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Lunedì, 15 Giugno 2020 00:24

Fotografare stelle e costellazioni puntiformi

Published in Astrofototografia

Generalmente uno dei primi esperimenti fotografici fatti da chi si avvicina all'astrofotografia è la fotografia di costellazioni, campi stellari o congiunzioni planetarie. Questo tipo di fotografia richiede un'attrezzatura minima: una fotocamera con modalità di impostazione manuale dei tempi di scatto e un treppiede o altro supporto stabile.

Anche la procedura è abbastanza semplice e immediata:

  1. Montiamo la fotocamera sul supporto, puntiamo il campo che vogliamo riprendere e impostiamo lo zoom
  2. Mettiamo a fuoco (rigorosamente in manuale in quando lo zoom automatico avrà difficoltà su questo tipo di soggetti)
  3. Impostiamo la ripresa: ISO (sensibilità), diaframma, bilanciamento del bianco e impostiamo il tempo di esposizione e scattiamo.

Costellazione di OrioneTreppiedi

E' importante che il treppiede o il supporto sul quale montiamo la fotocamera sia stabile, altrimenti avremo del fastidioso micromosso. Molti treppiedi hanno alla loro base anche un gancetto che consente di appendervi un peso per aumentare la stabilità. Quando si fotografa per la prima volta al buio ci si trova anche di fronte ad alcune difficoltà operative che non vi sono di giorno. Innanzitutto il fatto di non vedere l'attrezzatura. Una lampada tascabile è indipensabile. Meglio una con luce rossa la cui luce consente di non far restringere troppo la pupilla del nostro occhio, cosa che tornerà utile in fase di puntamento. La seconda difficoltà è data dal fatto che le stelle saranno solo a malapena visibili nel mirino della fotocamera o nel liveview. A volte occorre procedere con alcuni scatti di prova fino a inquadrare il campo desiderato.

La messa a fuoco

Anche la messa a fuoco manuale può essere ostica le prime volte. Non commettete l'errore di utilizzare la scale presente sull'obiettivo in quanto l'infinito lì indicato non è preciso e anzi, il punto di messa a fuoco varia lievemente a seconda della temperatura ambientale. Utilizzate sempre una stella luminosa o una luce lontata per raggiungere la messa a fuoco.

Quale focale utilizzare

Conviene utilizzare anche focali non troppo elevate, valori intorno a 35 mm possono regalare splendidi panorami notturni. Focali troppo elevate possono diventare difficoltose da gestire e richiedere un astroinseguitore.

Diaframma e ISO

Il diaframma dell'obiettivo va sempre tenuto molto aperto: al massimo o chiuso di 1 o 2 stop per ridurre eventuali aberrazioni. Anche per gli ISO, quando possibile è meglio non strafare in quanto amplificazioni troppo alte introdurranno molto rumore di fondo che deriorerà la nostra immagine. Molte fotocamere moderne hanno come ISO nativi 1600 che è un buon valore medio.

Quando fotografare

Un altro fattore importante è la decisione su quando fotografare. A meno che non vogliate ottenere effetti particolari che comprendano la luce dell'alba o del tramonto, aspettate il crepuscolo astronomico per ottenere il maggior contrasto. Se non volete riprendere la Luna scegliete un momento in cui il nostro satellite non è presente in cielo in quanto la sua luce diminuirà il contrasto del fondo cielo. Qualche nuvola può arricchire la nostra immagine mentre delle velature ne peggioreranno la qualità. Giornate un po' ventose generalmente spazzano il cielo ma rischiano anche di creare vibrazioni alla nostra attrezzatura.

Il tempo di esposizione: la regola del 500

Ma la cosa più importante rimane il tempo di esposizione e, soprattutto, quale valore di esposizione non superare per non rischiare di avere stelle mosse. Se abbiamo già un'infarinatura di fotografia imposteremo probabilmente dei tempi di esposizione abbastanza lunghi perchè avremo già imparato che il sensore digitale della nostra fotocamera, similmente a come un tempo avveniva con la pellicola, ha la capacità di "sommare" tutta la luce che gli arriva per la durata del tempo di esposizione, permettendoci di riprendere anche stelle che ad occhio nudo non riusciamo a percepire.

Se però abbiamo impostato un tempo troppo lungo ci accorgeremo subito che le stelle nell'immagine finale, non risultano puntiformi bensì dei piccoli trattini. E' facile immaginare cosa sia successo: se abbiamo fatto un'esposizione ad esempio di 10 secondi in quel lasso di tempo le stelle si sono mosse (o meglio la Terra ha ruotato su se stessa causando un movimento apparente delle stelle) e questo movimento viene registrato come una breve striscia. L'entità dipende anche dalla focale utilizzata ovvero da quanto abbiamo ingrandito il campo stellare inquadrato. Chi si appassiona di astrofotografia in genere acquista prima o poi un astroinseguitore o una montatura dotata di un motorino in grado di compensare la rotazione terrestre. Al momento però ci concentriamo sulla fotografia delle stelle senza questo tipo di supporto.

Come fare allora a sapere qual è il massimo tempo di esposizione con il quale ottenere stelle puntiformi? Diamo prima la risposta breve per poi spiegarla nel dettaglio. Per avere stelle puntiformi basta applicare la regola del 500:

 

 

Tempo massimo di esposizione (in secondi) = 500 / Focale dell'obiettivo

 

Quindi, se siamo alle nostre prime riprese ci basti sapere che se ad esempio stiamo utilizzando il tipico obiettivo zoom 18-55 mm che fa parte del kit di molte fotocamere e impostiamo lo zoom su 25 mm di focale, il tempo massimo per non avere stelle allungate sarà di 500/25 = 20 secondi!

A detta di molti, la regola del 500 utilizzata già con le macchine fotografiche analogiche che usavano pellicole molto sensibili dalla grana grossa, è troppo elastica per la precisione dei sensori digitali ma ne parlerò nel dettaglio di seguito e la "regola del 500" rimane un'ottimo e utile punto di partenza per cominciare a fotografare il cielo stellato.

Stelle puntiformi: Nel dettaglio

Dopo questo riferimento veloce passiamo a esaminare nel dettaglio gli aspetti che entrano in gioco perchè, man mano che si fa esperienza e si vogliono ottenere dettagli di sempre maggior precisione, bisogna considerare anche tanti altri fattori. E' facile capire intuitivamente che la stella apparentemente si muove nella volta celeste e più utilizzeremo una focale di ripresa elevato, tanto più si noterà questo movimento. L'entità del movimento sulla nostra immagine finale dipende anche dai seguenti fattori:

  • Dimensione del sensore della nostra fotocamera (o meglio il crop factor): il fattore di ingrandimento dato da un obiettivo di una determinata focale può variare a seconda della fotocamera su cui è utilizzato. Le cosiddette fotocamere full-frame hanno un sensore che misura 24x36 mm ed è lo stesso formato che utilizzavano le fotocamere analogiche 35 mm. Le fotocamere entry-level o prosumer hanno invece dei sensori di dimensioni più ridotte che, come risultato produce un maggiore ingrandimento a parità di focale. Molto diffuse sono le fotocamere APS-C Nikon che hanno un crop factor 1,5x e Canon con 1,6x. Ai fini dei nostri calcoli occorrerà conoscere esattamente il crop factor della fotocamera che possediamo o in alternativa le dimensioni del sensore e utilizzare uno dei tanti tool online per determinare il crop factor.
  • Posizione della stella sulla volta celeste (in particolar modo la sua declinazione): per studi scientifici la sfera celeste è stata mappata attraverso un sistema di coordinate. L'ascensione retta è l'equitalente della longitudine terrestre mentre la declinazione è l'equivalente della latitudine. La Terra ruota intorno al proprio asse e lo sposamento apparente delle stelle è più evidente per quegli astri posti in prossimità dell'equatore celeste e molto minore per quelli con un'elevata declinazione e che pertanto si trovano nei pressi dell'asse di rotazione e della stella polare che è (quasi) fissa in cielo. La declinazione degli astri che fotograferemo può essere verificata su atlanti stellari o tramite software astronomici.
  • - MPx della fotocamera e/o ingrandimento a cui andremo a vedere l'immagine: I megapixel della fotocamera sono un altro fattore che entra in gioco per le nostre stelle puntiformi. Più sono i Mpx di una fotocamera e più grande sarà l'immagine che essa produce ovvero più ci sarà possibile ingrandirla per stampare ad esempio un poster. Quando ci limitiano a visualizzare le immagini sul monitor del nostro PC in realtà vediamo l'immagine molto ridotta rispetto alle sue dimensioni reali e pertanto non noteremo piccoli spostamenti. Se invece andiamo ad ingrandire e vogliamo vedere solo una porzione dell'area di cielo ovviamente anche le piccole imperfezioni diventeranno più evidenti.

Considerando i primi due fattori, una formula più specifica può allora essere:

 

Tempo max esposizione (in secondi) = 500 / Focale x Crop Factor x Cos (Declinazione)

 

 

 La regola del 600

stelle allungateSu alcune pagine internet o in alcune app per smartphone è anche possibile trovare la "regola del 600" che si applica analogamente alla regola del 500:

Tempo max esposizione = 600 / Focale x Cropfactor

Tale regola però è probabilmente fin troppo elastica e ottimista per ottenere risultati esteticamente gradevoli.

 

 Regola NPF

Questa ulteriore formula è' stata sviluppata da Frederic Michaud notando che la regola del 500 non è adeguata se si pensa di stampare le foto in largo formato. Ha pertanto proposto questa formula:

Tempo max esposizione (in sec.) = (35 x diaframma + 30 x pixel pitch) / focale

Con questa formula entra in gioco una nuova variabie, il pixel pitch. Si tratta di una delle caratteristiche proprie di ogni sensore fotografico e si ottiene dividendo la misura della larghezza del sensore in millimetri per il numero di pixel in larghezza. Questi dati vengono pubblicati dai produttori di fotocamere. Ad esempio una fotocamera molto diffusa la Canon 70D ha un pixel pitch dichiarato di 4,09 μm.

Confronti e tabelle

Tralasciando le formule vediamo con una tabella i diversi tempi massimi di esposizione in base alla focale del nostro obiettivo. Dati i parametri delle varie formule ipotizziamo una fotocamera full-frame come la Canon 5D con pixel pitch di 8,2 μm, un obiettivo con diaframma f/2,8.

Focale dell'obiettivo

     Tempo max di esposizione  
 Regola 600 Regola 500 Regola NPF
focale 10 mm  60 sec.  50 sec.  34 sec.
focale 28 mm  21 sec.  17 sec.  12 sec.
focale 35 mm  17 sec.  14 sec.  10 sec.
focale 50 mm  12 sec.  10 sec     7 sec.
focale 70 mm    8 sec.    7 sec.     5 sec.
focale 135 mm    4 sec.    3 sec.     2 sec.
focale 200 mm    3 sec.    2 sec.     1.5 sec

 

 

Panorama stellare con la Via Lattea estiva

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