Фотографируем звездное небо. Часть 2 28.11.2020

Итак, мы получили серию одинаковых снимков. Дальше займемся их сложением.

Основная идея сложения кадров – избавиться от цифрового шума и усилить полезный сигнал. Ведь цифровой шум, возникающий на матрице — сигнал в основном случайный. Получается, что на конкретном пикселе на одном снимке шум есть, а на другом снимке на этом же пикселе шума нет. Звезда же всё время находится на одном месте (естественно, после учёта вращения неба), поэтому сигнал от звезды при наложении кадров усиливается, а шум усредняется и в той или иной степени исчезает. Увеличение соотношения сигнал/шум — фундаментальная задача для астрофотографов.

Не вдаваясь в точные математические расчеты, отметим, что коэффициент «улучшения» фотоснимка подчиняется корневой зависимости от количества складываемых кадров. Т.е. если мы сложим 4 кадра, то «улучшение» будет в √4 = 2 раза, сложим 10 кадров – в 3,16 раз, 100 кадров – 10 раз. Чем больше кадров складываем, тем лучше конечный результат. Однако не стоит гнаться за очень большим количеством кадров – это не всегда рационально. В большинстве случаев достаточно нескольких десятков снимков. Дальше заметного улучшения мы практически не заметим.

Для сложения снимков астрофотографы используют разные программы. Мы же рассмотрим самую простую и бесплатную программу SEQUATOR, которую можно скачать из интернета и установить в компьютер.

После запуска программы открывается главное окно (рисунок 1).

Рисунок 1

В левом верхнем окне мы видим пять опций:

Star Images – это загружаемые в программу последовательные кадры звездного неба.

Base Image – опорный кадр, с которым будут складываться все остальные кадры. Программа сама выбирает опорный кадр из середины последовательности наших звездных кадров. Но можно выбрать любой из последовательности.

Noise Images – темновой кадр. Эта опция нам не понадобится.

Vignetting Images – калибровочный кадр (убирает виньетирование). Эта опция нам не понадобится.

Output – указывается путь для записи выходного файла. Выходной файл можно записать в формате tiff или jpeg. Если мы не будем в дальнейшем его обрабатывать в графических редакторах, то выбирает jpeg.

В левом нижнем окне – меню настроек:

• Composition – сложение (рисунок 2). Варианты: либо Align Stars (совмещение по звездам), либо Trails (без совмещения, просто наложение кадров).

Этот вариант сложения необходим для получения треков звезд.

- Варианты сложения для Align Stars – Accumulation (просто сложение кадров), либо Select Best Pixels – один из методов сложения, который рекомендуется применять в большинстве случаев.
- Freeze Ground – если в кадре есть элементы земли, в частности, пейзаж.
- Align Only – только выравнивание кадров. Эта опция нам не понадобится.

Рисунок 2

• Sky Region – указание на кадре области со звездами для отделения ее при сложении от неподвижных объектов (земля, деревья и т.п.). Здесь предоставляется выбор из трех вариантов:

- Boundare Line – жесткая граница между небом и землей;
- Gradient – «мягкая» граница с регулируемой шириной между областями;
- Irregular Mask – области для режима Align можно свободно нарисовать справа в окне с базовым кадром. Левая кнопка мыши – рисовать, правая – удалять, колесом мыши изменяется размер рисовальной «кисти». Этот вариант подходит для создания астропейзажей с точечными звездами (рисунок 3).

Рисунок 3

• Auto Brightnes – автоматическая настройка яркости финального изображения, чтобы избежать пересветов. Включается/выключается правой кнопкой мыши. Полезная для нас опция.
• High Dynamic Range – делает кадр с минимизацией потерь информации в тенях/светах (HDR). Включается/выключается правой кнопкой мыши. Иногда полезная опция, но требует дальнейшей обработки в графических редакторах.
• Remove Dynamic Noises – убирает «горячие» пиксели матрицы. Полезная опция. Включается/выключается правой кнопкой мыши.
• Reduce Distor. Effects – уменьшить дисторсию объектива. Есть два варианта - Tele - для обычных длиннофокусных объективов и телескопов, Complex - в основном для широкоугольных объективов. Это наш вариант. Включается/выключается правой кнопкой мыши.
• Reduce Light Pollution – фильтр для борьбы с градиентом от засветки (неравномерность фона неба). Включается/выключается правой кнопкой мыши.
• Enchance Star Light – усилить свет звезд (искусственно). Иногда помогает, иногда нет. Есть ползунок плавной регулировки силы эффекта. Включается/выключается правой кнопкой мыши.
• Merge 4 Pixels – объединяет 4 соседних пикселя, увеличивая яркость финальной картинки и уменьшая ее размер в 4 раза. Включается/выключается правой кнопкой мыши.
• Time-lapse – позволяет улучшить кадры для последующего создания таймлапса в других редакторах. Складывает от 2-х до 30 соседних кадров (указывается в окошке every frames). Включается/выключается правой кнопкой мыши.
• Color Space – цветовое пространство – оставляем по умолчанию sRGB.

После выбора нами серии кадров (Star images) в правом большом окне появляется опорный кадр (Base image). Выбрав и включив нужные опции, нажать Start. После обработки можно нажать вверху Open чтобы открыть файл результата в просмоторщике картинок Windows.

Итак, вы сделали серию из 25 кадров участка звездного неба с Млечным путем в направлении созвездия Лебедь (см. предыдущую статью). Загружаем их в программу. Обратите внимание, что в этот момент между левыми окошками появляется опция Unify exposure. Она полезна в том случае, если вы снимали участок неба с разными выдержками. Программа приведет все снимки к одной экспозиции. В данном случае этой опцией не пользуемся.

Называем финальный кадр «сложение-Млечный путь», выбрав формат картинки jpeg. Выставляем опции как показано в нижнем левом окошке и нажимаем кнопку «Start» (рисунок 4). В правом окне наблюдаем за процессом обработки, или идем пить чай.

Рисунок 4

После завершения процесса в окне обработки Processing появится сообщение Completed successfully! Можно закрыть это окно, тогда откроется финальный снимок. Либо открыть финальный снимок в папке, указанной в Output.

Давайте сравним одиночный кадр и сумму 25 кадров (рисунок 5). Для удобства повернем кадры на 90 градусов по часовой стрелке.

Рисунок 5

Еще лучше разница заметна при увеличении (рисунок 6).

Рисунок 6

Если результат по каким-либо причинам нас не совсем устраивает, можно попробовать другие настройки опций и запустить процесс еще раз.

Теперь давайте попробуем сделать с помощью этой программы пейзажный снимок. У нас есть 4 последовательных снимка. Загружаем их в программу, выбираем базовый снимок. В опции «Composition» указываем «Freeze ground», т.к. у нас в кадре есть земля. В опции «Sky region» выбираем «Irregular mask» и круглой кистью закрашиваем участок базового снимка (рисунок 7). Достаточно приблизительно охватить всю область неба кистью, не захватывая землю. Устанавливаем опции, как показано на рисунке, называем финальный кадр, например, «Пейзаж-1» и жмем Start.

Рисунок 7

Получаем кадр, показанный на рисунке 8. Кадр немного обрезан по бокам в графическом редакторе. Яркий кружок левее и выше центра – пересвеченный Юпитер. Земной ландшафт освещался заходящей Луной.

Рисунок 8

Теперь рассмотрим, как с помощью этой программы сделать звездные треки. Напомним, чтобы звездные треки выглядели красиво, они должны быть достаточно протяженные. Для это необходимо сделать длительную фотосессию.

У нас есть 198 последовательных одинаковых снимков. Загружаем их в программу, выставляем опции как на рисунке 9, обратив внимание на опцию Composition. В этой опции необходимо выбрать Trail. Нажимаем кнопку Start.

Рисунок 9

Выходной файл изображен на рисунке 10.

Рисунок 10

Можно немного изменить вид треков. Для этого в опции «Composition» добавим галочку в окошке «Motion effect». Получим интересный эффект (рисунок 11).

Рисунок 11

Безусловно, одной программой SEQUATOR астрофотографы не ограничиваются. Часто бывает необходимо подкорректировать финальный кадр: повысить или понизить яркость и контраст, подкорректировать цвета, обрезать края и т.д. Это делается в графических редакторах, например, в Photoshop. Кстати, в этом же редакторе очень просто создавать таймлапсы.

В прошлой статье мы рассказали, как подготовить серию астрофото для создания таймлапса. Итак, мы сделали серию снимков звездного неба. Их оказалось 310 штук. Запускаем Photoshop. Далее «Файл» - «Открыть». В папке, где находится наша серия, отмечаем первый кадр, внизу ставим галочку в квадратике «Последовательность изображений» и нажимаем кнопку «Открыть» (рисунок 12).

Рисунок 12

Прежде, чем откроется первый кадр, программа предложит установить частоту кадров. Поставим частоту 24 кадра в секунду. Наш таймлапс будет иметь длительность около 13 секунд. После этого программа откроет первый кадр. Далее выбираем «Файл» – «Экспортировать» – «Экспорт видео». Открывается окно установок. Выставляем все опции как показано на рисунке 13. В данном случае выбраны именно такие опции, но можно и другие, например, выбрать набор Full HD – HD 1080p, или изменить частоту кадров.

Рисунок 13

Называем наш видеофайл «Таймлапс», указываем конечную папку и нажимаем «Рендеринг». Через некоторое время наш таймлапс готов.

Таким образом мы рассмотрели некоторые приемы обработки астрофотографий и создания эффектных астрономических картинок и таймлапсов.