Как сфотографировать Луну крупным планом. Основы астрофотографии.
John Ciemgals, 2012
Автор статьи — John Ciemgals, специально для Фотосайта Артема Кашканова.
Здравствуйте! В этой статье мы рассмотрим основные методы и способы фотографирования луны. Посредством телескопа луну можно снимать тремя способами:
- Прямой фокус – телескоп используется в качестве объектива для фотокамеры, аналогично обычным фотообъективам.
- Афокальная съемка – фотоаппарат с объективом настраивается на изображение даваемое связкой телескоп-окуляр.
- Проекционная съемка – система телескоп – окуляр проецирует изображение прямо на фотоплёнку/матрицу.
Для первого и третьего способа необходима возможность снимать объектив фотоаппарата, т е подразумевается зеркальная камера (DSLR). В этой статье мы рассмотрим только первый способ – съемку в прямом фокусе.
Немного теории
При съемке в прямом фокусе телескопа, равно как и при съемке объективом для нас особенно важны два показателя – апертура и фокусное расстояние в миллиметрах. Апертура – это диаметр светособирающего элемента объектива, от его размера зависит разрешающая способность системы и соответственно, насколько мелкие детали можно будет запечатлеть на снимке. От фокусного расстояния, в свою очередь, зависит масштаб – насколько «большой» будет луна на снимке, а также, насколько можно будет реализовать разрешение объектива. Соответственно, производная из этих двух величин – светосила – влияет на длительность необходимой экспозиции. Светосила — это фокусное расстояние (в миллиметрах), деленное на апертуру (тоже в миллиметрах). К примеру, телескоп с фокусным расстоянием 900 мм и размером апертуры 100 мм имеет светосилу f/9. Попробуем проиллюстрировать, как всё выглядит в объективе при открытой диафрагме и что, собственно, меняется при ее закрывании:
На картинке выше показан ход лучей света (красными) в объективе без диафрагмирования – работает вся апертура. Синим цветом показана объективная линза, красный (свет) сходиться на точке фокуса объектива (обычно там находиться матрица фотоаппарата). А на этом рисунке диафрагма (зелёный) приводит к уменьшению апертуры:
На деле, как мы видим, в фотообъективах диафрагма занимается уменьшением апертуры. Получается, что у объектива есть одна постоянная характеристика — фокусное расстояние, а диафрагма, по сути, меняет апертуру. Отсюда и всё то, что мы практически при съемке имеем – при минимальной диафрагме картинка не очень качественная (из-за того, что оптика при такой светосиле рисует не лучшим образом, и далека от дифракционного качества), при средних значениях диафрагмы уже весьма хорошо (обычно это значения в районе F/5.6 – 11). При дальнейшем закрытии диафрагмы опять начинается деградация картинки – на сей раз уже из-за того что рабочая апертура становиться столь малой, что влияние начинает оказывать дифракция световых волн.
Итак, что же и как нам нужно для съемки луны крупным планом?
Во-первых – объектив или телескоп с соответствующим фокусным расстоянием. В начале статьи можно видеть, каков размер луны на кадре при использовании фотоаппарата с матрицей формата APS-C (кроп 1.6) и объектива с фокусным расстоянием 900 мм. В принципе, при 1200мм она уже заполняет почти весь кадр, а при больших фокусных расстояниях в кадр попадает только фрагмент луны.
Определение масштаба изображения для максимальной детализации
Размер пикселя: d = 0.00642361 мм (6.4 мкм для Canon EOS 350D) Разрешающая способность телескопа: a = 1.15″ (для 100мм апертуры) коэффициент для частоты Найквиста: Nq = 2 Требуемое фокусное расстояние находится по формуле: F = 206265 * d / (a / Nq) В вашем случае получается F = 2304 мм. Для тех, кому считать лень – практически всюду получается значение в районе f/22 – это, практически реализация максимального разрешения объектива, «максимально разумное увеличение», т.е. более длинные фокусы нам новых деталей уже не дадут. «Увеличение» на снимке при апертурах порядка 100 мм и более будет уже весьма существенным – я бы для начала советовал поснимать на фокусных в районе 600 – 1300 мм. «Растянуть» фокусное на телескопе, при необходимости, можно поместив в фокусер между фотоаппаратом и объективом линзу Барлоу – они обычно бывают 2х, 3х, 4х и 5х (это кратности). Т.е. используя телескоп 100/900 совместно с 2х барлоу, его фокусное станет эквивалентным 1800 мм, число f вырастет с 9 до 18 со всеми вытекающими — экспозицию при прочих равных надо будет длинней. Если вместо объектива будет использоваться телескоп, то для сопряжения будет нужно Т2 т-кольцо для соответствующего фотоаппарата, и, возможно, Т-адаптер на 1.25” или 2”.
Вообще съемка через телескоп – это довольно обширная тема сама по себе, и сейчас мы в неё углубляться не будем, ограничившись общими сведениями. Далее нам необходима цифровая зеркалка с полностью ручным управлением и возможностью преподъёма зеркала. Ещё нужен устойчивый штатив ( вообще при съемке небесных «стационарных» объектов лучше всего пользовать астрономический штатив (т. н. монтировку, моунт) экваториального типа с приводом – тогда слежение за объектом будет осуществляться без вашего участия, что не только даст удобство (объект никуда не будет «убегать» из поля зрения), но также уменьшит возможность смаза при относительно длинных выдержках с использованием длинных фокусных расстояний. Для сведения – луна, как и звёзды, перемещается по небу со скоростью примерно 1 градус дуги за 4 минуты. Угловой размер луны – половина градуса, т.е. 30 секунд дуги. Чтобы осуществить спуск затвора не сотрясая камеру необходим спусковой тросик или беспроводной пульт д/у.
Возможно, полезным будет возможность рассмотреть увеличенное изображение при фокусировке через видоискатель – например, насадку с изломом и увеличением 2.5х на искатель. Если у камеры есть «лайфвью» с возможностью увеличения – это очень хорошо. По выставлению диафрагмы на фотообъективах ничего подсказать не могу – тут надо в каждом конкретном случае искать компромисс между временем экспозиции и резкостью (как известно, у фотообъективов наилучшая резкость обычно достигается не на минимальных значениях диафрагмы, и, по сути, являет собой компромисс между «кривостью» оптического тракта и рабочей апертурой, ибо увеличением диафрагменного числа уменьшается рабочая апертура, а это значит – уменьшается теоретически достижимое объективом разрешение. У телескопов такой проблемы нет, они являются дифракционно-ограниченными приборами, т.е. их реальная разрешающая способность ограничивается особенностями природы света (по крайней мере, для центральной части поля зрения), так что в общем случае их дополнительно диафрагмировать, уменьшая рабочую апертуру не имеет смысла. Надо учитывать и факторы влияния атмосферы и важность термостабилизации оборудования.
Каждый из нас не раз замечал, как струиться воздух над костром, раскалённым шоссе, меняя очертания предметов. И чем больше апертура и увеличение, тем больше сей эффект выражен. Подразделить его можно на 3 группы:
1. Общая атмосферная турбулентность — тут уж ничего не поделаешь. Бывают ночи с крайне неспокойной атмосферой, от этого звёзды «мерцают».
2. неудачно выбранное место съемок – на асфальтовой, бетонной площадке, которая за день на солнце нагрелась, и всю ночь остывая будет «струить», на линии визирования есть отапливаемый дом, и т.д.
3. Нетермостабилизированное оборудование – при больших перепадах температуры, пока сам телескоп/объектив достаточно не остынет, хорошего изображения также можно не ждать – и чем больше масштаб изображения, тем более велико влияние всего вышеупомянутого. При дельте температур порядка 20 – 30 градусов термостабилизация объективов может занять более часа. При этом, как уже говорилось, чем больше «увеличение» (длиннее фокус), тем больше влияние всего, и чем меньше – тем, соответственно, проще и легче во всех смыслах.
Съемка
Итак, всё у нас готово к съемке – камера установлена на штатив или моунт, разрешён преподьём зеркала, к камере подсоединен дистанционный спуск, установлен предпочтительный режим и параметры съемки. Наводимся на луну – грубую наводку можно осуществить глядя вдоль оси объектива, потом – глядя в искатель камеры. Фокусируемся – как считаем лучше. Если у камеры есть лайфвью, я бы рекомендовал фокусироватся по нему с выставкой достаточного увеличения на нём. Делаем снимок, смотрим на экранчике – нет ли явной недо- или переэкспозиции? Снимаем побольше кадров, в т.ч. на один – два шага меняя экспопару в обе стороны.
Как правило, значительная часть кадров в такого рода съемках при последующем рассмотрении в полном масштабе оказываются негодными (опять же – чем больше фокусное расстояние, и соответственно, масштаб изображения, тем больше процент брака в общем). Посему, надо набрать достаточное количество, чтобы было из чего отобрать.
Источник
Техника фотографирования Луны
Луна поистине является самым благодатным астрономическим объектом даже для начинающего любителя астрономии. Самый скромный телескоп или зрительная труба позволяет разглядеть на ней такое количество деталей, что порой дух захватывает. Кажется, стоит протянуть руку, и ты коснешься этих загадочных вершин, выступающих близ терминатора из мрака лунной ночи. Но по истечении некоторого времени у каждого, наверное, возникает непреодолимое желание получить хорошую фотографию лунной поверхности. К счастью, это несложно сделать: высокая яркость Луны позволяет фотографировать ее с короткими выдержками, из-за чего отпадает необходимость в сложной экваториальной монтировке с часовым механизмом — вполне достаточно обычной азимутальной, лишь бы она была устойчивой. Поэтому, именно Луна, как правило, становится первым объектом съемок любителей астрономии.
Оптика
С чего начать? Прежде всего, необходимо подобрать соответствующую оптику. Для фотографирования Луны вполне сгодится телескоп или зрительная труба с диаметром объектива более 50 мм. Подойдут также телеобъективы типа «Таир», «Рубинар», «МТО» и им подобные. Если вы располагаете аналогичными инструментами, можете смело читать дальше.
Простейшим способом фотографирования Луны является ее съемка с длиннофокусным телеобъективом или в прямом фокусе телескопа (при этом штатный объектив из камеры выворачивается). Зная фокусное расстояние системы, очень легко оценить ожидаемый размер Луны на негативе: ее диаметр в сантиметрах будет примерно равен фокусному расстоянию объектива (или эквивалентному фокусному расстоянию) в метрах. Так, в прямом фокусе телеобъектива «МТО-1000» или телескопа с фокусным расстоянием 1000 мм изображение Луны на негативе составит 10 мм, тогда как телеобъектив «ЗМ-6А» (F=500 мм) позволит получить Луну диаметром около 5 мм. Из этого следует, что если фокусное расстояние телескопа менее полуметра, то мелких подробностей на диске Луны при фотографировании в прямом фокусе различить не удастся, так как на отпечатке с негатива, на котором диаметр Луны меньше 5 мм, будут видны лишь самые крупные образования.
Выход из положения заключается в увеличении эквивалентного фокусного расстояния используемой вами системы. При съемках с телеобъективами можно использовать телеконвертеры. Применяя, например, 2-кратный телеконвертер типа «ТК-2М» с телеобъективом «ЗМ-6А» можно получить на негативе Луну диаметром около 10 мм, что уже вполне достаточно для ряда целей. Как показала практика, можно использовать не один, а два телеконвертера и более.
При съемках с телескопом имеется больше возможностей изменить эффективное фокусное расстояние его объектива. Во-первых, можно воспользоваться линзой Барлоу, действующей аналогично телеконвертеру. Помещенная между объективом телескопа и фотокамерой (без штатного объектива), она увеличивает масштаб изображения на снимке.
Более радикальным методом увеличения размеров Луны на негативе является так называемая съемка с окулярной камерой. В этом способе вместо линзы Барлоу устанавливается окуляр или короткофокусный кино-или фотообъектив. Подбирая фокусное расстояние окуляра и меняя расстояние между окуляром и камерой (опять же без штатного объектива), можно добиваться нужного масштаба изображения. Эквивалентное фокусное расстояние (Fэкв) при съемках с окулярной камерой рассчитывается по формуле Fэкв=F·(l-f)/f, где F — фокусное расстояние объектива, f — фокусное расстояние окуляра, l — расстояние фотопленки от фокальной плоскости окуляра. Например, у вас есть телескоп с фокусным расстоянием объектива 1000 мм, вы взяли окуляр с фокусным расстоянием 25 мм и установили фотокамеру на расстоянии 100 мм от фокальной плоскости окуляра. Тогда эквивалентное фокусное расстояние будет равно 3000 мм.
Последний вариант преобразования фокусного расстояния системы — все оставить «на своих местах»: окуляр находится в окулярном узле, а штатный объектив — в фотоаппарате. В этом способе камера с объективом помещается сразу за окуляром телескопа. Эквивалентное фокусное расстояние такой системы выражается произведением увеличения телескопа на фокусное расстояние фотообъектива. Например, вы используете окуляр, дающий 33-х кратное увеличение, и фотоаппарат с объективом, имеющим фокусное расстояние 58 мм. Тогда эквивалентное фокусное расстояние системы будет равно 1914 мм.
Изменяя масштаб изображения, помните, что вы ничего не получаете «задаром»: поскольку диаметр объектива остается неизменным, то увеличение фокусного расстояния системы приводит к уменьшению относительного отверстия. Это, в свою очередь, означает, что изображение Луны становится более тусклым и для его проработки приходится увеличивать время выдержки. При этом уже не обойтись без помощи часового механизма, ошибки хода которого могут привести к потере качества фотографии. Кроме того, неспокойствие атмосферы, замывающее мелкие детали изображения, при длительных выдержках оказывает более сильное влияние, чем при коротких.
Если вы хотите получить на снимке вид Луны «от края до края», вам нужно проследить за тем, чтобы она полностью влезла в кадр. При использовании стандартной фотопленки с форматом кадра 24×36 мм хорошие результаты получатся, если диаметр Луны на негативе будет около 20 мм. Это достигается при эквивалентном фокусном расстоянии объектива 2000-2500 мм.
Механика
Для фотографирования Луны более всего подходят зеркальные фотоаппараты, например, типа «Зенит», так как они позволяют непосредственно видеть то, что через несколько секунд будет зафиксировано на пленке. Зеркальные фотоаппараты существенно облегчают наведение на резкость, однако следует помнить, что применяемые для этого в современных системах оптические клинья в условиях недостаточного освещения работают неэффективно.
При этом учтите, что диагональное зеркальце в фотокамере почти всегда разъюстировано, и поэтому нельзя фокусировать изображение по матовому стеклу без предварительной установки зеркала. Делается это так: берется заряженная камера и обычная линейка, они устанавливаются фиксированным образом так, чтобы линейка была видна в поле зрения объектива и находилась под углом -30° к оптической оси объектива; после этого наводим камеру на резкость примерно на середину линейки и делаем 3-4 снимка подряд с одной и той же фокусировкой (при этом запоминаем положение фокусиро-вочного кольца). После этого про являем пленку и смотрим в лупу: какая отметка линейки получилась самая резкая. Затем, установив в прежнее положение линейку и фотокамеру (с тем же положением фокусировочного кольца), смотрим по центру матового стекла: какое деление линейки в фокусе на самом деле. Если не то, что на пленке, то регулировочным винтом подправляем зеркало.
Кроме зеркальных можно использовать и другие фотоаппараты, конструкция которых позволяет снимать штатный объектив, если вы хотите производить съемки в прямом фокусе или с окулярной камерой.
Для крепления фотоаппарата к телескопу придется изготовить специальный переходник, один конец которого имеет резьбу под фотоаппарат, а другой вставляется или надевается на окулярную трубку телескопа (на Западе подобные переходники к телескопам выпускаются серийно под названием «Т-адаптер»). Изображение в этом способе съемок фокусируется перемещением окулярной трубки.
Когда производятся съемки с окуляром и штатным объективом фотоаппарата, камера закрепляется специальным кронштейном прямо к трубе телескопа, либо устанавливается на отдельный штатив. Объектив камеры устанавливается «на бесконечность», а резкость наводится с помощью окуляра телескопа.
Если вы пользуетесь не зеркальным фотоаппаратом, то для наведения резкости поступите следующим образом: наведите телескоп с фотоаппаратом на Луну, откройте затвор и заднюю крышку фотоаппарата, к кадровому окну прижмите кусочек матового стекла и сфокусируйте изображение. Затем можно вставлять пленку и начинать съемку. Естественно, в этом случае телескоп должен быть снабжен искателем.
Эмульсия и выдержка
Для любительского фотографирования Луны годится, в принципе, любая пленка. Особенно мудрствовать здесь не стоит. Помните только, что высокочувствительные пленки (более 200 единиц ISO) имеют крупное зерно, которое хорошо будет заметно при печати с большим увеличением. У низкочувствительных эмульсий (менее 32 единиц ISO) зерно незначительное, но при фотографировании понадобятся более длительные выдержки, а это может привести к размыванию изображения.
С какой же выдержкой необходимо снимать Луну? Экспериментально это можно определить с помощью экспонограммы. Для ее получения сфотографируйте Луну со всеми выдержками, имеющимися у фотоаппарата.
Здесь необходимо сделать одно замечание. При фотографировании неподвижным телескопом (то есть без часового механизма) максимальная выдержка не должна быть более той, при которой происходит смещение Луны на пленке на величину, превышающую кружок рассеяния фотоэмульсии. В таблице слева приведены значения максимальных выдержек в зависимости от эквивалентного фокусного расстояния телескопа (кружок рассеяния принят 0.05 мм). На пределе, можно увеличить выдержку вдвое, но не более, в противном случае изображение будет смещенным.
Проявив нашу экспонограмму в проявителе, рекомендуемом для данного типа эмульсий, мы определим наиболее удачную выдержку для данной фазы Луны. Следует подчеркнуть, что яркость Луны в зависимости от фазы значительно меняется. Поэтому при малых фазах выдержка будет в несколько раз больше, чем при полнолунии. Учтите, что здесь может возникнуть ситуация, когда понадобится выдержка большая максимально допустимой при съемке с неподвижной камерой. В этом случае следует либо воспользоваться часовым механизмом, либо перейти на более чувствительную эмульсию и обойтись более короткой выдержкой. Можно также проявлять пленку в несколько раз дольше, чем это указано в инструкции, что равносильно увеличению чувствительности пленки.
Астрономы часто пользуются правилом, согласно которому выдержка при съемке Луны в фазе между полнолунием и четвертью должна быть в 2 раза больше выдержки для Луны в полнолунии. Луна в первой четверти требует увеличения экспозиции еще в 2 раза. Между четвертью и новолунием выдержка увеличивается опять в 2 раза, и последнее 2-кратное увеличение времени выдержки необходимо для съемок узкого лунного серпа. Во всех случаях не стоит экономить пленку, а лучше делать запасные снимки с выдержкой, большей и меньшей, чем теоретическая.
Техника съемок
При фотографировании Луны (и не только Луны) для исключения вибраций следует применять фототросик. Если вы пользуетесь фотоаппаратами типа «Зенит», то я бы не рекомендовал применять выдержку 1/30 секунды. Дело в том, что при этой выдержке происходит сильная вибрация затвора, и изображение получается смазанным. Для устранения вибраций при фотографировании с выдержкой от руки (режим «В») можно поступить следующим образом: подведите Луну в центр кадра, заслоните объектив (крышкой, картонкой, шапкой, наконец), одной рукой нажмите на спуск фототросика, затем другой рукой откройте на нужное время заслонку и снова закройте, после чего можно отпустить затвор.
Длиннофокусные телеобъективы обычно довольно сильно чувствительны к температуре окружающей среды, вследствие чего установка «на бесконечность» часто не совпадает со значком х. Поэтому, если нет уверенности в правильной фокусировке, следует делать «вилку фокусов», снимая Луну как немного дальше, так и немного ближе от риски «бесконечность».
Если фокусное расстояние вашего телескопа или телеобъектива не превышает 600 мм, то с его помощью можно получить интересные фотографии Луны на одном кадре. Особенно красивы заходы молодого месяца. Для получения такого снимка подведите изображение Луны к левому верхнему краю кадра, установив предварительно выдержку в режим «от руки». Затем закройте объектив заслонкой, откройте и зафиксируйте затвор фотоаппарата. Далее произведите первую съемку, делая выдержку от руки с помощью заслонки. Подождите около 2 минут (за это время Луна сместится на величину своего диаметра) и снова делайте выдержку, и так, пока Луна не выйдет из кадра (поле зрения вашего астрографа следует предварительно рассчитать).
Еще проще получать подобные снимки при помощи фотоаппарата, конструкция которого позволяет отключать перемотку пленки при взводе затвора. Главное — не забыть потом снова включить перемотку, иначе последующие снимки попадут на тот же кадр, и работа будет испорчена. Варьируя интервалами между последовательными экспозициями Луны, вы сможете определить частоту расположения лунных дисков на снимке, которая вам больше нравится.
Теперь коротко рассмотрим особенности фотографирования с конкретными телескопами.
Телескопы «Алькор» и «Мицар», к сожалению, не позволяют фотографировать в прямом фокусе без переделки окулярного узла. Наиболее удачные снимки Луны на этих телескопах вы сможете получить с линзой Барлоу (без окуляра) или с окулярной камерой. Окулярное увеличение предпочтительнее, так как при использовании линзы Барлоу изображение на краях кадра заметно искажается.
Школьные 60- и 80-мм рефракторы позволяют снимать в прямом фокусе. Для увеличения фокусного расстояния можно применять телеконвертеры.
Фотографирование со 150-мм менисковыми «Инте-сами» или «Альтерами» не составит проблем, так как для этих телескопов выпускаются переходники для крепления «Зенита», а некоторые их модификации снабжены часовыми механизмами.
В заключение, автор советует читателям не расстраиваться при первых неудачах. На начальном этапе они неизбежны и не должны вас смущать. Сам я, помнится, перепортил немало пленок прежде, чем удалось получить нечто похожее на Луну. Зато какой была радость первой победы! Надеюсь, что и вы ее испытаете.
Окулярная камера для «Мицара»
У многих любителей астрономии имеется телескоп «Мицар» производства Новосибирского приборостроительного завода. К сожалению, его конструкция не позволяет производить съемку в главном фокусе без серьезной переделки трубы телескопа. Однако, сделать для него окулярную камеру для съемки Луны и планет — вполне по силам каждому.
Я хотел бы предложить один из вариантов подобной приставки, изготовленной мной для съемок с фотоаппаратом «Зенит». Для ее изготовления вы можете воспользоваться имеющимся в продаже комплектом удлинительных колец «УТЗ» с резьбой М42х1 для «Зенита». Возьмите самое длинное кольцо (1) и симметричный 25-мм окуляр (2) из комплекта к «Мицару». Так как внешний диаметр окуляра меньше внутреннего диаметра удлинительного кольца, то придется сделать уплотнительное кольцо (3). Кольцо можно выпилить лобзиком из фанеры или выполнить из металла, если есть доступ к токарному станку.
Собирается приставка в следующей последовательности. В удлинительное кольцо вставляется уплотнитель, затем вставляется окуляр. Чтобы окуляр держался крепче, можно просверлить три отверстия в удлинительном кольце под болтики (4), которыми и закрепится окуляр.
Используя различное количество колец и линзу Барлоу, вы сможете получать разное окулярное увеличение. С такой приставкой можно успешно фотографировать Луну, Солнце и планеты.
Источник