De fato, sensores com uma aresta de apenas alguns milímetros são totalmente suficientes para capturar um planeta completamente em ainda focos de captura razoáveis. A quantidade de pixels não importa, uma resolução VGA simples com 640x480 pixels é suficiente! O que realmente importa é a capacidade da câmera de gravar 10, 20, 30 ou até mais imagens por segundo como arquivo de vídeo. Portanto, os dispositivos ideais para fotografia planetária são webcams e módulos de câmera de vídeo digitais (sem filmadoras).
Parte 14: Capturando Planetas com a Webcam
Além da Terra, outros sete planetas orbitam o Sol. Começando pela proximidade do Sol, a ordem é: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Portanto, Mercúrio e Vênus são planetas internos, cujo raio orbital é menor do que o da Terra. Todos os outros estão ainda mais distantes do Sol do que a Terra.
Exceto por Urano e Netuno, os planetas podem ser vistos a olho nu no céu, mas parecem estrelas. Apenas observadores atentos percebem que um planeta emite uma luz constante, enquanto as estrelas "piscam" mais ou menos intensamente. Através de um telescópio, os planetas se mostram como pequenos discos com aumento adequado, enquanto as estrelas, mesmo nos maiores telescópios, permanecem pontinhos de luz minúsculos.
Devido à sua luminosidade, não é um problema localizar os planetas de Mercúrio a Saturno no céu. No entanto, é importante saber em qual constelação eles estão localizados. O termo "planeta" é derivado da palavra grega antiga "planetes", que significa "os errantes". Daí também vem o termo "estrelas errantes" para os planetas, porque devido ao seu movimento ao redor do Sol, eles não estão sempre na mesma constelação, mas ao longo do tempo se movem por todos os signos do zodíaco.
Portanto, não podem ser fornecidos tempos de visibilidade anuais repetidos, porque a velocidade de seu movimento depende do período orbital dos planetas ao redor do Sol. E isso, de acordo com a terceira Lei de Kepler, depende da distância ao Sol: Quanto mais perto um planeta está do Sol, mais curto será seu período orbital. Enquanto Mercúrio leva cerca de 88 dias para completar um "ano mercúrico", o distante Saturno leva cerca de 29,5 anos para o mesmo feito!
Para descobrir as posições e visibilidades atuais dos planetas, existem várias opções. Uma delas é um almanaque astronômico, como o "Ano Celestial" da editora Kosmos. É lançado anualmente e descreve a visibilidade dos planetas para cada mês. Outra opção é um portal online, como www.calsky.de.
Você também pode usar um software planetário, como o "Guide" (www.projectpluto.com) ou o freeware "Cartes du Ciel" (http://www.stargazing.net/astropc/).
Uma visão muito rara ocorreu na noite de 30 de abril de 2002, quando todos os cinco planetas visíveis a olho nu estavam visíveis simultaneamente no céu ocidental.
As chances de visibilidade para os planetas internos e externos são fundamentalmente diferentes. Os "internos" (Mercúrio e Vênus) orbitam dentro da órbita terrestre em torno do Sol, ou seja, estamos olhando de fora para a órbita. Isso resulta que esses planetas sempre estão relativamente próximos ao Sol e só se afastam até um ângulo máximo. Para Mercúrio, esse afastamento máximo é de 28 graus, enquanto para Vênus é de 48 graus. A posição em que esse afastamento máximo é alcançado é chamada "Elonção". Em Elonção oriental, os planetas internos são visíveis no céu noturno após o pôr do sol, enquanto em elonção ocidental estão visíveis no céu matinal antes do amanhecer. Através das condições de iluminação, os planetas internos no telescópio com aumento mostram uma fase semelhante às da lua. Outras posições extremas ocorrem quando os planetas internos estão atrás do Sol ("conjunção superior") ou entre o sol e a terra ("conjunção inferior"). De fato, na ocorrência de uma conjunção inferior, Mercúrio ou Vênus podem ser vistos como um disco escuro diante do sol, o que é muito raro devido ao plano orbital inclinado em relação à da Terra.
A situação é muito diferente com os planetas externos. Seu raio orbital é maior do que o da Terra, então, vistos da Terra, em determinados momentos eles estão opostos ao Sol. Eles são particularmente bem observados nestes momentos, pois surgem ao pôr do sol e se põem ao nascer do sol, ou seja, ficam visíveis durante toda a noite no firmamento.
Ao mesmo tempo, eles estão particularmente próximos da Terra, ou seja, seu tamanho aparente no telescópio e seu brilho atingem o valor máximo. Essa posição ideal é chamada "oposição". O oposto é a "conjunção", quando eles estão atrás do Sol e são inobserváveis.
Representação esquemática de importantes constelações planetárias. No centro está o Sol, a Terra (1) é indicada como um planeta azul. Para um planeta externo (vermelho), a posição de oposição (3) oferece condições de observação particularmente favoráveis, enquanto na posição de conjunção (2) ele é inobservável. Um planeta interno (verde) é melhor visto quando está em elonção máxima (6), então a distância angular para o sol é particularmente grande. Na "conjunção superior" (4), ele não está visível, e na "conjunção inferior" (5), somente se ele passar diretamente em frente ao disco solar, ocorre um chamado "trânsito".
Vistos da Terra, os planetas aparecem como discos minúsculos devido à grande distância, e seus diâmetros aparentes são dados em segundos de arco. Um grau é dividido em 60 minutos de arco, e um minuto de arco por sua vez em 60 segundos de arco. A Lua cheia nos aparece sob um ângulo de cerca de meio grau, o que equivale a 30 minutos de arco ou 1800 segundos de arco. Nenhum planeta tem um diâmetro aparente maior que 63 segundos de arco. Para comparar: uma moeda de 1 euro a uma distância de 240 metros nos parece sob um ângulo de 20 segundos de arco. Isso equivale aproximadamente ao valor do disco do planeta Saturno!
Capturar objetos tão pequenos de forma nítida, e ainda com detalhes visíveis na superfície, é um desafio real na fotografia. Não são apenas necessárias distâncias focais muito longas. A tarefa mais difícil é compensar a perda de nitidez causada pelas turbulências na atmosfera terrestre, chamadas pelos astrônomos de "Seeing", que também causa a cintilação das estrelas.
Quem já observou um planeta com alto aumento em um telescópio sabe desse fenômeno: Às vezes a imagem parece nítida, e depois embaçada e distorcida. Em noites com má visibilidade, nenhuma imagem útil é obtida, e então a fotografia planetária não vale a pena. Mesmo com boa visibilidade, as condições não são estáveis, apresentando breves momentos com visão particularmente detalhada.
Uma estratégia muito bem-sucedida é, portanto, o uso de uma webcam ou uma câmera de vídeo, que captura centenas ou até milhares de imagens individuais em pouco tempo. Utilizando um software específico, os melhores quadros são selecionados desses muitos quadros e sobrepostos de forma precisa. Um valor médio é calculado a partir das imagens selecionadas, seguido por um ajuste fino. Dessa forma, é criada uma foto muito detalhada de um planeta, mostrando idealmente pelo menos os detalhes que um observador experiente poderia ver ao olhar pelo ocular.
A fotografia planetária também vale a pena com telescópios relativamente pequenos. Aqui, um refrator com mais de 30 anos de idade, com apenas 75 milímetros de abertura e sem acompanhamento motorizado, foi equipado com uma câmera de vídeo DMK Firewire:
Imagens dos planetas Saturno (esquerda) e Vênus, capturadas com o equipamento mostrado acima.
Antes de discutirmos a técnica de captura, vamos apresentar cada planeta separadamente.
Mercúrio é o planeta mais próximo do Sol e não possui luas. Seu tamanho aparente no céu é apenas de aproximadamente 5 a 12”. Embora Mercúrio não tenha atmosfera, permitindo-nos ver sua superfície, os detalhes da superfície são muito difíceis de ver, talvez apenas as grandes regiões mais escuras. O objetivo das imagens fotográficas será, portanto, capturar sua fase em constante mudança.
Duas imagens do planeta Mercúrio de 18 de junho de 2005 (esquerda) e 15 de abril de 2003. É possível ver a fase do planeta e estruturas superficiais fracos. Em ambos os casos, uma webcam Philips ToUCam 740K foi usada como câmera, com um refrator de 8 polegadas à esquerda e um telescópio Maksutov-Cassegrain de 10 polegadas à direita como ótica de captura.
Em 7 de maio de 2003 ocorreu um trânsito de Mercúrio: o planeta mais próximo do Sol passou como um pequeno ponto (seta) diante do Sol.
Como Mercúrio está sempre relativamente próximo ao Sol e a uma distância máxima de 28 graus, ele só é visível cerca de uma hora após o pôr do sol ou uma hora antes do nascer do sol em uma posição próxima ao horizonte. Alternativamente, você pode tentar encontrá-lo no céu diurno, mas é necessário extrema cautela para não ter o Sol em seu campo de visão.
Durante a conjunção inferior, às vezes o planeta pode ser visto como um ponto escuro na frente do disco solar. Nesse caso, devem ser tomadas todas as medidas descritas na Parte 6 desta série de tutoriais ("Cuidado ao fotografar o Sol"). Os próximos trânsitos de Mercúrio observáveis da Europa ocorrerão em 9 de maio de 2016, 11 de novembro de 2019 e 13 de novembro de 2032.
Com pequenos telescópios e distâncias focais relativamente curtas, é possível capturar as quatro luas galileias de Júpiter. Fazendo várias fotos em intervalos de horas ou dias, é possível observar a rotação delas ao redor do planeta.
Júpiter é o quarto objeto mais brilhante no céu, depois do Sol, da Lua e de Vênus. Raramente Marte o supera em brilho. Seu diâmetro aparente varia entre 30" e 50". É possível observar claramente a sua achatamento, que é resultado de sua enorme velocidade de rotação de menos de dez horas: o diâmetro polar é significativamente menor que o diâmetro no equador. As quatro maiores luas podem ser observadas com facilidade, são conhecidas como "luas galileias" em homenagem ao seu descobridor e se chamam Ganimedes, Calisto, Europa e Io. Ao longo de horas e dias, é possível acompanhar o movimento delas ao redor de Júpiter. Em telescópios de tamanho médio, é possível até mesmo ver quando uma das luas projeta sua sombra nas nuvens de Júpiter ou desaparece na sombra do próprio planeta.
Assim como acontece com todos os planetas exteriores, a oposição é o melhor momento para observar Júpiter. A oposição ocorre a cada 399 dias, quando a distância Terra-Júpiter é mínima, o diâmetro aparente é o maior e o brilho é máximo. No entanto, não é necessário observar diretamente a noite de oposição, pois as condições de visibilidade são muito boas várias semanas antes e depois da oposição.
Júpiter em números:
Diâmetro: 139.548 km
Distância média do Sol: 779 milhões de km
Período orbital ao redor do Sol: 11,9 anos
Inclinação orbital em relação à órbita terrestre: 1,3 graus
Distância da Terra: 558 a 967 milhões de km
Número de luas: 63
Densidade média: 1,3 g/cm³
Saturno é especialmente conhecido por conta de seu majestoso sistema de anéis, que podem ser vistos até em pequenos telescópios. No entanto, detalhes mais específicos só são visíveis em instrumentos maiores, pois mesmo no melhor dos casos ele está a cerca de 1,2 bilhão de quilômetros de distância de nós - a luz leva 1 hora e 24 minutos para percorrer essa distância! Assim como Júpiter, Saturno é um planeta gasoso sem uma superfície sólida. Também sua forma é achatada devido à rápida rotação: em pouco mais de dez horas, ele completa uma rotação em torno de seu próprio eixo, no entanto, a rotação de Saturno não pode ser observada diretamente, pois as estruturas de nuvens em Saturno geralmente não apresentam detalhes marcantes, consistindo apenas em faixas suaves e com cores levemente diferentes.
O planeta Saturno em 2 de janeiro de 2004 (à esquerda), 20 de dezembro de 2007 (no meio) e 21 de março de 2009. É possível observar claramente que o ângulo de visão do sistema de anéis foi se tornando mais plano ao longo dos anos. As duas setas apontam para duas divisões no sistema de anéis, a relativamente fácil de observar "Divisão de Cassini" (seta direita) e a finíssima "Divisão de Encke" (seta esquerda), que só pode ser vista em telescópios maiores, com boas condições de estabilidade atmosférica. As duas fotos da esquerda foram tiradas com um telescópio Maksutov-Cassegrain de 10 polegadas, a da direita com um refletor Cassegrain de 90 centímetros. Foi usada uma webcam Philips ToUCam 740K (foto à esquerda) e uma câmera de vídeo DMK com filtro de cor (meio e direita). Para a foto da direita, foram somadas 2000 imagens individuais para o resultado final!
O globo de Saturno aparenta ter um diâmetro entre 14" e 20", enquanto os anéis variam de 37" a 46", dependendo da distância. A oposição ocorre a cada 378 dias. A complexidade dos seus anéis, que tornam Saturno o mais bonito de todos os planetas para muitos observadores, consiste em inúmeros pedaços individuais, que podem ser tão pequenos como um grão de poeira ou tão grandes como uma casa simples. Em comparação com o diâmetro dos anéis (272.000 km), a espessura de menos de um quilômetro é notavelmente baixa.
Os anéis estão divididos em muitos anéis individuais e concêntricos, separados parcialmente por lacunas. Telescópios de médio porte já mostram a "Divisão de Cassini", e os maiores mostram também a "Divisão de Encke". O plano dos anéis está inclinado cerca de 27 graus em relação ao plano orbital, de forma que da Terra, durante um ciclo completo de Saturno ao redor do Sol, que dura 29,5 anos, o anel pode ser visto precisamente pela borda duas vezes e em duas épocas com o ângulo de visão máximo. As visões laterais ocorrem em 2009, 2025 e 2038, com visões particularmente vantajosas sobre a face norte ou sul entre esses períodos. Quando se atinge a visão lateral, os anéis são completamente invisíveis por alguns dias.
Dos muitos satélites de Saturno conhecidos, cerca de oito são adequados para observação com instrumentos amadores.
Saturno em números:
Diâmetro: 116.900 km
Distância média do Sol: 1.432 milhões de km
Período orbital ao redor do Sol: 29,5 anos
Inclinação orbital em relação à órbita terrestre: 2,5 graus
Distância da Terra: 1.191 a 1.665 milhões de km
Número de luas: 60
Densidade média: 0,7 g/cm³
Urano está tão distante da Terra que ele praticamente não pode ser visto a olho nu e foi descoberto somente em 1781 com um telescópio. Assim como Júpiter e Saturno, consiste principalmente de gás.
Seu diâmetro aparente é de apenas 3" a 4", tornando-o um alvo não muito recompensador para observações amadoras de astronomia. A cada 370 dias, ele fica em oposição ao Sol.
No telescópio, mesmo com alta ampliação, ele se mostra como um pequeno disco esverdeado sem estruturas. As cinco maiores luas de Urano já podem ser fotografadas em instrumentos amadores de tamanho médio.
Urano e quatro de suas luas. À esquerda do planeta está a lua Umbriel, à direita Ariel, Titânia e Oberon. A foto foi tirada em 28 de agosto de 2003 com um telescópio Maksutov-Cassegrain de 10 polegadas.
Urano em números:
Diâmetro: 51.000 km
Distância média do Sol: 2.884 milhões de km
Período orbital ao redor do Sol: 84,7 anos
Inclinação orbital em relação à órbita terrestre: 0,75 graus
Distância da Terra: 2.582 a 3.158 milhões de km
Número de luas: 27
Densidade média: 1,3 g/cm³
Neptuno orbita como último planeta do sistema solar o sol a uma distância média de 4,5 bilhões de quilômetros. Portanto, ele só aparece fraco em luz e foi descoberto apenas no ano de 1846 com a ajuda de um telescópio. Para dar uma volta ao redor do sol, ele leva 165,5 anos, atingindo quase a posição de oposição quase todos os anos, ou seja, a cada 367,5 dias.
Mesmo assim, o diâmetro aparente do disco do planeta é magro, medindo apenas 2,3" - muito pouco para discernir detalhes de sua atmosfera gasosa. No entanto, vale a pena tentar reproduzir fotograficamente sua maior lua, chamada Tritão.
Netuno é o objeto mais brilhante nesta imagem de 17 de setembro de 2003. Logo abaixo do planeta, está sua lua mais brilhante, Tritão. Mais uma vez, um telescópio Maksutov-Cassegrain de 10 polegadas foi utilizado como ótica de captura.
Netuno em números:
Diâmetro: 44730 km
Distância média do sol: 4500 milhões de km
Período orbital ao redor do sol: 165,5 anos
Inclinação da órbita em relação à órbita da terra: cerca de 1,75 graus
Distância da terra: 4300 a 4683 milhões de km
Número de luas: 13
Densidade média: 1,7 g/cm³
Técnica de Captura
Como mencionado anteriormente, a técnica de caputura para fotos de planetas difere fundamentalmente das discutidas nos tutoriais anteriores da série "Fotografia Astronômica e Celeste". É necessário um sistema de câmera capaz de capturar o maior número possível de imagens em um tempo muito curto, onde o tamanho do sensor de imagem desempenha um papel absolutamente secundário. Grandes sensores até representam uma desvantagem, porque tratam-se apenas de um pequeno disco planetário e um grande campo, essencialmente composto de céu negro, só faz com que os volumes de dados a serem armazenados cresçam desnecessariamente, dificultando o processamento posterior das imagens.
Na verdade, sensores com um lado de poucos milímetros são completamente suficientes para capturar um planeta completamente em distâncias focais de captura razoáveis. A quantidade de pixels também não importa, uma resolução VGA simples com 640x480 pixels é suficiente! O que realmente importa é a capacidade da câmera de capturar 10, 20, 30 ou até mais imagens por segundo como um arquivo de vídeo. Os dispositivos de captura ideais para astrofotografia planetária são, portanto, webcams e módulos de câmera de vídeo digital (não filmadoras).
Os modelos de webcam Philips ToUCam 740K (à esquerda) e seus sucessores até o SPC 900 NC (à direita) só estão disponíveis usados. Eles apresentam um verdadeiro sensor CCD em vez do mais comum sensor CMOS, o que é vantajoso na fotografia planetária.
Uma webcam é a solução mais econômica e, incluindo os acessórios necessários, pode ser adquirida por um pouco mais de 100 euros. Preferencialmente, modelos com um verdadeiro sensor CCD em vez de um sensor CMOS devem ser utilizados. Infelizmente, a empresa Philips, que até então oferecia um modelo assim, encerrou a produção e agora oferece exclusivamente dispositivos com sensor CMOS. Se você tiver a oportunidade de adquirir uma webcam "Philips ToUCam Pro II PCVC 840 K" ou "Philips ToUCam SPC 900 NC" usada, essa seria uma boa escolha, pois ambos os modelos possuem um sensor CCD.
Um módulo de vídeo DMK do fabricante ImagingSource fornece melhor qualidade de imagem do que uma webcam, mas também é significativamente mais caro. O modelo mostrado aqui produz apenas imagens em preto e branco e também é conectado a um telescópio através de um tubo de 1,25 polegadas (acima).
Câmera de vídeo pronta para uso DMK 21AF04, que transmite as imagens para o computador via interface Firewire. Para obter fotos coloridas de planetas com ela, é necessário instalar adicionalmente um filtro de cor com filtros vermelho, verde e azul:
Se você preferir uma câmera novinha em folha, resta apenas a "Câmera CCD Celestron NexImage" (Link), cujo interior é semelhante ao de uma webcam, mas já é entregue pronta para conexão a um telescópio.
No caso dos produtos Philips citados, a lente da webcam deve ser removida e substituída por um adaptador de telescópio com 1,25 polegadas de diâmetro, de modo que a câmera possa ser inserida no porta-ocular do telescópio no lugar de um ocular. Se for um telescópio refrator de lente, também pode ser útil usar um filtro IR-/UV adicional para evitar distorções.
Para tornar uma webcam adequada para a astrofotografia, você precisará de um filtro de bloqueio UV-/IR (à esquerda, especialmente importante para refratores) e um adaptador de webcam (meio).
Com uma faca de tapete, a lente da Philips SPC 900 NC é cuidadosamente removida, pois não é necessária para fotografia planetária:
Como substituto da lente removida, o adaptador da webcam é rosqueado na rosca da lente para permitir a fixação da câmera no porta-ocular do telescópio.
O adaptador de webcam com diâmetro de 1,25 polegadas é inserido no porta-ocular no lugar de um ocular.
Como as webcams não são otimizadas para a qualidade máxima de imagens individuais, mas sim para a geração de um fluxo de vídeo contínuo, a utilização de um módulo de vídeo digital é uma melhoria. Isso permite obter imagens individuais não comprimidas nos vídeos capturados, embora a um preço muito mais alto. Um fabricante recomendado desses módulos de vídeo é a empresa ImagingSource(Link).
Gravação de vídeos planetários
Primeiramente, deve-se determinar o comprimento focal de captura ideal, que depende da resolução do telescópio (ou seja, sua abertura) e do tamanho dos pixels da câmera. Tipicamente, os sensores em webcams têm pixels com um comprimento de aresta de aproximadamente cinco milésimos de milímetro. O melhor comprimento focal de captura é atingido quando a relação de abertura é de cerca de 1:20, sendo permitido arredondar generosamente.
Isto é, o comprimento focal deve ser aproximadamente 20 vezes a abertura. Se for mais curto, a resolução teórica do telescópio não pode ser aproveitada. Se for mais longo, o disco do planeta apenas aumenta e fica mais fraco, sem que mais detalhes sejam visíveis. Especialmente trágico neste último caso é que o tempo de exposição para as imagens individuais é estendido desnecessariamente e torna-se mais difícil aproveitar momentos com pouca turbulência atmosférica para imagens nítidas.
Exemplo: Se um telescópio com 150 milímetros de abertura for utilizado, o comprimento focal ótimo seria 150mm * 20 = 3000mm, ou seja, 3 metros. Caso o comprimento focal principal seja menor, ele é ajustado para o valor desejado com ajuda de uma lente Barlow, que é colocada entre o telescópio e a câmera.
A fórmula exata para o valor do melhor relação de abertura é calculada quando você divide o diâmetro do pixel pela constante 0,00028. Exemplo: Os pixels da sua câmera têm um comprimento de aresta de 4 milésimos de milímetro (= 0,004mm). 0,004 dividido por 0,00028 resulta arredondadamente no número 14, ou seja, a relação de abertura desejada deve ser de cerca de 1:14.
O telescópio agora é direcionado para o planeta e observado por uma ocular. Com o movimento fino motorizado da montagem, o planeta é trazido exatamente para o centro da imagem. Em seguida, a ocular é removida e substituída pela webcam. No software de controle da câmera, um tempo de exposição longo e uma alta amplificação de imagem (frequentemente referida como "ganho") devem ser ajustados para identificar a imagem do planeta ainda muito desfocada na tela do computador. O vídeo gravado pela câmera pode ser assistido ao vivo na tela para que o foco não seja um grande problema. Quanto mais nítida a imagem fica, mais clara ela fica, então o tempo de exposição e a amplificação devem ser reduzidos em etapas para evitar superexposições.
Antes de salvar um vídeo do planeta, desative definitivamente a transmissão de áudio da câmera para que os dados de áudio não desperdicem largura de banda valiosa.
Imagens da tela do software "Philips VRecord", fornecido com a Philips ToUCam 740K. À esquerda, vê-se o planeta Marte, após a ocular ser substituída pela webcam; a imagem ainda está completamente desfocada. No meio, está o estado após o foco ter sido ajustado, embora a imagem ainda esteja muito superexposta. À direita, foram ajustadas a exposição e o balanço de branco.
Quando o planeta estiver nítido na tela, passa-se aos ajustes finos. É importante encontrar um bom equilíbrio entre o tempo de exposição das imagens individuais, por um lado, e a amplificação de imagem eletrônica, por outro lado. Desative definitivamente o modo automático de exposição da câmera para poder fazer todas as configurações manualmente. Tempos de exposição curtos facilitam o "congelamento" dos momentos com pouca turbulência atmosférica, enquanto uma alta amplificação de imagem leva a um ruído pronunciado nas imagens capturadas. Dependendo do brilho do planeta e das condições de observação em relação à turbulência atmosférica, um compromisso deve ser encontrado. Deve-se evitar a superexposição a todo custo, pois alguns pixels serão completamente saturados e as informações da imagem serão perdidas irreversivelmente. Uma sub-exposição forte também não é recomendada, pois a relação sinal / ruído se torna desfavorável.
No software de driver da webcam, a gravação de áudio deve ser desativada ("Mute"). Dependendo do modelo da câmera utilizada, a aparência do respectivo diálogo pode variar.
Controladores da Philips ToUCam 740K. É importante desativar o ajuste automático do balanço de branco e da exposição. Em seguida, os controles de cor (acima) e os controles de tempo de exposição e amplificação (abaixo) podem ser ajustados manualmente.
Controles de imagem da Philips ToUCam 740K. Aqui também, o ajuste automático completo deve ser desativado. Em seguida, a taxa de quadros, o brilho e o contraste podem ser ajustados manualmente para que a imagem visível do planeta pareça o mais natural possível.
No próximo passo, o balanço de branco deve ser ajustado. Para isso, existem um ou dois controles de cor que podem ser simplesmente ajustados até que a impressão de cor na tela se aproxime da impressão visual na ocular.
A última decisão diz respeito à taxa de quadros. Ao utilizar webcams, não defina um valor acima de 30 quadros por segundo, pois os dados da imagem terão que ser fortemente comprimidos para poderem ser transferidos para um computador, o que afetará a qualidade da imagem. Dez ou vinte quadros por segundo são suficientes.
Em seguida, inicie a gravação de um vídeo e escolha o formato AVI. Limite o comprimento do seu vídeo a no máximo 4-5 minutos para que o arquivo resultante não fique muito grande, o que dificultaria o processamento posterior. É melhor gravar vários vídeos mais curtos consecutivamente com diferentes configurações. Para planetas cujas características de superfície estão em movimento devido à rotação planetária, o vídeo não deve exceder quatro minutos. Isso é o caso de Marte e Júpiter.
Processamento dos vídeos
Após a conclusão das filmagens, você terá uma arquivo de vídeo que mostra o planeta. Devido à turbulência atmosférica, nem todas as imagens individuais contidas nele são igualmente nítidas. Portanto, no próximo passo, as imagens nítidas individuais devem ser selecionadas e alinhadas adequadamente, para que possam ser combinadas em uma imagem somada com cálculo da média. A combinação das imagens é necessária para reduzir o ruído da imagem, o que por sua vez permite a nitidez posterior da captura do planeta.
A seleção das imagens individuais mais nítidas é um trabalho extremamente trabalhoso, considerando que um vídeo de planetas de 4 minutos, com dez imagens por segundo, consiste em 2400 imagens individuais! Felizmente, esta etapa não precisa ser realizada manualmente, mas pode ser feita com programas especiais disponíveis gratuitamente na internet. Dois desses programas devem ser mencionados:
GIOTTO (http://www.videoastronomy.org/giotto.htm) e
Registax (http://www.astronomie.be/registax/).
A seguir, o procedimento com o software "GIOTTO" será apresentado. Você pode seguir os passos ao baixar o software, e instalá-lo conforme descrito no site mencionado. Além disso, baixe o arquivo de exercícios "MarsDemo.zip" para este tutorial, que inclui descompactado o vídeo "MarsDemo.avi". O vídeo, por motivos de tamanho de arquivo, consiste em apenas 100 imagens individuais do planeta Marte, capturadas em 22 de agosto de 2003 com um telescópio de 10 polegadas e uma webcam Philips.
O ideal é que você primeiro assista o vídeo com um reprodutor de mídia. Então você perceberá que a qualidade da imagem varia bastante devido à turbulência atmosférica. Aqui estão duas imagens individuais do vídeo, mostrando uma imagem individual particularmente desfocada e uma bastante nítida:
Duas imagens individuais do vídeo de exercício “MarsDemo.avi”. À esquerda, uma imagem individual desfocada devido à turbulência atmosférica, à direita, uma consideravelmente mais nítida.
Ao iniciar o GIOTTO (Versão 2.12), a seguinte tela será exibida:
Tela inicial do software gratuito “GIOTTO”. Quatro janelas de imagem (buffer A – D) estão disponíveis.
Selecione o comando Sobrepor Imagens/Sobrepor automaticamente... Isso abrirá a seguinte caixa de diálogo:
Software GIOTTO: Em sete etapas, um vídeo de planetas é processado para uma imagem única final.
Agora proceda passo a passo e siga os pontos de 1 a 7. Primeiramente, o software irá perguntar a origem das imagens brutas. Clique no botão Fonte da imagem bruta... Selecione Todas as imagens individuais no arquivo AVI e Câmera digital/Webcam/Scanner/Câmera CCD (Não entrelaçado) e confirme com Aplicar:
Software GIOTTO: Seleção da fonte da imagem bruta.
O ponto 2 (Pré-processar imagens brutas antes da sobreposição?) pode ser pulado (se necessário, remova a marca de seleção da caixa de seleção) e passe para o ponto 3 (Qual método de centralização?). Aí você define o método que o GIOTTO deve usar para sobrepor exatamente as imagens dos planetas. Escolha Procurar ponto de brilho (objetos individuais brilhantes), após clicar no botão Método de centralização…:
Software GIOTTO: Seleção do método de centralização. A escolha de "Procurar ponto de brilho" geralmente produz resultados melhores do que "Centrar no disco planetário".
No passo 4, "Superprecisão", clique no botão Super resolução… e escolha, no diálogo correspondente, o dois vezes a resolução (meio pixel) e, em seguida, Cortar motivo, tamanho da imagem permanece igual. Essa configuração faz com que o GIOTTO amplie todas as imagens individuais para o dobro antes da sobreposição, aumentando assim a precisão da sobreposição.
Software GIOTTO: Após selecionar a "resolução duplicada", o GIOTTO pode trabalhar com superprecisão.
Agora vamos para o passo 5, a verificação de qualidade das imagens brutas. Clique no botão Configuração de classificação… para especificar quantos porcentos das imagens devem ser usados, enquanto o restante será descartado. Como o vídeo de exercícios contém apenas 100 imagens individuais, queremos usar 70% das imagens, que pode ser configurado com o controle deslizante de Taxa de uso. Além disso, é importante fazer a ponderação entre nitidez e distorção, definida pelo controle de Nitidez/Distorção. Escolha 70% de Nitidez e 30% de Distorção.
Software GIOTTO: A ponderação entre nitidez e distorção e a taxa de uso devem ser ajustadas de acordo com a natureza do vídeo de planetas. Sugestões úteis são fornecidas pelos botões na caixa "Recomendações práticas".
Dependendo da natureza do vídeo em questão, pode ser necessário ajustar esses valores. Vídeos capturados em ar instável contêm poucas imagens nítidas, então a taxa de uso deve ser drasticamente reduzida. Se a turbulência atmosférica também resultou em muitas distorções nas imagens do planeta, é mais prioritário dar atenção à distorção do que à nitidez. Os controles são movidos para posições definidas e propostas quando você clica nos botões abaixo das "Recomendações práticas" fornecidas no diálogo.
Vamos agora para o ponto 6: Como o resultado deve ser determinado? Clicar no botão Configuração do resultado… leva a um diálogo correspondente, onde deve-se escolher Média. A Média representa a média aritmética dos quadros selecionados e alinhados:
Software GIOTTO: Após a seleção das imagens individuais mais nítidas e o alinhamento, as imagens planetárias devem ser médias.
O ponto 7 pode ser omitido novamente, de modo que agora o botão Continuar... deve ser pressionado. Se ele não estiver disponível, clicar no botão Usar configuração anterior pode resolver o problema.
Após o início do procedimento, o programa solicitará inicialmente a seleção do arquivo de vídeo (no nosso caso, "MarsDemo.avi") e em seguida passará algum tempo calculando, com o progresso sendo exibido como uma porcentagem.
Software GIOTTO: Seleção do vídeo do planeta.
Software GIOTTO: A edição de vídeo leva um certo tempo para processar, dependendo do número de quadros individuais a serem processados. Enquanto isso, o GIOTTO emite mensagens de status (setas).
Após o trabalho ser concluído, o resultado aparecerá na janela "Buffer A com imagem somada".
Software GIOTTO: Exibição da imagem somada.
Inicialmente, esta imagem parecerá menos nítida do que uma única imagem nítida do vídeo, mas o ruído eletrônico da imagem é muito menor. Isso nos permite aplicar filtros de nitidez. Vamos tentar e selecionar o comando Editar/Afiar e Filtrar... no GIOTTO. No diálogo que aparece, selecione a guia Apenas Afiar, defina os parâmetros mostrados na próxima imagem e escolha o Buffer B como Alvo. A janela de visualização só será atualizada após um período relativamente longo ao alterar um parâmetro de nitidez, pois isso é necessário para calcular a imagem de pré-visualização.
Software GIOTTO: O pós-processamento da imagem somada deve ser cuidadosamente controlado com muitos parâmetros para evitar super afiação, que pode resultar em artefatos indesejados. A imagem de pré-visualização facilita muito esse trabalho.
Com o botão Editar, inicie o processo de afiação, cujo resultado será exibido em seguida na janela "Buffer B".
Software GIOTTO: Exibição da imagem somada afiada no Buffer B.
Antes de salvar, verifique se as configurações de formato de gráfico estão corretas. Para isso, selecione no GIOTTO o comando Arquivo/Formatos de Gráfico... e defina as opções Sem Compressão e 16 bits na categoria TIFF:
Software GIOTTO: Configuração dos formatos de gráfico. Apenas TIFF e FITS trabalham sem perda, o que é importante se a foto do planeta precisar ser processada posteriormente com outro software.
Com o comando Arquivo/Salvar imagem..., você pode salvar separadamente o conteúdo das quatro janelas de arquivos, de preferência em um formato sem perdas (por exemplo, TIFF).
Software GIOTTO: Salvando a imagem somada afiada no formato TIFF.
Se desejar ou precisar, você pode então abrir essa imagem em formato TIFF em outro programa de edição de imagem para realizar últimas etapas de edição.
Imagem final do planeta Marte do arquivo de exercício "MarsDemo.avi", após ajustes mínimos de alinhamento, graduação e colorização no Adobe Photoshop.
Tubo do telescópio Cassegrain Maksutov de 10 polegadas, com o qual muitas das fotos dos planetas deste tutorial foram tiradas. Para comparação de tamanho, uma Canon EOS 1D também está incluída:
Nota pessoal: Todos os exemplos de imagens utilizados foram criados da maneira descrita no tutorial.
Única exceção: A imagem de capa é uma montagem de fotos de planetas feitas por mim.
Continuação no Parte 15: "Calibração: Captura de imagens de campo claro e escuro"
