viernes, 26 de noviembre de 2010

PLANIFICACION SESION DE ASTROFOTOGRAFIA

A la hora de realizar una sesión de Astrofotografía sigo los siguientes pasos:

Planificar los objetos a fotografiar, centrándose en una zona determinadas del cielo, y no abarcar demasiados.

2º Si se va a compaginar con la observación, realizar primero ésta y pasar a continuación a la fotografía.
3º Revisar todos los accesorios y material necesario.

4º Sincronizar el PC a la hora exacta a través de un servidor.

5º Alinear el tubo guía y el buscador con el tubo principal.

6º Instalar cámara de guiado QHY5 y ajustar foco en la aplicación PHD Guiding.

7º Cablear puerto ST4 a la montura y conexión USB al HUB USB 2.0.

8º Comprobar la nivelación de la montura y el equilibrado de carga con todos los elementos instalados.

9º Apuntar el telescopio principal de forma aproximada a la estrella Polar (Norte)

10º Conectar la montura y cablear HUB usb 2.0 al PC.

11º Instalar cámara DSLR Canon 400D a foco primario y cablear conexión USB y disparo remoto.

12º A través del mando de control Nexstar del telescopio se procederá en el siguiento orden:
a) Ajuste de settings de hora, localización GPS, huso horario,....
b) Alinear con 2 estrellas, ajustando en el buscador y el ocular Zoom de 8mm. y siempre terminando con movimientos UP y RIGHT para asegurar una buena precisión en el GOTO.
c)  Calibrar con 4 estrellas.
d) Comprobar en ALIGN, POLAR ALIGNEMENT, DISPLAY la precisión de los ajustes realizados.
e) Si el valor es de minutos en AR y DEC será suficiente para exposiciones de no muy larga exposición.
f) En caso contrario habrá que realizar un ajuste preciso de la Polar, moviendo la montura en Azimut y Altura, utilizando una estrella de referencia que se encuentre cerca del meridiano, a una altura razonable, no en el cenit ni cerca de la polar. Una estrella candidata, situada próxima al ecuador celeste, sería Menkar, en la Constelación de la Ballena.
g) El siguiente paso sería comprobar el GOTO a varias objetos de referencia y fijar el valor de la velocidad del Goto, en RATE 9, a 1,5 ó 2x, pará así reducir el ruido producido por los motores.

 Ya estamos preparados para la sesión de Astrofotografía propiamente dicha, donde seguiremos los siguientes pasos:

1º Realizar un GOTO al objeto.

Abrir la aplicación Maxim DL, (Captura con MaximDL) y tras conectar las cámara DSLR realizaremos tomas de 30s. en modo continuo, en formato JPEG monocromo, para encuadrar y enfocar (empleando la herramienta FWHM) el objeto a fotografiar.

Abrir la aplicación PHD Guiding (Guiado con PHD Guiding) y seleccionar una estrella de referencia para el guiado. Pulsar Calibrate y en unos segundos el sistema comenzará a guiar. Será bueno comprobarlo visualizando la curva de seguimiento en AR y DEC.

Volveremos a MaximDL, y en el menu de Autosave configurar las exposiciones a realizar, número, tiempo de exposición e ISO.

Después taparemos el objetivo del telescopio y realizaremos varias tomas oscuras (DARK FRAMES). Si es posible también haremos tomas FLAT, colocando la pantalla del ordenador delante del objetivo del telescopio y con un fondo blanco.

Comprobaremos si las capturas han sido correctas y pasaremos a fotografiar otro objeto.

TOMAS DE CALIBRACION - DARK FRAME Y FLAT FIELD

Con el fin de reducir el ruido térmico de los sensores de las cámaras CCD y CMOS, el viñeteo producido por los elementos ópticos, el polvo acumulado en las lentes y dispositivos de captación, el ruido de lectura y transferencia de los dispositivos electrónicos, entre otros, es necesario a la hora de poder conseguir fotografías, con especial hincapié en las tomas de larga exposición, es capturar diferentes tipos de imágenes que posteriormente serán promediadas y calibradas con las imágenes adquiridas del objeto.

A continuación se detallan las características de estas tomas y su función.

LIGHT:

Imagen del objeto. Es recomendable un gran número de tomas para así poder aumentar la relación señal/ruido resultante con la alineación y alineamiento de todas las tomas.

DARK:

Se capturan con el objetivo tapado, y con los mismos parámetros y condiciones que las tomas light. Es decir, mismo ISO, tiempo de exposición y temperatura. Lo ideal es realizarlas después y capturar de 10 a 15 como mínimo (30 ideal). Elimina el ruido térmico que se produce en el sensor de captación, CCD ó CMOS (DSLR).

BIAS:

Al igual que con los Darks se realizan con el objetivo tapado, misma ISO y temperatura que los light, pero con un tiempo de exposición mínimo, como 1/4000s. Es aconsejable realizar entre 30 y 50 tomas. Elimina el ruido de lectura de los dispositivos de captura y del PC. Son innecesarios si se toman Darks de la misma duración que los light.

FLAT:

Se toman iluminando una superficie uniforme, ya sea capturando el cielo del amaneceer ó atardecer, ó mediante la proyección de una imagen en blanco frente al objetivo del telescopio. Éste último método es aconsejable, ya que conviene que los Flats se tomen con el mismo punto de foco y temperatura que los lights. El tiempo de exposición debe ser tal que la curva de luz se encuentre entre 1/2 y 2/3 del histograma. Un valor posible sería el de 1/25s. Además las tomas deben ser tomadas a ISO100. Las tomas Flats eliminan las motas de polvo acumulados en las lentes y los sensores CCD ó CMOS y el viñeteo (bordes más oscuros que el centro) que son debidos a las reflexiones originadas en los elementos ópticos.

Una vez tomadas todas estas imágenes se pueden calibrar empleando diferentes programas. Yo empleo en MaximDL. 

Con ello y el alineamiento y apilamiento de todas las tomas lights se consigue eliminar en gran medida el ruido y aumentar la relación señal/ruido, entre otros.Consultar la entrada siguiente en mi blog:

El diagrama sería el siguiente:













RECOMENDACIONES DE FOCAL DE LOS OCULARES

A la hora de elegir un determinado ocular (distancia focal) dentro de una gama ó marca hay que tener en cuenta un parámetro, la PUPILA DE SALIDA. Este parámetro tiene que ser el más cercano ó ligeramente superior a la pupila de salida del ojo, con el fin de aprovechar al máximo la cantidad de luz que llega al ocular a través del tubo óptico.

La pupila del ojo varía en función de la cantidad de luz que ilumina el ojo. En la oscuridad el diámetro de la pupila aumenta hasta unos 7mm. en una persona joven, la cual va disminuyendo con la edad, que suele ser de unos 5mm. ó incluso menos. Hay que tener también en cuenta que estos valores son en oscuridad completa, y tras un tiempo de adaptación de unos 45 minutos aproximadamente. Es decir, en un entorno con cierta contaminación lumínica, este valor apenas supera los 4 ó 5mm.

Para observación es recomendable valores según lo siguiente:

entre 0,5 y 1,5mm para detalles de planetas
1-1,5mm para cúmulos globulares
2-3mm para galaxias
4-5mm para condiciones medias de contaminación luminosa.
6-7mm para grandes campos en cielos muy oscuros

En primer lugar debemos calcularla en función de la focal del ocular y el número f del telescopio.

En mi caso, entre otros, dispongo de un ocular Hyperion Zoom, el cual varía la focal del ocular entre 8mm. y 24mm. Por otro lado dispongo de dos telescopios para observación astronómica. El principal utilizado para astrofotografía, un refractor Meade APO de 5" y f7.5 (952,5mm. de distancia focal), y un segundo auxiliar, reflector 6" de f4.9 (752mm. de distancia focal). Teniendo en cuenta todas las combinaciones, os adjunto un cuadro con la pupila de salida disponible, según la fórmula:

Pupila de Salida = (Focal del Ocular (mm.)) / (número f telescopio),

sabiendo que  

número f telescopio = ((Focal del telescopio(mm.)) / (Diámetro Espejo principal(mm.))


Observando los datos llegamos a la siguiente conclusión:
TELESCOPIO REFLECTOR

Para planetaria lo ideal sería el ocular de 8mm. con Barlow 2x. En cúmulos globulares, el de 12mm. con Barlow 2x, y en galaxias el de 12mm. y 16mm. sin Barlow. Y para lugares con moderada contaminación lumínica el de 24mm. Con estas combinaciones aprovechariamos al máximo la luz captada por el conjunto telescopio/ocular.

TELESCOPIO REFRACTOR

Para planetaria los oculares d e8 y 12mm. con y sin Barlow. En cúmulos globulares, igual que en caso anterior pero sin Barlow y en galaxias los oculares de 16, 20 y 24mm. sin Barlow.

Como vemos es muy interesante un ocular Zoom como el Hyperion al tener diferentes pupilas de salida y aumentos en función del objeto a observar.

Otro dato interesante es el aumento ideal a emplear. Suele ser entre 30 y 60x. En los telescopios de los que dispongo y teniendo en cuenta que:

Aumento = (Focal del Telescopio (mm.)) / (Focal del Ocular (mm.))

Así pues en el telescopio Reflector de 6" y f4.9 lo ideal sería utilizar el ocular de 16 ó 20mm. En el caso del Refractor de 5" y f7.5 sería el de 20 ó 24mm. Yo suelo utilizar el de 24mm. para tener mayor campo y así localizar y encuadrar el objeto a observar, y después voy gradualmente cambiando el ocular hasta llegar al ocular de 8mm.


Para terminar reseñar que es preferible utilizar oculares de 2", ya que estos tienen un mayor campo, y en fotografía por proyección por ocular reduciremos significativamente el viñeteo.









CALIBRACION, ALINEACION Y APILADO (MAXIM DL)

En esta entrada voy a detallar los pasos que sigo en el preprocesado de las fotografías de larga exposición. Hasta ahora he probado unicamente con tomas (ligths) de 30" a ISO 800 y 1600, en función de la contaminación lumínica y el seeing. También suelo tomar 10 tomas Dark con las mismos parámetros (temperatura,ISO y tiempo de exposición).

Más adelante tengo que ir aumentando el tiempo, hasta 5 minutos y realizar tomas FLAT, con el mismo punto de enfoque, ISO 100 y 1/5 segundo de exposición. 

Las tomas FLAT eliminan el polvo acumulado en la óptica y sensor de la cámara y en cierta medida el viñeteo producido por las reflexiones de la luz producidas  en el interior del tubo y sobre todo en el acoplamiento de éste con la cámara Canon 400D. Tengo pendiente adquirir un adaptador T de 2" para acoplar a la cámara y un filtro de 2" para reducir la contaminación lumínica ( como el IDAS LPS de Hutech ó el CLS de Baader). Esto reducirá bastante el viñeteo. 

Las tomas Flat las puedo realizar tomando imágenes de cielo al amanecer ó atardecer, es decir una toma iluminada uniformemente. El punto de enfoque debe ser lo más cercano al utilizado para la tomas light (en mi caso, y al tener una escala graduada en el portaocular del telescopio, lo puedo fijar aproximadamente a 7,2). Otra forma de realizar las tomas FLAT es el momento de adquirir las tomas light, proyectando una luz directamente a la entrada del tubo principal, como puede ser la luz blanca proyectada por el portatil.

Bueno pasemos a el Preprocesado ya tomadas las tomas light y las de calibración (Flat y Dark), estas ultimas para reducir el ruido térmico, polvo en óptica y sensor, y viñeteo.

1º Abrimos el programa Maxim DL (también se puede utilizar DeepSkyStacker, el cual es gratuito).

2º Abrimos los archivos "light", que son capturados en RAW monocromo, con extensión FIT.


3º En la pestaña "VIEW" seleccionamos "SCREEN STRECH WINDOWS". Con esto podremos ver correctamente la imagen en el monitor, con el fin de poder visualizar el proceso y las estrellas de referencia. Esto no modifica el archivo original. Seleccionaremos el modo "LOW"


4º En la pestaña "PROCESS" seleccionamos "SET CALIBRATION". Entonces seleccionaremos las tomas DARK y FLAT en el caso que las hayamos realizado. Pulsaremos Add Group y después Add para añadir todos los archivos. El programa automáticamente identifica que tipo de archivos son.


5º A continuación pulsaremos Process/CALIBRATE ALL. Con ello se reducira el ruido térmico, polvo y viñeteo.


6º En el momento de realizar la conversión de los archivos a color. Pulsamos PROCESS y seleccionamos la pestaña CONVERT TO COLOR.


Configuramos los parámetros señalados en función de la cámara de captura. En mi caso una Canon 400D sin modificar.

8º El resultado es el siguiente. La imagen tiene una alta componente rojiza debido a la alta contaminación lumínica. También se aprecia el viñeteo ya que en esta prueba no emplee FLATS.


9º El paso siguiente es alinear y apilar las imágenes ya calibradas y convertidas a color.  Seleccionamos la opción STACK y seleccionamos los archivos a combinar. Con el fin de reducir la memoria ocupada por el proceso, es posible realizar esta operación sin necesidad de tener los archivos abiertos.


10º El siguiente paso en configurar adecuamente las opciones de alineado y combinado, Yo utilizo para alinear "Auto star-matching" y para el apilado "SD MASK" y formato "IEEE Float".  



Después pulsamos GO y tras unos minutos, en función del número de archivos tenemos la imagen final. Se puede observar la diferencia entre una toma y el alineado y apilado de 10 imágenes, en este caso, sin aplicar tomas de calibración.





11º Solo nos queda guardar el archivo en formato TIFF, con los parámetros indicados, para su procesado en aplicaciones como Photoshop , o en el caso de utilizar Pixinsight, como es mi caso, guardar en formato FIT.



Espero que haya quedado claro el procedimiento que utilizo. El procesado lo suelo realizar con Pixinsight y Photoshop. Esto será el tema de otro post.
 




GUIADO AUTOMATICO (PHD GUIDING)

En el caso de tener que realizar exposiciones de larga exposición, como es el caso de las astrofotografías de cielo profundo, en el que es necesario tiempos superiores a varios minutos, la precisión del seguimiento de la montura, aun teniendo una puesta en estación exacta, no es ideal. Hay que tener en cuenta que la mecánica, motores y mecanismos tienen cierta holgura y son sensibles al equilibrado de pesos del telescopio, así como los demás elementos, cámaras, tubos guías, oculares,..

Por esta razón es necesario un guiado manual, a través de un tubo auxiliar con reticulo iluminado ó un ocular fuera de eje para poder captar el objeto y a la vez realizar un guiado, ó un guiado automático (tubo de guiado + cámara de captura con puerto de guiado para conectar a la montura, en concreto ST4).

Este último es el caso que se expone en este artículo y el que empleo. El software empleado es el PHD Guiding que es gratuito. Basicamente los pasos a seguir son:

* Capturar una imagen de unos segundos en modo continuo y detectar una estrella que nos sirva de referencia. Suele ser aconsejable que el campo de la CCD ó cámara de guiado (en mi caso una QHY5 de lunatíco montada en un tubo EZG-60) sea lo suficiente para poder captar el mayor número de estrellas. Conviene que esté el tubo de guiado alineado con el principal, así como necesario enfocar.

* Una vez localizada una estrella de referencia se selecciona y si pulsa la opción de calibrado.

* En este momento el software enviará determinados comandos a la montura para ver las oscilaciones en AR y DEC. Una vez establecidos el sistema queda en Guiado y ya es posible empezar a capturar fotografías con el programa deseado, en mi caso el Maxim DL.

A continuación se detallan las configuraciones empleadas en mi sistema para el correcto funcionamiento del guiado:




En el gráfico anterior aparecen los datos de mi sistema introducidos en la aplicación CCD Calculator, la cual es muy interesante al poder ver el campo ocupado por los objetos en nuestra cámara DSLR. También se utiliza el dato de la resolución por pixel para configurar el programa PHD Guiding.

A continuación dejo un enlace con el un tutorial del programa donde se detalla extensamente como funciona y los parámetros a utilizar en función de los elementos de nuestro sistema.

Tutorial PHD Guiding

NOTA: En mi sistema, al disponer de una cámara (QHY5) con interface de montura ST4, no es necesario conectar la montura con el PC. Únicamente la cámara se conecta por USB al PC, y ésta por un cable ST4 telefónico a la montura Celestron CGEM, En otras monturas como las EQ6 hay que utilizar un conversor de señales, GPUSB.

Bueno, creo que no se me olvida nada.

miércoles, 24 de noviembre de 2010

CAPTURA DE IMAGENES CON DSLR (MAXIM DL)

Después de comprobar y cablear correctamente todas las conexiones toca configurar el software de captura y guiado. En esta entrada comenzaremos con la captura,

CAPTURA (Maxim DL)

Los pasos a seguir para realizar una captura son los siguientes, previo encendido de todos los componentes, y teniendo en cuenta en colocar los settings de la Canon 400D correctamente, sobre todo dejarla configurada en modo M:

1 - En la ventana de Camera Control seleccionar el modelo de la cámara. En nuestro caso, EOSII. También es necesario seleccionar el puerto serie del disparador remoto. Esto es necesario para realizar exposiciones programadas de más de 30 segundos.


2. Una vez configurada la cámara se pulsará "Connect".

3. Ahora iremos a la ventana EXPOSE y realizaremos tomas de un segundo aproximadamente en JPEG monocromo e ISO 400 u 800, con el fin de poder realizar el enfoque correcto. Esta aplicación dispone de una herramienta para poderlo hacer con precisión. El parámetro utilizado es el FWHM, que realmente mide el diámetro de una estrella de referencia seleccionada, a través de una distribución de Gauss. Para resumir, el sistema estará enfocado cuando la curva sea lo más estrecha posible, y por consiguiente el valor FWHM sea mínimo.

Hay otros sistemas para enfocar, sin necesidad de emplear un portatil:

- Máscaras de Enfoque: Bahtinov, Hartman, las cuales se colocan en la entrada de luz del telescopio.

- Modo Liew View. Este sistema es utilizado en las cámaras refléx más modernas, en concreto en Canon, para los modelos posteriores a la 400D. En mi caso es la que dispongo, por lo que uso preferentemente el sistema de máscaras de enfoque ó el enfoque asistido por software (FWHM).

A través de continuos ajustes del portaocular y las medidas tomadas de FWHM, cuando obtengamos el enfoque preciso pasaremos a la captura de imágenes. El enfoque es el punto más crítico a la hora de realizar astrofotografía, y más si los trabajos a desarrollar son de cielo profundo.

3. Para la Captura, en la misma pestaña EXPOSE, seleccionaremos el tiempo de exposición, el ISO deseado y el formato, que debe estar seleccionado en "RAW Monocromo", que no tiene compresión y es ideal para el posterior calibrado y procesado.

Con el fin de poder realizar una programación de capturas a intervalos determinados, el programa cuenta con una opción, AUTOSAVE.

Además de realizar capturas de imágenes, con ó sin filtro, tema que abordaré en una próxima entrada, sobre todo si hacemos fotografías en lugares con mucha contaminación lumínica, debemos realizar otras tomas, que se llaman de CALIBRADO, cuya función es la de eliminar el ruido y las imperfecciones y defectos de los sistemas ópticos. Hay dos importantes:

- DARK FRAMES: Son tomas realizadas con el telescopio tapado y con las mismas condiciones que las tomas de imágenes, o lights, es decir mismo ISO, tiempo de exposición y temperatura. Suele ser recomendable realizar de 10 a 15 tomas. Estas eliminar el ruido térmico que aumenta con la temperatura.

- FLAT FIELD: Son tomas realizadas con una imagen uniformemente iluminada, como puede ser la proyección indirecta de un foco de luz, las nubes de cielo, ó éste al amanecer ó al atardecer. Debe ser tomada con la misma ISO y punto de enfoque, esto último importante, y con un tiempo mínimo, como 1/4000s. Las tomas Flat consiguen eliminar el polvo acumulado en el CCD ó las lentes y eliminar el viñeteo producido por éstas. El viñeteo es el efecto que produce el sistema óptico, conjunto de telescopio, adaptadores y cámara, que consiste en menor iluminación en los bordes de la imagen.

A través de software dedicado estas tomas son restadas y divididas de las tomas (light) de los objetos. Esto y la toma de numerosas imágenes consigue aumentar la relación de señal/ruido, lo que facilita el posterior preprocesado de las imagénes. En el diagrama se resume lo explicado.

A continuación dejo un tutorial de este programa, Maxim DL.


Una vez realizada la captura de nuestras imágenes (LIGHT), y tomas de calibración (FLAT y DARK), podremos pasar al siguiente paso, el PREPROCESADO, donde realizaremos la calibración, alineamiento y apilado. Esto sera el tema de una entrada posterior.

Hay que tener en cuenta que estos pasos son válidos para capturas de hasta 15 segundos, ya que a partir de este tiempo tendremos en nuestras imágenes desplazamiento ó deriva, en el caso de monturas ecuatoriales, y rotación de campo, en monturas altazimutales. Con el fin de realizar tomas de larga exposición, superiores a minutos, para poder captar detalles de objetos de cielo profundo, es necesario el guiado, ya sea manual a través de guías fuera de eje, telescopios en paralelo,... ó automática con  el uso de cámaras y tubos auxiliares que mandan comandos a la montura y así corregir las posibles desviaciones del seguimiento. También será un tema a tratar.

jueves, 18 de noviembre de 2010

CONEXIONES DSLR 400D, MONTURA CGEM y KIT DE GUIADO

Después de revisar y comprar todos los componentes necesarios, he cableado adecuadamente todo lo necesario para realizar la captura de fotografías con cámara Refléx. Las elementos del sistema son:

* Montura Celestron CGEM + Mando Remoto Nexstar.

 * Telescopio Refractor Meade APO 5"


* Kit de Autoguiado Lunático (Cámara QHY5 + Tubo Guía EZG60)

* Cámara DSLR Canon 400D sin modificar
 * Hub USB 2.0



Las conexiones quedan de la siguiente manera:

PC USB ------>Hub USB 2.0 --------------------> USB DSLR 400D
                                                -----USB/COM---> REMOTO MINIJACK DSLR 400D
                                                --------------------> CAMARA QHY5 GUIADO ----> MONTURA CGEM
                                                -----USB/COM---> CONTROL TELESCOPIO(Opcional) 

He actualizado también el firmware del la montura y el mando. He tenido bastantes problemas con los conversores USB/serial. De hecho para poder actualizar el correspondiente al mando remoto he tenido que utilizar un ordenador con puerto serie incorporado.

Para poder controlar mejor el mando remoto de la montura he conectado un prolongador telefónico RJ de varios metros.

He instalado drivers de los conversores USB/Serie, y los programas de captura y procesado, los cuales son:

PLANETARIO:                                                           STELLARIUM y CARTES DU CIEL
ENFOQUE y CAPTURA:                                           MAXIM DL
GUIADO:                                                                    PHD GUIDING (Gratuito)
CALIBRACION, ALINEAMIENTO Y APILADO:   MAXIM DL ó DeepSkyStacker
PROCESADO:                                                            PIXINSIGHT LE y PHOTOSHOP CS5

He probado todo y parece funcionar correctamente a nivel hardware. En la próxima entrada detallaré el setup de las aplicaciones.

sábado, 13 de noviembre de 2010

INAGURACION BLOG

Mi nombre es German y llevo bastante tiempo en el mundillo de la observación astronómica, desde que en los años 80 se emitiera en TV los documentales de Carl Sagan "Cosmos". Desde entonces es uno de mis hobbies.

Hasta ahora he realizado astrofotografía con una webcam modificada SPC900 y una DSLR 400D, en un telescpio reflector 6" f4.9, en montura ecuatorial motorizada de forma manual.

En breve dispondré de un nuevo equipamiento que me permitirá poder avanzar en este mundillo, un refractor APO 5" Meade en montura CGEM y guiado con el Kit de Lunático QHY5. También estoy pensando en modificar la DSLR sustituyendo el filtro IR.

En este blog iré anotando mis experiencias para compartirla, así como artículos, enlaces,... y poder también motivar a otros a que se inicien en este maravilloso mundo.

Actualmente también estoy en fase de creación de un proyecto de Divulgación y Didáctica de la Astronomía, impartiendo cursillos, exposiciones, observaciones, el cual se llama Uraniborg "Castillo de Urania", que hace mención a un lugar que fue construido en el siglo XVI por el famoso astrónomo danés Tycho Brahe, con el fin de conocer el movimiento de las estrellas y los planetas. Saber que Urania fue la musa de la Astronomía en la Grecia Antigua. (Web Uraniborg)

Adjunto algunas fotos realizadas.