El trabajo tras una astrofotografía: La captura de datos

Encuadre de Rho Ofiuco en Stellarium

Hace tiempo que quería escribir un artículo explicando cuál es el proceso de realizar una astrofotografía desde el principio hasta el final.

Mucha gente ve las fotografías que hacemos los aficionados a la astrofotografía directamente como el producto final de todo el proceso que realiza el astrofotógrafo.

Es así puesto que normalmente, al que mira la foto por el mero hecho de disfrutar de su estética, poco le suelen interesar los detalles técnicos de la imagen.

Sin embargo, creo que viene bien explicar el proceso que requiere la toma de una astrofotografía desde el principio hasta el final. Además, como "cada maestrillo tiene su librillo", creo que puede usarse este artículo como punto de partida para discutir sobre los distintos pasos y mejorar los procesos.

Debido a la longitud del artículo he dividido este tema en dos partes. El proceso de captura de datos y el procesado posterior de los mismos.

Preparación

El primer paso para hacer una astrofotografía (y casi cualquier proyecto en general) es la preparación.

En el caso de la astrofotografía hay que preparar la sesión de captura, y esto implica varios pasos.

Elección del objeto

Lo primero es elegir el objeto que queremos capturar. Para ello debemos buscar los objetos disponibles en el cielo para la época del año en la que estamos además, de calcular el número de horas que podremos estar capturándolo. Cada objeto pasa por el cielo durante un tiempo determinado, y hay objetos que están disponibles más horas que otros. A menos tiempo, menos capturas podremos hacer.

Gráfica de elevación de Rho Ofiuco en Stellarium

Otra cosa a tener en cuenta a la hora de seleccionar el objeto es el tipo de equipo que tenemos. No todos los equipos sirven para capturar todos los objetos. Algunos son demasiado tenues para determinados equipos, o simplemente no tenemos potencia de ampliación suficiente, como suele pasar con muchas galaxias.

Planificación del encuadre

Una vez elegido el objeto, pasamos a revisar el encuadre que queremos hacer del mismo. Sabiendo la distancia focal de nuestro equipo y el tamaño del sensor de nuestra cámara se puede calcular el encuadre que obtendremos de un objeto determinado.

Encuadre de Rho Ofiuco en Stellarium

Comprobación del equipo

El equipo que vamos a necesitar tendremos que probarlo siempre antes de salir. Y digo siempre porque darse un paseo de noche unas cuantas horas hasta un paraje alejado de la civilización es interesante y reconfortante, pero cuando has perdido el viaje para lo que estabas planeando puedo asegurar que duele, y mucho.

Una vez seleccionado el equipo y probado que todo funciona correctamente, cargamos las baterías para poder alimentar los equipos (en el campo no hay enchufes y normalmente se utilizan baterías de automóvil para alimentar los equipos).

Lo ideal es contar con una caja personalizada para la batería. Como esta que me ha hecho mi hermano (acepta encargos. codazo, codazo, guiño guiño).

Caja de batería personalizadaDetalle interruptor y medidor de caja de bateríaDetalle de conectores de la caja de bateríaDetalle de cable conectado a la caja de batería Finalmente, si tenemos que desplazarnos, guardaremos todo el equipo en nuestro coche. Esto implica una buena sesión de ejercicio cargando la montura, las baterías, los contrapesos, el telescopio, las cámaras, una silla y mesa plegables, el portátil, y demás cosas que puedan hacernos falta.

Si tienes la suerte de tener un observatorio "fijo" o un patio trasero con la suficiente oscuridad para capturar las tomas necesarias con una calidad decente, te envidio mucho, mucho, muchísimo. Además te puedes saltar también el paso del montaje pues muy probablemente ya tendrás todo montado, alineado y configurado.

Montaje del equipo y captura

El siguiente paso es el montaje del equipo. Este paso implica montar la montura, nivelarla con el suelo, colocarle encima el telescopio, con sus cámaras y tubo de guiado, alinear la montura a la polar, enfocar el telescopio y el tubo de guiado, alinear el sistema de apuntado GOTO etc. Este es un proceso que puede llevar desde 20 minutos a una hora dependiendo de la complejidad de tu equipo y de que todo funcione sin problemas a la primera.

Equipo de astrofotografía con guiado

Una vez está todo el equipo montado y puesto en estación, pasamos al apuntado y encuadre del objeto. Normalmente usaremos el sistema GOTO de la montura para apuntar, y a posteriori usaremos los controles de la montura y la rotación de la cámara para reproducir el encuadre que planificamos anteriormente.

En este punto, comenzaremos el proceso de guiado, para que la cámara secundaria pueda capturar y corregir la posición de la montura para mantener el encuadre lo más estable posible mientras se capturan las imágenes.

PHD2 Guiding Star Profile and Graph

Haremos entonces una serie de capturas de prueba para comprobar que las capturas salen bien, comprobando que el tiempo de exposición elegido es óptimo y que la imagen no se mueva por fallos en el seguimiento o el guiado.

Y ya, con todo el sistema funcionando y en marcha, procederemos a hacer todas las capturas astronómicas, o también llamadas "Lights".

Activaremos el software de captura para que empiece a tomar capturas con la cámara principal y almacenarlas en el portátil, o en el sistema de almacenamiento que estemos usando.

Monitorización

Durante el proceso de captura la labor del astrofotógrafo es vigilar que las capturas se están haciendo correctamente. Nunca está de más llevarse algún tentempie, y si vas con amigos mejor que mejor pues las noches solitarias, aparte de aburridas pueden ser peligrosas.

Si, no lo digo en broma. Puedes caerte en medio del campo y que nadie se de cuenta hasta el dia siguiente, o que venga algún desalmado con una motosierra, aunque normalmente eso solo pasa en las películas (¿verdad?)

Captura de tomas planas

Este paso es mejor realizarlo antes o después de cada sesión. Yo prefiero hacerlo después, ya que es algo que se puede hacer muy rápido antes de desmontar el equipo, mientras que si lo hago antes, estoy perdiendo ese tiempo para empezar a capturar.

Las tomas planas son las tomas de calibración que permiten "compensar" los fallos de nuestro tren óptico. Desde motas de polvo hasta el viñetado de nuestro telescopio.

Para realizarlas hace falta que el telescopio esté en el mismo estado que estaba cuando capturó las tomas astronómicas, y poner una fuente de luz uniforme en frente del mismo. Normalmente se utilizan paneles especiales o una tablet con una imagen en blanco. Normalmente se capturan unas 20-30 tomas. En la imagen se puede ver una toma plana con una mota de polvo y viñetado.

Toma plana del Mak127 con reductor F6.3

Captura durante varias noches

En algunos casos, no es suficiente con capturar un objeto una sola noche, sino que puede ser necesario capturar tomas durante varios días seguidos para obtener la información necesaria para realizar la astrofotografía que deseamos. Ya puede ser porque estamos haciendo un mosaico o porque queremos acumular muchas horas de exposición. Depende del objetivo que queramos lograr.

En esos casos, seguiremos capturando tomas cada día repitiendo los pasos anteriores hasta que tengamos las que necesitemos.

Revisión de las tomas

Después de descansar un poco tras pasar toda la noche en vela, podemos revisar las tomas que hemos realizado para comprobar su calidad y correción. Teóricamente si las hemos estado monitorizando, deberían estar todas perfectas, pero pueden ocurrir fallos en el equipo o problemas inesperados como nubes que hayan pasado sin darnos cuenta, empeoramiento de las condiciones atmosféricas, starlinks que pasaron justo por donde estabas capturando y otros eventos que pueden arruinar varias o incluso todas las tomas.

Si el material que tenemos tiene una calidad aceptable entonces continuamos con el siguiente paso.

Captura de otras tomas de calibración

Normalmente, el resto de tomas de calibración las habremos hecho con anterioridad, pero en algunos casos, ya sea por falta de tiempo, o por cambios en la configuración de las tomas, puede ser necesario realizar la captura de las tomas de calibración acorde a esos cambios en los parámetros de captura.

Tomas Bias

Las tomas Bias o también llamadas "offset" son tomas que registran el ruido de lectura del sensor. Cuando capturamos una imagen, la cámara lee un ruido electrónico al leer los datos del sensor. Ese ruido se puede eliminar de nuestas tomas haciendo unas tomas de calibración que registren sólo este ruido y posteriormente, "restarlo" de las imágenes.

En la imagen se puede ver una toma Bias exagerando los detalles del ruido electrónico para hacerlos visibles.

Patrón de ruido de toma Bias

Para ello, la forma de obtener sólo este ruido es disparar una serie de tomas al tiempo más corto posible. Estas tomas varían según el ISO o ganancia, así que deben ser tomadas para el valor de ISO o ganancia de nuestras tomas astronómicas.

Después de apilalas para obtener los valores medios, la imagen resultante se puede substraer posteriormente tanto de las tomas astronómicas como de otras tomas de calibración.

Tomas oscuras (Darks)

Las tomas oscuras son unas tomas de calibración con las que podemos eliminar gran parte del ruido térmico generado por el sensor al estar capturando las imágenes. El sensor se calienta con el uso, y ese calor genera señales de ruido que se transfieren a la imagen al guardarla.

También permiten eliminar los píxeles calientes (píxeles que registran valores muy superiores a los reales por fallos en el sensor) y otros desperfectos.

En la imagen podemos ver una toma oscura de la cámara ASI294MC-Pro. En ella se puede ver el ruido térmico, algunos píxeles muy brillantes y sobretodo los patrones de brillo de amplificación (algunos componentes de los sensores generan brillos en zonas del sensor que gracias a las tomas oscuras pueden compensarse).

Patron de toma oscura con brillo de amplificación

Estas tomas tienen que ser capturadas con el mismo ISO o ganancia, duración de exposición y temperatura que las tomas astronómicas para que sean efectivas al 100%, y una vez capturadas unas 20-30 (incluso más) se apilan para obtener los valores medios de ruido y poder restar la imagen resultante de las tomas astronómicas, reduciendo el ruido y los píxeles calientes de esas imágenes.

Debido a que deben ser tomadas a la misma temperatura, las cámaras astronómicas dedicadas suelen venir con sistemas de refrigeración para bajar la temperatura por debajo de los cero grados y mantenerla estable durante toda la sesión. Así, reducimos al mínimo el ruido térmico y de paso, las tomas oscuras se pueden tomar a una temperatura concreta.

Procesado

En la siguiente parte de este artículo hablaré de la parte de procesado de todas estas capturas que hemos realizado. Esto no es sino la mitad del proceso.