In questa fase della mia passione astrofila, sono arrivato alla conclusione che è ora di provare a fare delle riprese in Narrow Band, dal momento che l’inverno diventa particolarmente ostico recarsi in altura e passare notti al freddo. Ben lungi dal ricercare una comodità tout court ed avendo a disposizione un terrazzino, ho pensato che questo tipo di fotografia potrebbe essere interessante proprio per cieli cittadini e quindi continuare a sviluppare esperienze anche in periodi in cui il meteo non è proprio gradevole.

Per questo motivo, mi sono affacciato al mondo dei CCD, che ha chiaramente molte analogie con l’astrofotografiea tramite reflex.

Importando obsoleti concetti tipici della fotografia diurna, ho avuto modo di provare un sensore CCD atik 450 a colori, grazie ad un grande amico che ha deciso di prestarmelo. E qua sono nati i grattacapi.

Sul sito della Atik si leggono le caratteristiche:

Sensore ICX655
Pixel Size 3.45 MICRON
Risoluzione 2448×2050

Sulla carta, a vederla cosi e pensando al “neofita” vien da pensare “cavolo, quanta bella risoluzione”. Effettivamente, 5 megapixel in ambito astrofotografico sono “un bell’andare.”

Leggendo poi la destrizione del prodotto viene specificato quanto segue:

The 5MP sensor is an ideal match to shorter focal length refractors and HyperStar systems, giving DSLR levels of resolution in a camera optimised for deep-sky Astrophotography.

..shorter focal lengh? Che significa? Da neofita, non riuscivo a capire per quale motivo un sensore di quel costo e di quella risoluzione, fosse studiato specificatamente per corta focale. E poi corta quanto? Ma non vanno bene tutti i sensori per fare astrofotografia??

Dall’insinuarsi di tutta una serie di dubbi, sono partito alla ricerca di risposte: consultando tante fonti (da amicizie via facebook a dispense in pdf) , sono giunto alla conclusione che c’è un mondo da capire quando si tratta di astrofotografia (e non solo). Infatti la tendenza che ha un qualsiasi neofita è quella di far “migrare” il concetto del “millemilamegapixel”. Ha senso in fotografia? in parte si..ma non può essere l’unico criterio che fa propendere per un sensore rispetto ad un altro. Anzi, c’è una base molto piu importante del “megapixel”, che spesso non traspare a chi si affaccia a questa passione: la grandezza dei pixel. Venire a contatto con questa realtà e raffrontandola con le ottiche a mia disposizione, sono arrivato a comprendere alcuni aspetti fondamentali legati al campionamento, che è il vero perno su cui gira tutto il mondo astrofotografico. E dopo esser venuto a conoscenza di formule e formuline, ho deciso di creare un software che permettesse in pochi click di avere una chiara idea delle proprie potenzialità di campionamento e sul corretto bilanciamento delle proprie riprese.  Ma procediamo con ordine.

IL SEGRETO? NEL CAMPIONAMENTO

Checchè se ne dica, quindi, non è il numero di pixel che fa la foto corretta. Ma è il campionamento. Il campionamento in un certo senso è il “modo” con cui si va a digitalizzare un segnale analogico. E’ detta male, lo so, è davvero molto sintetico ciò che ho scritto, ma consiglio di leggere le numerose dispense che ci sono online se volete approfondire. Di base ciò che ci interessa capire in questa breve anticipazione è che a parità di dimensioni di un sensore, il numero dei pixel presenti influsice direttamente sulle grandezze dei pixel (espresse in micron) con risultati inaspettati per un neofita (diverso il discorso per esperti, che già sono molto dentro alla materia)

Da questo concetto ho appreso che per avere un corretto campionamento, le “filosofie” degli astrofili si dividono in tre classi

  1. Chi considera un campionamento tenendo conto del seeing medio
  2. Chi considera un campionamento tenendo conto un valore standard di 2″ arcsec/pixel
  3. CHi fa alta risoluzione planetario, che esegue calcoli direttamente sulle focali per ottenere un sovracampionamento enorme ma che restituisce piu risoluzione.

Quello che interessa sapere a noi, comunque, è che il campionamento sarà il valore che determinerà la qualità delle nostre foto, molto piu del numero dei pixel. Da qui l’esigenza di creare un software che faccia “per me” i calcoli, in maniera rapida e avendo pochi dati a disposizione. Ecco il progetto Facepalm for Telescope!

 FACEPALM FOR TELESCOPE

Facepalm for telescope è un software che ho creato per monitorare nell’immediato la risoluzione in arc/sec pixel del proprio sistema di ripresa e valutare quindi l’esigenza o meno di effettuare scatti con un binning 2x o 3x sulla base della risoluzione necessaria. Inoltre, è possibile anche mettere in relazione il proprio sistema di ripresa, con il sistema di guida per valutare se i rapporti tra i due sistemi permettono una guida adeguata, compresi gli eventuali binning. Il software effettua inoltre un calcolo sulla focale consigliata per raggiungere il corretto campionamento in base al seeing medio, oppure sulla base del criterio dei 2″ arcsec/pixel oppure ancora sulla base di un campionamento voluto. E’ presente infine una tab che permette la valutazione della focale necessaria per l’Hi-res con l’applicazione della formula di Nyquist.

Grazie a questo software sono riuscito a comprendere alcuni errori dei miei sistemi (sia di guida che di ripresa) e a capire come campionare al meglio in determinate condizioni. Inoltre ho capito le insidie che possono derivare da acquisti impulsivi…da qui il nome “FacePalm!”

Tradotto in parole povere, ho pensato di creare uno strumento di valutazione sommaria del proprio sistema, strizzando l’occhio proprio ai campionamenti. Vediamolo in dettaglio.

Il software si avvia con una Splashscreen con due soli bottini: Calcoli e Normogram.

 

splashscreen

 PAGINA DEI CALCOLI

Cliccando su “Calcoli” si attiva la funzione di calcolo dei campionamenti. I dati che servono sono “semplicemente” i seguenti

  • Focale del telescopio
  • Apertura
  • Grandezza dei pixel in micron
  • Risoluzione
  • Binning
  • Seeing

calcoli1

 Nota sul valore SEEING: il valore SEEING da impostare sarebbe quello medio di zona, espresso in arcosecondi. Esiste un sito della UAI o altri servizi meteo che forniscono una stima del seeing, ma non può ovviamente essere garantita la realtà del dato. Considerare quindi un seeing teorico, cercando di capire fino a che valore di seeing il proprio sistema campionerà corettamente.

Facciamo due calcoli, prendo ad esempio proprio la situazione che mi ha permesso di capire le reali possibilità del mio sistema.

Io utilizzo una Atik450 su un telescopio Newton 250 di apertura e 1250mm di focale. I pixel sono grandi 3,45 micron, il seeing medio è 2,5 arcosecondi, la risoluzione è di 2448×2050. Mettiamo i valori all’interno del software e clicchiamo su “CALCOLA”

PRIMO TAB: CAMPIONAMENTO SU SEEING

Il primo tab CAMP.SU SEEING sarà quello che considererà il campionamento “corretto” prendendo a riferimento la metà del seeing in arcosecondi.

CAMPSUSEEING

Come si può vedere, la situazione è abbastanza gravosa. Dovrei campionare a 1,25 arcsec/pixel, mentre il mio campionamento arriva a 0′,569! Quindi so sovracampionando, con stelle che diventeranno dei palloni e difficoltà di guida.

Imostando nella casella Binning un binning 2x arriverò invece a un campionamento di 1,138 arcsec/pixel col risultato che il sovracampionamento sarà migliorato.

SECONDO TAB: CAMPIONAMENTO SU SEEING

Nel secondo tab, viene calcolata la focale necessaria per ottenere il campionamento necessario. E qua si capisce per quale motivo la Atik450 è consigliata per corte focali. Guardate il valore di focale..550mm..contro i 1.250 con cui riprendo io..è o no un bel facepalm?.

 focalecorretta

TERZO TAB: IL CAMPIONAMENTO PER PLANETARIO, FORMULA NYQUIST

Il terzo tab presenta invece i calcoli per la risoluzione HI-RES necessaria per il planetario. Utilizzando questo CCD e volendo fare planetario con questo telescopio, mi servirebbe una barlow che proietti la mia focale a 3.000 mm..

NYQUIST

QUARTO TAB: IL CAMPIONAMENTO 2 ARCSEC/PIXEL

In questa tab viene invece specificata la focale necessaria per ottenere sul proprio sistema un campionamento di 2 Arcsec/pixel, criterio utilizzato da molti astrofili per la valutazione del proprio sistema di ripresa o per la scelta sull’acquisto di un ccd. E’ inoltre possibile impostare un campionamento medio voluto. Qui arrivano nel mio caso nuovi dolori, perchè finalmente viene specificata la focale da utilizzare ed è consona alle prescrizioni del costruttore. Quindi non ha sbagliato Atik…355mm di focale per campionare a 2 Arcsec/pixel (ragionando sempre a binning 1x…il doppio se mettiamo binning 2x…

arcsec

QUINTO TAB: AUTOGUIDA

Questo tab trova la propria realizzazione tramite il prezioso file di Excel di Renzo del Rosso, che ringrazio per aver messo a disposizione di tutti uno strumento efficace di valutazione. Nel mio caso, si vede come utilizzando binning 1x sul sistema di guida, il rapporto tra i telescopi sia corretto ma la risoluzione del sistema di guida sia ben sotto al potere risolutivo del telescopio di guida. In questo caso ho capito che utilizzando un binning 2x sul sistema di guida, il problema si risolve. Ed effettivamente ho trovato giovamento utilizzando questa impostazione. Ecco il dato Autoguida

 DOWNLOAD, INSTALLAZIONE E AGGIORNAMENTI

E’ probabile che questo software col tempo venga aggiornato con nuove funzioni e calcoli, soprattuto per quanto riguarda la personalizzazione e l’inserimento in un database dei propri dati.  Nel caso, verranno scritti nuovi articoli sugli aggiornamenti a nuove versioni.

Il sofware lo potete scaricare gratuitamente su questo sito, al seguente link di DOWNLOAD

LINK DIRETTO

http://astrofiloneofita.altervista.org/facepalm/Facepalm_for_Astronomer_Ver_109.zip

Per installare su sistemi windows 8 o 7  è necessario disabilitare temporamente lo smartscreen protection di Windows, che si trova sotto impostazioni di sicurezza nel pannello di controllo.

Al momento è una versione di prova e potrebbero essere migliorabili alcune funzioni, per cui se trovate anomalie, segnalate pure con un commento. Buone valutazioni.

DISCLAIMER

Il software è stato creato da Mortari Fabio che ne detiene tutti i diritti di proprietà ma è rilasciato comunque in licenza gratuita. L’installazione del software è a proprio rischio e pericolo, pertanto programmatore non è da ritenersi responsabile per eventuali perdite di dati o danneggiamenti del proprio PC. Inoltre il programma è da utilizzare solo per valutazione e applicazione di formule e non può costituire in alcun modo un criterio di scelta su strumenti da acquistare, che è a discrezione dell’utilizzatore del software in ogni sua forma.

L’articolo che pubblico oggi racchiude una tecnica interessante di allineamento della propria montatura agli oggetti celesti. In particolare è una procedura molto valida sia per chi si affaccia al mondo dello studio tramite sensori fotografici sia per chi desidera effettuare fotografia a lunga posa.

Quando ho iniziato gli studi delle stelle doppie, mi son trovato nella situazione un pò rognosa di dover allineare la montatura tramite il sensore ASI 120 MM che nelle dimensioni è ben poco generoso, oltre al fatto che lo utilizzo con un Celestron C8 con 2 metri di lunghezza focale. Ovviamente il campo inquadrato era molto piccolo, quindi allinera la montatura diventava un’impresa non sempre facilissima soprattutto se poi volevo allungare la focale con una barlow per portarla a ben 4 metri.

Oltre a questo, soprattutto chi utilizza sensori CCD può trovare giovamento in un allineamento ben piu preciso e ripetibile durante le sessioni su piu oggetti, a prescindere dal meridiano.

Si supponga ad esempio, di iniziare a lavorare col narrow o con la tecnica RGB(è la mia situazione attuale, per via di un ostinato inquinamento luminoso): l’astrofotografia, come si sa, richiede tempi di posa particolarmente lunghi e per chi lavora in RGB senza avere una postazione fissa (monta, allinea, smonta, rimonta, riallinea, rismonta etc) , può rivelarsi particolarmente difficile ripetere una sessione fotografica sullo stesso oggetto per piu sere consecutivamente.

Uno dei problemi, ovviamente, è il centraggio dell’oggetto nelle stesse condizioni effettuate la sera prima, che richiede molta cura e diverso tempo per cercare di rimettere un oggetto nella stessa posizione.

Altro aspetto (sempre relativo al mio caso, ma che può essere anche il vostro): l’inverno. Lasciando un portatile collegato alla montatura in terrazzo e pilotando quindi una sessione fotografica dal calduccio di casa tramite il desktop remoto, può essere frustrante dover uscire piu volte (caldo/freddo, caldo/freddo) per riallineare la montatura, soprattutto se l’oggetto si trova dall’altra parte del cielo e subentrano nuovi elementi che facilitano il disallineamento, come l’errore conico tipico delle montature equatoriali.

Ecco, fortunatamente esiste un modo per effettuare un alliamento molto preciso, che prende a riferimento non una posizione approssimativa (che porterebbe gli oggetti a uno dei bordi del sensore ad esempio) ma bensì prendendo a riferimento proprio il centro geometrico del sensore stesso. Ripetendo questa routine nelle diverse serate, si avrà la garanzia di avere l’oggetto sempre centrato nel sensore, dal momento che il calcolo effettuato in automatico dal Plate Solving di MaximDL si basa sulle reali coordinate del centro lastra.

IL CONCETTO ALLA BASE

Il concetto che sta alla base del plate solving di Maximdl è relativamente semplice. In sostanza, si deve scattare un’immagine avendo la montatura collegata a MaximDL, in modo che il file generato (.fit) riporti nell’header le coordinate lette sulla montatura. Dopodichè, attivando la funzione di plate solving, il sistema leggerà le coordinate prendendole dal file fit, rileverà le stelle comprese nel campo e si collegherà al catalogo GSC installato sul PC. Passerà quindi in rassegna tutte le stelle di catalogo nella zona di cielo compresa nelle coordinate della montatura, e inizierà a fare una ricerca a spirale all’interno del catalogo: partendo dal centro verso l’esterno. Una volta che il sistema avrà trovato nel catalogo la stessa configurazione di stelle che legge nell’immagine, allora restituirà le coordinate corrette del centro lastra.  Sincronizzando queste coordinate nuove, esse verranno scritte nel Sync (di Eqmod ad esempio). A quel punto, rieffettuando il goto sull’oggetto di nostro interesse, la montatura effettuerà un breve spostamento centrando l’oggetto a centro lastra.

Esempio della routine:

  1. Telescopio montato, montatura stazionata, collegata a pc e a maximdl, sensore “a fuoco”, posizione di partenza HOME
  2. Primo Goto: M81
  3. La montatura si muove, e va nei pressi dell’oggetto senza centrarlo perchè non allieneata
  4. Scatto una foto. Dalla foto ci sono alcune stelle ma non c’è traccia dell’oggetto
  5. Chiedo a Maxim DL di risolvere la lastra tramite Plate Solving (il nome della dll è Pinpoint!)
  6. MaximdL tramite pinpoint  rileva le stelle della foto. Va a catalogo GSC, gli comunica le coordinate lette dalla montatura (che sono quelle di m81 che ovviamente non è ancora centrata)
  7. Pinpoint inizia a consultare il catalogo effettuando una ricerca a spirale: parte dalle coordinate di M81 e si muove verso l’esterno, finchè non trova la stessa configurazione di stelle
  8. Una volta trovata la stessa configurazione di stelle, riporterà le coordinate corrette. Queste saranno quelle del centro del sensore in quel momento
  9. Sincronizziamo la montatura con queste coordinate. Richiediamo il goto di m81
  10. Un leggero spostamento della montatura, inserirà M81 perfettamente nel centro del nostro sensore.

Fico eh?

LA SYNC TRAMITE PLATE SOLVING E’ COMPATIBILE COI PLANETARI?

La funzione di Plate Solving con MaximDL funziona perfettamente con qualsiasi planetario, nel nostro caso il magnifico Cartes Du Ciel che trovo sempre piu performante e rende inutile la spesa per planetari piu blasonati, se si utilizza per scopi amatoriali. In pratica, connettendo Cartes Du Ciel alla montatura per effettuare i GOTO e connettendo Maxim DL alla montatura per il plate solving, entrambi collaboreranno da buoni amici dal momento che l’interfaccia di collegamento è ASCOM e quindi l’interoperabilità tra piu sistemi è pressocchè totale. Sincronizzando la montatura tramite MaximDL si vedrà l’indicatore della posizione telescopio sul planetario muoversi alla posizione corretta. Successivi goto tramite il planetario NON faranno perdere la sincronizzazione avvenuta tramite Plate Solving. Banale dirlo, ma chiaro. Non abbiate dubbi.

VA BENE SONO PRONTO. COSA MI SERVE?

Per far lavorare in maniera corretta il plate solving è necessario quindi creare la seguente situazione sul proprio PC

  1.  Montatura allineata al polo, bilanciata, collegata al pc, e in posizione HOME.
  2.  Maxim Dl Installato e pronto per l’uso.
  3. Catalogo GSC installato e pronto per l’uso
  4. Eqmod, Ascom e Planetario correttamente configurati. Vedere le configurazioni alla pagina Tutorial
  5. Coordinate correttamente impostate su MaximDL, su Eqmod, sul Planetario (ricordate sempre di salvarle cosi non dovrete scriverle ogni volta)
  6. Focale correttamente impostata su Maxim DL. Questo sarà necessario per effettuare una corretta riduzione del campo visivo, diversamente plate solving non funzionerà
  7. Montatura connessa a MaximDL e al Planetario, via Ascom. Ricordarsi di attivare la connessione su MaximDL, diversamente non verranno prese le coordinate per il centraggio lastra
  8. Sensore di ripresa pronto, connesso e a fuoco.

Adesso andiamo a vedere i parametri da impostare.

 SCARICARE E INSTALLARE IL CATALOGO GSC

Perchè pinpoint funzioni correttamente è necessario scaricarsi il catalogo GSC per Pinpoint.

Si può scaricare dal seguente link:  http://gsc.dc3.com/

Pesa circa 325 mbyte, è un eseguibile. Per installarlo correttamente basta dargli come percorso “C:/” L’installazione creerà all’interno della cartella GSC alcuni file compressi. Non vanno decompressi, lasciare stare tutto cosi come viene installato. L’importante è che alla fin fine vi troviate la cartella “C:/GSC” con dentro il catalogo. Stop.

 IMPOSTARE LE COORDINATE E LA FOCALE  SU MAXIMDL

Per impostare le coordinate e la focale su MaximDL basta andre su File – Settings, selezionare il tab SITE AND OPTICS e inserire coordinate + focale

site and optics

CONNETTERE LA MONTATURA A MAXIMDL

Anche la connessione della montatura a maximDL è particolarmente semplice. Si fa da VIEW-OBSERVATORY CONTROL WINDOW. Il tab da selezionare è SETUP.

Su “options” andare in CHOOSE e selezionare la propria montatura (per chi usa Eqmod: Eqmod ASCOM 5/6)

EQMODCONNECTION

CONFIGURARE PINPOINT

Infine (solo per la prima volta) va configurato il pinpoint.  C’è ben poco da fare, sostanzialmente si tratta di inserire il percorso del catalogo GSC come segue…Click su ANALYZE – PINPOINT ASTROMETRY

Nota: la configurazione di Pinpoint Astrometry è possibile selezionarla solo con una immagine aperta. Vedete voi: se volete configurarla prima di una futura sessione, aprite una qualsiasi immagine, diversamente potete configurarla al primo utilizzo.

PINPOINT

Come si può vedere bisogna inserire

  1. La path del catalogo con le Reference “GSC-1.1(corrected)
  2. Spuntare (riquadro verde) FITS SCALE in modo che in automatico venga presa la risoluzione Arcsec/pixel del sistema ottico+sensore. In questo modo la risoluzione della lastra si aggiornerà se si utilizzasse ad esempio un binning sul sensore!

Grosso modo la configurazione è questa. Vediamo ora come sincronizzare la montatura con una lastra.

SINCRONIZZAZIONE

Si supponga di aver scattato la prima immagine in una posizione del cielo. Bene..si apre ANALYZE – PINPOINT ASTROMETRY e si clicca su PROCESS

Il sistema inizierà a lavorare e a verificare la lastra con il catalogo. Alla fine della routine, restiuirà delle coordinate corrette, comprese anche di drift del sensore (cioè l’angolatura della sua rotazione rispetto agli assi )

ok

In questo modo, le coordinate del centro lastra sono 01h.33.48s, Dec +30° 43′ 23”. Queste verranno scritte in automatico nell’header del file fit.

Andiamo quindi a comunicare ad Ascom che queste sono le coordinate reali! Quindi apriamo – VIEW – OBSERVATORY CONTROL WINDOW – tab: TELESCOPE

SYNC1

e verranno scritte le coordinate in “Target Coordinates”. Dopodichè basterà cliccare “Image Center from Pinpoint” e immediatamente dopo su SYNC

sync2

ed è FATTA!

PROBLEMI E DOMANDE

1. Se utilizzo Canon posso utilizzare questo metodo?

Si, purchè la canon sia pilotata attraverso MaximDL. Maximdl genererà un file .fit dallo scatto della reflex e il resto della routine funzionerà in maniera analoga

2. Perchè a volte non risolve l’immagine?

A volte può capitare che il sistema impieghi tanto tempo. Questo è dovuto principalmente al fatto che o non si sono impostate le focali corrette oppure non si hanno abbastanza stelle di campo. Verificare sempre di aver impostato la focale di ripresa in maniera corretta e aumentare i tempi di posa fino a 10/20 secondi affinchè nel campo vi siano stelle.

3. Quanto tempo ci mette ad elaborare?

Se la posizione HOME è correttamente impostata, se la camera è correttamente montata (gli assi devono essere perpendicolari), bastano davvero pochi secondi, a volte due/tre secondi. Diversamente, se la camera è girata in qualche verso, oppure se la posizione home di partenza non è stata fatta adeguatamente, potrebbe anche risolvere con molta lentezza

4. Quanto lavoro aggiuntivo c’è in piu utilizzando questo metodo?

Considereando che la maggior parte delle impostazioni si fanno “da casa” e che basta prestare un minimo di attenzione a impostare correttamente la focale e le coordinate, non richiede alcun lavoro in piu, anzi in meno. Di fatto anzichè allineare perfettamente un cercatore e cercare di portare un oggetto nel centro facendo con numerosi scatti di prova, questo metodo toglie tutta questa fase di allineamento con tre/quattro click e nemmeno un minuto in piu di lavoro rispetto al suo non utilizzo.

Ed ecco un’immagine allineata perfettamente con questo metodo. In questo caso la montatura non è mai stata toccata e non è stato utilizzato il cercatore.  Come si può vedere, la stella centrale si trova perfettamente a centro lastra.

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