ELABORAZIONE DI RIPRESE DEL SOLE
guida all'allineamento, stacking ed elaborazione delle riprese del Sole

In questa scheda cercherò di illustrare il mio metodo di ripresa ed elaborazione di filmati del Sole. Io effettuo riprese della nostra stella con telecamere monocromatiche della ditta tedesca The Imaging Source, in particolare utilizzo una DMK 41AF02.AS per le riprese dell'intero disco solare mentre per i particolari mi affido ad una DMK 21AF04.AS. Effettuo riprese sia in luce bianca, sfruttando un prisma di Herschel Intes Micro a cui abbino un filtro Baader Continuum , un filtro IR Cut della Astronomik ed un ulteriore filtro Neutral Density per ridurre la luminosità delle immagini. Come ottica per le riprese in luce bianca utilizzo un rifrattore Scopos Observer 66 ED-APO. Con lo stesso strumento posso effettuare riprese solari in H Alfa anteponendovi un filtro Coronado SolarMax 40 e sostituendo il prisma di Herschell con un Coronado BF15. Per le riprese in Calcium K mi avvalgo invece di un telescopio solare Coronado PST CaK. I due telescopi hanno entrambi una lunghezza focale di 400 mm e restituiscono quindi un campo inquadrato simile.

Normalmente procedo alla ripresa del disco solare intero con la DMK 41 al fuoco diretto per ogni banda (Continuum, H Alfa e Calcium K) e solo se rilevo delle strutture interessanti passo a riprese più dettagliate aggiungendo una lente di Barlow 2.4X della Intes e sostituendo la camera con la DMK 21. Secondo la mia esperienza il PST CaK non fornisce abbastanza luce per restituire immagini ingrandite e quindi al momento preferisco limitare gli eventuali dettagli alle riprese in Continuum o in H Alfa.

Fino ad alcuni mesi fa anch'io, come moltissimi astrofili in tutto il mondo, usavo effettuare dei fotomontaggi nelle riprese in H Alfa per mostrare in un'unica immagine sia le strutture del disco che le protuberanze che si innalzano dal bordo. Difatti normalmente le protuberanze hanno una luminosità bassa e per questo tendono a sparire se si espone correttamente il disco, viceversa aumentando il tempo di posa le protuberanze appaiono chiaramente, ma il disco solare viene saturato.

Da un po' di tempo mi sono ostinato a tentare di riprendere sia il disco che le protuberanze in un unico filmato in modo da non essere costretto al fotomontaggio. Proprio per illustrare questa mia tecnica l'esempio che seguirà riguarda una ripresa in H Alfa, ma in linea di principio la tecnica è molto simile anche nelle altre bande.

A mio avviso è molto importante curare l'impostazione dei parametri di acquisizione. Le videocamere DMK hanno un'uscita digitale campionata a soli 8 bit e questi vanno quindi sfruttati bene soprattutto se si desidera riprendere un soggetto con un'ampia dinamica come il Sole in H Alfa. D'altra parte il campionamento interno della camera avviene a 10 bit e quindi è possibile sfruttare questa dinamica maggiore effettuando alcune importanti regolazioni dei circuiti di controllo della camera atraverso il suo driver. Io da un paio di mesi utilizzo per le riprese AstroCam, un software di acquisizione che mi sono scritto da solo in VB.NET, ma in linea di principio qualunque applicativo che possa utilizzare la DMK in modalità WDM dovrebbe andare bene (molti usano IC Capture o K3CCDSoft 3). Per le riprese in Continuum o per quelle in Calcium K il valore del gamma va impostato al minimo in quanto questo tipo di riprese non ha una dinamica molto alta. Io preferisco sempre impostare il framerate al massimo (15 fps sulla DMK 41 e 60 fps sulla DMK 21) ed usare pose molto corte in modo da congelare il seeing spesso non buono durante il giorno. Ad esempio non è raro che usi un tempo di posa di 1/10'000 di secondo per le riprese in Continuum, e comunque il mio tempo di posa è sempre inferiore a quello suggerito dal framerate (quindi meno di 1/60" con la DMK 21 e meno di 1/15" con la DMK 41). A questo punto imposto la luminosità al minimo e regolo il guadagno in modo da avere il pixel più luminoso tra 190 e 230 ADU. Arrivo senza problemi ad alzare il guadagno anche a 3/4 del fondo corsa: l'immagine che appare sul monitor sarà rumorosa, ma questo rumore sparirà durante la somma. A questo punto alzo il livello della luminosità in modo che il pixel meno luminoso non sia a 0 ADU, ma viceversa mi venga indicato un valore compreso tra 1 e 3.

Come ho detto queste regolazioni valgono per le riprese in continuum ed in Calcium K. In H Alfa dapprima sintonizzo il filtro ERF in modo d'avere l'immagine più scura possibile. Il mio SolarMax 40 può ruotare e quindi cerco di fare in modo che la banda più scura attraversi il disco solare verticalmente e nella parte centrale. Eseguo poi le regolazioni in modo analogo a quanto detto prima con l'eccezione del valore del gamma che imposto al massimo in modo da comprimere la dinamica dell'immagine negli 8 bit permessi dalla DMK.

Cerco inoltre sempre di orientare la camera in modo che le immagini non siano ruotate a caso ma che siano allineate alle coordinate equatoriali. In questo modo mi sarà più semplice in seguito determinare la posizione delle strutture fotografate usando le coordinate solari.

Per effettuare la selezione dei migliori fotogrammi del filmato, quindi allinearli e sommarli si possono usare vari programmi. Io mi trovo bene con K3CCDTools 3. Per le riprese del Sole utilizzo una tecnica che è molto simile a quella che uso per i pianeti e che ho descritto un un'altra scheda, ma con alcune differenze dovute soprattutto al fatto che il disco solare è grande e che spesso il filmato da elaborare è lungo. Difatti con il Sole non ci sono problemi dovuti ad una rapida rotazione e quindi non è raro che io riprenda filmati anche di 5'000 fotogrammi o più.

Per la selezione dell'area di allineamento grossolano uso una FFT Size di soli 64 pixel di lato centrata su una caratteristica del disco (una macchia solare in questo esempio).

Per la selezione dell'area di allineamento fine invece definisco un quadrato più grande del disco del Sole nella mia ripresa. Ad esempio nel mio caso il disco ha un diametro di meno di 900 pixel e quindi io ho scelto un rettangolo di 920x920 pixel.

Una volta conclusa l'analisi della qualità dei vari fotogrammi è possibile selezionare i migliori per la somma. Di solito ne scelgo tra 300 e 600, quantità queste già sufficienti a ridurre di molto il rumore indotto dall'impostazione del guadagno elevato della DMK.

Una volta effettuata la somma dei fotogrammi selezionati io scelgo sempre di salvare il risultato finale in FITS a 32 bit. Nella finestra del FITS Header posso annotarmi alcune cose, come ad esempio quanti sono stati i fotogrammi selezionati.

A questo punto procedo all'elaborazione finale dell'immagine. Io per questa operazione ho scelto di utilizzare MaxIm DL 5. Come ho già detto preferisco non ricorrere al fotomontaggio neppure quando si tratta di mostrare nella stessa immagine disco e protuberanze in H Alfa quindi in realtà vi accorgerete che la mia elaborazione è molto semplice e composta da pochi passaggi. Dopo aver aperto l'immagine FITS generata da K3CCDTools 3 inizio col visualizzarne tutti i livelli scegliendo Max Val nella finestra Screen Stretch.

Ora cerco di aumentare un po' la definizione dell'immagine. A questo scopo utilizzo il Wavelet Filter. Questo filtro agisce in modo analogo a quanto fa un equalizzatore ad un segnale sonoro, suddividendo l'immagine in bande di frequenza dove i dettagli più fini sono quelli su cui agisce il controllo W1, mentre via via si arriva ai più grossolani gestiti da W8. Normalmente per le mie immagini basta agire sui primi tre livelli, a volte anche solo sui primi due, aumentandoli leggermente. MaxIm DL Permette di salvare certe mpostazioni predefinite: io ad esempio ho memorizzato delle impostazioni di partenza per la regolazione delle riprese dell'intero disco solaree nelle varie bande e per le riprese dei dettagli (nell'esempio si vede che ho richiamato il setting 41 Ha, ovvero quello per le riprese fatte con la DMK 41 in H Alfa).

A questo punto vado a modificare la curva di risposta dell'immagine utilizzando lo strumento Curves di MaxIm DL. questo strumento permette di definire il rapporto tra il valore ADU registrato per ogni pixel e la luminosità che questo assume durante la visualizzazione. Se la curva fosse una linea retta che dall'angolo inferiore sinistro giunge all'angolo superiore destro la visualizzazione sarebbe lineare e mostrerebbe variazioni di luminosità diretamente proporzionali ai valori ADU. Per le immagini solari io non uso una visualizzazione di questo tipo, ma una visualizzazione logaritmica per le immagini in Continuum ed in Calcium K. La visualizzazione logaritmica si ottiene aggiungendo un punto di ancoraggio circa a metà della linea e quindi modificandola in modo che assuma l'aspetto di una curva che sale lentamente all'inizio e poi via via più velocemente. Questo diminuisce la luminosità dei toni medi lasciando inalterati i neri ed i bianchi dell'immagine ed in genere migliora la visibilità delle macchie e della granulazione sia in Continuum che in Calcium K. Per le riprese in H Alfa creo invece una curva più complessa, simile a quella riprodotta nell'immagine seguente:

Una curva di questo tipo schiarisce le parti più scure dell'immagine come le protuberanze (ed anche un po' il fondo cielo che difatti non appare nerissimo), mantiene alcune zone intermedie di un grigio uniforme (zone che non mostrano molto sul Sole) e poi torna a schiarire le parti più chiare. A me piace questo tipo di visualizzazione perché mostra bene come la cromosfera, la zona da cui si sollevano le protuberanze, circondi il Sole in modo quasi uniforme. Inoltre con questo tipo di elaborazione i filamenti sul disco, che altro non sono che protuberanze viste dall'alto, hanno la stessa luminosità di quelle viste di lato sul bordo del disco.

Ad alcuni astrofili piace colorare le immagini del Sole. Io preferisco lasciarle in livelli di grigio in quanto a mio avviso l'occhio cogie meglio certi piccoli dettagli così, ed anche il formato JPEG, con il quale vengono compresse le immagini per presentarle sul web, lavora meglio su immagini in grigio che colorate.