Jaka jest „reguła 600” w astrofotografii?

To pytanie wymienia „Regułę 600” dla unikania śladów gwiazd w astrofotografii.

• Co to za zasada?

• Jak został uzyskany?

• Jak należy to zastosować?

Gwiazdy się poruszają. Podobnie jak w przypadku każdego innego ruchu, zależy nam na tym, jak dużo poruszają się na czujniku podczas ekspozycji: ruch, który występuje tylko w obrębie jednego piksela, nie jest ruchem, który czujnik może zarejestrować, tzn. Ruch wydaje się być zamrożony.

Ale gdy ruch naświetla punkt na kilka pikseli podczas ekspozycji, będzie widoczny jako rozmycie ruchu, w tym przypadku ślady gwiazd. Reguła taka jak „reguła 600” jest podobna w duchu do „reguły 1 / ogniskowej” dla ekspozycji z ręki, ponieważ próbuje dać czasy ekspozycji, które dają w przybliżeniu takie same rozmycie ruchu dla większości ogniskowych.

Wyprowadzenie jest dość proste:

• Niebo obraca się o 360 stopni w ciągu 24 godzin lub 0,0042 stopni łuku na sekundę.
• Zakładając aparat pełnoklatkowy i obiektyw 24 mm, mamy widok poziomy 73,7 stopnia. (Zobacz artykuł Kąt widzenia wikipedii .)
• Zakładając czujnik 24 Mpx (6000 x 4000, np. Nikon D600), te 73,7 stopnia są rzutowane na 6000 poziomych pikseli, co daje 81,4 pikseli na stopień.
• Zakładając obiektyw 24 mm, „reguła 600” daje ekspozycję 600/24 ​​mm = 25 sekund.
• W ciągu 25 sekund niebo zacznie się poruszać ~ 0,1 stopnia.
• W naszym pełnoklatkowym aparacie 24 Mpx z obiektywem 24 mm 0,1 stopnia przekłada się na 8,5 piksela.

Zgodnie z zasadą 600 te 8,5 pikseli reprezentują maksymalne dopuszczalne rozmycie ruchu, zanim punkty gwiazd zamieniają się w ślady gwiazd. (Tak mówi reguła. To, czy rozmycie 8-pikselowe jest dopuszczalne do określonego celu, to inna dyskusja).

Jeśli podłączymy obiektyw 400 mm do tych samych wzorów, otrzymamy maksymalny czas ekspozycji 1,5 sekundy i ruch 7,3 pikseli podczas ekspozycji. Nie jest to więc dokładna zasada - rozmycie jest nieco inne dla różnych ogniskowych - ale z reguły jest całkiem blisko.

Gdybyśmy używali czujnika kadrowania 1,5x o tej samej rozdzielczości 24Mpx (np. Nikon D3200) i używaliśmy ogniskowych, aby uzyskać równoważne kąty widzenia, mielibyśmy np. Ogniskową 16 mm, czas ekspozycji 37,5 sekundy i rozmycie 12,7 pikseli. To o 50% więcej rozmycia.

W tym przypadku „reguła 400” dla kamery z czujnikiem przycięcia dałaby to samo rozmycie, co „reguła 600” dla przykładu pełnej klatki.

Sugeruję użycie „reguły 600” (lub bardziej rygorystycznej wersji z mniejszym licznikiem) z ekwiwalentem zamiast rzeczywistej ogniskowej, w ten sposób reguła daje takie same wyniki dla mniejszych czujników. (Np. 16 mm na czujniku przycięcia 1,5x odpowiada 24 mm na pełnej klatce; użyj „odpowiednika 24 mm” zamiast rzeczywistej długości ogniskowej „16 mm”, aby obliczyć maksymalny czas ekspozycji.)

Różne gwiazdy poruszają się z różnymi prędkościami względem Ziemi. Najszybszy ruch odbywa się wzdłuż równika niebieskiego , podczas gdy gwiazda polarna (Polaris na półkuli północnej) na biegunie niebieskim w ogóle się nie porusza.

Efekt można zobaczyć na tym obrazie z zasobów społeczności Wikimedia: Polaris pojawia się jako stały punkt pośrodku, podczas gdy inne gwiazdy krążą wokół niego, a długość szlaków gwiazd rośnie wraz z odległością od Polaris.

Źródło

Powyższe obliczenia dotyczą najgorszego scenariusza, w którym zdjęcie obejmuje gwiazdy poruszające się wzdłuż równika niebieskiego.

Wydaje mi się, że wiadomość na wynos jest taka, że ​​600 w „regule 600” zależy od rozdzielczości aparatu, rozmiaru czujnika, miejsca na niebie, w którym celujesz aparatem, i tego, co uważasz za dopuszczalne rozmycie.

Użyj mniejszej liczby, jeśli chcesz zmniejszyć rozmycie.

I odwrotnie, wyższa liczba może być dopuszczalna, jeśli wykonasz zdjęcia z bliska Polaris, użyjesz aparatu o niskiej rozdzielczości i / lub wybierzesz format wyjściowy o niskiej rozdzielczości.

Zasada 600 mówi, że aby „wyeliminować” ślady gwiazd czas ekspozycji w sekundach powinien być podzielony przez 600 przez ogniskową obiektywu. Obiektyw 20 mm może trwać do 30 sekund, obiektyw 300 mm może trwać do 2 sekund.

Oczywiście (jak każde rozmycie ruchu) nigdy nie wyeliminujesz śladów gwiazd - po prostu sprowadzasz ślad do akceptowalnego poziomu dla danego powiększenia. Jedynym idealnym rozwiązaniem jest „idealnie wyrównane śledzenie równikowe” i nie ma czegoś takiego.

Etiologia jest trudna, jeśli nie niemożliwa - przypomina coś w rodzaju „Trzymaj rękę nie wolniej niż 1 / czas otwarcia migawki ogniskowej” - ogólna zasada lub powszechna mądrość, która działa w wielu, ale nie we wszystkich przypadkach.

Dyskusję na temat zalet i wad (i matematyki) można znaleźć tutaj: http://blog.starcircleacademy.com/2012/06/600-rule/

Interesującą i bardziej ogólną dyskusję na temat gwiezdnych szlaków można znaleźć tutaj: http://blog.starcircleacademy.com/startrails/

Ta zasada dotyczy czasu otwarcia migawki, którego należy używać podczas fotografowania nocnego nieba. Reguła jest następująca:

• Podczas korzystania z obiektywu o ogniskowej L do robienia zdjęć nocnego nieba z długim czasem ekspozycji (aparatem stacjonarnym) maksymalny czas otwarcia migawki, którego należy użyć, aby uniknąć rozmycia gwiazd, wynosi 600 / L sekund.

Na przykład, jeśli używasz obiektywu 300 mm, jeśli używasz czasu otwarcia migawki (600/300) = 2 s lub krótszego, powinieneś unikać postrzegania gwiazd jako linii, a nie punktów światła.

O ile wiem, nie ma zapisu, kto wymyślił regułę i jak ją wyprowadzono, jednak najprawdopodobniej byłaby oparta na próbach i błędach z użyciem filmu 35 mm, z natury niższą rozdzielczością (ziarnem) i niższą tolerancją (rozmiar klatki) niż dzisiejsze kamery i zaokrąglone w górę (lub w dół) do ładnej okrągłej liczby 600.

Jeśli chodzi o aplikację, należy zachować ostrożność. Nowoczesne czujniki cyfrowe są znacznie ostrzejsze niż film 35 mm, co oznacza mniejszą tolerancję na rozmycie ruchu. Ponadto większość aparatów cyfrowych ma obecnie mniejsze czujniki niż 36 mm x 24 mm filmu 35 mm, co oznacza, że ​​istnieje NAWET MNIEJ tolerancji, więc prawdopodobnie należy ją dostosować, aby była bardziej podobna do reguły 400 podczas korzystania z tych kamer z wykadrowanym czujnikiem (tj. jeśli uważasz, że 600 jest nadal prawidłową wartością dla kamer pełnoklatkowych, co jest dyskusyjne). I odwrotnie, w przypadku kamer średniego formatu można użyć większej liczby.

Chociaż kilka z tych odpowiedzi tańczy wokół niego, żadna z nich nie wskazuje, że „Reguła 600/500” została wyprowadzona na podstawie założenia o standardowym rozmiarze wyświetlacza i odległości oglądania. To znaczy: rozmiar ekranu 8 x 10 cali oglądany w odległości 10-12 cali przez osobę z wizją 20/20.

Standardowe warunki wyświetlania / oglądania dają krąg zamieszania wynoszący około 0,030 mm dla rozmiaru filmu / czujnika 36 x 24 mm, CoC około 0,020 mm dla czujnika uprawy 1,5X APS-C i CoC około 0,019 mm dla 1,6X Czujnik uprawy APS-C.

„Zasada 600” jest nieco bardziej hojna i opiera się na wartości CoC wynoszącej około 0,050 mm dla kamery FF. Część szerszej tolerancji może prawdopodobnie opierać się na trudności w precyzyjnym ustawieniu ostrości na gwiazdach przy użyciu kamer filmowych w czasie, gdy została ustalona reguła - Pryzmaty dzielone są bezużyteczne do pomocy w skupieniu się na punkcie, a nie na tak wielu liniach astrofotografie dnia wykonanego aparatem 35 mm ustawiono ostrość za pomocą znaku nieskończoności na skali ogniskowej obiektywu (lub twardego stopu w nieskończoności niż wiele obiektywów w tym czasie), a zatem gwiazdy na uzyskanym zdjęciu były jeszcze większe koła rozmycia niż byłoby były w przypadku punktów odpowiednio skupionych.

Warto dokładniej obliczyć, ile czasu możesz zdemaskować, zanim zdobędziesz gwiezdne szlaki. Jeśli zastosujesz zasadę kciuka i / lub metody prób i błędów, dopóki nie podejmiesz właściwej decyzji, prawdopodobnie nie docenisz maksymalnego czasu ekspozycji, co ostatecznie doprowadzi do większego szumu, ponieważ zaczniesz produkować ostateczny obraz w mniej niż optymalnym droga.

Obliczenie maksymalnego czasu ekspozycji nie jest trudne, jeśli wiesz wcześniej, jakie obiekty na niebie chcesz sfotografować. Obiekt znajduje się pod pewnym kątem w stosunku do osi obrotu Ziemi, co daje 90 stopni minus tak zwana deklinacja obiektu. Np. Jeśli przedmiotem zainteresowania jest galaktyka Andromeda, to [można znaleźć tutaj] [1], że deklinacja wynosi 41 ° 16 ′ 9 ″, a zatem kąt względem osi obrotu Ziemi wynosi 48,731 stopni. Jeśli pole widzenia jest duże, możesz nie chcieć, aby szlaki gwiazd pojawiły się na południe od Andromedy, więc musisz rozważyć większy kąt. Załóżmy, że zdecydowałeś, że kąt będzie, i nazwijmy ten kąt alfa.

Następnie musimy wiedzieć, jaka jest prędkość kątowa obiektu pod kątem alfa w stosunku do osi obrotu Ziemi. Jeśli rzutujemy obiekty niebieskie na sferę jednostkową, wówczas odległość od osi obrotu wynosi sin (alfa). Kula obraca się wokół własnej osi raz na każdy dzień gwiazdowy, który wynosi 23 godziny 56 minut 4,01 sekundy (jest to nieco mniej niż 24 godziny, ponieważ Ziemia obraca się wokół Słońca, więc Ziemia musi obracać się nieco bardziej wokół swojej osi, aby Słońce mogło w tym samym miejscu). Oznacza to, że prędkość obiektu wynosi:

omega = 2 pi sin (alfa) / (86164,01 sekund) = 7,2921 * 10 ^ (- 5) sin (alfa) / sekunda

Czujnik kamery znajduje się w środku kuli, więc znajduje się w odległości 1 od punktów na kuli, dzięki czemu prędkość na powierzchni kuli jest również odpowiednią prędkością kątową w radianach na sekundę.

Rozdzielczość kątową obrazu określa rozmiar piksela podzielony przez ogniskową. Rozmiar piksela można obliczyć, biorąc pierwiastek kwadratowy ze stosunku wielkości czujnika do liczby pikseli. Typowy czujnik uprawy może mieć rozmiar piksela 4,2 mikrometra. Jeżeli ogniskowa wynosi 50 mm, to limitująca rozdzielczość kątowa wynikająca ze skończonego rozmiaru piksela wyniesie zatem 8,4 * 10 ^ (- 5) radianów. Dzielenie tego przez prędkość kątową omega daje maksymalny czas ekspozycji, powyżej którego ślady gwiazd stają się widoczne w idealnym przypadku. Zasadniczo w przypadku pikseli o rozmiarze s i ogniskowej f daje to:

T = s / (4,2 mikrometra) (57,6 mm / f) / sin (alfa) sekund