Астрофото дня: как сфотографировать Млечный Путь
Только взгляните на эту панораму Млечного пути! А ведь трём астрофотографам понадобилось около 90 часов экспозиции, чтобы создать это изображение. Наблюдения и съёмки проводились из трёх точек — Намибии, Ла-Пальмы и Центральной Европы.
Съёмка: Михал Осташевски и Яков Сахнер
Часть 1: пролог и световое загрязнение
Наверное, все слышали термин «Млечный Путь». Формально так называется наша Галактика и все видимые глазом звёзды — её часть. Но большинство из 70% населения Земли никогда не видит её из-за светового загрязнения. Включая грандиозную «дорожку» из множества звёзд в центре нашей Галактики. Они действительно образуют выделяющийся «путь» на небе, но, к сожалению, не очень яркий из-за космической пыли и других факторов. Получается, большинство жителей Земли никогда не увидят звёздную дорогу, давшую название нашей Галактике?
Теперь они смогут сделать это на нашем канале — мы публикуем фото, на создание которого энтузиастам понадобились десятки часов съёмки. И рассказываем историю создания, вероятно, самого подробного и точного по цветопередаче изображений центральной части нашей Галактики, сделанное фотографами-любителями. Материал для изображения был получен в Намибии, Ла-Пальме и Центральной Европе.
Часть 2: сбор данных, рассказывает Михал Осташевски
Вам может показаться, что это очень просто — направить фотоаппарат на небо и сделать несколько фотографий. В идеальных условиях этот вариант сработал бы. С очень широкоугольным объективом вы получите поле зрения, охватываемое нашим окончательным изображением, возможно, всего за 3—5 кадров.
Однако, недостатком такого подхода является то, что вы никогда не получите подобного разрешения и деталей, какие мы получили на нашем изображении. Первоначальная идея заключалась в том, чтобы захватить угол зрения в 120° с помощью множества кадров, сделанных на 135-мм объектив. Это позволяет получить детализированное изображение с высоким разрешением и точной цветопередачей. Получение единого кадра из частей этой мозаики, а также их выравнивание экспозиции — уже само по себе сложная задача.
Чтобы получить желаемое качество, нам пришлось резко увеличить время экспозиции — для этого изображения оно составляет около 90 часов. Изображение получено из 250 отдельных кадров. Как следствие — мы получаем в среднем 30 минут времени экспозиции для каждого кадра. Мы потратили на съёмку несколько ночей в течение нескольких недель — не просто съёмка за одну ночь.
На самом деле потребовалось намного больше времени на съемки, но мы использовали только самые удачные кадры, чтобы сэкономить время на обработку. Действительно, я (фотограф Михал Осташевски) провёл много времени в Намибии в наилучших условиях, чтобы сделать большинство этих снимков. Чтобы дать вам небольшое представление о сложности обработки —на некоторых этапах требовалось почти 3 Тб свободного места на жёстком диске только для того, чтобы сохранить этот файл!
Часть 3: «склейка» изображений, рассказывает Михал Осташевски
После сбора данных в Намибии пришлось упорно потрудиться над сортировкой изображений, затем пометить все калибровочные кадры (которые могут уменьшить артефакты и шум, исходящий от сенсора и объектива), после чего сложить изображения (процесс усреднения нескольких экспозиций для уменьшения шума). И только тогда можно было «склеить» все изображения вместе.
Дневные пейзажные панорамы, как правило, довольно легко склеить, если у вас есть достаточно общих точек. Существует множество программ, которые могут сделать это одним нажатием кнопки. А вот с астропанорамами все гораздо сложнее!
Вместо того, чтобы искать одну точку пересечения для каждого изображения, вам придется найти сотни, даже тысячи, так как вы хотите, чтобы все звезды идеально совпадали друг с другом. Если вы не сделаете этот шаг правильно, вы столкнетесь с проблемами — двойными звёздами, ошибочным наложением, заметными жёсткими швами между изображениями и т. д.
Чтобы исправить это, пришлось использовать специальное программное обеспечение под названием Astropixelprocessor, которое может анализировать звёзды на каждом изображении и выравнивать по ним изображения. Этот процесс занял очень много времени и потребовал много тестов. Все тесты для завершения этого процесса проводились на нескольких компьютерах — потребовались месяцы, чтобы освоить программу с помощью различных подходов, программ и идей. Можно сказать, что Михал Осташевски потратил эквивалент времени и исследований, сравнимый с «докторской диссертацией», на совмещение астрономических изображений для широкоугольной астрофотографии!
Часть 4: работа с цветом и яркостью, рассказывает Михал Осташевски
Когда изображения наконец были выровнены и готовы к «склейке», многие из них имели странные градиенты из-за светового загрязнения, различной влажности, температуры, общих условий окружающей среды (дымка, свечение воздуха, пыль). Многие из них просто не были одинаково яркими и имели различия в цвете.
Вот почему пришлось запустить процесс, называемый нормализацией — настроить изображения так, чтобы все они выглядели как можно более идентичными с точки зрения цвета и яркости. В большинстве случаев нормализация может выполняться автоматически. Но не в данной ситуации. Изображение Млечного Пути было слишком большим и широким для автоматических инструментов, из-за чего итоговое изображение выглядело бы намного хуже.
Прошли недели, но все попытки были тщетны! Впервой половине 2022 г. Михал Осташевски работал в основном один. Из-за нехватки времени на обработку первая версия изображения показывала полное поле зрения, но качество не соответствовало задуманному уровню.
Часть 5: начать все заново
Несколько месяцев спустя Михал понял, что в проект «Млечный путь» надо привлечь команду, которая позволит сделать его на высоком уровне. Главная причина – даже не сложность, Михал увидел, что проект может объединить единомышленников в этой сфере. Поэтому он немедленно согласился пригласить Якова Сахнера в проект, как только последний заинтересовался проделанной работой Михала.
После погружения в проект Яков понял, что сможет помочь, хоть это будет и сложная, и кропотливая работа. После нескольких тестовых сессий в Astropixelprocessor Яков понял, что ему потребуется гораздо более мощный компьютер для обработки данных. Astropixelprocessor занимает огромное место в оперативной памяти, локальном накопителе и, самое главное, много времени! Поскольку Яков не хотел обновлять свой компьютер (неэкономичное решение для такого проекта), он арендовал высокопроизводительный сервер с нужными ему характеристиками. Он загрузил изображения на сервер, установил все необходимые ему параметры и начал всё заново.
На этот раз итоговый файл стал ещё больше, потому что Яков добавил около 100 кадров центральной области Млечного Пути из своих собственных данных (в основном, снятых на Ла-Пальме), которые также были сняты с помощью 135-мм объектива. Объединив свои и данные Михала, он получил панораму из примерно 250 изображений. Общее количество кадров, которое понадобилось для создания этих изображений, превысило 5000! Яков запустил первые интеграционные тесты и после нелёгких 2 недель проб с различными настройками он был готов приступить к окончательной интеграции.
Часть 6: обработка
На предварительную обработку всех данных с адекватными настройками ушло около недели! Когда все закончилось, то на выходе астрофотографов ждало финальное «склеенное» и недеформированное изображение.
Первыми мыслями Якова были: «Да, с этим можно работать!». После базовой предварительной обработки в Pixinsight Яков перешёл уже в Photoshop, чтобы вручную исправить множество видимых проблем на изображении (даже с новым подходом нормализация все ещё не была идеальной). По-прежнему присутствовало много градиентов, цветовых различий, проблем с яркостью и контрастностью, а также основная проблема — размер файла.
Короче говоря, Яков часами исправлял все проблемы с изображением вручную, а затем Адриан Мадуит, который также участвовал во всём проекте, добавил свои последние штрихи, чтобы сделать астроснимок настолько хорошим, насколько это возможно для этих данных (в основном работа касалась цветокоррекции и выравнивания переходов между кадрами).
Финальное изображение получилось размером 47110 × 20054 пикселей (~ 1 гигапиксель) и покрыло около 120° обзора вдоль «дорожки», центральной части Млечного Пути.
Вы можете скачать изображение размером 6000x2554, чтобы использовать его как обои для телефона или компьютера, отсюда: https://disk.yandex.ru/d/Aut6_NLPInei6g
Источник: https://www.astrobin.com/u3ny4o/