividno se kreću i objekti na noćnom nebu, a s njima i Mjesec. Što je žarišna duljina veća, to će i pomak biti vidljiv na kraćim ekspozicijama. Sa teleobjektivom od 300mm pomak je vidljiv na ekspozicijama od 1-2 sekunde. To znači da treba postaviti veću ISO osjetljivost ili povećati otvor objektiva. Ne zaboravite na čvrsti stativ i odgodu okidanja!

No čak i sa 300mm objektivom Mjesec će biti relativno malen na fotografiji. Da bi bio zbilja veći na fotografiji morat ćete koristiti žarišnu duljinu (ili ekvivalent) od otprilike 1000mm.

Mjesec i planeti. Nikon D600 (full frame) + 300mm teleobjektiv.

Mjesec i planeti. Nikon D600 (full frame) + 300mm teleobjektiv.

Mjesec snimljen teleskopom - žarišna duljina 1340mm, Nikon D5100 (1.5 crop faktor).

Mjesec snimljen teleskopom – žarišna duljina 1340mm, Nikon D5100 (1.5 crop faktor).

Na skici pogledajte kako se mijenja veličina Mjeseca u odnosu na žarišnu duljinu objektiva. Lijevi broj je žarišna duljina full frame fotoaparata, desni se odnosi na 1.5x crop senzor digitalnog refleksnog fotoaparata.

Veličina Mjeseca u odnosu na žarišnu duljinu objektiva.

Veličina Mjeseca u odnosu na žarišnu duljinu objektiva.

Za fotografiranje totaliteta na većim žarišnim duljinama trebati će vam motorizirana ekvatorijalna montaža za teleskop. U protivnom će slika Mjeseca biti mutna zbog rotacije Zemlje. Ne brinite ako nemate moćni teleobjektiv ili ekvatorijalnu montažu – moderni digitalci imaju visoku rezoluciju pa slobodno izrežite (crop) samo Mjesec iz kadra i biti će to odlična fotografija za web i društvene mreže!

Zgodna ideja je napraviti kolaž pomrčine Mjeseca posložen u odnosu na sjenu našeg planeta tako da možemo vidjeti njen oblik. Donju fotografiju napravili su braća Cikota u Višnjanu za vrijeme pomrčine 2007. godine.

lunar_eclipse_vo_20070302_c1m

(c) Stefan & Aleksandar Cikota

U obradi fotografija ipak budite razumni i nemojte lijepiti izrezani Mjesec na širokokutnu fotku – svima koji su pročitali ovaj tekst biti će jasno da se radi o fotomontaži! 😉

Copy-paste novinarima i svima koji smatrate da vam je tekst bio dovoljno informativan, molim donirajte koju kunicu za trud 😉

Prelasci međunarodne svemirske postaje (ISS)

Prošli petak, na poticaj Ante Radonića, voditelja emisije o astronomija Andromeda, snimio sam prelazak međunarodne svemirske postaje iznad koncertne dvorane Lisinski u Zagrebu. Nisam planirao ništa posebno, no našao sam se sa dobrim druđtvom u popularnom Route 66 i iskoristio priliku za dobru kompoziciju:

 Prelasci ISS-a su ovih dana vrlo česti i mogu se vidjeti čak dva za redom u jednoj noći, u razmaku od otprilike sat i pol. Točna vremena prelazaka provjerite na Heavens Above web stranicama (navedena vremena vrijede za Zagreb, a vi odaberite vaše mjesto boravka). Svemirska stanica je na nebu vrlo sjajna, nije ju problem vidjeti ni iz velikog grada. To je odlična prilika da ju probate vidjeti ili čak fotografirati uz neku popularnu gradsku vedutu.

Ukoliko se odličite za fotografiranje, trebati će vam stativ, a prema podacima sa Heavens above namjestite se tako da vam u kadru bude i neka zanimljiva arhitektura. Budite na odgovarajućem mjestu barem 15 minuta prije prelaska ISS kako bi mogli isprobati odgovarajuću ekspoziciju. Potrebno je uhvatiti čim više detalja na zgradi tako da svijetli dijelovi ne budu pregoreni, a opet i da na nebu bude vidljiva koja sjajnija zvijezda. Svemirska stanica se giba relativno sporo pa se odlučite za dulju ekspoziciju uz malo zatvoreniji otvor objektiva (do f/8) i manju ISO osjetljivost. Navjerovatnije će vam trebati nekoliko fotografija da svemirska stanica prođe kroz cijeli kadar.

Moja fotografija kombinacija je od čak pet pojedinačnih snimki kroz zoom objektiv postavljen na 24mm i otvoru blende f/5.6. Ekspozicija je bila 15s na ISO 400, ali je čak i to rezultiralo malo preosvjetljenim detaljima na zgradi, no dobio se zgodan svijetleći efekt.

Pojedinačne fotografije kombinirao sam u Photoshopu kao posebne layere uz blending mode “lighten” uz malo “varanja” – alatom za kloniranje ispunio sam praznine u tragu ISS-a između pojedinih fotki  (6)  😉

 

Holmes, PG, 12.11.2007.

Skoro sam zaboravio staviti svoju posljednju fotku komete 😉 Snimljeno sa Petrove Gore kroz Pentax 105 SDP APO refraktor, ekspozicija 30 sekundi, ISO 800. Komet je već stvarno ogroman, prividno na nebu veći od Mjeseca, a u stvarnosti veći čak i od Sunca! Naravno, jezgra je malena, ali omotač plina i prašine je enormno narastao.

Imam par širokokutnih fotografija snimljenih na dijapozitiv, nadam se da ću i to uskoro staviti na web. U međuvremenu, ako je vedro, obavezno pogledajte komet!

Holmes sa Sljemena, 1.11.2007.

Komet Holmes sam ponovo snimio sa Sljemena, 1.11. Nažalost, iako je nebo bilo izrazito transparentno, jako je puhalo tako da nisam uspio snimati ekspozicije dulje od 30 sekundi – a i takve su bile mutne jer se teleskop tresao. Namjera mi je bila snimiti vanjski halo i eventualno rep komete. Ipak, snimio sam puno kraćih ekspozicija i dobio dosta detaljnu snimku. Snimka je obrađena u PixInsight-u tako da struktura dođe do izražaja. Vizualno nije bilo toliko kontrasta. SNimljeno je kroz Pentax 105 SDP refraktor, aparat Canon 20D.

Komet Holmes – prva fotografija

Nadam se da nije i zadnja, iako je lako moguće da će biti sudeći po vremenskim prilikama 🙂 Navijam za Holmesa da i dalje ostane ovako sjajan! Stvarno je vrlo zanimljiv, vizualno je izgledao kao na ovoj fotografiji, fino se vidjela jezgra i svjetliji dio prema jednoj strani. U tom smjeru je i vanjski rub kome mutniji, što je možda malo teže vidjeti na fotki.

Snimljeno je iz centra Zagreba, iz parka kod Nazorove, teleskop Pentax 105 SDP, Canon 20D, ISO 800, 16x10s, stack i obrada u DeepSkyStackeru. Snimka je crop oko komete, otprilike 50% originalne veličine.