Как делать шикарные астрофоточки без телескопа, на обычный телефон/мыльницу/зеркалку

Итак, Вы захотели попробовать себя в астрофото, но на руках есть только телефон/мыльница/зеркалка и больше ничего. Сейчас я расскожу что нужно делать.

Правда есть пара условий, без выполнения которых нет смысла начинать. Камера должна отдавать несжатые кадры, а лучше равы, должна уметь делать выдержки от 1 до 10 сек, должна позоволять выставлять вручную iso, фокус и диафрагму, и хорошо бы умела делать большие автоматические серии снимков.

Почти все современные мыльницы, зеркалки и бесзеркалки это умеют, большинство китаефонов тоже, а вот мой sony xperia нет.

Подготовка

В первую очередь нужно установить, какую максимальную выдержку можно использовать. Зависимость простая, чем меньше фокусное расстояние объектива и меньше разрешение сенсора, тем большую выдержку можно будет использовать. Излишняя выдержка приведёт к растягиванию звёзд, недостаточная соберёт меньше света.

Этот параметр нужно определить эксперементально. Ставите камеру на штатив, на максимальном ИСО делаете снимки на разной выдержке и смотрите наиболее приемлемые. На моём китовом fuji xc15-45, на 15мм фокусном, приемлемая выдержка- 5с.

Совсем небольшое растягивание, которое видно только при большом увеличении можно проигнорить, но если при малом увеличении оно бросается в глаза, то нет, нужно уменьшить выдержку, даже если она сократится до 1 секунды и ниже.

Следующий этап- узнать рабочее ИСО. В идеальных условиях, использовать нужно только нативное, обычно это минимальное значение, но так как мы снимаем с короткими выдержками, то придётся пойти на компромисс. Нужно подобрать такое ИСО, при котором шумы самой камеры ещё не будут вносить серьёзный вклад, и при этом получить наибольшее усиление сигнала.

Самый быстрый способ- это пойти на сайт https://photonstophotos.net/Charts/RN_e.htm найти свою камеру и посмотреть что она может, например, для моего фуджи есть явная полочка на 640ISO, которую можно использовать:

Если на этом сайте нет Вашей камеры, к сожалению придётся самостоятельно делать серию экспериментов и подбирать ИСО вручную.

Выбор объекта съёмки

Тут всё очень просто, любые объекты которые Вы видите невооруженным глазом на очень хорошем небе- это приоритетная цель. Весь млечный путь со всеми большими туманностями, "Северная америка", "Пеликан", "Y лебедя", "Туманность Ориона", "Галактика Андромеда", "Плеяды" идр...

Выбор времени и места.

Не важно чем Вы собрались снимать, но постарайтесь уехать как можно дальше от городской засветки. Посмотрите по стеллариуму (http://stellarium.org/) что там с луной. Яркая луна засвечивает небо не хуже большого города. Так же по стеллариуму проверьте, где на небе будет находиться объект съёмки, чтобы не получилось его обнаружить низко над горизонтом. Очень желательно, чтобы он был как можно выше на небе, так атмосфера будет вносить меньше искажений.

Ну и не забудте посмотреть прогноз погоды, желательно на разных сайтах, снимать звёзды в дождь, так себе идея:)

Съёмка

Поставте камеру на штатив и наведитесь на объект съёмки. Если у Вас зеркалка с оптическим искателем, это будет сделать просто, если же у вас бессзеркалка/мыльница/телефон, это будет ещё тот квест.

Установите фокус на бесконечность, полностью откройте диафрагму, вЫключте все умные помощники: подавление шумов, стабилизацию изображения, удаление красных глаз, идр. Проверте, чтобы кадры сохранялись в рав формате.

Сделайте пробный кадр, на максимальном ИСО, если всё ок, то, выставляем рабочее ИСО, и настраиваем автоспуск по таймеру 10с. Автоспуск нужен для того, чтобы успели успокоиться любые вибрации, вызванные вашим прикосновением к камере.

Настройте серию снимков. Сколько именно делать кадров, зависит от выдержки и фокусного растояния объектива. Нужно сделать максимальное количество кадров, но так, чтобы небо ещё не успело сильно сместиться и главный объект съёмки ещё полностью помещался в кадр.

На некоторых камерах нельзя выставить одновременно и автоспуск и серию, тогда серия идёт в приоритете, просто выкинутся несколько первых кадров. Если камера не умеет делать серии, тогда каждый снимок нужно делать с автоспуском.

Жамкаем кнопку "спуск" и ждём. В это время не трогаем камеру, не ходим рядом, не светим фонариками/телефонами/фарами.

После того, как серия готова, можно подкорректировать положение камеры и сделать следующую серию, потом следующую. Не ленитесь, наделайте кадров побольше, лишние всегда можно выкинуть.

Кадры которые толькочто наделали называются "Лайты" (light). Если растянуь гистограмму на лайте, то он будет выглядеть так:

Калибровачные кадры

Сейчас камеру можно поставить в любое удобное положение, но нельзя трогать её фокус и диафрагму.

Флэты(flat), они же кадры плоского поля

Флеты нужны чтобы отсеять световой градиент, создаваемый объективом, чтобы отсеять пылинки, царапины, и любые другие дефекты оптики.

Нам потребуется какой-то световой прибор, чтобы равномерно засветить объектив камеры однородным белым светом. Для телескопа я использую экран ноутбука, для камеры обычный телефон. Если ничего из этого нет, то можно дождаться утра и снять светлое небо, ну или же придумайте что-нить сами.

Выставьте такое значение выдержки, чтобы кадр ощутимо засвечивался, но не пересвечивался. Лучше недосветить, чем пересветить, гистограмма должна быть заполнена на 2/3, но +- отклонения не важны. Сделайте 10-20 таких кадров.

Типичный флет выглядит так:

Дарки(Dark) тепловые шумы

Дарки нужны, чтобы отсеять тепловой шум матрицы и битые пикселы.

Полностью закройте объектив. Крышкой, или рукой, без разницы, главное чтобы свет в него не проникал. Выставьтету выдержку и ИСО с которыми делали лайты, и сделаете серию кадров 10-30шт.

Если растянуть гистограмму, то дарк выглядит так:

Биасы(bias) шумы считывания

Биасы нужны, чтобы отсеять шумы считывания с матрицы камеры. Делаются точно так же, как дарки, но на минимально доступной выдержке.

Если растянуть гистограмму на биасе, то он выглядит так:

И только после этого можно укотываться домой.

Сложение и предобработка серии астро снимков

Получив лайты, дарки, флеты и биасы, можно начинать обработку полученных данных. К сожалению, тут единого рецепта нет, по этому расскажу лишь про свой скромный опыт.

Нам потребуются несколько программ: siril, gimp и darktable. Все они свободные и бесплатные и могут быть использованы на любой операционной системе. Siril нужна для сложения кадров, а гимп и дарктаблес для косметической обработки.

Получение мастеркадров для биасов, дарков и флетов

Импортируйте серию снимков(про галочку "дебайеризация не забудте"), и жамкните кнопку "Укладка". Для дарков и биасов, метод сложения "Медианный" без нормировки. Для флетов "Усредняющая с выбраковкой пикселов" + нормировка и выбраковка.

После сложения мастер-кадр получает префикс *_stacked.fit, сохраните эти кадры отдельно.

Мой мастердарк выглядит так:

Мастер биас так:

Вычитание мастеркадров из лайтов

Импортируйте лайты, и перейдите на вкладку "Предобработка", выбирите Ваши мастер-лайт, мастер-дарк, и мастер-биас, и жамкайте "Начать предобработку". Этот процесс может занять много времени.

Выравнивание снимков

Перейдите на вкладку "Выравнивание", выбирите способ "Всё звёздное небо", жамкаем "Выровнять" и siril всё сделает автоматически.

Сложение лайтов

Только после того, как из лайтов вычли шумы и выровняли, можем их сложить, КО подсказывает, на той же вкладке "Укладка". Метод "Усредняющая с выбраковкой пикселей", нормировка "Аддитивная с масштабированием", выбраковка "median sigma clipping". Этот процесс тоже займёт много времени. Но результат уже будет на лицо:

Уже проявилась туманность.

Косметическая коррекция в siril

Удаляем зелёный шум:

Удаляем фон:

Трансформация гистограммы "Авторастягиванием"

Ещё можно применить "медианный фильтр", но не обязательно. Он немного выровняет шумы.

Сохраняем полученный результат, сейчас он выглядит так:

Постобработка снимка в dartable

Но сперва при помощи gimp нужно наш .fit файл конвертнуть в несжатый .tiff потому что дарктабля не умеет работать с фитсами.

Ну а дальше начинается сплошное творчество и игра с ползунками, с целью выделить как можно больше деталей.

В нашем случае фотки делались на очень плохом небе и присутствует жуткий градиент, от него избавляемся в первую очередь:

И в завершении долго и упорно играемся со всяким ползунками во всех фильтрах влияющих на цвет, тут к сожалению никакого универсального рецепта нет. Но в итоге я полуичл это:

Ну а если выехать из города, и снимать в новолуние, тогда не будет этого жудкого шума, и кадр будет супершикарный.

UPDATE:

Тот же участок неба на трушную мыльницу canon powershot g9x, но на более тёмном небе:

Сложено 30 кадров по 8 секунд + все калибровачные кадры. 8 секунд оказалось сильно много, видна лёгкая потянутость звёзд. Осталось добавить пример с телефона.