Aggiornamento settembre 2007
a cura di Riccardo Di Nasso

Premessa Sensori e importanza del RAW
Il rumore Raccordi per telescopio e Obiettivi
Comandi di scatto remoto e software Preparazione e impostazione della fotocamera
Sessione di scatto e calibrazione Dark Frame, Flat Field, Offset e calibrazione
Filtri di Convoluzione e Deconvoluzione Esempi di foto astronomiche

 

Costruzione di un Dark Frame

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Foto costruzione di dark frame
con la tecnica del tappo

Come si è detto sopra, in astrofotografia è importantissimo abbattere il rumore. Infatti, se si scattano diverse foto notturne con elevati ISO tipo 800 o 1600 e disattivando l'algoritmo di riduzione del rumore noise, noteremo alcuni pixel di colore diverso (colorati in tonalità R, G o B a causa del filtro Bayer a mosaico) presenti in ugual modo (circa il 70%) su tutte le foto.

Questo infatti, è il rumore dato dagli Hot Pixel che, per eliminarlo, useremo il metodo della sottrazione del Dark Frame. Costruire un Dark Frame è semplicissimo, basta scattare una foto al buio con il tappo sull'obiettivo o sul telescopio, coprendo il mirino se siamo in ambiente illuminato e mantenendo il medesimo tempo di esposizione e la medesima temperatura di scatto. A questo punto basterà sottrarre l'immagine dark alla nostra precedentemente scattata ed il gioco è fatto.
Ma di solito non faremo solo uno scatto singolo ma una serie di scatti, per cui la cosa si complica, ed in teoria ad ogni scatto dovremmo levarci un dark.

Per poter calibrare perfettamente le nostre immagini dovremo allora creare una sequenza di Dark Frame. Se abbiamo ad esempio fatto una decina di scatti ad una galassia con il medesimo tempo, dovremmo altresì fare (il massimo sarebbe 10 scatti) almeno 6-9 dark frame da poter utilizzare successivamente per la calibrazione delle immagini. Attenzione però, su soggetti particolari tipo M42 dove la sommatoria delle immagini è formata da scatti con diversi tempi di esposizione, dovremmo allora ricordarci di costruire dei Dark Frame con tempi ovviamente diversi.

Al fine di ridurre al minimo il rumore, dobbiamo evitare di scaldare la macchina, specialmente d'estate dove già la temperatura esterna anche di notte è alta. Quindi quando è possibile tenere gli ISO al minimo ed accendere la macchina un istante prima della sessione di riprese.

Comunque nella mia esperienza ne ho viste di tutte, reflex infilate nelle borse frigo da campeggio, reflex infagottate con cubetti di ghiaccio, piastre attaccate alla base del corpo macchina raffreddate con ventole da computer o addirittura raffreddate con piastre di peltier, fino ad abbattere ("a detta loro") quasi 20°C rispetto alla temperatura esterna.

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Raw originale
Dark frame

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Originale sottratto il dark
Finale (processato)


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Costruzione flat field

Costruzione di Flat Field

Per migliorare il segnale/rumore, oltre che ad eliminare il rumore con il Dark Frame, potremo provare a compensare altri difetti in modo da aumentare l'informazione. I fotoni provenienti da una lontanissima galassia, dopo aver attraversato gli strati dell'atmosfera subiranno nell'ultimissima parte del loro percorso, una piccola serie di alterazioni. La luce verrà affievolita in alcune zone per la presenza di polveri o aloni sulle ottiche, verrà deformata dal nostro sistema fotocamera-raccordo-telescopio ed ancora da una diversa risposta non uniforme dei pixel del sensore.

Per migliorare l'informazione dovremmo allora scattare una foto ad un soggetto perfettamente illuminato, ovvero realizzare un Flat Field. Se il nostro sistema fosse perfetto, colpito dalla nota quantità di luce, tutti i pixel dovrebbero reagire allo stesso modo fornendo una immagine perfettamente uniforme sull'intero fotogramma. Il Flat Field invece ci dirà, come ogni pixel a reagito alla luce rispetto ad una risposta ideale evidenziandone i difetti.


Per costruire un Flat Field è necessario scattare una foto ad un soggetto incolore uniformemente illuminato meglio se bianco o di grigio medio ad una distanza di circa 40/50cm, mantenendo la solita messa a fuoco per la ripresa e sovresponendo il tempo di esposizione cercando di non saturare troppo l'immagine. Anche in questo caso occorrerà avere più Flat Field da poter utilizzare per la fase di calibrazione, ma non dimentichiamoci che anche queste immagini (Flat Field) non saranno esenti da rumore e l'unica soluzione per essere
sicuri di una ottima calibrazione sarà l'esecuzione dei Dark Frame del Flat Field con il solito numero di scatti e con il solito tempo di esposizione e temperatura.


Costruzione di Offset

Per la perfetta ed accurata calibrazione dell'immagine alcuni programmi richiedono anche un immagine Offset, ma la parola non ci deve trarre in inganno, è solamente un Dark Frame che mostra il rumore elettronico intrinseco dato con un tempo di esposizione più vicino alla zero.

Occorrerà quindi scattare una decina di foto con il tappo sull'obiettivo ad un tempo velocissimo che nel caso della D80 è 1/4000 di sec.
Occorrerà fare la media di queste immagini avendo così l'immagine Offset e salvandola sul computer avremo modo di poterla usare sempre dato che l'impronta elettronica della fotocamera non cambia mai.


Calibrazione

Esistono molti programmi come sopra detto per il controllo e la gestione delle immagini astronomiche digitali, addirittura anche Photoshop CS è possibile utilizzarlo a questo scopo. Ma per questo tipo di calibrazione useremo il programma gratuito Iris che, anche se molto complicato, ha una potenzialità nell'astrofotografia a 360°.

Aprendo il menu "Digital photo" e selezionando "See Exif" caricheremo tutte le nostre immagini di sessione in formato Raw. Poi per prima cosa dovremo mediare le immagini di calibrazione (dark e flat), in modo da confrontare i valori di luminosità dei pixel di ogni singolo scatto tra di loro in modo da avere un'unica immagine media di valore (dark master) da poter sottrarre ai nostri scatti reali. Ovviamente più immagini dark e flat faremo e più il nostro file mediano sarà preciso, anche se in fase di scatto non è semplice realizzare tante immagini per il poco tempo a disposizione. Sempre dal menù "Digital photo" di Iris selezioniamo "make a dark" dove scriviamo al nome: "dark", il numero delle immagini: in questo caso "7" da trattare ed il metodo che sarà: "Median".

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Solita cosa, faremo anche per il mediano del Flat field (Flat master) selezionando "make a flat-field" dalla solita tendina "Digital photo" impostando come numero di immagini: 7 nel nostro caso e per numero di normalizzazione per le nostre reflex intorno ai 5000.
Ricordando in tutti e due i casi di aver caricato l'immagine offset delle nostre riprese.

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Il passo successivo è quello di togliere il rumore (sottrazione del master dark) e ottimizzare l'informazione (applicazione del master flat tenendo conto di avergli tolto anche ad esso il dark) ad ogni immagine della ripresa. Si può fare ovviamente a mano oppure, come tanti programmi astronomici offrono, in automatico. Sempre in Iris basterà per esempio selezionare dalla solita tendina "Digital photo" l'opzione "processing" in cui metteremo in ordine il nome generico del file, dell'offset, del master dark, del master flat, il nome finale del file ed il numero degli scatti da processare.

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