Jak fotografovat pohyb hvězd

Zdánlivý pohyb hvězd vniká v důsledku rotace Země kolem její vlastní osy. Hvězdy vytvářejí soustředné kružnice kolem bodu, který na obloze protíná zemská osa – pro severní polokouli zhruba kolem Polárky. Princip vytvoření efektně vypadajících snímků zachycujících tento pohyb hvězd (anglicky star trails) je jednoduchý. 

K pořízení statických snímků zachycujících pohyb hvězd na noční obloze lze využít prakticky jakýkoli digitální fotoaparát. Z fixního stativu pořídíte velké množství krátkých separátních expozic. Tyto expozice následně složíte do jediného snímku tak, že pro daný pixel pomocí specializovaného software vyberete nejjasnější hodnotu, která se na dílčích expozicích vyskytla.

Pohyb dostatečně jasné hvězdy je pak v dílčích expozicích vždy tím nejjasnějším bodem a projeví se ve výsledném snímku části kružnice, kterou hvězda stihne opsat. Focení i skládání lze samozřejmě automatizovat a zde si popíšeme, jak na to.

Skládání těch nejjasnějších

Samozřejmě, dílčí snímky byste mohli prolínat i v Zoner Photo Studiu, ovšem s dostatečnou trpělivostí – v našem návodě totiž budeme pracovat s desítkami či stovkami vstupních fotografií, což je na běžné focení už tak trochu extrém. Specializovaný software nám práci pouze urychlí.

Vlevo: Složenina 341 expozic po 30 vteřinách. Všimněte si zajímavého efektu průchodu hvězd za opadaným stromem. Canon EOS 500D, Sigma 10-20mm F4 EX DC HSM, ISO 1600, ohnisko 10 mm. Vpravo: Složenina 81 expozic po 30 vteřinách. Stromová dominanta byla dodatečně ztmavena, aby vynikly siluety větví. Canon EOS 400D, EF-S Canon 18-55 mm F3,5-5,6, F3,5, ISO 800, ohnisko18 mm.

Potřebné vybavení

Vystačíte si se základním, běžně dostupných vybavením:

  • Libovolný digitální fotoaparát s možností manuálního ostření a automatické spouště.
  • Širokoúhlý objektiv. Při focení hvězdných drah pořizujete typicky širokoúhlé snímky obdobně jako v krajinářské fotografii, abyste zachytili co nejvíce hvězd. Kvalita optiky, její rychlost ani zcela přesné zaostření není příliš podstatná. Některé nežádoucí jevy jako aberace mohou naopak dodat snímku více barev.
  • Běžný stativ.
  • Automatická spoušť. Lze nahradit ovládáním přes notebook (Canon i Nikon nabízejí příslušný nástroj, nebo lze využít např. BackyardEOS).
  • Baterie umožňující běh alespoň dvě hodiny, ideální je battery grip nebo přímo napájení ze sítě.
  • Ohřev optiky (volitelné) – pokud teplota klesne pod rosný bod, zamlží se vám objektiv. Obranou je jemný ohřev, který si můžete snadno vyrobit doma.
  • Pokud fotíte v přírodě, nezapomeňte si vzít teplé oblečení a spacák.

Příprava před focením

Snímat pohyb hvězd lze téměř kdekoli a kdykoli, zde je pár tipů pro výběr místa, času a kompozice před tím, než vyrazíte do terénu:

  • Více hvězd bude zachyceno při tmavší a čistější obloze. Pro mapu světelného znečištění navštivte Blue Marble Navigator nebo Mapu světelného znečištění ČR. Obloha je po půlnoci typicky méně světelně znečištěna (některá světla se vypínají) a také létá méně rušivých letadel. Snažte se také fotit směrem od zdrojů světelného znečištění (tj. mít město za zády).
  • Pokud je na obloze Měsíc, dochází k přesvětlení oblohy a budou viditelné jen nejjasnější hvězdy. Fázi a místo východu Měsíce zjistíte pomocí planetária Stellarium.
  • Není vhodné fotit v době, kdy přes hlavní část kompozice přecházejí trhané mraky. Mraky na obloze jsou ve snímku velmi jasné a zastíní tak při výběru maxima pro pixel většinu hvězd. Vzdálená oblačnost na obzoru může být ale naopak efektní. Očekávanou oblačnost lze zjistit například na stránkách projektu Medard.
  • Podkladové snímky také vznikají „samovolně“, pokud fotíte některý z meteorických rojů – zkuste dílčí expozice zkombinovat dle popsaného návodu.

Focení meteorických rojů
V průběhu roku Země zažívá několik významných meteorických rojů, při kterých prolétá proudem drobných částic pozůstalých po některé kometě – nyní jsou aktuální Perseidy pocházející od komety 109P/Swift-Tuttle.
Focení meteoritů je podobné, jako focení pohybu hvězd. Použijte co nejširší ohnisko, zvolte 20-30 sekundovou expozici, ISO 800-1600 a zkontrolujte, zda máte oblohu na jednotlivém snímku dostatečně tmavou, aby vám nepřesvítila dráhu případného meteoru (který letí jen zlomek sekundy). Foťte opakovaně tak dlouho, jak jen můžete (zachycené meteory najdete až zpětně, nelze čekat se stisknutím spouště až nějaký uvidíte). Pokud přes vaši scénu přeletí jasnější meteor, zkontrolujte zda a jak je viditelný na snímku a případně upravte expozici (pokud je obloha příliš světlá nebo meteor příliš slabě zachycen).U meteorů nevadí občasné přecházející mraky, naopak dělají kompozici zajímavější. Naopak hodně ruší dorůstající Měsíc, s tím ale kromě zkrácení expozice nic moc nenaděláte. Do scény zkuste zahrnout i horizont, nejlépe ten východní. Nejvíce meteorů létá typicky po půlnoci, kdy je vaše pozice otočena ve směru pohybu Země. Seznam meteorických rojů naleznete na webu Galaxie. Roje mají svá maxima, ale mohou být velmi dobře pozorovatelné i několik dnů/týdnů mimo toto konkrétní datum.Pokud provedete registraci hvězd (např. pomocí nástroje IRIS), můžete dokonce odhalit místo na obloze, ze kterého meteory patřící do daného roje „jakoby“ vyletují.

Kompozice

Kompozice snímku by měla zohledňovat následující faktory:

  • Polohu středu otáčení (na severní polokouli zhruba Polárka). Čím blíže jsou hvězdy k Polárce, tím menší pohyb ve snímku opisují. Střed kružnic přirozeně přitahuje oko diváka a je tedy vhodné s ním počítat při kompozici snímku, např. využít zlatého řezu a pozice ostatních dominant na snímku. I v případě, že střed není na snímku vůbec zachycen, lidský mozek si jeho polohu snadno domýšlí z pohybu hvězd a výsledek by stále měl být harmonický.
  • Vhodný statický objekt v popředí. Pohyb hvězd obzvláště pěkně vynikne, jestliže máte ve snímku nějakou pěknou dominantu jako kostel, horský masiv nebo zářící město hodně v dáli. Máte-li externí blesk nebo světlo, můžete blízkou část scény uměle osvětlit (stačí během jedné expozice).
  • Pohyb hvězd lze zaznamenat i jako odraz na vodní hladině (je třeba úplné bezvětří) nebo jiné lesklé ploše (např. sklo okna). Zajímavý efekt vzniká při snímání přes částečně propustnou překážku jako například větve stromů.

Složenina 405 expozic po 30 vteřinách. Větve stromů jsou nasvětlené pouliční lampou, oranžová záře nad jižním horizontem (vpravo dole) pochází od Brna. Canon EOS 500D, Sigma 10-20mm F4 EX DC HSM, F4, ISO 1600, ohnisko 10 mm.

A něco navíc…
V naší poloze (kolem 49° severní šířky) vidíme během roku celou severní polokouli a menší část polokoule jižní. Pokud pořídíte snímek otočený na jih, zachytíte nejen zdánlivý pohyb kolem severního pólu, ale i v malé části kolem jižní. Tento přechod je na snímku sám o sobě zajímavý. Určité zkreslení pohybu může navíc dodat optika fotoaparátu (např. rybí oko). Kolem zimního slunovratu můžete zachytit opravdu dlouhé snímky (více než 14 hodin tmavé oblohy), při kterých hvězdy opíší více než polokružnici. Pro nepřetržité snímání je v takovém případě nutné použít napájení ze sítě a velkou paměťovou kartu nebo notebook.

Nastavení fotoaparátu krok za krokem

  • Přepněte do manuálního režimu fotoaparátu. Automatické režimy by vyústily v nežádoucí dílčí expozice s různým nastavením.
  • Délku expozice a ISO nastavte v závislosti na optice a okolním světleném znečištění tak, aby statická dominanta (např. kostel) nebyla přepálená, hvězdy jasně viditelné a obloha relativně tmavá. Typické délky expozic jsou 30 nebo 60 vteřin a citlivost 200 až 1600 ISO.
  • Zcela vypněte kompenzaci šumu ve fotoaparátu (Long exposure noise reduction). Pokud by byla zapnuta, pohyb hvězd by byl výrazně přerušovaný. Poznáte ji tak, že zvolíte aspoň 10 vteřin expozici a vyfotíte jeden snímek. Pokud zobrazení snímku trvá ještě jednou tak dlouho, jako samotná expozice, tak je tato funkce zapnuta.
  • Po určení vhodné doby expozice a ISO hodnoty pořiďte s tímto nastavením zhruba 11 temných snímků (dark frames). Temné snímky pořídíte focením s přiklopenou krytkou objektivu tak, aby na snímač nedopadalo žádné světlo. Využijete je později na odstranění některých defektů (hot pixely, nerovnoměrná citlivost snímače). Je vhodnější je pořídit předem, neboť na konci focení nemusí zbývat energie v baterkách nebo místo na paměťové kartě.
  • Mírné zvýšení clony vám může pomoci udělat pěkné paprsky kolem jasných světel (ne hvězd), pokud je v kompozici máte a také zvýší hloubku ostrosti. Zároveň ale snižuje množství hvězd, které zaznamenáte.
  • Pro focení se typicky nevyužívají žádné dodatečné filtry. Výjimkou by mohl být CLS filtr k potlačení světelného znečištění, např. ve formě clipu do těla fotoaparátu značky Canon (pozor, je kompatibilní pouze s objektivy řady EF).
  • Na rozdíl od focení jiných astronomických cílů není nutné snímky pořizovat do formátu RAW, stačí nejvyšší kvalita JPEGu. Vzhledem k typicky širokému úhlu záběru jsou drobné rozdíly v kvalitě zanedbatelné a na kartu se vám podaří uložit podstatně více snímků, zkrátí se doba k další expozici a baterky vydrží znatelně déle.

Vlevo: Složenina 259 expozic po 30 vteřinách. Namodralou záři v oknech způsobil šetřič monitoru na notebooku vevnitř. Vybrané části dominanty mohou být dosvětleny čelovkou, bleskem nebo třeba projíždějícím autem. Canon EOS 500D, Sigma 10-20mm F4 EX DC HSM, F4, ISO 800, ohnisko 10 mm. Vpravo: Složenina 37 expozic po 20 vteřinách. Záře v dálce je francouzský Grenoble. Snímek musel být složitě skládán, neboť během expozice došlo k odtátí části sněhu pod foťákem a tím posunutí záběru (nevzal jsem si stativ a foťák byl položený jen na igelitovém sáčku). Canon EOS 400D, EF-S Canon 18-55 mm F3,5-5,6, F3,5, ISO 1600.

Zaostřete před focením

Ostření lze provést při dostatečném světle autofocusem, v opačném případě použijte manuální ostření. Po zaostření ale automatické ostření vždy vypněte a zajistěte ostřící kroužek lepící hmotou Gumfix nebo izolepou.

Typicky se neostří na hvězdy, ale na nějakou vzdálenou dominantu s jemnými detaily (např. kostel), kterou máte v kompozici. Drobná neostrost u hvězd nevadí, spíše naopak – dráha hvězdy je výraznější (neostrá hvězda zabírá více pixelů) a také barevnější dle povrchové teploty hvězdy.

Jak fotografovat

Ještě naposledy zkontrolujte, zda jsou fotografie správně komponované, zaostřené a stativ pevně ukotvený.

Celkový počet expozic záleží na výdrži vás i baterií, počasí a také délce noci. Pohyb hvězd začne být jasně viditelný už po několika málo snímcích, esteticky pěkný a výrazný pohyb začíná cca po 2-3 hodinách. Za tři hodiny urazí hvězdy 1/8 celé otočky a většinou také dojde baterie. Při třicetivteřinových expozicích pořídíte zhruba 360 snímků, které vám v závislosti na rozlišení foťáku zaplní na kartě několik gigabajtů.

Hvězdy se pohybují i během doby, kdy váš foťák nesnímá. Snažte se tedy pauzy mezi jednotlivými expozicemi udržet co nejkratší (ne více než dvě vteřiny), jinak bude pohyb hvězdy po složení přerušovaný.

Další krok již provedete nad výslednými snímky u počítače.

Složenina 206 expozic po 30 vteřinách. Kostel je hodně nasvětlený a proto byla zvolena expozice s nižším ISO a po složení aplikováno zesvětlení křivkami jen na oblast oblohy tak, aby byly procházející hvězdy dostatečně viditelné. Canon EOS 500D, Sigma 10-20mm F4 EX DC HSM, F4, ISO 200, ohnisko 10 mm.

Zpracování fotografií

Snímky můžete ručně skládat v Zoner Photo Studiu vždy s prolínáním pomocí režimu Zesvětlit. Při velkém množství snímků je ale výhodnější použít speciální a volně dostupný nástroj Startrails (použita verze 2.0), který celý proces zautomatizuje. V Zoner Photo Studiu následně upravte až výslednou složeninu.

Program Startrails není třeba instalovat, pouze kopírujete soubory do vhodného adresáře. V programu Startrails proveďte tyto kroky:

  • Vyberte všechny snímky, které chcete složit pomocí File | Open images, jejich seznam se zobrazí v okně Images: Files.
  • Jestliže jste pořídili temné snímky se zakrytým objektivem, otevřete je pomocí File | Open dark frames.
  • Složte snímky pomocí volby Build | Startrails. Máte-li viditelné přerušení mezi expozicemi (zkuste nejprve složit jen tři snímky), pomůže vám možnost Lighten-Screen-Blend, jinak zvolte rychlejší a mírně ostřejší volbu Lighten.
  • Uložte výsledný snímek pomocí volby File | Save image do formátu TIFF pro následné zpracování v Zoner Photo Studiu.

Mimochodem, z jednotlivých expozic si také můžete udělat video pomocí volby Build | Video.

Okno programu Startails s vybranými símky a volbou typu složení Blendmode.

Dodatečné úpravy

Snímek s rotací hvězd lze následně upravit v Zoneru dle vlastního vkusu a potřeb složeného obrazu. Můžete například zesvětlit tmavé části pomocí křivek, mírnou saturací hvězd zvýraznit jejich povrchovou teplotu a stáří, případně odstranit nežádoucí artefakty, jako například dráty pomocí klonovacího razítka.

Náprava rozmazání
Pokud došlo z nějakého důvodu k poškození dominanty v popředí (rozmazání, přesvětlení apod.), lze provést výběr pěkného snímku dominanty v jediné expozici (např. pořízené s jiným nastavením, než ostatní snímky, ale bez pohnutí foťáku) a zkombinovat ničím nepoznamenanou fotografii se snímkem s rotací z programu Startrails. V takovém případě je třeba otevřít fotografii s rotací v Editoru Zoner Photo Studia a do něj vložit jako novou vrstvu nepoškozenou dominantu. Následně oba snímky zarovnat (pokud již zarovnané nejsou) a nastavit Režim prolnutí na Lineárně zesvětlit. Jestliže není třeba dodatečných úprav, pak obrazy sloučit poklepáním na tlačítko Použít.

Tím je snímek hotový. Nezapomeňte, že fotografie s rotací hvězd můžete pořizovat i kdekoli na cestách, stačí vám jen foťák, spoušť a improvizovaný stativ.

Poslední aktualizace 15. srpna 2012

85 1
Děkujeme! Nasdílejte prosím článek dál, ať se o něm dozví další lidé.

Autor: Petr Švenda

Petr Švenda za bílého dne řeší problémy v počítačové bezpečnosti a učí programovat na Masarykově Univerzitě v Brně. Při focení usínající vesnice jednou nastavil závěrku na půl minuty a nejvyšší ISO, obrátil objektiv přímo vzhůru a nevěřícně přemýšlel o původu mlhavých obláčků mezi miliony hvězd, které zůstaly na tomto jediném snímku zachyceny. Od té doby tráví každou jasnou noc ve spacáku s pořád tou stejnou zrcadlovkou Canon 400D a fotí galaxie, mlhoviny, komety, hvězdokupy či planety a výsledky vystavuje na Astrolight.cz.
Největším překvapením je pro něj fakt, že v dnešní době může každý s běžným vybavením a trochou trpělivosti pořídit snímky doposud těžko přístupné krásy vesmíru.

Číst všechny články.

Komentáře