Filtry w astrofotografii

Hej,

Pomyślałem, że dziś skrobnę trochę taki "artykuł" na temat filtrów używanych w astrofotografii. Dlaczego? A bo właśnie zaopatrzyłem się w pierwsze takie szkło :v

Temat jest złożony i bogaty, tutaj tylko trochę liznę o co chodzi i czym to się je, jeżeli ktoś będzie zainteresowany chętnie dopowiem więcej albo podzielę się odpowiednimi linkami do wypowiedzi mądrzejszych ode mnie.

Czym w ogóle jest filtr astrofotograficzny?

Mówiąc najprościej, jest to szkiełko umieszczane przed matrycą aparatu/kamerki, które przepuszcza tylko określony "typ" światła - linię, pasmo albo ich grupę. Pomaga walczyć z zanieczyszczeniem świetlnym i rejestrować obraz w pasmach niewidocznych dla ludzkiego oka.

Na potrzeby tego wpisu skategoryzowałbym filtry w taki sposób:

• szerokopasmowe
  

• wąskopasmowe
  

• mieszane
  

Filtry szerokopasmowe

Jak nazwa wskazuje, przepuszczają szerokie pasmo światła. Co to znaczy? A no mogą przepuszczać np. tylko określone kolory (czerwony, niebieski, zielony, czyli filtry RGB), wycinać ultrafiolet i podczerwień (tzw. filtry "IR/UV cut") bądź blokować najbardziej niechciane pasma rtęci i sodu - filtry typu "light pollution". Filtrów szerokopasmowych używa się do tworzenia kolorowych obrazów przy użyciu kamer monochromatycznych, bądź właśnie do fotografii z miasta, by możliwie zminimalizować efekt sztucznego oświetlenia.

Tutaj porównanie z użyciem filtra optolong l-pro:

zdjęcia zapożyczone z artykułu:

https://astrobackyard.com/optolong-l-pro-filter-review/

Pozbywamy się w ten sposób zanieczyszczenia światła i "otrzymujemy" niebo klasy wyżej.

Niesamowicie przydatna rzecz, ale należy pamiętać, że żaden filtr light pollution nie zastąpi "filtra benzynowego" Podjechanie w okolice, gdzie niebo jest naturalnie wolne od zanieczyszczenia światłem daje zawsze najlepszy efekt.

Filtry wąskopasmowe

Przepuszczają już bardzo konkretne linie, np wodorowe (H-beta/H-alfa), tlenowe (O-III) czy siarkowe (S-II). Z użyciem takich filtrów można otrzymać ciekawe efekty i wydobywać kompletnie niewidoczne dla ludzkiego oka detale, a także samemu określać w jakich kolorach będzie nasz obraz - najczęściej jest używanych kilka konkretnych palet, ale o tym za chwilę. Najlepszy efekt dają w połączeniu z kamerami mono, ale na upartego można stosować także z kolorowymi matrycami.

Filtry mieszane

To nic innego, jak filtr przepuszczający kilka wąskich pasm - np. pasma wodorowe alfa i beta + tlen. Najwygodniejsza opcja do fotografii wąskopasmowej z użyciem kolorowych aparatów/kamer. Najbardziej przydatne w fotografii mgławic emisyjnych.

A tutaj porównanie użycia popularnego filtra Optolong l-eNhance (przepuszczającego H-a, H-b oraz O-III) vs brak filtra

https://astrophotographylens.com/blogs/astro/optolong-l-pro-vs-l-enhance-vs-l-extreme

Jak widać, różnica całkiem spora. Wycięte mamy zanieczyszczenie świetlne, potencjalny odblask księżyca i uwidocznione stryktury wodorowo-tlenowe. Imo efekt niesamowity.

Napisałem co bardziej współgra z kamerami mono, a co z kolorowymi, to teraz jeszcze trochę wyjaśnię o różnicach i sensie używania kamer monochromatycznych.

Każda kolorowa matryca wyposażona jest w tzw. maskę Bayera, która umieszczona jest przed matrycą i daje możliwość rejestracji obrazu w kolorze. Filtr Bayera to kolorowy filtr, składający się z 3 podstawowych kolorów RGB, rozmieszczony w układzie czterech komórek RGGB. Każdy z filtrów przepuszcza świadło o adekwatnej dla swojego koloru długości fali, a resztę blokuje. Najczęściej jest to powtarzający się schemat: 4 piksele, które rejestrują 25% barwy czerwonej, 25% niebieskiej i 50% zielonej.

Światło przechodzące przez filtr Bayera gromadzi się na poszczególnych pikselach. Tym sposobem aparat lub kamera otrzymuje informacje o natężeniu światła w każdej z trzech barw. Dzieki temu kolorowy aparat jest w stanie przeanalizować sygnał w taki sposób, aby powstało kolorowe zdjęcie.

(posiłkowałem się tutaj książką "Astrofotografia - pierwsze kroki w fotografowaniu nieba" Marka Substyka, którą serdecznie polecam).

Kamery mono takiej maski Bayera nie posiadają, więc "na raz" mogą zebrać 4x więcej światła w danym pasmie czy kolorze, przy użyciu odpowiedniego filtra.

Jak widać, używanie wąskich filtrów w połączeniu z kolorwymi kamerami/lustrzankami to niezła mordęga xD No może poza wodorem, którego i tak (prawie) zawsze rejestrujemy najwięcej. Dlatego jeszcze względnie popularnym rozwiązaniem jest dokładanie obrazu H-alfa jako czerwonego do kolorowych zdjęć, żeby np. uwidocznić obszary gwiazdotwórcze w galaktykach.

No to teraz jeszcze trochę o paletach kolorów.

Kojarzycie zdjęcia z teleskopu Hubble'a? Zawsze mnie zachwycały te wszystkie kształty i nierealne wręcz kolory... cóż, bo w zasadzie to są "nierealne" Zgłębiając się na początku mojej drogi z astrofoto dość mocno się rozczarowałem, kiedy "odkryłem" że te wszystkie obiekty sfotografowane zwykłym aparatem wyglądają KOMPLETNIE inaczej niż na zdjęciach z NASA. I nie chodzi tu o jakość, a właśnie o te nieszczęsne kolory.

W czym rzecz? A no w tym, że jak zbierzemy wąskie materiały H, O i S, to mamy w zasadzie dowolność w przypisywaniu konkretnych pasm konkretnym kolorom. Najbliżej "naturalnych" barw byłoby umieszczenie pasm w miksie kolorów, np. takim:

R= Ha+(0.24*SII)

G= (0.05*Ha)+(0.95*OIII)

B= OIII+(0.10*Ha)

Z zaznaczeniem, że jest to subiektywne odczucie "kogoś z internetu" i proporcje mogą się różnić, chodziło mi tylko o nakreślenie mniej-więcej gdzie są "prawdziwe" kolory.

A wracając do palety Hubble'a, używa ona następującego przypisania:

R = siarka

G = wodór

B = tlen

W ten sposób pozbywamy się lwiej części czerwonego, czyli najpopularniejszego koloru do zaobserwowania w mgławicach

Najbardziej "realistyczne" zdjęcia wychodzą oczywiście przy użyciu filtrów LRGB. Zbieramy osobny materiał dla każdego koloru + zbieramy "luminację", czyli obraz mono z wycięciem IR i UV (stąd L przed RGB). Potem dzięki algorytmom możemy wykorzystać obraz L jako "bazę" i wydobywać więcej szczegółów przy odpowiednio zebranym kolorowym materiale, niż mielibyśmy możliwość używając po prostu kolorowej kamerki. Temat mało mi znany, mogę jedynie zalinkować: https://www.astronomy.com/observing/what-does-an-lrgb-telescope-filter-do/

Na zdjęciu porównanie kolorystki RGB z SHO i samym wodorem.

Zdjęcie z https://www.astrobin.com/255938/

Jeżeli ktoś widzi, że gadam głupoty będę wdzięczny za korektę Chciałem trochę przybliżyć dość złożony temat laikom (za jakiego też jeszcze w wielu kwestiach się uważam) i usystematyzować sobie trochę wiedzy, bo wiem że jest tu grono osób, które są zainteresowane takimi tematami

W międzyczasie sam podstaram się ogarnać swój nowy projekt, wrzucić wstępny efekt i podzielić się osobistymi odczuciami związanymi z filtrem.

Miłego dnia!

#astrofotografia #ciekawostki #astronomia #fotografia

Zdjęcie główne pochodzi ze strony https://hubblesite.org/contents/articles/the-meaning-of-light-and-color