A Vénusz képrögzítése

A cikkben bemutatom a Vénusz bolygó infravörös és UV tartományokban történő képrögzítését, a saját technikámat és az ehhez felhasznált műszereimet, eszközöket és szoftvereket. Eljutunk a képek rögzítéséig, de az utómunkák, képfeldolgozás vagyis post-processing a következő cikk tartalma. A cikk kezdők számára készült, talán haladók is hasznosnak találják.

A Vénusz videokamerás képrögzítése, ahogy én csinálom

A Vénusz hatalmas sebességű felhőrendszerei esztétikus látványt nyújtó, érdekes és néha Y alakú rajzolatba csavarodnak fel, vizuálisan a látvány többféle szűrővel felerősíthető, szűrhető, kontrasztosabbá tehető, de ez inkább a gyakorlottabb észlelők terepe.

Fotografikusan megfelelő szűrők nélkül a bolygó csupán kivételes esetekben mutat részleteket, de leginkább egy egyenletesen megvilágított gömb felszínt tudunk rögzíteni. 

Felhőrendszerének részletei viszont jól tanulmányozhatók, elsősorban ultraibolya (UV) tartományú, infravörös (IR) esetleg Ca-K szűrőrendszerek segítségével. A legtöbb amatőr-csillagász talán az UV szűrős felvételeket részesíti előnyben, hiszen ezek felvétel készítési technikája már jól ismert az 1950-es évek óta. Sajnos az UV hátrányos tulajdonsága, hogy a távcsöveinkben alkalmazott legtöbb üvegfajta több-kevesebb mértékben elnyeli ezt a sugárzás fajtát. Leginkább a tükrös rendszerű, illetve a speciális üveganyagokat alkalmazó távcső rendszerek használhatók erre a célra.

A távcső, kamera, fókusznyújtás:

Az ASI 1600MM Pro kamera érzékenységi görbéje

A modern CCD vagy CMOS chipet használó képérzékelő kamerák között egyre gyakoribb az olyan ami UV-ben (400 nm alatt) és infravörösben (800 nm felett) is megfelelő kvantumhatásfokkal érzékel. Régen ez nem így volt, úgy kellett "összevadászni" az ilyen érzékelés-tartományú kamerákat. A manapság elterjedt ASI kamerák között szerencsére találunk jó pár ilyet, én magam a hűthető ASI 1600MM Pro kamerát használom ere a célra. Megfigyelhető egyébként, hogy az ALPO észlelők jó része mono kamerát használ a színes helyett, ennek elsősorban érzékelő oldali oka van. Mint a mellékelt görbén látható az ASI 1600MM Pro 40-50% hatékonysággal még érzékel UV-ben és 20-30%-al infrában (azért az ZWO cég ravaszan adja meg a görbe adatait, mert az "1.0 érzékelés" is valójában 60 %-os kvantum hatásfokkal bír...). Ez a chip ettől még igen jó és előnyös erre a célra, mert nagyobb átmérőjű távcsővel az integrációs idő (régen expozíció idő) levihető pár milliszekundumra (msec), így a felvételszám növelhető, aminek szerepe van a részletes képek készítésénél..

A kamera pixel számának megválasztásához elegendő a jól bevált standard - "bolygós" - 640x480 px, én magam a 30" alatti bolygómérethez a 320x240 px ROI-t (Region Of Interest, azaz "képkivágás") használom, a felett egyedi RPI-t pl. 480x480 vagy 400x400 px-t.

Kisebb fókuszú távcsöveknél (kb. 1000 mm környéke) mindenképpen érdemes Barlow fókusznyújtót használni, azokból én a TeleVue fókusznyújtókat próbáltam, azok átengednek egész jól UV-ben. Egyes észlelők speciális üveglencséket javasolnak fókusznyújtásra, amik szintén jó hatásfokkal engedik át az UV-t (pl. Edmund Scientific fused silica üveg homorú lencséi), nekem is van ilyen, de az említett set-up-hoz ez már felesleges.

Felbontóképesség és kamera megválasztása:

A CBO Celestron C14 EdgeHD Schmidt-Cassegrain főműszere alapból 3910 mm fókuszú, itt én már nem szoktam fókusznyújtást használni. IUgye az elméleti átlagos felbontóképesség (Dawes-határ, zöld fényre): 0,32". Például a 25"-es Vénusz az f/11 fókusznál: 0,474 mm, azaz 474 mikron. A kamera pixel mérete 3,8 mikron, azaz a Vénusz sarló kb. 125 px méretű. Kiszámítható, hogy az elméleti felbontóképesség ennél a távcsőnél f/11-nél ugye 0,32" azaz kb. 6 mikron, a Shannon-Nyquist féle mintavételezési szabály miatt ezt duplán kell túlmintáznunk (azaz 2x2-ben). Érthetőbben fogalmazva ha minden részletet szeretnénk rögzíteni akkor egy kamera pixelnek, 6 mikron / 2 = 3 mikron méretűnek kell lenni. Mivel az ASI1600MM Pro 3,8 mikronos ez tehát kb. jó itt. Egyes bolygó fotósok 3x3-as vagy még nagyobb túlmintavételezést javasolnak, ami pl. egy 2x-es TeleVue fókusznyújtó taggal itt megoldható. De ilyen minőségű, nyugodtságú égbolttal egyenlőre itthon én még nem találkoztam, hogy ezt ki tudtam volna használni, d azért az ördög nem alszik, így a jövőben is figyelem ezt a lehetőséget.

Fenti gondolatmenetet visszafelé alkalmazva, bármely más távcsőrendszerhez megválasztható (kiszámítható) a rendszerhez való alkalmas képrögzítő kamera.

A Vénusz fotózáshoz használt szűrőim:

Infravörös és vörös vágó szűrők

  • PIXELTEQ, közeli infravörös sávszűrő 980 nm +/- 10 nm
  • Astronomik ProPlanet 807 infravörös-vágószűrő
  • Astronomik ProPlanet 742 vörös-vágószűrő 
Astronomik ProPlanet 807 szűrő karakterisztikája
Astronomik ProPlanet 742 szűrő karakterisztikája
Pixelteq 980 nm infra szűrő karakterisztikája

Ultraibolya szűrők:

  • Baader U-Venus UV szűrő 320-380 nm, csúcsérzékenység 80%
  • Astrodon UVenus UV szűrő 325-381 nm, csúcsérzékenység 98,2%

Baader U-Venus UV szűrő
Astrodon UVenus UV szűrő

A valós bolygórészlet felbontóképesség függ a hullámhossztól, UV-ben kisebb infrában nagyobb, ez jól látható a bolygó élőképén a videók rögzítésekor és alapvetően nagyon seeing függő. A két általam használt UV szűrő mindegyike részleteket mutat a Vénuszon, de mintha az Astrodon kb. 10-20%-al fényesebb képet adna és mintha kontrasztosabb lenne a kép a Baadernél. Itt egy összehasonlító kép teszt:

Mintha az Astrodon élesebb képet adna UV-ben mint a Baader de volt olyan seeing is, amikor megkülönböztethetetlen volt a két szűrő közötti képminőség.

Létezik egy harmadik szűrő is a piacon az Optolong Venus-U szűrője, hasonló szűrési karakterisztikával és 80% csúcsérzékenységgel, de ezt még nem próbáltam.

A szűrőket én egy EFW mini 5 pozícióhelyes, automata, motoros 1,25"-os szűrőváltóban használom. Az eszközzel gyorsan, kényelmesen és főleg pormentesen mozgathatjuk a kamera érzékelő chipje elé a kívánt szűrőt a vezérlő szoftverből.

A seeing és az atmoszférikus diszperzió korrektor (ADC):

Ez valójában a legnagyobb bökkenőnk hazánk földrajzi szélességén, erre mutatok egy képet (sajnos csak kis méretű gif-et tudok ide feltölteni):

Felső sorban a nyers kép a videókból kivágva, alul pedig  az összegzett és élesített végeredmény. ProPlanet 807 szűrős felvételek.

Látható tehát, hogy ha kiváló 7-9/10-es a seeing, akkor éles és részletes képekre számíthatunk. A 2020-as Vénusz láthatóságnál én úgy találtam, hogy a legjobb nyugodtság a napnyugta körüli +/- 30 percben volt, olykor akár 8-as és egyszer 9-es. Ez azt jelenti, hogy érdemes a bolygót minél magasabban, akár már nappali fényes égen folyamatosan követni/monitorozni, mert könnyem lehet hogy elkapunk egy nyugodtabb pár percet és akkor kiváló, éles képek születhetnek. Nappal - délben - én nagyon ritkán láttam nyugodt képet a Vénusznál. Ha pedig alacsony horizont feletti magasságnál videózunk, mindenképpen használjunk atmoszférikus diszperzió korrektort, én a ZWO cég ADC nevű termékét használom. Az eszköz használata már nem szükséges 35-40 fok feletti égitest magasságnál. Az ADC-t én okulárral és szemre állítom be, aztán helyezem be az ASI kamerát (hiszen mono eszközt használok, aminél nem látszik a színhelyes beállítás). Newton távcsőnél használjuk az okostelefonunk beépített szintező applikációját, tegyük a távcső elé azt, szintezzük be horizontot és nézzünk át az ADC-n, majd a rajta lévő libellát a beszintezett telefon átnézeti képéhez állítsuk be. Ez jó kb. 20-30 percig.

Ha mindez összeáll, még mindig nem garantált a siker, ugyanis a Vénusz belső bolygó, soha nem távolodik el a Naptól 47,8 foknál jobban, ami azt jelenti, hogy vagy az esti, vagy a hajnali szürkületben figyelhető meg nem túl nagy magasságon.A 2020-as láthatósága ritkaság, hiszen folyamatosan 5 hónapon keresztül észlelhető a bolygó és nyugaton és nem hajnalba, ráadásul nagy horizont feletti magasságon.

Lucky imaging technika:

Szerencsére az UV és IR szűrőkkel és speciálisan érzékeny bolygó videós kamerával nappal is tudunk kellően sok képet rögzíteni. Itt azt használjuk ki, hogy bár a nyugtalan földi légkör többségében elmossa, életlenné teszi a bolygó képét, de egy-egy pillanat erejéig mégis a kevésbé torzult Vénusz képet rögzíti a kamera. Persze ez jó seeing esetén (6-7-8/10) könnyebb, nagyon rossznál meg sok estben lehetetlen. Ha sok, sőt igen sok képünk van a bolygóról, akkor speciális szoftverek segítségével ezeket a „jó” képeket képesek vagyunk kiválogatni és nagy pontossággal egymásra illesztve őket – pestiesen mondva, átverve a földi légkör képrontó hatását –, éles képeket kaphatunk végeredményül. Ez az ún. lucky-imaging technika. A nagy átmérőjű távcső itt pluszban pedig csak segíti a bolygólégkör finom részleteit felbontani, azaz még élesebb képeket kapni.

A 2020-as év elején a CBO akkor még meglévő 30 cm átmérőjű, fényerős Lacerta foto-Newton távcsövével, az említett ASI1600MM Pro típusú bolygókamerával, ADC-vel és Baader U-Venus ultraibolya, illetve Astronomik ProPlanet 807 közeli infravörös szűrőkkel kezdtem a felvételek készítését. Később megérkezett az új főműszer, a Celestron C14 EdgeHD Schmidt-Cassegrain távcső, aminél már kivettem az ADC-t és bejött az Asrodon UVenus szűrő is pluszban. Minden egyes szűrővel - tehát infra és UV külön-külön - 20000 - 20000 db egyedi képet tartalmazó videó készül, melyet az Autostakkert!3 - ingyenes -szoftverrel dolgozok fel. A seeingtől függően de általában a legjobb 5-15% képet adatok aztán össze a programmal. Ez az 5-15% jelenti a "szerencsés képeket", azaz jó minőségű részletesebbeket, vagyis az említett "lucky imaging"-et. Harmadik szűrős felvételnek a 980 nm-es infravörös szűrőt használom, de egyenlőre nem adott részleteket a bolygó megvilágított felületén.

Az ASI 1600MM Pro kamera és az EFW mini szűrőváltó

A Vénusz videók rögzítése:

Videók rögzítésére több szoftvert is használnak, legtöbbjük ingyenes. Az egyik legelterjedtebb a Firecapture nevű program, illetve a SharpCap, melynek fizetős változata a Pro verzió, mindegyik jó de én ez utóbbit használom, ezt szoktam meg ez esik kézre. Letölthető : Google keresőbe beírva "sharpcap download" ( a Pro verzió fizetős, 15USD/év, ez sokkal többet tud pl. dark és flat korrekció, autófókusz, pólusbeállítás, optimalizált memória, egyedi szkriptek írása/futtatása stb stb).

A SharpCap Pro használata

Először is a programnak meg kell adni a használatához szükséges alap beállításokat, ehhez én a következőket használom:

File -> SharpCap Settings -> General fül

  • Startup utolsó két négyzet pipa
  • Saving első 3 négyzet pipa
  • Preferred Video Format: SER
  • Preferred Still Format: TIF

File -> SharpCap Settings -> Hardware fül

Itt tudjuk beállítani a szűrőváltónkat és az egyes szűrők egyedi neveit.

File -> SharpCap Settings -> Filenames fül

  • Save captured files to: itt meg kell adni, hogy mely könyvtárba mentse a videókat (objektum vagy dátum szerint ebbe fogja menteni azokat)
  • következő négyzet pipa, sorrend ahogy tetszik de nálam Target name majd Date
  • Dates and Times (itt nagyon fontos: az utolsó négyzet pipa)
  • Extras: ha van szűrőváltó akkor beírja a file névbe a szűrőt ha a négyzet pipa

A beállításokat megadom itt képernyőnézetben is:

SharpCap beállítások esetemben (nagyítható kép)

Kamera csatlakoztatása: Cameras -> és megjelenik a kívánt kamerán, erre kell rákattintani, majd megjelenik az élőkép középen.

A jobboldali Camera Control Panelen állíthatjuk be amit szeretnénk:

  • kívánt felbontások, ROI pl 640x480 px stb
  • a bit rate-et MONO16 bitre állítsuk
  • a video SER legyen
  • a használni kívánt szűrő, szűrőváltó berendezésnél
  • Expozíciós idő: ahogy nekünk jó, javasolt a minél kisebb 10 msec alatt
  • Gain, minél kisebb legyen
  • hűtés: én 0 C fokra hűtök melegben, télen meg -15 C
  • és egyebek pl. flat ha kell 

A bolygó tájolása:

Itt megoszlanak a vélemények, hogy hogyan jó tájolni, én a Vénuszt az egyszerűség kedvéért mindig úgy tájolom, hogy zenitprizma és fordítótagok nélkül, a mechanika kézivezérlőjével a finom sebességekkel a mechanikát mozgatva a bolygó vízszintesen fusson a képkivágattal jobb és bal irányokban. Ekkor a vízszintes irány a Rektaszcenziós irány, a függőleges pedig a Deklinációs. Ha éjjel készítünk egy hosszabb exp. idejű (10-20 sec) képet egy ismert égi csillagos háttérről, akkor magabiztosan meghatározhatjuk az É-D és K-NY irányokat is. Kellő gyakorlat után, a CCD kamera fejegységet nagy rutinnal tudjuk párhuzamosítani a távcsövünk egyes alkatrészeihez képest, ekkor már nincs is szükség a fentebb leírt tájolásra, én is ezt teszem egyébként.

Fókuszálás folyamata:

Ilyenkor az exp. időt úgy szoktam megválasztani, hogy a bolygó ne sötét hanem kissé világosabb legyen a képernyőn 100%-os nagyításban, ekkor szemre tökéletesen látszik a széleken, hogy mikor éles és mikor nem. Kissé a bolygó mellé nézve - mintha elfordított látással néznénk - a finom fókusszal játszom intra és extra irányokban, hogy lássam mi a helyes pozíció kb., ha ezt belőttem akkor párszor megismétlem a folyamatot csak kissé finomabb mozdulatokkal. Szemre, jó fókuszálóval élesre állítható a bolygó. Infrában könnyebb, UV-ben kissé nagyobb gyakorlatot igényel. A két éles pozíció viszont nincs messze egymástól ! Fókuszmotorral kb. ugyanez a folyamat. Bahtinov vagy Hartamann-maszkot itt nem használok egyáltalán.

Expozíciós/integrációs idő megválasztása:

A helyes fókusz beállítása után nekem a következők értékek és eljárás vált be:

  • infravörös/vörös szűrő: 2-3 msec és 100-130 gain (de ez műszerfüggő), az a jó ha a szemre épp a tetszetős, megfelelő megvilágítottságnál kb. 10-20%-al halványabbat választunk)
  • UV szűrő: 8-10 msec 150-300 gain (de ez is műszerfüggő), az eljárás itt is hasonló mint az előbbi esetben, sötétebbet kell válasszunk, mint a nekünk tetsző exp. idő érték

Mindezek után a bolygó képet pont középre állítjuk (én RA és Dec tájolva szoktam), majd elkészítjük a videókat az egyes szűrőkre (néha várni kell a jó seeingre, de ezt látjuk úgyis bolygó ugráló képen, akkor rögzítsünk ha már úgy ítéljük meg, hogy jó, vagy nem várható jobb kép, bár ez utóbbit soha nem tudhatjuk :-)

Video rögzítése:

  • Start Capture menüfül
  • én itt mindig adott frame számra rögzítek, ez a 3. kör itt és 15000 vagy 20000 db-ot adok meg a Vénusz esetében. Ezután Start gomb és mehet a rögzítés. Látjuk a jobb alsó sarokban, hogy épp hol tart a rögzített video.
  • A Stop Capture menüfüllel megállíthatjuk bármikor a videót.

Több videót is rögzíthetünk, pl animált bolygó felhőzet mozgáshoz, GIF-hez, stb.

A SharpCap Pro szoftver képernyője - épp a Vénusz bolygót rögzítem UV szűrővel. A képen megfigyelhetők a saját beállításaim (bal oldali ablak sorozat)


Ha befejeztük a felvételek készítését, akkor Cameras -> és rákattintunk a kívánt pl. ASI kameránkra és lecsatlakozik magától. Majd bezárhatjuk a SharpCap-ot, következik a bolygó videó képek szelektálása, a képek összeadása.

Az Autostakkert!3 program használata

Ez az ingyenes program letölthető innen. (én az AS!3 verziót használom (2020.május)). A szoftver az egyik legjobb képanalizáló, leválogató és képösszeadó szoftver jelenleg, jobb, mint a sokak által régebben használt Registax. Bolygó, Nap és Hold videókat is össze tudunk adni vele. A teljes ismertetésétől eltekintenék, az részletesen benne van "A digitális asztrofotózás ABC-je", Szarka- Baraté-Fényes-Tóth által írt 2017-es kiváló kézikönyvben 119-122. oldalak.

Pár bevált ötletet azért megosztanék:

Az Autostakkert!3 program két képernyő ablaka, most egy Mars képpel (nagyítható kép)

A program kér képernyővel dolgozik: a baloldalin látjuk a program fő lépéseit, azaz

1) Open - itt választjuk ki az összeadni kívánt videót (Image stabilization: Panet (COG), Dynamic background legyen kiválasztva, Quality Estimator: Laplace, Local (AP) legyen itt kiválasztva)

2) Analyse - erre rányomva automatikusan elemzi a videót és az egyes frame-ket minőségi sorrendbe állítja, amit a "Quality Graph" grafikonon középen lent megjelenít. Középen látható a vízszintes 50%-os képminőségi vonal, nekünk az e feletti sőt inkább 75% feletti képek kellenek, ezek ui. a legjobban sikerültek. Egy trendvonalat is behúz amiből látni, hogy mennyi van pl. 75 % felett, itt most kb. 16-18%, tehát ennyit vagy ennél kevesebbet érdemes összeadni. (Ha nagyon keveset adunk össze pl. 1% , túl zajos lehet a kép a Registax élesítéskor !). A kiválasztott % értékek írjuk a "Frame percentage to stack" négyzetekbe. Írhatunk egyszerre többet is (max 4-et) azt is külön-külön könyvtárba összeadja (zöld a négyzet ha értéke van, rózsaszín ha zéró). Kipipáljuk még a "Normalize Stack" és "Save in Folders" négyzeteket. "Drizzle" jelentése: felnagyítja az eredeti képet, de csak akkor használjuk ha nagyon jó volt a seeing és éles kép várható.

Nos ha ezekkel megvagyunk átmegyünk a jobboldali ablakba. Itt egérrel fent rákattintunk a "Frames" melletti kék csúszkára. A nyílbillenytűk segítségével jobbra és balra tudunk mozogni a leválogatott frame-k között, általában balra teszi a legjobbakat, ahol szemre kiválaszthatjuk a nekünk tetsző legjobbat, legrészletesebbet, amit innentől mint referenciakép fog használni és ehhez képest fogja összeadni az összes többit.

Erre képre fogjuk rá tenni az "AP (Alignment Point)" illesztő négyzeteket. Ezt tudjuk manuálisan is ("Manual Draw" négyzet pipa ekkor), vagy automatikusan "Place AP Grid" gomb. De mindezek előtt az "AP Size"-nál a le/fel nyilakkal be kell állítani az illesztő négyzetek méretét pixelben, nem érdemes túl kicsit és túl nagyot választani, nekem a saját műszereimmel készült képeknél 32-56 között szokott jó lenni. Kicsi bolygóképnél kisebb AP, nagyobbnál nagyobb a jobb. Manuális választásnál nekünk kell rátenni az egyes négyzeteket a Vénusz felszínére vagy kifli alakjára, általában a kontúrok mentén kell pontozni, majd a bolygón belül, lehetőleg kellő darabszámot, pl 10-30-at. Automatánál ugyanezt a program megcsinálja magától. A "Close to Edge"-t választva négyzeteket a bolygó széleihez nagyon közel fogja tenni, nekem ez a Vénusznál bevált. Ha nagyon sötét lenne a bolygó képe, akkor a "Min Bright"-al lehet fel/le módosítani a képérzékenységet, azaz hogy mennyire sötét és világos részekre tegye ki az AP négyzeteket. Ha mindezzel megvagyunk, mehet a képösszeadás azaz a stack.

3) Stack - ekkor automatikusan mindent analizál, összead és lement abba a könyvtárba ahonnan vettük az eredeti videónkat. A könyvtáron belül - alapbeállításnál (!) - AP és egy számmal fogja jelölni azt a könyvtárt, ami százaékot a "Frame percentage to stack"-nál kiválasztottunk. Ha több érték is volt bejelölve akkor több könyvtárt is készít. Az egyes könyvtárakba TIF formátumban lementi a kép végeredmény, ha "Sharpened" is ki volt jelölve, akkor a 2. kép az élesített kép lesz szintén TIF-ben.

Az AS!3 szoftver képernyője - a Vénusz bolygó videóját analizálta épp a program. A "Quality Graph" megmutatja, hogy bizony a seeing átlagos volt a készítéskor, így most csupán a 10% legjobb képet adja össze a szoftver.


Ezután nincs más teendő mint bezárni a programot és megnyitni a képélesítésre, elmosásra használt és régóta jól bevált Registax programunkat.

De ezt már a következő cikkben  a Vénusz képfeldolgozása fejezetnél láthatjuk.