Daniele Gasparri. Tecniche, trucchi e segreti dell imaging planetario. Star party del Silenzio, 5-7 Luglio 2013

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1 Tecniche, trucchi e segreti dell imaging planetario Star party del Silenzio, 5-7 Luglio 2013 Daniele Gasparri Sito web: Mail: info@danielegasparri.com Un piccolo estratto del mio libro: Tecniche, trucchi e segreti dell imaging planetario 1

2 Una domanda molto semplice Come si possono ottenere immagini di questo tipo? Facendo lavorare al limite TUTTA la nostra strumentazione e sfruttando al massimo quello che abbiamo a disposizione 2

3 Imaging planetario: una panoramica sulla tecnica Con una videocamera adattata (webcam) o appositamente progettata, si toglie l obiettivo e la si inserisce nel telescopio, al posto dell oculare Si riprende un video della durata di almeno un paio di minuti, raccogliendo così tanti fotogrammi tutti uguali dell oggetto ripreso In fase di elaborazione un software analizzerà i fotogrammi, sceglierà i migliori, li sovrapporrà dopo averli allineati e restituirà una singola immagine, chiamata immagine grezza, o RAW. L immagine grezza contiene molto più segnale dei singoli fotogrammi di cui è composta, ma è spesso nascosto alla vista. Questo segnale deve essere estrapolato attraverso un procedimento di elaborazione con appositi software e filtri, generalmente maschere di contrasto, spesso wavelets 3

4 Tecnica: il campionamento Regola aurea: Per sperare di sfruttare tutto il potere risolutivo del telescopio, è necessario che il sensore riesca a catturarlo Regola del campionamento: l angolo corrispondente al potere risolutivo teorico del telescopio deve cadere su 3-4 pixel del sensore digitale. Esempi: pixel da 5,6 micron rapporto focale ottimale circa f30 Pixel da 7,4 micron rapporto focale ottimale circa f35-40 Pixel da 3,6 micron rapporto focale ottimale f20-25 Errore da evitare: il sovracampionamento esagerato produce solo danni. Se vogliamo un pianeta bello grosso, meglio ingrandirlo in fase di elaborazione Perché sperare di sfruttare? 4

5 il seeing: qualche trucco Il seeing stima il danno causato dalla turbolenza atmosferica. È sempre presente e pronto a rovinare le nostre riprese con il classico effetto di pentola che bolle. Spesso, però, è il seeing locale a comandare, quello cioè generato dal luogo di osservazione. Qualche trucco molto utile: 1) Porre il telescopio in un luogo ventilato, non riparato da ostacoli, soprattutto naturali 2) Se si riprende di giorno, evitare di esporre il tubo direttamente al Sole 3) Non osservare mai da un luogo sottovento. 4) Se si osserva dalla città, i momenti migliori sono appena dopo il tramonto e poco prima dell alba, quando i moti convettivi sono nulli. Nessun sito web riesce a prevedere il seeing locale, ma è spesso questo a fare la differenza 5

6 Tecnica: ottimizzazione setup Il telescopio deve lavorare al massimo delle sue possibilità. 1) Collimazione impeccabile, da controllare prima dell inizio della sessione. 2) Acclimatamento: la temperatura dello specchio o delle lenti deve essere la stessa dell ambiente Portare fuori lo strumento almeno due ore prima di riprendere. Teoria Realtà OK! 6

7 Tecnica: la camera di ripresa Regola aurea: Più fotogrammi di buona qualità si raccolgono, più elevata è la probabilità di avere a disposizione un ottima immagine finale Due scelte possibili: 1) Webcam da adattare al telescopio ( euro). Ottime per iniziare 2) Camere planetarie appositamente progettate ( euro). Basler, Imaging Source, ASI120 (tra le migliori). Videocamere molto sensibili e con alta frequenza di acquisizione ASI120 mm 7

8 Tecnica: la ripresa Cosa dobbiamo fare? Riprendere un filmato, non compresso, con una frequenza di acquisizione di almeno immagini al secondo, del nostro soggetto. Regola aurea della buona ripresa: Regolare tempo di esposizione e guadagno affinché l immagine abbia una luminosità massima non superiore all 80% di quella ammessa. Ottimo compromesso: guadagno non superiore a metà scala, a patto che il tempo di esposizione sia di almeno 1/30 di secondo, o 33 millesimi di secondo 8

9 La ripresa: un segreto Una fondamentale precisazione sulla luminosità dei frame: è bene cercare di arrivare più vicino possibile al limite della saturazione, senza mai raggiungerlo. Se la camera è a 8 bit, riprendere con luminosità massima fino a ADU Nella ricerca del massimo dettaglio la differenza è evidente: 230 ADU su ADU su 255 9

10 Tecnica: i software per l elaborazione Software di allineamento e somma: Tutti gratuiti: Registax, Autostakkert, Avistack per la Luna Il migliore? Autostakkert per i pianeti. Avistack per la Luna e il Sole Registax Autostakkert 10

11 Tecnica: i software per l elaborazione Software di elaborazione: Registax, Iris Il migliore? Senza dubbio IRIS Registax IRIS 11

12 Tecnica: dal brutto anatroccolo al Cigno I passi di un elaborazione Miglior frame Immagine RAW: 2500 frame 12 Filtri wavelet con IRIS o Registax Composizione colori

13 Quanto conta l elaborazione? L elaborazione crea dettagli? L applicazione di filtri di contrasto fa uscire il segnale raccolto, ma se questo non c è non esce nulla! Regola fondamentale: avere un ottima immagine grezza, perché la qualità 13 dell immagine è scritta nel momento in cui acquisiamo il video

14 Imaging planetario: i trucchi Obiettivo: arrivare al limite del nostro telescopio. Questo è tanto più difficile quanto maggiore è il diametro. 1) Riprendere nel luogo giusto 2) Conoscere i pianeti 3) Saper stimare il seeing 4) Curare particolarmente collimazione e messa a fuoco Attenzione Attenzioneaiaidettagli dettagli! 14

15 Imaging planetario: i segreti Catturare migliaia di frame: Arriviamo al limite della finestra temporale! Mercurio e Venere: più di venti minuti, Marte: dai 7 ai 15, Giove: 2 o più, Saturno: Almeno 5 minuti, Luna: più di 15 minuti Esempio ripresa Venere: 4 filmati formati da frame, elaborati in modo indipendente. Le immagini elaborate sono poi sommate. L immagine finale è formata da decine di migliaia di frame e mostra molti più dettagli 15

16 Imaging planetario: i segreti Alcuni segreti che quasi nessuno vuole dire: 1) La derotazione: I pianeti gassosi ruotano velocemente, quindi non si possono acquisire video più lunghi di due minuti (Giove) o cinque (Saturno). Alcuni software, però, derotano i frame e ci consentono di riprendere per dieci e più minuti senza notare la rotazione dei dettagli. Più frame immagini migliori 2) Gli effetti di un filtro gaussiano prima di elaborare l immagine RAW Consiglio: applicare un filtro gaussiano di raggio 1 con IRIS a tutte le immagini RAW, ad esclusione della Luna ripresa a bassa risoluzione, prima dell applicazione di qualsiasi altro filtro di contrasto. Per questi consiglio i wavelet, sempre di IRIS. 16

17 Imaging planetario: i segreti 3) La deconvoluzione: un procedimento di elaborazione, di solito usato successivamente l applicazione di filtri wavelet, che tende a eliminare l inevitabile rumore. Software migliore: Maxim DL. Consiglio: Lucy Richardson con PSF gaussiana di diametro compreso tra 1,2 e 1,7 pixel; 5-10 interazioni. 17

18 Alcuni miti da sfatare 1) I rifrattori apocromatici? Ottimi, ma il diametro vince sempre 2) Una montatura robustissima? No, basta che riesca a inseguire! 3) Una meccanica ultra precisa? Sarebbe bello, ma non è strettamente necessario 4) L elaborazione fa miracoli? Assolutamente no. La qualità dell immagine è scritta nel momento in cui si effettua la ripresa 5) Un sensore con milioni di pixel? Che ce ne facciamo se Giove al massimo occuperà pixel? Sono utili sono per Luna e Sole 6) Oltre un certo diametro non si hanno più vantaggi a causa del seeing? 18

19 I risultati 10 centimetri 25 centimetri 35 centimetri 19

20 I risultati 10 centimetri 35 centimetri 25 centimetri 20

21 Risultati professionali Emissione termica di Venere rivela la superficie Mercurio Telescopio da 23 centimetri Anglo-Australian telescope da 3,9 metri 21

22 Risultati professionali Studio atmosferico di Venere Monitoraggio impatti Giove e Saturno Cambiamenti stagionali su Marte Pianeti extrasolari 22

23 In conclusione Il presente e il futuro dell astronomia amatoriale sono custoditi in gran parte nell imaging in alta risoluzione. Gli amatori hanno molti più vantaggi rispetto ai professionisti: 1) Non hanno limiti di tempo, quindi possono seguire o cercare un fenomeno quanto vogliono 2) Le videocamere planetarie sono molto più veloci e performanti delle camere CCD professionali, nel caso della ripresa dei pianeti 3) Le riprese si possono fare anche di giorno (soprattutto Mercurio e Venere), laddove nessun telescopio professionale più effettuare alcuna ripresa, se non al Sole. 4) Senza l uso di ottiche adattive, il cui impiego nel campo visibile è ancora molto problematico, la risoluzione degli strumenti professionali è uguale o peggiore a quella di un telescopio di centimetri al massimo. 5) Non siamo solo astrofili ma abbiamo anche la possibilità concreta di diventare degli astronomi Per chi vuole approfondire la materia, consiglio il mio manuale: Tecniche, trucchi 23 imaging planetario