5. Astrofotografie pro začátečníky

V tomto článku se dozvíte jak fotit noční oblohu od nejjednodušších metod až po složitější techniky. Dále si řekneme něco o tom, jak se dají nasnímané obrazy zpracovat, aby vypadaly alespoň trošku k světu. Astrofotografie je něco jiného, než běžné denní focení, takže se vám troška trpělivosti bude určitě hodit! Tento článek berte prosím jen jako stručný přehled o tom, jak se dá fotit noční obloha.

Začínající astrofotograf se může mylně domnívat, že po vyfocení nebeského objektu dá vyvolat film, nebo se podívá na monitor počítače a snímek nebeského objektu bude hotový. Bohužel tomu tak většinou není a je nutné snímky upravovat! Proč?

Fotografování nebeských objektů je úplně jiné, než focení ve dne. Nebeské objekty jsou až na pár výjimek (např. Měsíc) velice slabé a je nutno při takovém focení postupovat zcela jinak, než při focení pozemských objektů či rodinných momentek za světla.
Aby se slabý objekt na fotografii zachytil, je nutno použít dlouhých expozic. Expozice je doba, kdy je závěrka fotoaparátu otevřená, během této doby dopadá na film či na čip fotoaparátu světlo. Čím je expozice delší, tím více světla fotoaparát nastřádá a je možné zachytit slabší objekty.

Z výše uvedeného důvodu je důležité, aby měl fotoaparát možnost delších expozičních časů, které jsou nutné při focení slabších nebeských objektů. Pro astrofotografii je velmi vhodným fotoaparátem zrcadlovka. V dnešním digitálním světě bude nejlepší volbou zrcadlovka digitální. V astrofotografii se nejčastěji používají digitální zrcadlovky od firem Canon či Nikon. Ty levnější se dají sehnat již za pár tisíc korun. V nouzi se dají využít i klasické zrcadlovky na film. Při focení objektů noční oblohy se dají částečně uplatnit i lepší digitální kompakty, které mají možnost delších expozic.

Diditální zrcadlovka a digitální kompakt.

Z filmových zrcadlovek můžeme využít starších modelů jako je Praktica či ruský Zenit. V současnosti je ale velký problém sehnat film, který je vhodný na astrofotografii. Filmy, které byly citlivé na červené mlhoviny, se bohužel přestaly vyrábět. Jediným vhodným filmem na astrofotografii tedy zůstává speciální DIA film (např. Kodak Elitechrome 400). Nevýhodou DIA filmů je cena a nutnost jejich vyvolávání. Ne každá sběrna filmů je umí vyvolat! Je dobré se předem zeptat ve specializovaném obchodě s fototechnikou.
Pro začátečnické astrofotografické pokusy s klasickou zrcadlovkou si však můžeme vystačit i filmy jako třeba Fuji superia 400. Nezachytíme tak sice červené mlhoviny, ale dá se nafotit spousta jiných objektů.

Kompaktních digitálních fotoaparátů je na trhu celá řada. Většina z nich bude na astrofotografii zcela nevhodná, neboť často postrádají možnost volby delších expozic. Focení hvězd kompaktním digitálním fotoaparátem bych bral jako vedlejší činnost a jenom kvůli astrofotografii bych digitální kompakt nekupoval. Pro vážnější astronomickou fotografii doporučuji pořídit si zrcadlovku.

U každého druhu fotoaparátu lze nalézt své výhody i nevýhody. U digitálních zrcadlovek může být nevýhodou trošku vyšší pořizovací cena. Nespornou výhodou těchto fotoaparátů je fakt, že výsledek snímání můžeme vidět ihned po vyfocení. Další výhodou digitálních fotoaparátů je jejich relativně vysoká citlivost. Na focení stejného objektu vám budou stačit kratší expoziční doby, než u fotoaparátu na film. Nevýhodou může být malá citlivost fotoaparátu na červené mlhoviny, ale u většiny zrcadlovek alespoň nějaká je. Toto se dá velmi dobře vyřešit vyjmutím filtru před čipem fotoaparátu (tzv. modifikace). Ale za cenu, že takto modifikovaný fotoaparát už nebude příliš vhodný na normální denní fotografování (snímky se musí upravit v počítači a občas ani to nemusí pomoci).

Filmové zrcadlovky jsou levnější a často se dají sehnat po rodičích, prarodičích, popř. za pár stovek v nějakém bazaru. Jejich nevýhodou je potřeba vhodného filmu a relativně dlouhá doba, než spotřebujete všechna políčka filmu. To může trvat i půl roku (podle toho, jak budete často fotit). Pokud bychom chtěli mít snímky z filmového fotoaparátu v digitální podobě je potřeba film nechat naskenovat na speciálním skeneru.

V poslední době se můžeme u amatérských astrofotografů setkat i se speciálními astronomickými CCD kamerami, které byly ještě nedávno výsadou světových observatoří. Mají specifické využití, takže s těmito kamerami běžné denní snímky nepořídíte. Výhoda takových kamer je vysoká citlivost a schopnost zachytit velmi slabé objekty. Nevýhodou je poměrně veliká pořizovací cena v řádu několika desítek tisíc korun.

Speciální astronomická CCD kamera umístěná v primárním ohnisku dalekohledu.

Jak bylo jednou zmíněno, snímky nočního nebe je často nutné počítačově upravit. Nebeské objekty jsou až na pár výjimek (Měsíc, Slunce či planety) slabé a mají nízký kontrast. V takovém případě je potřeba kontrast snímku zvýšit, aby daný objekt vynikl. Takové úpravy lze dělat v lepších grafických editorech, jako je např. PhotoFiltre, Gimp,Photoshop aj. Na internetu lze najít i video návody, jak snímky zpracovat. První video je ke stažení ZDE, druhé ZDE (obojí s mluveným komentářem).

U digitálního snímání hvězdného nebe je běžné tzv. skládání více expozic. Tj. skládání několika snímků na sebe. Tímto způsobem se snižuje šum (různobarevné zrnění na fotografiích). Čím více složených snímků, tím lépe.
Není čeho se bát, existuje spousta prográmků, které udělají takové skládání za vás, např.DeepSkyStacker. Ve stejném prográmku lze aplikovat i dark frame (tzv. temný snímek). Ten slouží k odstranění hotpixelů (vadné pixely) a snížení šumu na snímku. Dark frame je speciální snímek, který se pořizuje při zakrytém objektivu fotoaparátu. Tento snímek musí být pořízen stejnou expoziční dobou, jako snímek oblohy. K pořízení dobrého temného snímku je důležitá i teplota během snímání. Ta musí být stejná, jako při pořizování snímků oblohy, neboť se šum a počet hotpixelů mění s teplotou.

Pro srovnání snímek galaxie M 82 vzniklý průměrováním osmi dvouminutových expozic, navíc je aplikován dark frame. Druhá polovina snímku je jeden surový snímek bez aplikace dark framu.

Nyní pojďme k jednotlivým technikám focení. Pokud chceme vyfotit Měsíc (či Slunce s pomoci speciálního filtru) za okulárem dalekohledu (akofální snímání), tak jde ještě o poměrně jednoduchou záležitost. Zde bude stačit obyčejný digitální kompakt. Takový kompakt by měl mít možnost měnit ručně expoziční doby, aby snímek nebyl příliš světlý či příliš tmavý.
Postup není složitý. Stačí přiložit fotoaparát k okuláru dalekohledu, pomocí zoomu si obraz přiblížit podle potřeby, zaostřit obraz pomocí okulárového výtahu a „cvaknout”. Zde budou mít výhodu fotoaparáty s menším objektivem (lépe „padnou” na okulár). Na poprvé se vám to nejspíše nepodaří, chce to pevnou ruku, popř. afokální držák a trochu cviku. K fotografování Měsíce či Slunce trochu složitější technikou bude se v tomto článku ještě vrátíme.

Fotografování pomocí afokálního držáku.

Měsíc a Slunce se skvrnou vyfocené afokální technikou.

K nejjednodušším technikám astronomického fotografování patří focení hvězd na pevném stativu s krátkou ohniskovou vzdáleností fotoaparátu (od cca 10 do max. 50mm). Touto technikou doporučuji začít všem začínajícím astrofotografům.
Fotoaparát (zrcadlovku či kompakt) upevníme na stativ, zvolíme délku expozice, namíříme na oblohu, zaostříme a můžeme začít fotit. Velmi dobrým pomocníkem bude drátěná či dálková spoušť, popř. samospoušť fotoaparátu, která zabrání přenosu chvění během spouštění expozice.

Zrcadlovka umístěná na pevném stativu.

S touto technikou fotografování lze nasnímat seskupení planet či celá souhvězdí při relativně krátkých expozičních časech (1 až 30 sekund). Při delších expozičních časech se vám hvězdy začnou již protahovat kvůli otáčení Země kolem své osy. Díky tomu lze s touto sestavou nafotit rotaci hvězd (expozice 30 sekund až desítky minut). Během meteorických rojů můžete takto zachytit i stopy meteorů.

Snímky vyfocené fotoaparátem na pevném stativu (větší verze na klik).

1) Meteor nad souhvězdím Oriona
2) Rotace hvězd nad horami, jedna sedmi minutová expozice
3) Letní Mléčná dráha, složeno dvacet snímku, každý snímaný dvacetisekundovou expozicí
4) Měsíc a Venuše za svítání

Velkým problémem při focení oblohy je světelné znečištění. To se na snímku bude při delších expozicích projevovat jako zesvětlené oranžové pozadí. Ve městech proto není možné používat dlouhé expoziční časy. Tam určitě nenafotíte krásné mlhoviny či bohatá hvězdná pole, tyto objekty se vám snadno ztratí v záři přesvětlené oblohy. Pro takové focení je potřeba zajet co nejdále od měst. I tam trošku sahá vliv světelného znečištění, ale už nebude tak špatné jako přímo ve městech. Pro zmírnění následků světelného znečištění lze úspěšně použít i řadu speciálních filtrů (např. CLS), popř. postižené snímky se dají částečně počítačově opravit.

Pokud vás bude astrofotografie nadále bavit, tak dalším krokem je pořízení paralaktické montáže, která se otáčí za hvězdami a tím kompenzuje rotaci Země. Montáž musí být samozřejmě vybavena motorkem, který bude montáž pomalu natáčet za hvězdami. Montáž by měla být dostatečně tuhá a stabilní, jinak hvězdy na snímcích nebudou bodové. Doporučuji tedy alespoň montáže CG-4 či EQ-5. Aby montáž plnila správně svoji funkci je nutné ji před fotografováním přesně ustavit pomocí polárního hledáčku. Při krátkém ohnisku objektivu (od 15 do max. 200 mm) lze takto nafotit Mléčnou dráhu, souhvězdí, rozsáhlejší mlhoviny, bohatá hvězdná pole, jasnější komety a spousta dalších objektů.Délka expozice se bude odvíjet podle toho, které objekty fotíte. Většinou se budou expozice pohybovat od několika málo minut až po desítky minut. Ty nejdelší expozice půjdou použít jen na hodně tmavé obloze při focení velmi slabých objektů.

Digitální zrcadlovka s objektivem na paralaktické montáži

Snímky nasnímané digitální zrcadlovkou na paralaktické montáži (větší verze na klik).

1) Kometa C/2006 M4 (SWAN), ohnisko 135mm, jedna tří minutová expozice
2) Mléčná dráha v souhvězdí Labutě, ohnisko 17mm, expozice 4 x 8 minut
3) Modrá reflexní a temná mlhovina, ohnisko 135mm, expozice 18 x 5 minut
4) Mlhoviny v Orionu, ohnisko 135mm, expozice 7 x 5 minut

Při astrofotografii lze jít ještě dále. Pokud jste si úspěšně vyzkoušeli fotografování s objektivem na montáži či alespoň na stativu, můžete si pořídit dalekohled a přejít na metodu focení v primárním ohnisku dalekohledu. Metoda je trochu podobná, jako fotografování hvězd s objektivem na montáži. Zde však místo objektivu budeme používat dalekohled. A to tak, že ze zrcadlovky sundáme objektiv a fotoaparát umístíme na dalekohled místo okuláru. Dalekohled nám tedy slouží jako velký objektiv.
Takto lze použít jak čočkové dalekohledy, obvykle s průměrem od 50 do 120mm, tak i zrcadlové dalekohledy s průměrem kolem 150-250mm. Ohniskové vzdálenosti se zde mohou pohybovat zhruba od 400 do 2500mm dle použitého dalekohledu.
Astrofotografie v primárním ohnisku dalekohledu klade větší nároky na montáž dalekohledu. Je potřeba ještě tužší a pevnější montáže, než v případě focení s teleobjektivem. Doporučuji tedy montáže HEQ-5 či EQ-6, podle velikosti použitého dalekohledu. Takové astrofotografické sestavy jsou již dost nákladné a jejich cena přesahuje několik desítek tisíc korun.

Zrcadlovka umístěná v primárním ohnisku dalekohledu. Fotografická sestava je umístěna na paralaktické montáži.

Žádná montáž není mechanicky stoprocentně dokonalá. Při fotografování v primárním ohnisku dalekohledu se i malý nepravidelný chod montáže projeví tak, že jsou hvězdy na fotografii hnuté. Proto další nutnou výbavou při focení s dalekohledem je menší pointační dalekohled, pomocí kterého lze korigovat chyby chodu montáže.
Pointace spočívá v tom, že pointační dalekohled je namířen na nějakou hvězdu a kamerka snímá pohyb této hvězdy. Guider či počítač vyhodnocuje pohyb hvězdy. Pokud se hvězda začne odchylovat, je vydán do montáže signál a tím se dorovnává nepřesnost chodu montáže. Pointaci lze dělat i ručně, kdy fotograf kouká do pointačního dalekohledu, ale je to velmi náročná a únavná činnost.

V primárním ohnisku dalekohledu lze fotografovat Měsíc (či Slunce přes filtr) s krátkými expozicemi, bez nutnosti přesného chodu montáže (takže tyto objekty lze snímat i přes dalekohled na Dobsonově montáži). Přes dalekohled na motorizované paralaktické montáži při použití delších expozic (řádově minuty) lze pak fotografovat mlhoviny, galaxie, hvězdokupy a spoustu dalších objektů.

Objekty nafocené v primárním ohnisku dalekohledu umístěném na paralaktické montáži (větší verze na klik).

1) Otevřená hvězdokupa Plejády, Newton 185/610mm, expozice 10 x 15 minut
2) Mlhoviny Severní Amerika a Pelikán, refraktor 77/308mm, expozice 3 x 6 minut
3) Planetární mlhovina Helix, Newton 210/1000mm, expozice 20 x 5 minut
4) Kometa C/2006 M4 (SWAN), Newton 210/1000mm, expozice 10 x 3 minuty. Hvězdy jsou na snímku zobrazeny jako čárky, neboť jednotlivé fotografie byly složeny na kometu, která se pomalu posunovala mezi hvězdami.

Co se týká focení planet či detailů povrchu Měsíce, tak je to velmi specifická astrofotografická disciplína. Planety jsou na obloze velmi malými objekty a je nutno jejich obraz zvětšit. Asi nejjednodušší metodou fotografického zachycení planet je akofální snímání. Princip je víceméně stejný, jako u focení Měsíce za okulárem, popsaný výše. Při snímání planet je potřeba kratšího okuláru (větší zvětšení). Dobrým pomocníkem bude paralaktická montáž s pohonem. Planety lze úspěšně snímat i na azimutální či Dobsonově montáži, ale to už vyžaduje více trpělivosti.

Planety lze fotografovat za okulárem buď po jednotlivých snímcích, nebo také videosekvencí – přes digitální kompakt, videokameru či webkameru. Výhoda videosekvence je značná. Obraz planety může vlivem seeingu „plavat”. Při zpracování obrazu přes vhodný software (např. registax) budou vybrány a složeny jen ty nejlepší snímky z videosekvence.
Další metodou snímání planet může být projekce. Ta se od afokálního snímání liší tím, že před čipem fotoaparátu či kamery není objektiv. Projekce může být pozitivní (snímání za okulárem) či negativní (snímání za barlowem).

Snímky Venuše, Marsu, Jupiteru a Saturnu

Závěrem

Tento článek není psán tak, aby podal co nejdetailnější informace, jak fotografovat noční oblohu. Berte ho proto jako stručný přehled o tom, jakými technikami se dají fotit nebeské objekty a co vás může při jejich fotografování potkat.
Velmi důležitou roli zde hrají zkušenosti. Proto je dobré začít jednoduššími metodami. Pokud vás astrofotografie bude bavit a úspěšně zvládnete základní techniky, můžete se poté směle pokusit fotogravovat složitějšími metodami.
V začátcích doporučuji poradit se zkušenějším astrofotografem, nebo si o tom popovídat na některém astronomickém fóru. S dotazy se také můžete obracet přímo na mě v našem fóru-poradně nebo po e-mailu.

Užitečné odkazy

• Astronomia – astronomická fotografie
• Pokud ovládáte angličtinu jsou zde pro vás stránky Jerryho Lodrigusse. Naleznete zde články o astrofotografických technikách a počítačovém zpracování obrazu.

Zdroje a autoři snímků

Martin Myslivec, Martin Gembec, Martin Mašek, Miloš Žák, Monika Chrástková, Jan Ebr, Jan Špulák a canon.cz

Tweet