SVBONY CLS Фильтр
SVBONY CLS Фильтр
Примечание: Эта статья была опубликована в 75-м номере журнала любительской астрофотографии
В астрофотографии, как и в традиционной фотографии, мы фиксируем свет определенного момента и записываем его с помощью нашего фотооборудования.Ранее использовались различные химические вещества, пленки и бумага, теперь используются кремниевые датчики высокого разрешения с мощными возможностями сбора света.
Чтобы правильно говорить о фильтрах в астрофотографии, необходимо сначала поговорить о свете, потому что, поняв его принципы, мы сможем лучше понять, как работают фильтры.
Лучи
Как мы теперь понимаем, свет-это комбинация волновых частиц(объяснить это здесь немного сложно, мои знания квантовой физики не так хороши, как хотелось бы, но для решения этой проблемы у нас есть Википедия).Он состоит из“частиц”, называемых фотонами, которые ведут себя как электромагнитные волны, движущиеся со скоростью света.
Видимый спектр
В зависимости от электромагнитной частоты луча мы можем расположить его в электромагнитном спектре.Только часть электромагнитного спектра видна людям, определяемая на длинах волн от 380 нм до 780 нм, известных как видимый спектр.
Остальная часть электромагнитного спектра
Однако, хотя многие из нас используют их почти каждый день, люди не видят нескольких частот электромагнитного спектра.
Длины волн ниже 380 нм относятся к ультрафиолетовому свету(как следует из названия, длины волн, отличные от фиалок).В этой части спектра находятся ультрафиолетовые лучи (небольшое количество ультрафиолетового света, которое мы получаем от солнца, ослабляется озоновым слоем), рентгеновские лучи (используемые в медицинских методах радиологической диагностики) и гамма-лучи (космические взрывы испускают излучение в этой части спектра).Это лучи высокой энергии, которые могут ионизировать материю и разрушать химические связи, тем самым подвергая опасности жизнь.
Длины волн, превышающие 780 нм, называются инфракрасными.Вот инфракрасные лучи(тепловое излучение нашего тела в основном излучается на этой частоте), микроволны(которые почти все мы используем для быстрого нагрева пищи) и радиоволны(мобильные, Wi-Fi, радиочастоты открытого гаража во всех диапазонах), радио, которые мы слушаем в машине и многие другие примеры).
Узнайте, как работают фильтры.
Теперь, когда мы знаем поведение света, мы можем представить, как работает фильтр.В принципе, когда свет проходит через фильтр, некоторые длины волн ослабляются или блокируются, в то время как другие пропускаются.
Обычно это достигается путем покрытия фильтрующего стекла различными химическими элементами, которые могут блокировать нежелательные длины волн.
На изображении показано, что фильтрующее стекло имеет покрытие, которое отражает свет иначе, чем обычное стекло без покрытия.
Покажите, как работают фильтры.
Некоторое время назад я опубликовал твит, показывающий, как работает фильтр светового загрязнения svbony, который я купил на Aliexpress несколько недель назад.
Фильтр svbony в Твиттере
На левой стороне фотографии вы можете увидеть спектр люминесцентных ламп на парах ртути, который я получил с помощью самодельного спектрометра.Справа, когда вы помещаете фильтр перед световым входом спектрометра, вы можете видеть спектр той же лампы.
На изображении справа мы видим, что фильтр блокирует некоторые видимые длины волн, позволяя проходить другим длинам волн.
Таблица спецификаций для этого фильтра выглядит следующим образом：
Схема фильтра CLS svbony
Как мы видим, график показывает, что все длины волн заблокированы, за исключением красной и синей областей видимого спектра.Если мы сравним его с предыдущим изображением, мы увидим на изображении справа, что единственными длинами волн, через которые ему разрешено проходить, являются синяя и красная длины волн.
Почему мы используем фильтры в астрономии?
Фильтры очень полезны в цифровой фотографии, особенно в астрофотографии.В научной астрофотографии необходимо выделить определенные длины волн для конкретного исследования или устранить сигналы, которые мешают сигналу, который вы действительно хотите изучить.
В любительской астрофотографии наиболее распространенной проблемой, решаемой фильтрами, является предотвращение светового загрязнения наших изображений, хотя они также часто используются для выделения определенных длин волн, чтобы обрабатывать их отдельно на изображении, например, выбросы водорода-α (H-α).
Инфракрасное излучение также особенно“вредно”для наших изображений.Звезды излучают инфракрасное излучение, в результате чего они намного толще, чем то, что мы видим невооруженным глазом.Этот эффект, часто называемый "звездным расширением”, может быть ослаблен с помощью фильтров, блокирующих инфракрасное излучение.
Фильтры на цифровых камерах
Если вы когда-либо использовали компактную цифровую камеру,зеркальную камеру или камеру смартфона, вы, скорее всего, неосознанно используете фильтры.
Цифровые камеры используют кремниевые датчики с миллионами миниатюрных детекторов фотонов.Когда мы делаем снимок и открываем затвор, датчик подсчитывает количество фотонов, которые достигают его в каждом детекторе, и добавляет их во внутреннюю память.
Закрыв затвор и завершив захват, камера преобразует количество этих фотонов в значения в матрице, тем самым создавая окончательное изображение, которое мы получаем.В этом процессе есть еще много шагов, а также множество элементов и факторов, которые я не рассмотрел, чтобы облегчить понимание концепции.
Монохроматические камеры фиксируют только интенсивность света каждого пикселя, а не информацию о длине волны фотонов, которые они обнаруживают.Это означает, что они отбрасывают часть информации об изображении, поэтому сами не могут получить информацию о цвете.
Однако, используя фильтры, мы можем легко получить информацию о цвете.
Цвет в цифровой фотографии
В цифровой фотографии используется аддитивная природа цветов, поэтому все остальные цвета можно получить, используя только три цвета.Эти цвета являются основными цветами в системе освещения, а именно красный, зеленый,синий, обычно называемый RGB.
Этот принцип используется для цветных телевизоров, проекторов,экранов смартфонов и,конечно же, для датчиков цифровых камер.
Цветные камеры или OSC (монохромные) камеры и цифровые зеркальные камеры уже содержат способ захвата цвета.Датчики камеры покрыты миниатюрными RGB-фильтрами, которые образуют узор на светоприемнике датчика.Этот узор, называемый матрицей Байера или мозаикой Байера, был изобретен Брайсом Байером, работавшим в Kodak.
Матрица Байера
Матрица работает,получая значение одного цвета шаблона для каждого пикселя, а затем используя алгоритм интерполяции, чтобы определить, какого цвета должен быть конкретный пиксель, основываясь на его собственном и значениях соседних пикселей.
Мы можем сказать, что цветные камеры являются фильтрованными камерами, поэтому они обычно не так чувствительны, как черно - белые камеры.
Кроме того, цветная камера имеет фильтр, который предотвращает обнаружение датчиком инфракрасного излучения.Проблема с этим фильтром заключается в том, что он отфильтровывает большую часть сигналов красного инфракрасного и ближнего инфракрасного диапазона на изображении, которые излучают многие объекты с неба.Вот почему астрономические фотографы часто“астрономически преобразуют”свои камеры, чтобы удалить этот фильтр и заменить его более подходящим или удалить его полностью.
Типы астрономических фильтров
Хотя существует много видов астрономических фильтров, я перечислю только наиболее часто используемые фильтры в любительской астрономии и их применение.Многие из них подходят для самых разных применений.
Фильтры, используемые в монохромных камерах
Фильтр яркости:Фильтр, используемый для получения максимально возможного монохроматического сигнала на объекте.На самом деле это фильтр, который пропускает только видимый спектр и блокирует инфракрасные и ультрафиолетовые лучи.
Фильтр RGB:Это три фильтра, которые позволяют независимо пропускать только красные, зеленые и синие частоты.Использование этих фильтров в сочетании с сигналом, получаемым фильтром яркости, позволяет использовать монохромную камеру для получения цветного изображения.
Фильтры RGB не имеют смысла для цветных камер, потому что они включены в матрицу Байера, а двойная фильтрация цветов приводит к потере сигнала.Однако фильтр яркости предотвращает расширение звезды, блокируя инфракрасное излучение, а также используется в цветных камерах, которые не включают инфракрасный фильтр.
Узкополосный фильтр
Как следует из названия, узкополосные фильтры пропускают только небольшую часть спектра.Многие объекты глубокого космоса излучают в диапазоне длин волн, представляющих интерес для астрономов, поэтому для этих частот были созданы специальные фильтры, чтобы изолировать эти сигналы и обрабатывать их отдельно.Наиболее распространенными являются：
Н-Альфа-фильтр：
Фильтр H-Альфа блокирует все выбросы, за исключением области, близкой к спектру 656,28 нм.Эта конкретная частота излучается содержанием ионизированного водорода в газовых облаках в космосе.Он также широко используется в солнечной астрономии, используется в сочетании с инфракрасными фильтрами для предотвращения повреждения инфракрасными лучами покрытия H-Альфа-фильтров.
Фильтр I-OIII：
OIII или двойные ионизированные кислородные фильтры допускают только длины волн от 500,7 нм до 495,9 нм, соответствующие бирюзовому и голубому цвету.Они полезны для наблюдения планет и рассеянных туманностей с высокой концентрацией OIII.
Фильтры SII：
Фильтры с ионизированной серой позволяют свету проходить через некоторые туманности, излучающие свет в диапазоне от 671,7 нм до 673нм.
Эти три фильтра вместе позволяют обрабатывать изображение с помощью так называемой палитры Хаббла, придавая изображению вид, похожий на фотографию космического телескопа.
Подробные фотографии Базальной туманности, сделанные НАСА, ЕКА и командой Hubble SM4 ERO
Эти фильтры можно использовать в монохромных и цветных камерах, поскольку они могут изолировать очень узкие длины волн.
Фильтры для цветных камер
Инфракрасные / УФ-фильтры：
По сути, это тот же фильтр яркости, который используется в черно-белых камерах для предотвращения расширения звезд на изображении.
Двойные, тройные и узкополосные фильтры...：
Двойные, тройные и другие узкополосные фильтры полезны для цветных камер, поскольку комбинация узкополосных фильтров может быть снята одним кадром.Нет необходимости заполнять каждый пункт по отдельности.
Фильтры Для Светового Загрязнения
CLS :
Фильтр CLS или”Подавление городского света " - это фильтр, который частично блокирует длины волн света, излучаемого наиболее распространенными в городе источниками света, такими как натриевые лампы.Сегодня существуют фильтры CLS, которые блокируют некоторое излучение от светодиодных ламп и других нежелательных источников освещения.
CLS-CCD :
Этот тип фильтра предназначен для камер, которые еще не оснащены ИК/УФ-фильтрами.Этот фильтр сочетает в себе способность фильтровать инфракрасный и ультрафиолетовый свет, а также способность блокировать ту же частоту, что и обычные фильтры CLS.
Узкополосный фильтр：
Хотя узкополосные фильтры сами по себе не являются фильтрами светового загрязнения, они блокируют подавляющее большинство спектра,поэтому их можно использовать для захвата изображений в местах с сильным световым загрязнением.
вывод
Существует множество фильтров для конкретных применений в астрономии (особенно планет), и поскольку я обычно фокусируюсь на астрофотографии дальнего космоса и, следовательно, не обладаю достаточными знаниями, я не включил эти фильтры в статью.Возможно, в будущем я смогу написать больше о конкретных фильтрах, потому что я знаю о них больше и могу их опробовать.
Я надеюсь, что в этой статье есть понимание темы фильтров(ba-dum-tss), чтобы мы могли лучше понять, какие фильтры нас интересуют, в зависимости от того, как мы хотим их использовать. Ниже приведена ссылка на продукт, если вы заинтересованы, вы можете нажать, чтобы купить.
