Aplikacje do fotografii Układu Słonecznego

4 February 2021 Comments

Ten artykuł został oznaczony jako przestarzały i zawarte w nim informacje mogą być już nieaktualne.

Do fotografowania będziemy potrzebować dwóch typów aplikacji. Pierwsza to aplikacja do nagrywania klipów AVI, a druga do ich obróbki (wybierania najlepszych klatek i łączenia ich w jedną wynikową fotografię o wyższej jakości). W tym rozdziale zajmę się tymi pierwszymi.

Z kamer przemysłowych, czy webcamów dostajemy klipy AVI. Do nagrywania klipów użyć możemy aplikacji takich jak FireCapture, czy SharpCap. Posiadacze kamer TIS będą także mieli do dyspozycji IC Capture.AS dołączane do zestawu wraz z kamerą. Podobnie ma się też w przypadku kamer IDS Imaging posiadających w zestawie prostą aplikacje do nagrywania klipów.

Kamery do fotografii głębokiego nieba, które można wykorzystać przy fotografii Słońca, czy Księżyca będą dawać pliki FITS. Do obsługi tych kamer można użyć dołączonych do nich aplikacji, czy obsługujących wiele kamer płatnych aplikacji takich jak Nebulosity czy Maxim.

IC Capture.AS

Zanim pojawiła się aplikacja FireCapture to IC Capture.AS była chyba najpopularniejszym programem do nagrywania klipów AVI. Ta i inne wymienione przed chwilą aplikacje służą do nagrywania klipów AVI. Budowa i sposób działania wszystkich z nich jest bardzo podobny. Różnią się wyglądem interfejsu i dodatkami.

IC Capture.AS dostajemy na płycie CD wraz z kamerą TIS. Najnowszą wersję można pobrać też ze strony http://www.astronomycameras.com . Po instalacji wystarczy podłączyć kamerę i uruchomić aplikację.

Po uruchomieniu aplikacji zobaczymy podgląd obrazu z kamery i liczne opcje w menu aplikacji. Z górnego menu wybierz dwa okna: Capture -> Toggle Record Info Dialog oraz Device -> Properties. Pierwsze okienko służy do zarządzania nagrywaniem klipów, a drugie pozwala zmieniać ustawienia kamery jak czas ekspozycji, czy gain. Aplikacja jest gotowa do fotografowania. Wystarczy naprowadzić teleskop na cel, wyostrzyć i rozpocząć nagrywanie klipów.

Jak używać aplikacji IC Capture.AS?

Okno ustawień pozwala nam kontrolować czas ekspozycji. Odznaczamy pole "auto" przy "Exposure" (czas ekspozycji) i możemy ustawiać własne wartości. Zazwyczaj do fotografowania planet nie używa się czasów ekspozycji dłuższych niż 1/33 sekundy (30 FPS). Dla jasnych planet nagrywanych z prędkością 60 FPS (kamera DMK21AU618) czasy ekspozycji nie mogą być dłuższe niż 1/60 sekundy. Mając planetę w kadrze można włączyć okno z histogramem i ustawić gain i czas ekspozycji tak by obraz nie był prześwietlony, ale był możliwie jak najjaśniejszy.

Gain zmniejszamy dla jasnych planet, czy Słońca i Księżyca. Im niższy gain możemy zastosować tym lepsza jakość pojedynczej klatki (wzrasta poziom sygnału do szumu). W przypadku ciemnego Saturna zazwyczaj nie da się zmniejszyć gainu za wiele, ale w przypadku jasnych planet wygląda to już znacznie lepiej.

Gammę zostawiamy na domyślnej wartości. Bardzo łatwo popsuć jakość rejestrowanego obrazu zmieniać gammę. Obraz przyciemniać gammą możemy gdy fotografujemy o zmierzchu, czy świcie i tło jest rozświetlone poświatą nieba.

Okno nagrywania pozwala na rozpoczęcie, zatrzymanie i zakończenie nagrywania pliku AVI w bezstratnym formacie. Warto ustawić sobie nazewnictwo plików - włączyć automatyczne dodawanie daty i czasu rozpoczęcia kręcenia danego AVI (nie będzie problemu z powtarzaniem się nazwy pliki). Prefiks pozwoli grupować AVI względem fotografowanych obiektów, czy użytych filtrów (np. dla każdego filtru RGB stosujemy oddzielny prefiks i przy obróbce będziemy wiedzieć który filmik zawiera obraz z danym filtrem). Ja zazwyczaj dodaję także numery serii – 1, 2, 3 itd. dla każdej serii klipów kręconych po sobie (klipy RGB i luminancji).

By zacząć nagrywać filmik kliknij czerwony przycisk startujący nagrywanie. Żeby zatrzymać - przycisk stop (kwadrat). Domyślnie AVI zapisywane są do katalogu "Moje Filmy" (domyślny katalog MS Windows na klipy wideo), co można zmienić. Możesz dla testów nakręcić kilka krótkich filmików za dnia z różnymi ekspozycjami by poznać aplikację.

W nocy przed rozpoczęciem fotografowania wycentruj w okularze planetę i zamiast okularu zamontuj kamerkę. Jeżeli czas ekspozycji nie jest zbyt niski powinieneś w kadrze lub gdzieś na jego rogu zobaczyć obraz planety – może być nieostry i rozmyty. Ustaw zgrubnie ostrość co powinno dać ładną kulę planety. Wyśrodkuj planetę w kadrze kamery i rozpocznij dobieranie odpowiednich ustawień kamery jak i precyzyjne ostrzenie obrazu.

W przypadku kamery monochromatycznej nagrywam około 2000 klatek dla każdego kanału R, G, B i około 3000-4000 klatek dla klipów z filtrami luminancji. Jeżeli nagrywasz tylko klipy RGB to ilość klatek można zwiększyć do np. 3000. Ważne jest by w miarę możliwości nagrywać kilka serii. Nie każda z nich później okazuje się dobrej jakości (czy to przez seeing, czy np. przez lekki brak ostrości). Mając do dyspozycji kilka serii zwiększamy szanse na uzyskanie dobre finalnego zdjęcia (uzyskania bardzo dobrej serii).

Aplikacja IC Capture.AS obsługuje tylko kamery TIS. Działa stabilnie i efektywnie zapisuje obraz na dysku (nie stwarza raczej wydajnościowych problemów). Jedyne co można jej zarzucić to brak lepszego wsparcia dla nagrywania klipów z różnymi filtrami (trzeba ręcznie ustawiać prefiksy).

SharpCap

Aplikacja SharpCap ( http://sharpcap.co.uk) kierowana jest głównie do użytkowników webcamów, choć obsługuje też niektóre kamery przemysłowe. Jej główną zaletą jest dynamiczny interfejs. Aplikacja sprawdza jakie opcje i możliwości konfiguracji oferuje webcam i na podstawie wyników buduje odpowiedni interfejs – do np. zmiany czasu ekspozycji, czy gainu. Jeżeli podłączymy jakaś słaby webcam to nie zobaczymy zbyt wiele opcji (albo wręcz kamerka okaże się całkowicie bezużyteczna).

Oprócz webcamów aplikacja ta obsługuje kamery ASI oraz Ximea (obecnie w fazie beta) oraz kamery posiadające swój sterownik ASCOM.

Prawy boczny panel będzie się różnił pomiędzy kamerami, lecz ogólne ide działania będzie bardzo podobna. W przypadku webcamów MS Lifecam Studio/Cinema dostajemy sporo opcji.

W górnym, stałym menu w zakładce File wybieramy katalog, do którego będą zapisywane klipy AVI

W zakładce Cameras możemy wybrać webcam z listy (aplikacja będzie widziała także np. webcam wbudowany w laptopa)
Poniżej górnego menu mamy listwę z opcjami. Object name pozwala nam podać nazwę obiektu - będzie to dołączone do nazwy pliku (można więc podać np. nazwę obiektu, specyficzne ustawienia itp.). Start Capture wyświetli okno rozpoczęcia nagrywania klipu.
Po prawej stronie okna aplikacji znajduje się dynamiczny panel ustawień takich jak format, rozdzielczość i prędkość. Skład opcji będzie się różnił pomiędzy różnymi typami webcamów. Czasami wraz z SharpCap trzeba stosować aplikację dostarczaną z webcamem by wyłączyć w niej np. automatyczny dobór ekspozycji.

Webcamy i SharpCap

Webcamy mogą nagrywać w różnych formatach. Niektóre są bezstratne - nie stosują kompresji degradującej obraz (YUY2, RGB24, i420). Słabsze webcamy oferują większą rozdzielczość poprzez interpolację i stratne formaty jak MJPG, których w astrofotografii lepiej nie stosować. Webcamy na USB 1.1 będą dość wolne na bezstratnych formatach (około 5 FPS).

W przypadku webcamów MS Lifecam Cinema/Studio webcam wysyła obraz w formacie YUY2 i próby stosowania innych kodeków (np. Huffyuv) nie poprawią jakości obrazu. Co najwyżej wpłyną na ilość zajmowanego miejsca na dysku przez klip AVI (czy też pogorszą obraz jeżeli są to kodeki stratne).

FireCapture

W chwili pisania książki aplikacja FireCapture ( http://firecapture.wonderplanets.de ) jest chyba najlepszą aplikacją do nagrywania klipów za pomocą różnych kamer przemysłowych (TIS, Point Grey, IDS Imaging, QHY i inne). Posiada ogromną ilość możliwości i funkcjonalności ułatwiających fotografowanie.

Ekran główny aplikacji

Zaczynając od góry ekranu głównego FireCaptuer mamy kilka boksów z różnymi opcjami:

Camera : opcja "Preview" daje podgląd obrazu na żywo (tego zazwyczaj nie wyłączamy, bo po co), "Night mode" ściemnia interfejs by nie raził w oczy w nocy. Binning 2 dostępny jest w niektórych kamerach i pozwala fotografować z binningiem (2x2 piksele łączone w jeden)

Image : możemy wybrać pełną klatkę lub mniejszą (ROI - region of interest) o podanych wymiarach. Niektóre kamery pozwalają na nagrywanie z większą szybkością na mniejszych klatkach. Dla kamer z dużymi matrycami można wybrać mniejszą klatkę przy nagrywaniu planet by zaoszczędzić miejsce na dysku (i ew. zwiększyć prędkość nagrywania).
Control : ustawiamy gain i czas ekspozycji. Gamma powinna w większości przypadków pozostawać niezmieniona.
Capture : w tym boksie nagrywamy klipy video (lub obraz w innym formacie). "Profil" - wybieramy nazwę obiektu, jaki nagrywamy. "Filter" - wybieramy filtr (dla kamer mono). Oba te pola są bardzo przydatne właśnie dla kamer mono. Ustawienia kamery są zapisywane dla każdego obiektu i filtru. Wracając do danego filtra przywracane są ostanie ustawienia kamery dla tego filtra. Przyśpiesza to fotografowanie - nie trzeba ustawiać kamery. Jeżeli mamy podłączone elektryczne koło filtrowe - zmieni też filtr w kole. Ikona folderu ze znakiem plusa pozwala wybrać katalog do którego zapisywane będą klipy/dane. W zależności od kamery będziemy mogli też wybrać inne formaty od AVI. Możemy ustawić także np. limit na ilość klatek, czy czas nagrywania. FireCapture oferuje także opcję pauzowania nagrywania (by np. poprawić pozycję planety w kadrze).
Data : tutaj prezentowane są dane z przebiegu nagrywania klipu (m.in. prędkość i ilość nagranych klatek).
Options : tutaj możemy włączać różne dodatkowe funkcje FireCapture. Bardzo przydatny jest "Histogram" wyświetlający informacje o wypełnieniu histogramu (przydaje się przy ustawianiu ekspozycji - tak by histogram nie był ani prześwietlony ani niedoświetlony).
Zoom : za pomocą opcji w tym boksie możemy pomniejszać obraz na podglądzie (nie dotyczy nagrywanego obrazu). Przydaje się gdy kamera ma dużą klatkę i na ekranie monitora całość się nie mieści.
Settings : Dostęp do szeregu ustawień aplikacji, które zaraz opiszę.

Przy pierwszym uruchomieniu programu trzeba dokonać prostej konfiguracji, jak np. wybranie katalogu, do którego ma zapisywać dane. Można też zmienić podstawowe opcje w konfiguracji aplikacji, ale nie jest to wymagane. Wystarczy ustawić czas ekspozycji, czy gain i można rozpocząć nagrywanie. Przy kolejnym uruchomieniu aplikacja będzie od razu gotowa do działania (chyba że chcemy użyć np. innego katalogu na dane). Liczne dodatkowe opcje są dostępne, ale nie są wymagane, czy potrzebne do nagrywania, używania aplikacji.

Ustawienia i opcje dodatkowe

Ustawienia ogólne

W karcie ogólnych ustawień nie ma żadnych magicznych i wszechpotężnych opcji. Najbardziej przydatną opcją jest chyba wybór wyglądu, koloru aplikacji.

Ustawienia nagrywania – "Capture"

W tej karcie możemy ustawić nazewnictwo nagrywanych klipów i kilka dodatkowych opcji. Po lewej możemy zaznaczyć jakie dane znajdą się w nazwie pliku. Ja wybieram - obiekt, filtr, data. Reszta szczegółowych danych i tak znajdzie się w pliku tekstowym. Po prawej możemy wybrać format daty, a poniżej zaznaczyć kilka specyficznych opcji.

WinJUPOS file naming : wymusza zapisywanie plików w formacie zgodnym z WinJUPOSem (po otwarciu gotowego stacku w winjuposie aplikacja ta z nazwy pliku odczyta potrzebne dane takie jak data i czas co skróci proces importu grafiki do programu).

Save first AVI/SER frame as JPG preview : jeżeli to wybierzemy pierwsza klatka z klipu zapisana zostanie także jako plik JPG. Przydaje się to gdy robimy mozaiki Księżyca, czy Słońca. Wystarczy w czasie sesji fotografowania wrzucić te pliki JPG do programu generującego mozaikę (np. MS ICE) by sprawdzić czy i jakich obszarów nam jeszcze brakuje.

Ustawienia AutoAlign

Tutaj możemy zmienić parametry z jakimi działa opcja "AutoAlign", którą możemy włączyć na głównym ekranie aplikacji. Raczej nie będziemy musieli tutaj zmieniać niczego. Opcja AutoAlign powoduje że aplikacja wyśrodkowuje planetę na klatce przed zapisem. Wyśrodkowanie planety na każdej klatce może ułatwić pracę aplikacji stackującej klip.

Ustawienia profili

Tutaj zarządzamy profilami - listą obiektów, jaka dostępna jest do wyboru przy nagrywaniu klipów. Możemy dodać własne jeżeli potrzebujemy.

Ustawienia wydajności – "Performance"

W tej karcie możemy ustawić optymalne parametry zapisu - zależne od wydajności naszego komputera, w tym dysku. Opcja "Test optimal disk buffer" przeprowadzi szereg testów (trochę to potrwa), po czym poda optymalne ustawienia. Zazwyczaj domyślne ustawienia będą wystarczające.

Ustawienia HPC

HPC czyli usuwanie gorących pikseli - może przydać się to na dłuższych czasach ekspozycji, gdy chcemy wykorzystać FireCapture do prostej fotografii głębokiego nieba, czy np. przy fotografii w paśmie metanu, gdzie też czasy ekspozycji są dłuższe, a wysoki gain może uwidocznić gorące piksele. Normalnie pomijamy tą funkcjonalność.

Ustawienia teleskopu

W tej karcie możemy podać informacje o używanym sprzęcie. Dane te mogą być później użyte np. przy generowaniu zdjęć do publikacji (aplikacja dodaje legendę na podane gotowe zdjęcie).

Ustawienia AutoRun

Tutaj możemy skonfigurować i włączyć tryb automatycznego nagrywania serii klipów. Podajemy ilość przebiegów ("runs") i ew. odstęp między każdym z nich. Żeby używać opcji AutoRun musimy na głównym ekranie ustawić limit dla nagrywanego klipu (ilości klatek, czy czasu).

Ustawienia filtrów

W tej karcie możemy ustawić parę rzeczy. Pierwsza z nich to lista filtrów, jaka jest do wyboru na głównym ekranie. Druga to możliwość ustawienia sekwencji filtrów - "RGB sequence" (dla opcji AutRun jeżeli chcemy skonfigurować nagrywanie przebiegów złożonych z kilku klipów dla kilku filtrów). Trzecia opcja to konfiguracja elektrycznego koła filtrowego podłączonego do komputera, które można sterować poprzez platformę ASCOM. Jeżeli mamy takie koło to włączamy opcję i wybieramy je w oknie dialogowym:

A następnie przypisujemy filtry poszczególnym pozycjom w kole filtrowym:

Po takim skonfigurowaniu wraz ze zmianą filtra na głównym ekranie - zmieniony zostanie on także w kole filtrowym.

Ustawienia motofocusera - "Focuser"

W tej karcie możemy skonfigurować motofocuser obsługiwany poprzez ASCOM podłączony do komputera (np. SW Motofocus podłączony do komputera za pomocą odpowiedniego konwertera). Jeżeli posiadamy takowy to włączamy opcję i wybieramy go w oknie dialogowym. Np. HitecAstro produkuje takie adaptery i oferuje sterownik ASCOM:

Po włączeniu tej opcji na ekranie głównym po prawej stronie pojawi się boks pozwalający sterować motofocuserem. W tym oknie możemy także podać pozycje motofocusera dla każdego z filtrów (lub kazać zapisać relatywne pozycje jakie ustawimy dla każdego z filtrów). Dla niektórych precyzyjnych motofocuserów i np. teleskopów bez ruchomego lustra głównego możemy ustawić te parametry i uzyskiwać automatyczne ustawianie ostrości dla każdego z filtrów (nie tracimy czasu na ustawianie go "ręcznie").

Ustawienia "AutoGuide"

AutoGuide to bardzo poręczna opcja gdy się ją skonfiguruje dobrze. FireCapture może śledzić zmiany położenia planety w kadrze kamery i wprowadzać zmiany w położeniu montażu, tak by planeta była ciągle pośrodku kadru. Coś jak guiding, ale w prostszej postaci i wykorzystujący obraz z głównej kamery.

Żeby skorzystać z tej opcji musimy podłączyć montaż do komputera, np. poprzez kabel RS232/USB, czy adapter EQMod/EQDir dla montaży Syntreck. Wtedy poprzez sterownik ASCOM aplikacja będzie mogła korygować położenie montażu.

FireCapture jest potężnym kombajnem do fotografii Układu Słonecznego. Aplikacja ta cieszy się ogromną popularnością, jest aktywnie rozwijana i jest przyjemna w użyciu.

Genika

Genika (http://genicapture.com) nie jest darmową aplikacją jak poprzednie. Obsługuje ona obecnie kamery Baslera, Point Greya i IDS Imaging. Nie posiada tylu opcji co FireCapture, lecz specjalizuje się w efektywnym zapisie obrazu na dysku. W przypadku szybkich kamer na złączach GigE, Firewire 800, czy USB3 aplikacje takie jak FireCapture mogą mieć problem z odpowiednio szybkim i wydajnym zapisywaniem obrazu. Genika jest tworzona właśnie z myślą o takich przypadkach.

Po lewej stronie okna aplikacji dostajemy wszystkie opcje do konfiguracji kamery i nagrywania klipów. Pozostałą część okna zajmuje podgląd obrazu z kamery.

Żeby używać aplikacji należy zakupić licencję (płatność PayPal). Przed zakupem warto skontaktować się z twórcami aplikacji by potwierdzić czy nasza kamera jest obsługiwana przez Genikę (obsługa kamer poszczególnych marek jest wydzielona obecnie do oddzielnych aplikacji więc musimy dostać/pobrać odpowiednią jej wersję).

Podsumowanie

W tym rozdziale przedstawiłem aplikacje służące do nagrywania klipów z kamer przemysłowych i z webcamów. Dla kamer przemysłowych prym wiedzie FireCapture. Dla webcamów SharpCap. Są to darmowe aplikacje więc bez przeszkód można je pobrać i przetestować, czy wykorzystać do fotografowania Układu Słonecznego.

Mając zarejestrowane klipy musimy przekazać je do kolejnej aplikacji – aplikacji do obróbki (stackowania), która wybierze najlepsze klatki i połączy je w wynikową fotografię.

RkBlog

[Książka] Astrofotografia planetarna, 4 February 2021