Scarica PDF - Astronomia Palidoro
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7° CORSO DI ASTRONOMIA La fotografia astronomica e l’elaborazione 14 maggio 2016 spiegazioni di Giuseppe Conzo Parrocchia SS. Filippo e Giacomo Oratorio Salvo D’Acquisto SOMMARIO Camere Digitali in Astronomia; ISO ed Esposizione; Camere CCD; Concetto di colore e filtri RGB; Tecniche fotografiche; Elaborazione delle immagini; Startrails. CAMERE DIGITALI IN ASTRONOMIA In Astronomia per immortalare le meraviglie dell’Universo sono necessari strumenti aggiuntivi al telescopio che consentano di realizzare immagini di ciò che stiamo osservando. CAMERE DIGITALI IN ASTRONOMIA Anche con un discreto telescopio è possibile realizzare ottimi scatti con risultati anche molto soddisfacenti. CAMERE DIGITALI IN ASTRONOMIA CAMERE DIGITALI IN ASTRONOMIA Grazie a semplici webcam è possibile effettuare riprese ai pianeti del Sistema Solare, con risultati talvolta anche sorprendenti. CAMERE DIGITALI IN ASTRONOMIA Si rimuovono le diottriche della webcam, perché è necessario lasciare scoperto il sensore della camera che si trova dietro la lente anteriore del dispositivo. CAMERE DIGITALI IN ASTRONOMIA Per poter inserire la webcam nel nostro telescopio, è necessario agganciare un «raccordo per webcam» che si avvita al posto delle diottriche tolte. CAMERE DIGITALI IN ASTRONOMIA Per effettuare riprese con webcam di ottima qualità è necessario utilizzare in aggiunta un filtro IR-CUT, cioè un filtro che tagli le componenti infrarosse nello spettro del visibile. CAMERE DIGITALI IN ASTRONOMIA Aberrazione cromatica L’aberrazione cromatica è un difetto nella composizione dell’immagine all’interno di uno strumento ottico, dovuto alle diverse lunghezze d’onda della luce in entrata. CAMERE DIGITALI IN ASTRONOMIA Anche con una semplice fotocamera compatta si può fare fotografia astronomica. Con appositi supporti si può posizionare la fotocamera perfettamente davanti l’oculare, utilizzando quello che viene detto «fuoco diretto». CAMERE DIGITALI IN ASTRONOMIA La Luna CAMERE DIGITALI IN ASTRONOMIA Con una fotocamera compatta si possono effettuare foto astronomiche anche da un semplice treppiedi, infatti le stelle e il cielo sopra le nostre teste possono essere fotografate utilizzando tecniche fotografiche accurate. ISO ED ESPOSIZIONE Per effettuare fotografie di panorami astronomici è necessario conoscere e utilizzare due parametri fondamentali: • ISO: Sensibilità alla luce; • Esposizione: Durata della ripresa. Esiste poi un terzo parametro che è strettamente legato a ISO ed Esposizione che rappresenta il rapporto focale, cioè il rapporto tra la distanza focale e il diametro pupillare di ripresa. ISO ED ESPOSIZIONE: ISO L’ISO è la sensibilità alla luce del sensore della macchina fotografica. Più il suo valore è alto e più la fotocamera è sensibile a riprese in scarsa luminosità. Vi sono valori standard e valori di bassa e alta sensibilità come rappresentato in questo schema: ISO ED ESPOSIZIONE: ISO ISO ED ESPOSIZIONE: ESPOSIZIONE L’esposizione è la durata (in genere in secondi) della ripresa stessa. Per definizione si ha: = x Dunque l’esposizione è la combinazione di luminosità e tempo. Il tempo è espresso in secondi ed è la durata dello scatto, la luminosità è regolata dall’apertura del diaframma. Se allunghiamo il tempo di posa, la luminosità è bassa e viceversa, quindi i due termini sono inversamente proporzionali. ISO ED ESPOSIZIONE: ESPOSIZIONE Se ci soffermiamo su questo scorcio si vede chiaramente che al variare del tempo di posa varia l’esposizione… CAMERE CCD Il CCD è un dispositivo di accoppiamento di carica, cioè un circuito integrato composto da una griglia di semiconduttori che accumulano cariche elettriche utili per illuminare determinate regioni di questa griglia. Le cariche elettriche sono vincolate alla luce che arriva dallo spazio quando si inquadra un oggetto del cielo profondo e, laddove non arrivi la luce, il sensore non conduce cariche elettriche. CAMERE CCD Pensiamo la nostra immagine come un mosaico formato da tanti quadratini: CAMERE CCD Pensiamo la nostra immagine come un mosaico formato da tanti quadratini: CAMERE CCD CONCETTO DI COLORE E FILTRI RGB Il colore in realtà non esiste!!! Esso è ciò che l’occhio umano riesce a vedere di un oggetto, un paesaggio, un pianeta, una galassia. Per oggetti terrestri il colore è dato dall’incisione dei raggi del sole (o della luce artificiale) sulle varie superfici e materiali. Il colore dunque dipende dall’oggetto stesso e non è oggettivo, bensì soggettivo. Il colore è ciò che ciascuno di noi vede. CONCETTO DI COLORE E FILTRI RGB Vi sono chiaramente standard su cui l’essere umano nei secoli si è basato per rappresentare il mondo che ci circonda, definendo così prototipi perfettamente applicabili in natura. Nascono così i «colori fondamentali» CONCETTO DI COLORE E FILTRI RGB I colori fondamentali consentono di ottenere infiniti colori se miscelati opportunamente tra loro, ottenendo così una gamma di sfumature che oggi rappresentano il mondo reale… CONCETTO DI COLORE E FILTRI RGB CONCETTO DI COLORE E FILTRI RGB Proprio grazie alle diverse lunghezze d’onda definite per i colori standard, sono stati creati filtri appositi che rispettivamente fanno passare soltanto la radiazione Rossa, Verde, Blu RED (R) – GREEN (G) – BLUE (B) CONCETTO DI COLORE E FILTRI RGB TECNICHE FOTOGRAFICHE Le camere CCD possono essere di due tipi: • A sensore monocromatico: Sensore molto sensibile a fonti luminose molto deboli; • A sensore tricromico: Sensore detto anche «ceco» sensibile soltanto a fonti luminosi forti. Per una buona fotografia astronomica è consigliato il sensore monocromatico che è anche quello più costoso! TECNICHE FOTOGRAFICHE: Monocromatico Per l’utilizzo del sensore monocromatico, chiaramente c’è da aspettarsi che ciò che riprendiamo sia appunto monocolore, cioè in luce bianca (bianco e nero in gergo popolare). TECNICHE FOTOGRAFICHE: Monocromatico Se vogliamo passare da un’immagine monocromatica (come quella di sinistra) ad un’immagine a colori (come quella di destra) è necessario affiancare la CCD ai filtri RGB. TECNICHE FOTOGRAFICHE: Monocromatico Una camera CCD deve essere corredata di «ruota portafiltri» per poter utilizzare i filtri alternativamente ad ogni ripresa. TECNICHE FOTOGRAFICHE: Monocromatico La ruota portafiltri tiene in alloggiamento i 3 (o più) filtri relativi ai colori fondamentali che, ruotando, pone il filtro scelto davanti al sensore di ripresa, mostrando così l’immagine filtrata. TECNICHE FOTOGRAFICHE: Monocromatico Per ottenere (in post-produzione) un’immagine a colori, è necessario effettuare 3 scatti della stessa immagine filtrata rispettivamente con i filtri R, G e B: R G B TECNICHE FOTOGRAFICHE: Monocromatico In Astronomia non si possono riprendere oggetti deboli come le galassie come siamo abituati a fare sulla Terra con le macchine fotografiche, ma è necessaria la «lunga esposizione» R G B TECNICHE FOTOGRAFICHE: Monocromatico Ad esempio le tre immagini rappresentate della Galassia di Andromeda sono ottenute effettuando scatti da circa 60 secondi ciascuno, altrimenti il sensore CCD non avrebbe potuto rilevare l’oggetto. R G B TECNICHE FOTOGRAFICHE: Tricromico Il sensore CCD a colori è un oggetto che va interpretato correttamente, in quanto non restituisce com’è l’oggetto a colori in realtà, ma restituisce una reazione della luce che arriva in base alla quantità di pixel illuminati nella ripresa… TECNICHE FOTOGRAFICHE: Tricromico I pixel sono illuminati in base a 3 soglie che sono dettate dalle lunghezze d’onda dello spettro di luce visibile, dunque i pixel si illuminano, in base alla lunghezza d’onda ricevuta in rosso, verde o blu. TECNICHE FOTOGRAFICHE: Tricromico Pensiamo a 3 strati sovrapposti e che sono rispettivamente colorati in rosso, verde e blu come in figura. Consideriamo le frecce disegnate in basso come qualcosa che penetra all’interno di questi strati. TECNICHE FOTOGRAFICHE: Tricromico Dunque, in base alla lunghezza d’onda ricevuta, si stimola uno strato di pixel. Viene mostrato lungo tutta l’immagine l’insieme dei pixel in R, G e B in base all’incidenza della radiazione luminosa. ELABORAZIONE DELLE IMMAGINI Per l’elaborazione si considera l’approccio monocromatico per le riprese fotografiche, quindi consideriamo anche il procedimento più lungo e difficile, ma con risultati più soddisfacenti. ELABORAZIONE DELLE IMMAGINI: Software Vi sono tantissimi software per l’elaborazione fotografica che possono soddisfare svariati requisiti sia gratuiti che a pagamento. ELABORAZIONE DELLE IMMAGINI: Software I software di elaborazione astronomica sono programmi basati sul concetto di unione dei canali RGB e sul concetto di filtraggio di post produzione. ELABORAZIONE DELLE IMMAGINI: Tecniche Per ottenere immagini a colori è necessario seguire i seguenti passi: Allineamento: Le immagini astronomiche, per effetto del movimento terrestre, non saranno mai allineate, quindi si devono rendere perfettamente sovrapponibili; Composizione: Unione dei canali RGB che abbiamo ottenuto durante la fotografia; Calibrazione: Rettificazione dei colori ottenuti che spesso non rispecchiano la realtà. ELABORAZIONE DELLE IMMAGINI: Tecniche L’allineamento consiste nel porre identici i 3 scatti ottenuti nei 3 canali RGB. Immaginiamo di dover sovrapporre le tre immagini una sopra all’altra, cercando di ottenere un’unica immagine nitida. Immagine non allineata Immagine allineata ELABORAZIONE DELLE IMMAGINI: Tecniche Successivamente all’allineamento si passa alla composizione dei 3 canali RGB tramite l’operazione di somma. La composizione consiste di due passi: Somma: sovrapposizione dei 3 canali ed enfatizzazione del segnale in base ai contributi delle 3 immagini di partenza; Unione dei canali: A somma ottenuta è necessario aggiungere il colore al risultato ottenuto, come se volessimo riempire 3 contenitori del colore necessario. ELABORAZIONE DELLE IMMAGINI: Tecniche L’assegnazione dei tre canali avviene tramite il software, indicando a ciascun canale quale delle 3 immagini assegnare. ELABORAZIONE DELLE IMMAGINI: Tecniche Infine si calibra il colore ottenuto, perché spesso non è ciò che ci si aspetta dall’immagine che vogliamo ricavare. ELABORAZIONE DELLE IMMAGINI: Tecniche Per effettuare una calibrazione corretta è necessario conoscere gli oggetti dell’Universo e ciò che emettono, quindi è necessaria una conoscenza spinta in materia. STARTRAILS Startrails è una tecnica fotografica che mette in risalto la rotazione della volta celeste sopra i nostri occhi, perché mostra il percorso luminoso di ciascuna stella nell’inquadratura. Gli startrails più suggestivi sono quelli in cui si vede il paesaggio sottostante. STARTRAILS Per ottenere uno startrail bisogna armarsi prima di tutto di santa pazienza, perché esso richiede a volte anche ore di fotografia… STARTRAILS Per fotografare le stelle può essere necessario lavorare ad ISO medioelevati (800, 1600) e ad esposizioni che variano da 1 secondo a 30 secondi. STARTRAILS Una volta ottenute le tantissime immagini singole che ritraggono le stelle, è necessario adottare una «somma cumulativa» delle stesse. FINE 7° Corso di Astronomia – 14 maggio 2016
