Autor Tópico: [Artigo] Astrofotografia para iniciantes  (Lida 32328 vezes)

felipemendes

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Resposta #45 Online: 11 de Março de 2022, 16:10:53
muito bom o artigo, tem bastante informação, Felipe obrigado por compartilhar o seu conhecimento.

Muito obrigado! Estou estruturando um post mais detalhado sobre edição, mas tenho estado meio sem tempo.


felipemendes

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Resposta #46 Online: 31 de Agosto de 2022, 12:20:26
Estou de volta!!!! Sigamos adiante.

O foco correto em astrofoto, além de compor uma imagem correta, influencia diretamente no empilhamento: quanto mais precisas estão as estrelas usadas como referência, mas preciso será o empilhamento dos vários quadros que comporão a imagem final.

A maneira mais básica de focalizar a câmera é:
1. Olhar pelo live view, usar ampliação se disponível.
2. Encontrar uma estrela brilhante.
3. Ajustar o foco até que o tamanho da estrela seja o mínimo.

Quando se usa lentes de menor distância focal, isso normalmente já é suficiente. Lentes de maior distância focal são um pouco mais problemáticas, tanto porque a) o foco fica mais difícil de detectar quanto porque b) o acionamento do sistema de foco não é preciso o suficiente próximo ao infinito.

Quanto ao ponto a) acima, a solução mais simples é usar uma máscara Bathinov. Este dispositivo recebeu este nome por causa de seu inventor, Pavel Bathinov, em 2005.


A ideia desta máscara é projetar picos de difração pelas diferentes áreas da máscara. Ao usar este dispositivo, é facilmente detectável se o foco está antes do infinito, depois do infinito ou no ponto exato.


No exemplo acima, com um pouco de prática, fica fácil perceber que as fotos da esquerda e da direita estão levemente fora de foco, e a do centro está corretamente focalizada, por causa da posição dos picos de difração.

Note porém que a máscara Bathinov rouba boa parte da luminosidade, o que complica o uso em live view: mesmo com ISO alto, a luz da estrela fica bem fraca, e o ruído torna difícil a detecção das pontas da distorção. Neste caso, tem que usar algumas exposições de poucos segundos pra ajustar o foco com precisão. Claro, uma montagem equatorial é essencial neste caso.

E se usássemos processamento digital pra detectar o foco? Afinal, a maioria das câmeras hoje em dia detecta contraste com facilidade, então deve ser fácil detectar estrelas, correto? Não, errado. As estrelas são pequenas demais comparadas com o tamanho do sensor, e o sistema de foco automático tradicional, quando funciona, não é preciso o suficiente.

A solução é usar algoritmos alternativos pra detectar o foco. Os métodos hoje mais comumente usados são o FWHM (ou Largura à meia-altura) ou HFR/HFD. Ambos métodos medem o tamanho da estrela em pixels e minimizam o tamanho. HFD é mais eficiente em termos de medição que o FWHM, embora ambos funcionem igualmente bem em casos normais. Programas de captura de astrofoto têm recursos de detecção de foco, e até de paralelismo entre o sensor de imagem e o telescópio com base na distribuição de valores de foco pra cada estrela.

O FWHM mede, pelas linhas da imagem, a largura de cada estrela à meia intensidade de seu brilho. Fica mais fácil com uma figurinha:


Cada estrela em uma imagem possui uma intensidade diferente; o FWHM lê a intensidade cada estrela, e ajusta à uma curva normal, dentro da mesma linha da imagem. Então, de posse da largura FWHM, podemos mover o foco pra frente e pra trás, até que o FWHM seja o menor possível.

Funciona bem, mas tem um problema: por vezes o sistema ótico tem problemas de alinhamento e de distância entre os elementos, causando distorção das estrelas próximo à borda. No exemplo abaixo, o FWHM daria resultados confusos, pois a ótica não está bem ajustada:


No caso acima, se as estrelas nas bordas da imagem estiverem distorcidas, e as do centro estiverem redondas, o FWHM vai dar problema, pois as linhas da imagem vão atravessar estrelas na diagonal.

Para contornar este problema, usa-se o método HFD (half flux diameter) ou HFR (half flux radius). A ideia é a mesma que do FWHM, mas em duas dimensões, largura e altura. No exemplo abaixo, o software vai tentar minimizar a área cor-de-rosa da imagem.


De posse de um destes valores (FWHM ou HFD), exibidos numa tela, fica bem mais fácil fazer o foco manual de forma precisa.


Mas por que parar por aí? Se temos números quantitativos da qualidade do foco, por que não usar um sistema automatizado pra mover o ponto de foco? E isso é implementado com frequência. Câmeras Canon possuem instruções de foco bem documentadas, e acessíveis externamente à câmera (por exemplo, por um comando via porta USB, é possível mover o foco X pontos à frente ou atrás).

Nem sempre se tem à disposição uma lente com autofoco. Na verdade, na maioria das vezes, não se tem tal luxo. A solução é usar um focador (focalizador, explicado em seguida, significa outra coisa).

O focalizador é um mecanismo que move elementos óticos ao longo do eixo ótico da imagem. Por exemplo, em lentes manuais antigas, o focalizador é um elemento helicoidal (parafuso) que move todo o conjunto ótico pra frente e pra trás. Em telescópios há também focalizadores tipo Crayford, pinhão e cremalheira, além do citado helicoidal.


Ao se acoplar um motor de passo ao focalizador, se obtém um focador, que junto com um computador, pode monitorar tanto o FWHM/HFD quanto outros fatores, tais com o a temperatura ambiente, e compensar o foco de acordo. Ainda pelo computador, cria-se um modelo de equivalência entre posição do focador e FWHM/HFD. Com isso, o sistema consegue interpolar o ponto otimizado de foco do sistema, mesmo que tal ponto não tenha sido analisado em uma amostra (uma imagem) feita com o focador naquela posição.


Veja que na imagem acima, o ponto ótimo de foco é o losango azul, enquanto os pontos analisados pelo algoritmo são as bolinhas cortadas. O ponto onde o losango está é calculado como o ponto inferior da hipérbole gerada pelos HFRs das várias amostras obtidas movendo o focador e tirando fotos.

Finalmente, eu poderia escolher outros modelos para interpolar o ponto ótimo de foco: além da hipérbole (que eu normalmente uso), pode-se usar a parábola ou duas linhas retas que se cruzam. Diferentes métodos dão melhores resultados em diferentes condições.
« Última modificação: 20 de Setembro de 2022, 11:55:50 por felipemendes »