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ASSOCIAZIONE ASTRONOMICA CORTINA
AUTUNNO AL PLANETARIO - Planetario “Nicolò Cusano” 1/10–3/12/2010
Lezione 6: Fotografia del Cielo, consigli pratici e tecniche di ripresa
NOZIONI DI ASTROFOTOGRAFIA
L'astrofotografia, o fotografia astronomica è la fotografia usata per riprendere corpi celesti. Le tecniche astrofotografiche possono
impiegare fotocamere digitali, sensori elettronici, o fotocamere con pellicola chimica.
A causa del movimento di rotazione terrestre da ovest verso est, la sfera celeste ruota apparentemente in senso opposto da est
verso ovest e con essa i pianeti e tutte le stelle: tale situazione richiede al fotografo di compensare detto moto, tramite apposite
montature dette equatoriali, in modo da contrastare il moto apparente ed il conseguente "effetto di mosso" presente nelle foto.
Nelle riprese del cielo profondo si usano bassi ingrandimenti ma elevati tempi di esposizione mentre per le foto ad alta risoluzione si
usano altissimi ingrandimenti ed esposizioni di solito più brevi. Esposizioni prolungate con lunghe focali richiedono di conseguenza
treppiedi molto solidi e meccaniche di precisione.
Mentre nella fotografia classica gli obiettivi fotografici sono caratterizzati da focali contenute (da 18mm per i grandangolari ai 400
mm per i teleobiettivi) e luminosità elevate (da basi di f/1,2 a f/5,6) per consentire riprese con tempi di esposizione ridotti
(tipicamente minori di 1/60 di secondo), nella fotografia astronomica si usano tipicamente focali maggiori (con conseguenti maggiori
ingrandimenti) e luminosità minori (per ridurre i costi). Tutto ciò, unito al fatto di dover riprendere oggetti piuttosto deboli, richiede
tempi di esposizione superiori al secondo.
ASTROFOTOGRAFIA CON TREPPIEDE
La più semplice tecnica astrofotografica è quella della semplice foto con treppiede fotografico. Questo mezzo ha il pregio della
semplicità ma anche il problema di non consentire l'inseguimento del cielo il quale potrebbe risultare "mosso".
Tipiche di questa tecnica sono le foto cosiddette "strisciate", ottenute riprendendo una porzione di cielo per un tempo prolungato
nelle quali si visualizza lo spostamento apparente delle stelle sotto forma di archi. Questa tecnica oltre a visualizzare il moto degli
astri permette di individuare le meteore. Esse infatti appariranno come una traccia diversa da tutte le altre.
Sempre con il treppiede, utilizzando pellicole molto sensibili, oppure tramite una reflex digitale opportunamente regolata, è possibile
catturare le principali stelle e le costellazioni, mantenendo il tempo di esposizione basso, al di sotto dei 30 secondi utilizzando un
obbiettivo grandangolare. Con questo tempo il moto apparente del cielo non presenta ancora l'effetto "mosso", pertanto è possibile
ottenere ottime fotografie.
GLI STRUMENTI PER L'ASTROFOTOGRAFIA
L'astrofotografia è praticata a livello amatoriale tramite strumenti piuttosto precisi. Essenziale è certamente la presenza di una
montatura stabile e ben bilanciata e la possibilità di eseguire tutte le correzioni di inseguimento necessarie.
La reflex analogica
L'astrofotografia tramite la reflex analogica è quasi totalmente soppiantata dal digitale. La foto analogica comunque mantiene per
certi versi la sua validità, seppure le pellicole soffrono del difetto di reciprocità, per cui dopo un certo tempo di esposizione, la
pellicola fotografica va in saturazione e non si impressiona più. Per questo motivo è necessario saper scegliere la giusta pellicola in
base al soggetto da fotografare. Questo aspetto costituisce più di ogni altro un limite oggettivo a tale metodo di ripresa.
La reflex digitale
Anche con una fotocamera digitale, per i modelli compatti è possibile eseguire interessanti foto astronomiche. Sui soggetti che
richiedono tempi di esposizione brevi la qualità è ottima. È possibile eseguire foto sia con il metodo della proiezione d'oculare che a
fuoco diretto, qualora si abbiano gli opportuni adattatori.
La fotocamera digitale
Anche con una fotocamera digitale, per i modelli compatti è possibile eseguire interessanti foto astronomiche. Sui soggetti che
richiedono tempi di esposizione brevi la qualità è ottima. È possibile eseguire foto sia con il metodo della proiezione d'oculare che a
fuoco diretto, qualora si abbiano gli opportuni adattatori.
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La 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.
Grazie alla tecnica di modifica introdotta da Steve Chambers, le webcam Vesta e Toucam della Philips, nonché altri modelli,
vengono modificate affinché la velocità di scorrimento dei frame venga rallentata. In questo modo la webcam aumenta la propria
sensibilità divenendo un piccolo CCD sfruttabile con gli oggetti del profondo cielo.
Il CCD
Il CCD 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 moderatamente 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 ottenere un filmato in cui i singoli frame posseggono ampi tempi di esposizione.
L'ottenimento dell'immagine definitiva, nel caso del CCD come di una webcam, richiede una certa conoscenza nell'ambito
dell'elaborazione digitale delle immagini, tramite l'uso di appositi software.
ALCUNI CONSIGLI PRATICI PER REALIZZARE IMMAGINI ASTRONOMICHE CON UNA SEMPLICE
MACCHINA FOTOGRAFICA
Abbigliamento:
•
Abbigliamento adeguato "a cipolla", in camminata leggeri ma durante le riprese rimanere caldi il più possibile.
•
Se non andate in macchina, avere un cambio di maglietta...non c'è di peggio che rimanere al freddo sudati
•
Tenere conto che con i guanti è difficile operare con la macchina fotografica,
•
E’ altresì vero che è lo stesso molto difficile operare con mani "gelate"
•
Spesso si parte da casa con una temperatura ma poi stando fermi, il freddo si fa sentire, avere da coprirsi
Attrezzatura:
•
Qualsiasi macchina con possibilità di tempi lunghi...
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Cavalletto stabile ( a volte è bene attaccare la borsa o zainetto sotto al cavalletto)
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Cavetto comando, o sistemi senza fili , o autoscatto
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Batterie di riserva- le batterie con il freddo durano molto meno, un buon sistema tenere la batteria al caldo (tasca interna, e inserirla
in macchina quando serve)
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Memoria capiente
•
Piccola luce per le manovre essenziali
•
Lampade per camminate-(ne ho sempre 2)
Operatività
•
Nel momento in cui si pensa di partire è bene controllare il materiale e le impostazioni della macchina , così da non trovarsi al
freddo a smanettare con menu e impostazioni.
•
Meglio se abbiamo già un'idea di quello che faremo, cioè sequenze di immagini, scatti da unire in panoramica o semplicemente
immagini, in modo da distribuire i tempi, ( la terra gira e le ore in questo tipo di attività scappano insieme ad eventuali oggetti o
costellazioni che vogliamo riprendere).
•
Se il posto lo conosciamo già, meglio, così sappiamo quali sono le angolazioni paesaggistiche migliori. Consideriamo che se le foto
diurne normalmente richiedono poco cielo a meno che non ci siano effetti di nuvole o luce particolare, la notte andiamo per
riprendere stelle, costellazioni, comete, quindi il cielo occuperà una parte importante dell'immagine.
•
Spesso prima di partire do un'occhiata all'astrolabio, o stellarium, giusto per capire quali oggetti avrò e a quali ore, anche se poi
nell'immagine ricavata le stelle sono così tante che non riesco a ritrovare le costellazioni e oggetti che a occhio parevano chiare.
•
Un po' di luna toglie qualche stella ma arricchisce di colore le immagini, ci consente di scattare a ISO più bassi e ci evita una buona
parte di rumore sulle immagini, inoltre ci si muove meglio anche senza l'uso di lampade
•
Troppa luna fa sparire le stelle, rimangono solo le più luminose ed il paesaggio è già fin troppo chiaro anche con pochi secondi e
bassi ISO.
LE RIPRESE
•
E’ molto importante conoscere bene la propria attrezzatura, avere familiarità con regolazioni e possibilità racchiuse nei vari menù.
•
Nella foto notturna la luminosità degli obbiettivi è fondamentale, ( fa sempre la differenza anche nelle foto diurne, tant'è che quasi
sempre più è luminoso l'obbiettivo più costa) abbiamo bisogno di avere diaframmi molto aperti anche se questo aspetto toglie
profondità di campo, quindi occhio al fuoco.
•
Normalmente uso una reflex in posizione manuale, cioè scelgo sia i tempi che i diaframmi . Gli Iso utilizzati per le riprese
astronomiche variano tra i valori di 800 e 2000 ISO, con un bilanciamento del bianco su "ombra" o "nuvoloso" (foto più calde),
scattato sempre in raw.
•
E’ importantissimo che la macchina consenta di scattare in raw.
•
Naturalmente scattando in raw il file ottenuto è molto pesante in quanto contiene tutte le informazioni che il sensore poteva cogliere,
ed è ancora da sviluppare, richiede molta memoria ma sarà sempre possibile una volta sviluppato, ritornare all'originale. Lo sviluppo
lo si fa nel pc, quindi anche il bilanciamento del bianco lo si può fare in post produzione.
Se non si scatta in raw è bene avere un foglio bianco per fare il bilanciamento del bianco, comunque spesso basta scegliere un
bilanciamento come sopra...
Si può anche fare il bilanciamento sulla neve, basta sfuocare contro la neve, attenzione che non ci siano rami o pietre o erba o
ombre, che affiora tra la neve nel campo di ripresa, pena un errato bilanciamento, si deve scattare un' immagine della stessa
durata e con la stessa luce e impostazioni di quelle previste per la ripresa.
•
Se possibile fare il fuoco manualmente, ( se c'e la luna lo si può fare sulla luna)dovendo utilizzare diaframmi molto aperti e volendo
un cielo nitido e stelle a fuoco è meglio farlo magari in anticipo, la posizione manuale su infinito non dà garanzia che le stelle
saranno puntiformi. Ricordarsi poi che il fuoco è su manuale, basta toccare inavvertitamente la ghiera, magari spostandoci che si
sfuoca e a monitor, se non si ingrandisce al max non ci si accorge fino a quando non si scaricano nel pc. Non ci si rende conto che
le stelle non sono puntiformi. Conviene controllare sempre la prima foto dopo ogni spostamento ingrandendo l'immagine nel display
per vedere se le stelle sono ancora puntiformi.
•
Quasi tutte le attuali reflex consentono di poter sottrarre il rumore in modo automatico, cioè la macchina scatta una seconda
immagine a otturatore chiuso per la stessa durata della prima e va a sottrarre il rumore formatosi. Questo procedimento abbatte un
po' di rumore ma richiede tempi raddoppiati (sistema che comunque preferisco) per ogni immagine.
Diciamo che il rumore lo si può sottrarre anche in post produzione con programmi dedicati facendo attenzione a non fare sparire le
stelle.
•
Se la macchina è reflex e ha la funzione di alzata dello specchio alla prima pressione e lo scatto alla pressione successiva, è bene
usare questa funzione, ci evita il "micromosso" che può non essere notato con un grandangolo, (anche se ingrandendo l'immagine
facilmente lo notiamo) ma diventa evidente con un tele .
•
C'è l'opzione live view ormai diffusa anche su tutte le reflex -utilizzando questa funzione lo specchio è già sollevato quindi non serve
utilizzare la funzione di sollevamento dello specchio, per contro c'è un maggior consumo di batteria.
•
Se non c'è luna, oppure è appena una falcetta è difficile vedere bene cosa inquadriamo attraverso il mirino o nel display, quali
costellazioni o stelle o aspetti paesaggistici (alberi, pietre o altro) cadono realmente nel campo di ripresa. In genere guardo
attraverso il mirino e con una torcia prima dello scatto illumino gli oggetti che voglio inserire al bordo della ripresa, oppure controllo
sempre attraverso il mirino dove sono le stelle più luminose,.
Si può usare la torcia per "dipingere" gli oggetti che vogliamo in primo piano, oppure un colpo di flash regolato al minimo o
schermato e usato a mano.
•
Normalmente imposto la macchina sui 1000 ASA se scatto con un grandangolo con tempi sui 30" e un diaframma 2.8, ma
riducendo solo di pochi secondi il tempo o chiudendo il diaframma di un solo stop bisogna aumentare la sensibilità, questo
comporta un aumento del rumore.
•
Di recente ho cominciato ad usare il teleobbiettivo naturalmente con pose molto brevi per evitare il movimento delle stelle, in
questo caso sicuramente dovremo salire con gli iso e aumentare l'apertura del diaframma.
Per creare la traccia della rotazione terrestre viceversa ci vogliono esposizioni lunghe, diaframma più chiuso e possiamo scendere
un po' con la sensibilità iso, conviene sicuramente chiudere il diaframma a F8-11, usare il sollevamento dello specchio o partire con
il live view. Chiaramente se facciamo una posa di 10 minuti e abbiamo settato la macchina sulla sottrazione automatica del rumore,
il tempo per una immagine sarà di 20 minuti....
•
Se vogliamo fare sequenze di immagini da mettere poi in movimento dobbiamo procurarci un "temporizzatore" che ci permetta di
scegliere il tempo tra una posa e l'altra, teniamo anche conto che se la macchina sottrae automaticamente il rumore i tempi sono
radoppiati..
es. sequenza con grandangolo e pose di 25 secondi, con la sottrazione automatica del rumore dovrò settare il temporizzatore per
un'immagine al minuto, il che significa 60 foto X ora, quindi nella migliore delle ipotesi facendo scorrere la sequenza a 10 foto
secondo per un movimento appena accettabile come fluidità, avremo un filmato di 6 secondi....
POST PRODUZIONE
•
Il lavoro di post produzione, cioè lo sviluppo a pc delle immagini con programmi dedicati, nella foto notturna è inevitabile.
Se scattiamo nel formato raw, ormai presente anche in molte compatte, è come se avessimo un "vecchio" negativo ancora da
sviluppare, con il vantaggio rispetto al vecchio negativo che rimarrà sempre originale. Il nostro pc e i programmi dedicati a questo
scopo sono lo strumento di sviluppo, è quindi inevitabile imparare ad usare e spendere un po' di tempo per tirar fuori i dati che il
sensore della nostra macchina a catturato. Spesso l'immagine appare bella nel display, (il display è piccolo e ci sembra tutto bello),
apparentemente deludente a prima vista nel pc, per poi rivelarsi una volta sviluppata e calibrata una bella immagine.
•
Se scattiamo in formato jpeg l'immagine sarà già elaborata dal software della macchina, avrà già perso una buona quantità di dati,
quindi in post produzione la possibilità di regolazioni diminuisce notevolmente. Ogni nostro intervento a pc sul jpeg andrà a limitare
la possibilità di ritorno all'originale, conviene quindi lavorare sempre su una copia e mantenere l'originale integro. Magari nel tempo,
con l'esperienza, la nostra capacità di utilizzo dei programmi di elaborazione ci consentirà di rivedere e migliorare immagini scattate
in precedenza.
Spesso la differenza tra una bella immagine e una poco interessante è solo questione di sviluppo.
•
Un vantaggio non indifferente nello sviluppo delle immagini a pc è che possiamo intervenire in aree separate dell'immagine, e nella
foto notturna dove abbiamo tempi limitati dalla rotazione terrestre, ecco che possiamo recuperare un po' di luce e colore nello
sviluppo del cielo in un modo e del paesaggio con parametri diversi.
HDR da un'immagine:
L'HDR, acronimo di High Dynamic Range, è una tecnica utilizzata in grafica computerizzata e in fotografia per consentire che i
calcoli di illuminazione possano essere fatti in uno spazio più ampio (un high range appunto) e si possano rappresentare valori di
illuminazione molto alti o molto bassi.
Le tecniche HDR sono fondate sulla natura fisica della luce. Per i calcoli si utilizzano le stesse unità di misura della fotometria, dove,
per esempio, al sole viene assegnato un valore di luminosità milioni di volte più grande di quello del monitor del personal computer.
L'HDR dà la possibilità di immortalare una scena avendo poi il totale controllo sull'immagine finale; ad esempio è possibile esporre
nuovamente la foto, correggendo o perfezionando il risultato finale.
•
Possiamo ottenere un HDR anche da una singola immagine raw, salvando almeno tre immagini ottenuti dallo stesso, una
sovraesposta una sottoesposta, per poi sommare le tre immagini con programma dedicato per HDR in modo da aumentare la
gamma dinamica, cioè luci e ombre su gamma più ampia. Molte immagini incredibili come sfumature, colori e riflessi, che vediamo
su riviste patinate, sono fatte così. Ma anche nella foto astronomica si usa normalmente, anzi forse proprio la fotografia astronomica
è all'origine di questo procedimento di somma di più immagini per avere un dettaglio ed una gamma dinamica migliore.
La funzione "bracketing" ormai presente su tutte le fotocamere anche su molte compatte, ci permette in molte situazioni di
migliorare la gamma dinamica, In particolare su albe e tramonti la somma di immagini scattate con sottoesposizioni e
sovraesposizioni , poi sommate in hdr possono dare grandi soddisfazioni. Normalmente si fissa il diaframma scelto (AV)e la
macchina scatterà un'immagine sovra e una sottoesposta, ma gli scatti possono essere più di tre...
L'esperienza conta molto, la nostra e quella degli altri...dobbiamo provare facendo tesoro di successi ed insuccessi senza mai
scoraggiarci e le soddisfazioni arriveranno.
SOGGETTI DELL'ASTROFOTOGRAFIA
Grande campo
Per immagine a grande campo si intende una vasta porzione di cielo notturno: una o più costellazioni, la Via Lattea, grandi
nebulose diffuse, e così via.
Le fotografie di immagini a grande campo si possono eseguire nelle forme più semplici mantenendo bassi i tempi di esposizione,
usando un semplice treppiede fotografico. Tuttavia per ottenere un'immagine più completa è necessario utilizzare una montatura
equatoriale motorizzata per inseguire l'oggetto.
Sebbene sia tecnicamente molto semplice se confrontata ad altri tipi di fotografia astronomica, ottenere un'immagine a grande
campo che non si limiti a riprodurre le costellazioni ma che mostri tutta la sua potenziale spettacolarità richiede un cielo
particolarmente buio, quasi privo di inquinamento luminoso, condizione che spesso costringe professionisti o semplici appassionati
a lunghe trasferte alla ricerca delle migliori condizioni.
Esempio di fotografia del cielo a largo campo (obb. 15 mm f/2,8 – exp. 30” – Canon Eos 350D)
Luna
La Luna è un soggetto relativamente semplice da fotografare, i tempi di esposizione sono piuttosto brevi, in frazioni di secondo. La
fotografia può avvenire sia con obiettivi fotografici che inquadrino l'intera estensione della luna (utile anche per foto di eclissi),
oppure tramite telescopio inquadrando porzioni se non dettagli come crateri, mari, fratture ecc.
Oltre alla fotografia tradizionale, è possibile sfruttare una fotocamera digitale compatta per proiezione di oculare, una webcam o
reflex digitale(DSLR).
Con una semplice webcam è possibile riprendere una grande quantità di fotogrammi che, allineati e mediati con opportuni
programmi, permettono di ottenere immagini di eccezionale dettaglio, eliminando statisticamente gli "errori" dovuti al rumore del
sensore. Utilizzando una reflex digitale e procedendo in un modo simile a quello utilizzato dalla webcam, è possibile ottenere grandi
immagini ad alta risoluzione e con poco rumore in crominanza. Ciò permette, attraverso un opportuno trattamento numerico, di
esaltare i naturali colori della superficie lunare al punto da renderli chiaramente visibili.
Il tramonto della Luna ripreso con una macchina digitale (Minolta Z1 – exp. 2”)
Pianeti
La fotografia tradizionale, ma anche quella digitale, in genere non rende a sufficienza ciò che risulta visibile all'oculare. Dovendo
usare necessariamente un telescopio ad alti ingrandimenti per visualizzare la superficie del pianeta, enfatizza anche il seeing e le
derive d'immagine all'interno dell'oculare. Pertanto l'unione di questi problemi determina immagini a basso contrasto e scarsa
qualità.
Il migliore metodo attualmente in uso è quello della ripresa su webcam, il quale permette di riprendere lunghi filmati del pianeta.
Estraendo poi i singoli fotogrammi, selezionando quelli di migliore qualità, allineandoli e mediandoli attraverso opportuni programmi,
è possibile eliminare statisticamente gli errori dovuti a seeing (a patto che non sia troppo scarso...) e al rumore termico ed
elettronico del sensore (dark frame).
Sole
Il Sole è un soggetto che necessita di un filtro solare, e come per la luna di bassi tempi di esposizione. Sfruttando filtri come l'Hα,
possono essere evidenziate strutture altrimenti invisibili. Anche la webcam è efficace con il Sole, permettendo d'ottenere immagini
ravvicinate di dettagli come le macchie solari.
Profondo cielo
L'astrofotografia del profondo cielo necessita di maggiore esperienza, oltre che di un'attrezzatura adatta. In questo caso, trattando
con tempi di esposizione prolungati, è necessario mantenere una grande precisione nella compensazione della rotazione terrestre
(si parla di inseguimento del telescopio) ed una giusta calibrazione dello strumento ottico. È necessario altresì, per minimizzare il
rumore di fondo dello strumento di ripresa (il rumore sarà minore nella camera munita di ccd che di cmos), raffreddare lo strumento
con opportuni apparati, quali ventole e celle di peltier. Gli attuali software consentono di eliminare automaticamente il dark frame.
Elemento essenziale è l'assenza di inquinamento luminoso che determina una diminuzione del contrasto delle immagini e uno
schiarimento dello sfondo del cielo. Inoltre può essere molto utile l'impiego di opportuni filtri adatti ad enfatizzare gli oggetti, in base
alla tipologia: nebulosa planetaria, nebulosa ad emissione, galassia, ammasso stellare. Queste foto possono essere eseguite con
tutti gli strumenti a disposizione: Reflex analogica e digitale, webcam e soprattutto CCD.
Comete
La fotografia cometaria è complicata da un elemento ulteriore di difficoltà, il moto relativo della cometa. Essendo un oggetto veloce,
ma soprattutto relativamente vicino alla terra, esso presenta un moto relativo rispetto le stelle, percepibile con un tempo di
esposizione prolungato. L'astro infatti risulterà mosso rispetto il fondo del cielo. Pertanto è necessario effettuare l'inseguimento e le
correzioni, sulla cometa e non sulle stelle.
La Cometa Mc Naught ripresa con una reflex digitale (Canon 350D – obb. 200mm f/2,8 – exp. 2”)
Eclissi
Le eclissi presentano un problema legato alla variazione di luce nel tempo. Dall'inizio del fenomeno sino alla fase di luminosità, è
necessario mutare i tempi di esposizione. Inoltre nella fase di totalità di una eclissi di Sole, è opportuno togliere il filtro solare di
protezione ed eseguire la foto a luce naturale.
TABELLA DEI TEMPI DI ESPOSIZIONE CON OBBIETTIVI DI DIVERSA FOCALE
SENZA OTTENERE IL MOSSO DELLE STELLE
Focale obiettivo in mm
Tmax in sec. per dec. 0°
28
20
23
40
35
16
18
32
50
11
13
22
135
4
5
8
200
3
4
6
300
2
2
4
500
1
1
2

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