McGoris #145 - Astrofotografia smartfonem - czy to możliwe?

Czy za pomocą smartfona można spróbować swoich sił w astrofotografii? Nie tylko ograniczać się do fotografowania Księżyca czy planet, ale również pójść nieco dalej - np. na obiekty głębokiego nieba (mgławice, galaktyki itp.). 

1. Wstęp

Rozwój technologii jest ogromny. Matryce aparatów są coraz lepsze, czulsze i mają coraz więcej megapikseli. Jeśli porównamy pierwsze aparaty cyfrowe do współczesnych to niebo a ziemia, a w dzisiejszych czasach to nawet smartfony posiadają bardzo dobre matryce i można nimi wyciągnąć naprawdę sporo.

Jednak trzeba pamiętać, że mimo wszystko bariery zdolności rozdzielczej między taką lustrzanką, a smartfonem nie da się przeskoczyć. Chodzi tutaj o rozmiar fizyczny piksela, wielkość obiektywu i ile wpada do niego światła. Im większy piksel oraz średnica obiektywu, tym lepsza jakość i zdolność rozdzielcza, czyli więcej detali możemy wyłuskać ze zdjęcia. 

Matryca smartfona jest bardzo malutka, co oznacza, że 20 czy 30 megapikseli w tak małej matrycy to pic na wodę. Zdolność rozdzielcza przez to będzie mniejsza, a matryca będzie bardziej podatna na szumy i inne wady optyczne, szczególnie w gorzej oświetlonych miejscach.

2. O astrofotografii

Zanim przejdziemy do astrofotografii "smartfonowej", to na początek krótki wstęp odnośnie podstaw astrofotografii. Trzeba mieć świadomość, że astrofotografia rządzi się swoimi i odmiennymi prawami niż klasyczna fotografia.

Na początek zapoznam was z podstawowymi parametrami zdjęć, które możemy ustawiać podczas trybu manualnego. Podczas trybu "auto" aparat/smartfon ustawia je za nas.

EKSPOZYCJA/CZAS NAŚWIETLANIA

Robienie zdjęć w dzień nie jest szczególnie trudne. Można bez problemu pstrykać zdjęcia z ręki bez poruszenia. Nawet można szybko poruszający się obiekt "zamrozić" na zdjęciu. Czas naświetlania w jasny słoneczny dzień jest bardzo krótki - nawet 1/1000, 1/2000 czy nawet 1/4000 sekundy.

Niestety im ciemniej, tym trzeba zastosować dłuższe czasy naświetlania. W pochmurny dzień już wydłuża się do tych 1/400 czy 1/200 sekundy, a w lesie nawet poniżej 1/100 sek, przez co gdy trzęsą się nam ręce, zdjęcie może wyjść poruszone.

By robić zdjęcia o zmroku czy w nocy, potrzebne są już nawet kilku czy wielu-sekundowe czasy otwarcia migawki. Potrzebny jest nam już statyw.

CZUŁOŚĆ ISO

Czułość ISO to parametr, który określa czułość matrycy na światło. Im wyższe ISO, tym matryca jest czulsza i możemy zastosować krótsze czasy ekspozycji. Jednak coś za coś! Im wyższe ISO, tym większa podatność na szumy i ziarno, które pogarszają jakość zdjęcia. Maksymalne, użyteczne ISO zależy od aparatu. W nawet lepszych lustrzankach podczas fotografowania w ciemności nie warto przekraczać ISO 3200. W jasny, słoneczny dzień ustawiane jest najmniejsze, możliwe ISO - najczęściej 50 lub 100.

Przysłona

Przysłona obiektywu decyduje o tym ile światła wpada do matrycy i jaką będziemy mieć głębię ostrości. 

Najprościej mówiąc składa się ona z płatków, dzięki którym możemy regulować otwór przez który wpada światło do matrycy. Określa się ją literą f i znaku /, po którym występuje cyfra. Im mniejsza cyfra, tym otwór jest większy i wpada więcej światła. Im większa, tym otwór jest mniejszy.

Źródło: wikipedia.org

Jak to działa i po co się ją reguluje?

Im większe domknięcie przysłony, tym mamy większą głębię ostrości, ale kosztem mniejszej ilości światła(trzeba zastosować dłuższy czas ekspozycji) i zdolności rozdzielczej.

Podczas nocnych obserwacji przeważnie otwieramy ją całkowicie. Choć niekoniecznie. Na "pełnej dziurze" wpada nam najwięcej światła, jednak warto lekko domknąć przysłonę, gdyż może być problem z ostrością (zależy od obiektywu).

Ostrość/Autofocus

Bardzo ważne jest też posiadanie opcji manualnego ustawiania ostrości. W ciemnym miejscu, czy na jednolitym tle automatyczna ostrość (autofocus) często będzie się gubił.

Format zapisu zdjęcia

Najczęstszym formatem zapisu zdjęcia jest format .jpg. Jeżeli mamy tylko taką możliwość, zmieńmy na tzw. RAW'y, czyli bezstratny format (zajmują więcej, ale mają więcej danych). JPG to już zdjęcie skompresowane.

Modyfikacje matrycy

Jest to możliwe tylko w aparatach fotograficznych i często jest to stosowane w astro-fotografii. Najczęściej stosowanym zabiegiem jest zdjęcie podstawowego filtra podczerwieni (IR-cut) z matrycy, dzięki czemu lepiej widać słabe, wodorowe mgławice, które najwięcej światła emitują gdzieś w tym zakresie.

3. Astrofotografia smartfonem - czy da się?

Oczywiście, że się da. Efekty nie będą aż tak dobre jak w drogich aparatach fotograficznych, jednak z punktu widzenia amatora można naprawdę sporo osiągnąć!

Fotografia nocnego nieba - szeroki kadr

Za pomocą smartfona można sfotografować nocne niebo z rozciągającą się wstęgą Drogi Mlecznej. Już smartfon ze średniej półki potrafi zrobić całkiem niezłe zdjęcie! Potrzebujemy głównie:

- stabilnego statywu fotograficznego - do wykonania takiej fotografii potrzeba co najmniej 15 lub 30 sekundowej ekspozycji.

- możliwość manualnego sterowania parametrami (czas naświetlania, ISO itp.)

- ciemnego nieba (z dala od świateł - zauważyłem, że matryce w smartfonowych aparatach są bardzo wrażliwe na zanieczyszczenie światłem)

Smartfon, który posiadam to Xiaomi Note 8T - telefon ze średniej półki. Poniższe zdjęcia wykonałem w lecie podczas obserwacji na nocnej miejscówce:

Parametry: ISO 3200

Czas naświetlania: 15 sekund

Droga Mleczna z mojej miejscówki, wykonana 12-08-2020r. Okolice centrum naszej galaktyki. Obróbka w Photoshopie.

Nocne niebo - strona północno-wschodnia. Widać bez problemu Galaktykę Andromedy, Gromadę Podwójną oraz M33.

Jak widać, zdjęcia te są dość mocno zaszumione. Szum zawsze powstaje przy wysokim ISO i długim czasie ekspozycji. Jak zredukować ten szum? Na pomoc przychodzi stackowanie zdjęć.

Stackowanie zdjęć to nakładanie kilku, kilkunastu czy nawet kilkuset zdjęć w jedno, główne zdjęcie. Pozwoli to na zredukowanie szumu i wyciągnięcie większej ilości szczegółów. Najpopularniejsze programy do stackowania to: Registax (planety i Księżyc) oraz DeepSkyStacker (obiekty głębokiego nieba).

Do stackowania można dołożyć jeszcze tzw.  klatki kalibracyjne. Najbardziej znane to: "darki", "biasy" i "flaty". Ja używałem tylko darków i tylko je opiszę.

Darki (dark frames) - są to zdjęcia wykonane na tym samym czasie naświetlania, na tym samym ISO, ale z zakrytym obiektywem. Klatka "dark" musi być wykonana w tej samej temperaturze otoczenia, by miała sens. Nie można zrobić sobie darków np. w domu, w ciepłym pomieszczeniu, wtedy odczytuje się inny szum.

Te klatki mają na celu redukcję szumów, usunięcia czerwono-purpurowych artefaktów spowodowane przez nagrzewanie się matrycy (tzw. amp glow) oraz martwych pikseli.

Zdjęcia

Za tydzień miałem znów piękne niebo i zrobiłem kolejne, tym razem postackowane zdjęcie Drogi Mlecznej.

Parametry zdjęcia:

Stack 15 klatek x 16s + darki

ISO: 3200

Droga Mleczna 15x16s ze smartfona + lekka obróbka w Photoshopie. Szum już zdecydowanie mniejszy i zdjęcie przyjemniejsze w odbiorze. Widać sporo mgławic i gromad gwiazd.

Jak na smartfona to zdjęcia wychodzą całkiem nieźle. Jedyny minus to to, że krajobraz jest poruszony (bo w tym czasie niebo się przemieściło).

Poniżej zdjęcie z opisem:

Opis widocznych obiektów.

4. Strzały z teleskopu

Za pomocą smartfona można spróbować swych sił, fotografując z okularu teleskopu. Potrzebny nam do tego specjalny adapter. Taki jak np. >>TUTAJ<< Wycelowanie jest jednak dość trudne. Trzeba dobrze ustawić telefon do okularu, co w ciemności jest dość problematyczne. 

Księżyc i planety

Na blogu często pojawiały się moje zdjęcia/nagrania planet czy Księżyca. Do planet i Księżyca zdecydowanie lepsza będzie kamerka. Dlatego odeślę was do konkretnego >>POSTA<< i pokaże wam moje najnowsze ujęcia Ksieżyca przy bardzo dobrym seeingu i powiększeniu 480x:

Obiekty głębokiego nieba (mgławice, gromady, galaktyki)

Kiedyś sobie pomyślałem - czy da się smartfonem sfotografować obiekty głębokiego nieba. Dzisiejsze telefony oferują już możliwość stosowania długich ekspozycji na dość wysokim ISO.

Mój teleskop to Synta 8". Smartfon przymocowany do okularu GSO SV 30mm. Niestety nie posiadam napędu podążającego za obiektem i mogę robić klatki maksymalnie po 1-2 sekundy, bo przy dłuższych ekspozycjach zdjęcia wychodzą poruszone. 

Wielka Mgławica w Orionie

Chyba najbardziej udane zdjęcie. Ok. 80 klatek po 1 sek. + darki + mocna obróbka w Photoshopie.

Galaktyki Bodego - 28x2s

Jak na smartfona - całkiem nieźle.

Gromada kulista M22 w Strzelcu - 16x2s

Gromada kulista M22 w Strzelcu.

Mgławica M57 w Lutni - jedna klatka

5. Podsumowanie

Nie spodziewałem się, że ze smartfona można aż tak dużo wyciągnąć. Ciekawi mnie jak wyglądałaby astrofotografia smartfonowa gdybym miał napęd podążający za obiektem. Na koniec przedstawię wam jeszcze kilka problemów związanych z fotografowaniem smartfonem:

- Mam możliwość zastosowania 32 sekundowej ekspozycji, ale dałem 16. Dlaczego? Ponieważ na 32-sekundowych zdjęciach gorzej widać niż na 16. Spowodowane jest to najprawdopodobniej oprogramowaniem aparatu.

- Mam problem z nagrywaniem jasnych obiektów - np. Marsa. Mars robi dziwną aureolę, a jak bardzo zmniejszę ekspozycję, to wychodzi blady obraz bez szczegółów. Spowodowane jest to pewnie wbudowanym "poprawiaczem" obrazu, który nie radzi sobie przy fotografii nocnej. 

- Wada optyczna okularu - na brzegach obraz się rozciąga (tzw. koma), ale to raczej wina okularu w teleskopie.

Czy ktoś z was, kto posiada zaawansowany sprzęt (montaż paralaktyczny z napędem) próbował robić zdjęcia smartfonem? Jeśli tak, to napisz w komentarzu :)

Pozdrawiam, McGoris