Cosa serve

"L'astrofotografia é la tecnica che consente di ottenere spettacolari immagini dei corpi dell'universo: dai pianeti alla Luna, dalle galassie alle nebulose, dal Sole agli ammassi stellari. L'astrofotografia di alcuni oggetti può essere semplice mentre per altri, soprattutto a causa della loro bassa luminosità, è più difficile e può richiedere particolari strumenti e tecniche. Grazie alla rivoluzione digitale avvenuta nella fotografia degli ultimi 10 anni, l'astrofotografia ha fatto grandi passi avanti e tutti possono ottenere bellissime fotografie dell'universo utilizzando i giusti strumenti."

Se dovessi descrvere a mie parole che cos'è l'astrofotografia direi semplicemente che è la fotografia del cielo e dei corpi celesti. La strumentazione in taluni casi è simile a quella della fotografia tradizionale, in altri assai diversa. La cosa che distingue l'astrofotografia dalla fotografia tradizionale sono le tecniche di ripresa e l'elaborazione.

In queste poche pagine non si nessuna intenzione di scrivere un trattato di astrofotografia in quanto noi stessi siamo dei neofiti,ma di dare alcune basi per coloro che volessero avvicinarsi a questa disciplina e non hanno assolutamente nessuna idea di dove iniziare. Perciò per gli approfondimenti vi consigliamo di cercare su siti internet specializzati o nella sezione "testi".

In queste pagine affronteremo in particolare non tutta l'astrofotografia, ma ciò che stiamo realizzando noi sul campo.

Ma una cosa importante la vogliamo dire prima di tutto, tutte le foto che si vedono in giro ed anche le nostre sono elaborate. Non potete pensare, se non in casi eccezionali in posti eccezzionali, di fare una foto e quello sia il risultato finale.

Strumentazione

In astrofotografia si possono utilizzare tutta una serie di strumenti che sono funzionali allo scopo che si vuole raggiungere. Alcuni strumenti sono atti per la ripresa, altri per permettere la ripresa stessa. Ne elenchiamo solo alcuni non volendo entrare troppo nei dettagli poco nteressanti.

Strumenti di ripresa

Reflex digitale: la reflex è uno strumento sempice per fare astrofotografia. Ne esistono in commercio molti tipi e modelli. Tale macchina è la stessa che si usano comunemente per fare le classiche foto. Tutto dipende dalla qualità del sensore. Oggi le migliori sono ovviamente le full frame. Hanno il grande vantaggio di essere comode e di vedere immediatamente il risultato.
Reflex digitale modificata: sono reflex normali a cui sono stati tolti i classici filtri dell'infrarosso e dell'ultravioletto in modo che siano maggiormente performanti per le fotografie astronomiche. Generalmente vengono modificate delle reflex tradizionali, ma in alcuni casi troviamo delle macchine appositamente progettate per tale scopo come la la Nikon 810a e Canon EOS 60Da. Addirittura si trovano in commercio con raffreddamento. Possono essere utilizzate per scopi tradizionali applicando filtri particolari.
Webcam: La webcam viene utilizzata esclusivamente con i metodi di proiezione d'oculare o fuoco diretto. È uno strumento molto in voga tra gli astrofili perché il rapporto qualità/prezzo risulta essere molto conveniente. Specie nella ripresa dei pianeti, sfruttando la velocità di ripresa in frame al secondo, è possibile da un filmato congelare un'unica immagine quasi esente dalle deformazioni del seeing.
CCD/CMOS: è considerato attualmente lo strumento di eccellenza per l'astrofotografia. Esso viene utilizzato al fuoco diretto di un telescopio, consentendo di ottenere immagini di altissima qualità. Il suo utilizzo è tuttavia piuttosto complesso poiché richiede una serie di pre-regolazioni necessarie alla calibrazione del sensore. Anche il telescopio deve essere perfettamente funzionante e allineato. Il principio di funzionamento è sostanzialmente uguale a quello delle webcam, ossia quello di produrre un filmato in cui i singoli frame sono ottenuti con lunghi tempi di esposizione.

Supporti

Cavalletto: si usa solo con le reflex digitali, ma deve essere robusto per evitare oscillazioni.
Astroinseguitore: per compensare la rotazione terrestre. Si usa sia con reflex che con ccd.
Montature telescopiche: sono montature più prestanti di un astroinseguitore soprattutto per precisione e per possibilità di carico.Molto spesso sono abbinate col telescopio stesso, ma non necessariamente. Devono essere in configurazione altazimutale.

Accessori di ripresa

Filtri anti inquinamento: lo dice la parola stessa.
Filtri colorati: si usano per le camere ccd a mnocolore.
Obiettivi fotografici: dipende molto da cosa voglio fotografare, non esiste il tuttofare.
Telescopi: servono come "zoom" per riprese a fuoco diretto, o come strumenti guida.
Computer: sprattutto con le camere ccd è indispensabile avere un computer.
...

Tecnica

L'astrofotografia non può essere spiegata semplicemente con una tecnica. Infatti in funzione del tipo di oggetto che si vuole fotografare la tecnica di ripresa può variare anche se concettualmente la si può dividere in alcuni grandi macroargomenti. Qui proponiamo solo le tecniche che usiamo e non tutte le possibilità offerte. In aggiunta dobbiamo sottolineare come siamo dei neofiti e non pretendiamo di scrivere un trattato.

Quando si scatta tutte le immagini devono essere salvate nel formato raw per poter essere elaborate successivamente!

CONSIGLIO... ...ARMATEVI DI PAZIENZA! E SPERIMENTATE!

Nella sezione foto oltre a vedere le immagini troverete i parametri di scatto.

Meglio tante foto

Per ogni immagine scattata c’è una quota di rumore ed una quota di segnale (stelle).
Per ogni immagine la quota rumore è casuale, cioè un po’ diversa per ogni scatto, mentre la quota segnale è sempre la stessa.
Se faccio varie foto dello stesso soggetto e le sommo (o meglio effettuo una media), il rumore diminuisce rispetto al segnale, ovvero rispetto al soggetto che intendo fotografare.
Quindi più foto riprendo è migliore sarà il risultato!

Quali sono i tipi di immagini da scattare

Light o Luminanza: è la mia foto
Dark Frame: è l’immagine ottenuta dal rumore termico accumulato nel sensore e dipende dal tempo di posa, dalla temperatura e dalla sensibilità impostata. Si riprende nelle stesse condizioni della posa in luminanza (ISO, dutata, temperatura) tappando l’ottica.
Bias Frame: è il segnale elettrico del sensore. Esso dipende solo dalla sensibilità impostata sulla reflex. Si riprende impostando il tempo più breve con macchina tappata. Generalmente sulle reflex 1/4000 s.
Flat Field: è l’immagine ottenuta dai difetti dei pixel del sensore, vignettatura e granelli di polvere. Non dipende dal tempo di esposizione ne dalla temperatura ma è legato alla configurazione ottica della ripresa. Si riprende illuminando uniformemente con luce bianca uno schermo bianco.

E quanto ne devo scattare

Ma quanti light, dark, bias e flat devo fare? La risposta è semplice: più light faccio e più segnale riesco ad ottenere. Personalmente vi consigli di farne almeno 20, ma il minimo sarebbero 3. Per quanto riguarda i dark meglio se un numero confrontabile coi light , io ne consiglio almeno 10. Per i bias potete farne quanti volete in quanto fate presto. Consigliabili sempre più dei light.

Capitolo flat. Sembra una cosa scontata, ma i flat sono importantissimi e vi cambiano la vita in post produzione. Fateli utilizzando una tavoletta grafica illuminata (ad esempio) modificando iso (bastano 100) e tempi in modo che l'immagine che vi appare abbia l'istogramma sia tra la metà e i due terzi. Dalla letteratura sembra che sia inutile andare sopra 17 pose. Importante è che lo strumento si trovi nelle stesse condizioni di treno ottico.

Post produzione

E poi qui inizia il grande capitolo della post produzione. Io utilizzo pixinsight, software dedicato all'astrofotografia (vedi sezione). Non sono un esperto, ma qui vi illustro solo alcuni passaggi fondamentali.

Creazione del Master Bias
Creazione del SuperBias
Calibrazione dei dark frames con il super bias
Creazione del Master Dark
Calibrazione dei Light frames con il super bias ed il master dark
Debayerizzazione dei light frames calibrati
Correzione di difetti del sensore
Selezione dei migliori frames da utilizzare per l'allineamento e l'integrazione
Allineamento dei light frames rispetto ad un frame di riferimento
Integrazione dei light frames rispetto ad un frame di riferimento
Ritaglio dei bordi dell'immagine
Diminuzione dell'effetto di distorsione atmosferica ed esaltazione di alcuni dettagli
Eliminazione di gradienti derivanti da inquinamento luminoso e/o vignettatura
Neutralizzazione del fondo cielo
Calibrazione dei colori con l'allineamento degli istogrammi
Rimozione della dominante verde tipica dei sensori con matrice di Bayer
Riduzione del rumore con immagine in fase lineare
Stretching degli istogrammi per tirare fuori il segnale compresso
Trasformazione delle curve per incrementare il livello di saturazione dei colori, mettere in evidenza i dettagli fini
Riduzione del rumore in fase non lineare
Evidenziazione delle strutture fini

Scritti così fanno paura, ma questo è per farvi capirela differenza tra un'immagine singola pur bella, ad una decisamente migliore.

Luna

La luna è l'oggetto del profondo cielo più facile da fotografare. La vediamo molto spesso ed è estremamente luminosa.

Cosa serve e cosa devo fare:

Reflex: va da se che migliore è la macchina, più possibilità avrete dopo. Ma belle foto si ottengono anche senza macchine di punta.
Cavalletto: è altamente consigliabile averlo anche se è possibile farne senza utilizzando i tempi pù brevi della scala. Ricorda che esiste sempre il micromosso.
Teleobiettivo: il più grande disponibile.
Tempi: i tempi di posa sono molto brevi 1/640, 1/320, 1/250, 1/125, 1/60, dipende molto da cosa poi volete ottenere. Personalmente consiglio tempi brevi. Dati i tempi brevi consigli le prime volte di fare molte foto.
Diaframma: si imposta il diaframma a f/8 o più. Qui serve profondità di campo.
ISO: come ISO vanno bene 100 o 200, non serve spingere molto.

Ricordate di tenere la luna (ma questo vale per tutti gli oggetti principali) lontani dai bordi.

Per aumentare il segnale conviene fare tantissime foto ed unirle con programmi come DeepSkyStacker. Questo è un buon metodo per iniziare a familiarizzare con la somma di immagini, fondamentale quando si utilizzano altri soggetti.

L'elaborazione sarà in ogni caso necessaria. Se avete scelto tempi brevi, la foto vi sembrerà scura, ma credete, una semplice elaborazione in Photoshop restituirà tutta la luminosità che vi serve. Ricordate che la foto deve essere bella in fase di post produzione, non necessariamente sullo schermo della vostra reflex.

Mineral Moon

Potrebbe interessarvi la tecnica che permette di ottenere i veri colori della luna. In internet trovate tale tecnica applicata a riprese video della luna. In altre parle dove si hanno a disposizione tantissime immagini. Si devono creare due copie identiche dell'immagine grezza, da una etrarremo il colore, dall'altra il contrasto.

Copia colore: non lavoriamo sul contrasto, non ci interessa. Dobbiamo eliminare la dominante giallastra tipica del nostro satellite, che rappresenta solo il contributo della luce solare. Poi aumentiamo la saturazione del colore fino a far comparire i colori, ma senza creare artefatti. Piano piano vedremo la Luna colorarsi.
Copia contrasto: trattiamo in bianco e nero e cercheremo di aumantare il contrasto per far risaltare le caratteristiche superficiali del satellite.

Ora non ci resta che unire le due foto: a quella in bianco e nero dobbiamo "unire" il colore di quella saturata. In Photoshop si usa unire i due livelli con la voce "colori".

Luna al fuoco diretto del telescopio (reflex)

Fotografare la luna al fuoco diretto di un telescopio è esattamente come fotografarla semplicemente con la reflex. Generalmente i tempi sono molto brevi, ma si può osare decisamente di più con gli ISO. In funzione del tipo di telescopio, la luna apparirà solo per una parte, dunque sarà necessario fare un collage di foto. Perciò devo imparare anche a fare questa operazione. Un problema grosso è il fuoco, soprattutto se si è in fase di luna piena.

Luna al fuoco diretto del telescopio (camera planetaria)

Oppure si può usare una camera planetaria. In generale il campo inquadrato sarà molto più piccolo e si priviligeranno i particolari. La tecncica è diversa, perchè si fanno dei video dai quali si estrapolano le immagini che serviranno per la successiva fase di stacking.

Sole

Per riprendere il sole la tecnica è quella illustrata per la lunam sia usando una reflex sul cavalletto sia una camera planetaria con telescopio.

La vera differenza (IMPORTANTE) è che il sole va osservato SEMPRE con un filtro di protezione, non quelli fai da te, ma quelli specifici per il tipo di osservazione. I filtri migliori e consigliati sono quelli che si posizionano davanti all'obbiettivo.

Via Lattea

Quello che diremo vale anche per una normale foto del cielo Fotografare la Via Lattea significa avere un soggetto interessante. Innanzitutto cominciamo col dire che da noi la Via Lattea è bella fotografarla in estate perchè si vede la zona centrale, quella più ricca di polveri e di nebulose In inverno si vede la periferia.

Reflex: va da se che migliore è la macchina, più possibilità avrete dopo. Ma belle foto si ottengono anche senza macchine di punta.
Cavalletto: è indispensabile. Se non lo avete mettete la macchina in una posizione ferma.
Obiettivo: il più piccolo che avete.
Tempi: i tempi devono essere i più lunghi possibili per non avere stelle mosse. Esiste una regola, detta del 500, che vi da il tempo massimo (a volte la si trova scritta del 550 o del 600) e funziona in questa maniera: il tempo massimo di esposizione per non avere stelle strisciate è 500 diviso la lunghezza focale. Facciamo un esempio, io uso un obiettivo da 14 mm, 500:14=35, significa che potrei fare foto fino a 35 secondi per non vedere le scie delle stelle. In realtà la formula è più complessa e vi consiglio di non arrivare mai al limite che vi esce da questa formula.
Diaframma: si imposta il diaframma più aperto possibile: f/2.8, f/4.
ISO: qui dipende molto dalla capacità della vostra macchina di reggere gli alti iso. Io consiglio dei valori tra 1600 e 3200, ma in realtà potete sbizzarrirvi un po' come volte. Provare è una buona tecnica.

IMPORTANTE: una cosa fondamentale è il fuoco che non è l'infinito dell'obiettivo. Dovete cercare una stella o un oggetto molto lontano e mettere a fuoco manualmente.

Altro consiglio: mettete all'interno della vostra foto un soggetto "terrestre", la rende più gradevole.

Ora siete a metà dell'opera. Il resto lo fa la post produzione. Qui i passaggi sono tanti e non saprei nemmeno catalogarli in ordine, soprattutto perchè non li eseguo mai con lo stesso ordine preciso. Alcuni passaggi però sono obbligati: devo accentuare la Via Lattea rispetto al fondo del cielo e per farlo devo eliminare le varie fonti di inquinamento, scurire il cielo e contrastare la Via Lattea. Detto così sembra facile, ma da come elaboro la foto otterrò dei risultati diversi. Per l'elaborazione vi consiglio di dare un'occhiata nella sezione testi. Io personalmente trovo utilissimo il plugin di Photoshop AstroPanel (che trovate nella sezione software).

Via Lattea con astroinseguitore

Quanto detto prima vale anche qui. Vi consiglio di fare foto alla Via Lattea prima col cavalletto, soprattutto per comprendere le bsi della post produzione.

Reflex: va da se che migliore è la macchina, più possibilità avrete dopo. Ma belle foto si ottengono anche senza macchine di punta.
Astrinseguitore: è fondamentale il corretto allieamento col polo nord celeste che NON corrisponde esattamente alla stella Polare.
Obiettivo: il più piccolo che avete, se volete fare a grande campo, o teleobiettivi se volete fare un mosaico di tantissime immagini. Questa seconda parte è più elaborata.
Tempi: avendo un astroinseguitore qui si parla di minuti. Attenzione, per quanto sembri inseguire bene, poi lo strumento tende a disallinearsi. Con obiettivi corti arrivo ai 5 minuti, coi teleobiettivi al massimo ai 2 minuti in condizioni ottimali. Consiglio all'inizio di usare focali corte che hanno un campo di vista molto ampio.
Diaframma: si imposta il diaframma più aperto possibile: f/2.8, f/4.
ISO: qui potete lavorare con iso più bassi e dunque meno affetti da rumore. Io lavoro tra i 400 e gli 800 iso, anche se prediligo i primi.

I consigli che vi ho dato prima, valgono anche qui. Avete solo una fortuna, lavorando a bassi ISO avete meno rumore. Dall'altra parte ricordate che con tempi lunghi l'inquinamento diventa insopportabile! Cercate, ma vale sempre, posti bui. Ricordate che se prima avevate lo sfondo terrestre fermo e le stelle che si muovevano, qui il cielo è fermo e il vostro terreno si muove, dunque se volete inserire un oggetto nella vostra foto dovete riprenderlo con una foto "tradizionale".

Avendo a disposione l'astroinseguitore è conveniente e possibile fare dei bei mosaici di foto per avere una Via Lattea completa. Oppure utilizzare focali più lunghe per avere dettagli sempre maggiori della struttura della Via Lattea.

Startrails

Per fare uno startrails non farete nessuna operazione diversa da quelle effettuate nella sezione "Via Lattea". La vera differenza è che farete moltissime immagini. Ovviamente la post produzione sarà diversa. Qui ci sono vari software (vedete la sezione corrispondente) il cui utilizzo è veramente semplice. I risultati sono affascinanti.

Questa tecnica vi permette anche di creare dei timelaps, dovrete unire le vostre immagini a creare un video.

Profondo cielo

Vediamo la parte difficile, fotografare oggetti del profondo cielo. Soprattutto perchè molto spesso non sapere perfettamente cosa state inquadrando e si va un po' a tentativi.

Reflex: va da se che migliore è la macchina, più possibilità avrete dopo. Ma belle foto si ottengono anche senza macchine di punta.
Astrinseguitore o telescopio: è fondamentale il corretto allieamento col polo nord celeste che NON corrisponde esattamente alla stella Polare.
Obiettivo: qui si va dai 150 mm in su, dipende molto dal tipo di oggetto che voglio fotografare.
Tempi: avendo un astroinseguitore qui si parla di minuti. Attenzione, per quanto sembri inseguire bene, poi lo strumento tende a disallinearsi. Per dare un ordine di grandezza, con il 600 mm arrivo a 2 minuti. Diminuendo la focale i tempi si possono allungare.
Diaframma: si imposta un diaframma non troppo aperto, altrimenti subentrano maggiori effetti di stelle strisciate ai bordi.
ISO: io ho trovato dei buoni compromessi tra gli 800 e i 1600 iso.

Ora dobbiamo essere sinceri e dire le cose come stanno. Avendo a disposizione una singola foto del soggetto o siamo veramente esperti in photoshop e la rendiamo gradevole perchè sappiamo usare tutta una serie di tecniche, o in generale la nostra immagine risulterà non completamente soddisfaciente.

Per fare una bella foto (non solo del profondo cielo, ma qui è indispensabile) quando si usano focali più lunghe devo fare quattro tipi di foto: light, dark, bias e flat

E poi qui inizia il grande capitolo della post produzione. Io utilizzo pixinsight, software dedicato all'astrofotografia (vedi sezione).

Strumenti & Tecnica