2020年7月10日 星期五

關於行星的拍攝與在 Mac 下的後製:Lynkeos

皇天不負苦心人,終於找到一支在 Mac 下支援疊圖及後製的免費軟體:Lynkeos

底下是用前文同樣的素材以  Lynkeos 疊圖並後製及  Lynkeos 疊圖後再以PixInsight 後製的成果:

Lynkeos 疊圖並後製:


Lynkeos 疊圖 PixInsight 後製:


比之前後製的成品好太多了,而且 Lynkeos 簡單易用,且從  Lynkeos 網站的 Tutor 裡了解了更多拍攝行星的技巧,下次再拍攝,只有更好!

現在,於 Mac 下,不管是深空天體、月亮、行星及銀河都能搞定!所以 Boot Camp 裡約 60 G 的 Windows 可以回收了。

Lynkeos 網站 Tutor 的行星拍攝技巧

必要條件:
  • f/D 至少要大於3.44 X pixel size(這是從感測器的pixel size 必須小於成像在焦平面上Airy's disk 的  1/2 計算得到的
  • 曝光必須短於 1/20 秒,才不致受大氣擾動的影響。
(註: Tutor 裡提到使用 5.6 µm pixels (3.44X5.6 ≒19 ∴ f/D = 19)的 ToUcam webcam (CCD) ,用的器材加上巴羅加倍鏡後為  f/D=9 可以得到滿意的結果,但加上目鏡後的擴大攝影,得到 f/D=20(只比 19 大了一點),最後是後悔浪費了不少時間去拍攝沒用的影像。)


根據自己既有的器材試算了一下:
相機:
  • Sony A7R2    4.5 µm X 3.44 = 15.48
  • Sony a6000  3.9 µm X 3.44 = 13.4
  • Sony a7s  8.3 µm X 3.44 = 28.6
  • T7C  3.75 µm  X 3.44 = 12.9
望遠鏡:
  1. BOSMA 天文望遠鏡焦距 1900mm 口徑 13 公分,f/D=1900/130 = 14.6 ;加上2X 巴羅 焦距變為 3800mm, f/D = 3800/130 = 29.2
  2. SharpStar 107 PH APO 天文望遠鏡焦距 700mm 口徑 107mm,
    f/D = 700/107 = 6.5  雖然很高,焦距太短,無法拍行星。加上5X 巴羅,焦距變為 3500mm,f/D = 3500/107 = 32.7 無法使用;加上2X 巴羅 焦距變為 1400mm,f/D =  1400/107 = 13.1 ;加上3X 巴羅 焦距變為 2100mm,f/D =  2100/107 = 19.6 
  3. CELESTRON C90MAK 焦距 1250mm,口徑 90mm,f/D=1250/90 = 13.9 ;加上 2X 巴羅 焦距變為 2500mm, f/D = 2500/90 = 27.8

依以上的數據來看,Sony a7s 是最佳的拍攝器材,搭配 BOSMA 天文望遠鏡 f/D = 14.6 遠高於 28.6,甚至若加上 2X 巴羅後,或許勉強可用(29.2 vs 28.6)。不加巴羅加倍鏡 Sony A7R2 還勉強可用。

CELESTRON C90MAK + ES 2x巴羅 + Sony a7s + Kenko 攝星儀 + ATOMOS Ninja Flame (27.8 VS 28.6)是非常輕便的組合,找個雲隙空檔就可以先練練看成效如何?

天文望遠鏡要這麼接才能拍照

天文望遠鏡是在 Amazon 含運不到台幣五千買的,口徑 9 公分,焦距 1250mm ,加上 2X巴羅加倍鏡後焦距來到 2500mm ,目視行星還可以。要拍照就得加買 T2(M42螺紋)轉接環,不同相機要買不同的接環。我接 SONY A7s 所以用的 T2->NEX ,接 Nikon 就要用 T2->Ai。

這支望遠鏡本身就有 M42螺紋,可以加轉接環後接相機,但為了接上巴羅加倍鏡(沒有 M42螺紋),所以再接上一個後端有 M42螺紋的擴大攝影筒來連接相機(攝影筒內還可以裝入一個短焦目鏡進一步加大倍數。剛入門天文的人都知道,望遠鏡是不能一味放大,口徑不夠大,收集不到足夠的光線也是沒用的),這樣的組合是在看了 Lynkeos Tutor 後計算得到,不是隨便湊合的。

裝便非常輕便,單手就可以拎上頂樓,只是有一好沒兩好,輕便的結果就是容易受到風的影響,尤其在 2500mm 的長焦下,風一吹就看到木星跳來跳去,目視還好,對於拍照或錄影的後製造成了很大的困難。這也是為何專業的天文望遠鏡都放在圓頂裡的原因之一,而有個自己專屬的圓頂大概是所有天文人的夢想吧!

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2020.07.06
器材組裝好後,迫不及待,當晚即使天空不是很優還是上頂樓先練練看。

好久沒用這樣的組合,先在室內以遠方大樓為目標,大致校正尋星鏡與主鏡的光軸一致。

木星進入相機視野後,在這樣的長焦(2500mm)下,對焦是一大考驗,輕碰一下調焦鈕,木星就跳得很厲害,使得調焦變成先調一點,等木星穩定後再來確認是否調好了,不行就重覆直到對好焦。所以就在想是否 ZWO EAF 可以 DIY 改裝接上這支馬卡鏡。

設定相機於 M 模式,放大對焦,曝光設定 1/30 秒,然後調整 ISO 至 2500 ,木星的細節看得最多最清楚。

由於北極星看不到,只好粗對極軸,導致長焦視野極小的情形下,木星在相機的視野裡約一分鐘的錄影移動的距離還蠻大的,這對於疊圖是一大困擾,尤其是沒帶ATOMOS Ninja Flame 上頂樓,所以錄影的格式就設為 720P 120 Frame Rate。

而曝光也因為被 720P 120 Frame Rate綁住,只能是 1/125秒(與 1/30 秒差了兩檔),所以 ISO 也相應增加兩檔來到 10000,錄了兩段約一分半鐘的影片。

第一段影片讀入 Lynkeos 後,得到一萬多的影格,後續的處理非常費時:

然後取個巧,先 Analyse,分析後得到的品質,在 1/125秒下真不是蓋的,竟然可以來到三百多:

Autoselect 剩下三百多張:

由於 Lynkeos 的 Lists 無法排序且無法以 Shift 鍵多選,只能一個一個選, 只好在萬張影格下慢慢找篩選過的影格,例如第 8807 影格,利用在 Lists (按 << 或>> 才能移動到下一張已勾選的影格)與 Align (才能拖曳紅框至 Specific 的位置) 的切換:


大概做了幾十個吧!不得不放棄,可能每切換一次,Lynkeos 都要重新掃過所有影格,非常費時。

也不是就不做了,改以 QuickTime Player 切出一段 4 秒的影片,得到 440 張影格來處理就有效率多了:

疊圖後(因為是 720P 拍攝,即使 Double,木星還是很小):

後製:

再從第二段影片截取 19秒的片段,有二千多影格:

如法泡製,疊圖後:

後製:

2020.07.07
當晚即使天空不優,還是上頂樓練練,這次帶上了 ATOMOS Ninja Flame ,先設定相機於 M 模式,放大對焦(可以放大到 8.3 倍,錄影模式只能 4.0 倍),曝光設定 1/30 秒,調整 ISO 至 2500

粗對極軸後,剛好一條雲帶橫過木星與土星中間,等到肉眼可看到木星時,以尋星鏡調整讓木星進入相機視野中心,相機放大到 8.3 倍,再於 ATOMOS Ninja Flame 裡還可以再放大一倍來對焦,但也只能大約對焦,因為沒對好極軸,木星很快就從 ATOMOS Ninja Flame 螢幕裡跑掉了,況且輕旋對焦鈕時木星又會跳來跳去,所以也只能粗略對焦。

陸陸續續錄了十幾段木星的影片及三段土星影片,經過 Lynkeos 分析後找了土星一段及三段木星分數較高的影片來後製:




利用上述器材拍的木星與土星。想像不到幾乎近似於玩具的望遠鏡也能拍出這樣的成品。

注意:木星下方中間靠右一點處有一小塊顏色較深的地方,不曉得是否就是著名的大紅斑?

經過比對檔案拍攝的時間(淡藍色框是土星):
然後再進 Stellarium 模擬:
紅框是當時拍攝時的相機旋轉角度,淡藍色虛線是一條加上去垂直畫面的指示線

再進 Stellarium 放大並截圖,然後把截圖旋轉成拍攝時的角度相同,大概就是這個樣子:


所以,確定是拍到大紅斑了!!!用口徑 9 公分的天文望遠鏡,當然後製的功力沒有的話是看不到的,還有就是拍攝的技巧也要到位才行。

有了這樣的信心,也是痛定思痛(對焦困難),下次換上艾頓 Cem25P 赤道儀及10 公分700mm + 3X巴羅的 SharpStar 107 PH APO( 之後再換 13公分 1900mm + 2X 巴羅的馬卡,使用電子極軸鏡精準對好極軸,並使用 Astrotortilla (APT 只支援 Canon 及 Nikon 相機)來做三星校正的定位(拍行星應該是不能導星,所以做好三星校正,這樣赤道儀的追踪才會更精準),所以就必須帶上筆電了。

當初買的是包含遙控手柄的全套 ZWO EAF 電動調焦,這個遙控手柄總算派上用場了。只需帶上一顆行動電源,可以同時對赤道儀、電動調焦(對完焦後就不用了)、 ATOMOS Ninja Flame 供電。

現在就等下個好天氣了......

練習的目標:對焦

在加上巴羅加倍鏡後焦平面位置應當會與拍星雲加平場鏡時不同,而且 2X、3X、5X的位置也可能會不同,都要分別找出來並做好記錄,而且恒星與行星的準焦位置也有可能不同,也是要分別記錄下來(記錄恒星是為了三星校正用)。
記錄方式:
  1. 以手機拍攝鏡筒的刻度線
  2. 開啟 APT 來記錄,標記 1 2 3 可分別記錄2X、3X、5X的位置。

解決對焦後才能進一步調整 Astrotortilla 的參數,同樣地也須要針對2X、3X、5X 找出參數後分別存下對應的設定檔。

這些都搞定後才能拍攝,若結果仍有不足處,大概就是要找時間上合歡山了,而上述的練習都沒問題且記錄下來,上山拍攝才不會手忙腳亂。

2020.07.10
撤下 CELESTRON C90MAK + ES 2x巴羅 + Sony a7s,改換上艾頓 Cem25P 赤道儀及 SharpStar 107 PH APO 口徑 10 公分焦距 700mm + 2X、3X、5X巴羅+ Sony a7s。

首先在 Stellarium 模擬,以先前拍過的 M27 做為目標,若加上 Barlow 加倍鏡後,M27 在相機感測器上成像的大小:
未加:
2X Barlow :
5X Barlow :

安裝好 Cem25P +SharpStar 107 PH APO  + 2XBarlow + Sony a7s 並加以平衡,這些動作做起來很順手。

想說也要先把尋星鏡與主鏡的光軸校正,於是就以位在約兩公里遠(利用 Google Map 量測)的大樓為目標,竟然發現主鏡無法對焦,換上3X Barlow 、5X Barlow 也一樣。拿掉相機及擴大攝影筒改用 32mm 目鏡檢視,還是一樣無法對焦---這下頭大了......(馬卡 + Barlow 簡單多了

沉澱了一陣子,回想以前改裝相機鏡頭當成望遠鏡使用時,也發生類似的情形,可能是加了  Barlow 光程改變,於是看著目鏡並慢慢抽出  Barlow ,一段距離後遠方大樓清楚地呈現在眼前。

好在買SharpStar 107 PH APO 時跟賣家多要了個 2 吋延長筒,有了平場鏡後就閒置了好久,或許可以用得上。

SharpStar 107 PH APO 拍攝星雲時需要卸掉 2吋轉 1.25吋接環再裝上平場鏡:
現在卸下接環改裝上 2 吋延長筒(又好在 2吋轉 1.25吋接環的內螺紋剛好也可以讓 2 吋延長筒旋入而鎖緊):

這樣不管是 2X 3X 5X Barlow 都可以合焦:
就是整個器材變得好長😓

本來計畫使用SharpStar 107 PH APO 搭配晶華 3X  Barlow ,最能符合拍攝行星條件,但裝上卻得到這樣的影像:
只得棄而不用!

大致量測 2X  Barlow 的對焦位置:

大致量測 5X  Barlow 的對焦位置:

遠方大樓除了是在室內透過紗門拍攝的,又因為在地面附近,氣流很不穩定,長焦下看到的影像似乎會「流動」,所以有點模糊。不管 2X 5X  Barlow 都會有成像圈,這是因為手上器材都是 1.25吋的規格,但不影響拍攝行星,畢竟它們的成像都很小,只要能夠將它們放在影像中心就沒問題。

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搭配 Sony a7s 還有一個好處就是它的可用高 ISO(或許到 12800都可用),容易滿足曝光必須短於 1/20 秒的條件。

至於 SharpStar 107 PH APO 天文望遠鏡加 5X 巴羅搭配現有相機都無法使用( 這只5X 巴羅算是多買了,除非有個大焦比的牛頓鏡才能用上),加 2X 巴羅,焦距還是太短,或許加上3X 巴羅搭配Sony a7s 還可以試試。問題在於手上的2x、5x巴羅是光學性能非常接近TV pm ,超级消色差的 1.25寸 Explore Scientific ,而 3X 則是晶華3X,是三片結構,RMB 一百多而已,但同樣是晶華做的 ES 2X、5X 為四片結構,RMB 近五百,從價格及鏡片結構來看,3X的成像應該會差些吧!也只有試了才知道。
Explore Scientific :
晶華3X:

現在看來,去年的行星拍攝真是胡搞瞎搞,還能拍到有點細節的木星及土星,算是運氣不錯了。

關於 Lynkeos  的好用:

可以吃進以 ATOMOS Ninja Flame 七吋外接螢幕錄製的Apple ProRes 422 4K30P 10-bit 影片,疊圖時幾乎不會損失資料,後製時,只要有能耐,就能把全部細節拉出來。
光這一點就可以把 Boot Camp 裡的 Windows 回收,也不用再轉檔成 AVI 給 AutoStakkert3 或 registax6 使用造成細節的損失,底下兩圖可以說明:
早前以 AutoStakkert3 或 registax6 後製時轉好的 AVI 進  Lynkeos 分析後的結果,品質在 1.19~2.41 間:

 ATOMOS Ninja Flame 的Apple ProRes 422 4K30P MOV 檔進  Lynkeos 分析後的結果,品質在 2.49~7.73 間,品質提升一倍以上
(附帶說明:從以上的比較圖也可發現,這又是一個好用的地方,可以從成千上萬張的影像中依品質篩選較好的影像用來疊圖。大氣是瞬息萬變的,這也是為何要以錄製影片的方式來拍攝行星,一秒中至少拍了 30 格畫面,總有幾格會是不錯的吧!錄了一兩分鐘的影片,都是上千張的畫面,沒有這個 Autoselect 的功能,可能會放棄使用吧!舉個文前土星影像的後製,使用了七段4K30P 影片,超過萬格的畫面,沒有這個功能只能放棄。這也算是一個好用的功能,可以一次吃進多段影片一起疊圖。)

也可以吃進以 ATOMOS Ninja Flame 錄製的 Apple ProRes 422 1080P 60Frame Rate 10-bit 影片,約 74秒的影片就有四千多格畫面:
可能錄製這段影片時的大氣狀況不佳,進  Lynkeos 分析後的結果,品質在 1.39~4.34 間:
所以再怎麼後製也只能得出這樣影像,無法有更多的細節:

也能吃進以  Sony A7R2 拍攝的 RAW 檔:
拍攝了 77張的木星進  Lynkeos 分析後的結果,品質在 3.8~5.74 間:
使用  RestaurationFilter  怎麼調都拉不出更多的細節:
 Deconvolution  也沒用:
查了原始 RAW 檔的EXIF才發現當時拍攝時的曝光是 1/10 秒,不符合曝光須短於 1/20 秒的原則,怪不得拉不出更多的細節:
最後只能得到這樣的影像:

拍攝了 17張的土星進  Lynkeos 分析後的結果,品質在 0.18~5.83 間(只有一張較佳,其他都很低):
疊圖完後進 PI 後製, RestaurationFilter  怎麼調都拉不出更多的細節:
已經知道是甚麼原因:
最後只能得到這樣的影像:

結論:不是不能以 RAW 拍攝,而是曝光須短於 1/20 秒。

關於 Lynkeos  的操作

2020.07.10 新增一點小心得:對於錄製時行星因極軸未校正好的漂移,如何快速且正確地 Align 的步驟

  1. 拍攝好的影片檔讀入 Lynkeos 後,在 Lists 下先縮小比例方便找到目標,然後停在第一格,檢視目標的位置
  2. 移到影片的最後一格,檢視目標的位置,有時可能需要滑動捲軸才能找到
  3. 移到序列影格大概位在中間的某個影格,滑動捲軸讓目標位在畫面中央
  4. 切換到 Align,並讓這個位在中間的影格(本例為 435)為 Reference,預估第一格及最後一格目標出現的位置拉出紅框
  5. 確認第一格目標在拉出的紅框內(若有超出的狀況就拉大紅框)
  6. 確認最後一格目標在拉出的紅框內,都沒問題後就可以點選 Align
  7.  Align 中,沒問題的影格會顯示綠色
  8. Analyze
  9. Autoselect
  10. Stack
  11. 存檔:32 Bits Compression =none 的Tiff 檔進 PI 後或留在  Lynkeos 裡繼續後製。


真的很簡單,只有幾點稍為注意一下就可以了......
  • 點選 Lists,按底下的 + 來讀入影片檔或影像檔,本例為 4K 30P 的木星影片檔, Lynkeos 自動把每一格畫面解析出來。
  • 點選 Align 並找出一格畫面來當 Reference。用肉眼看大概每一格都差不多,通常會選位於序列影格中,差不多在中間的一格。在木星周圍拉出一個紅色方框(這個紅框的大小只是暫時,稍後會需要調整)。
  • 由於木星在 4K 影像的中只佔極小的畫面,可以先縮小比例找到後再放大。由於長焦拍攝,對於風吹草動極其敏感,所以每一格畫面的木星並非在同一位置,前一步驟 Reference 定在第 13格,現在則是在第 2868 格,木星不在紅框的正中央,但只要在紅框內還沒關係,不影響疊圖。在成千上萬的影格可以跳著看,若有不在紅框內或部分出框的情形,對於部分出框,可以調整紅框的大小讓木星的跳動都落在紅框內。至於出框的情形(通常是在拍 RAW 影像時,數量不會太多),就要手動調整,先點選箭頭所指的 Specific ,然後再拖移紅框使木星位於紅框中央,這樣疊圖時就會以這個指定的位置來運算。
  • 點選上方圖示的 Analyse,然後在木星周圍拖曳出一個恰好的紅框,再按下方的  Analyse 算出每個影格的品質,再以 Autoselect 篩選。
  • 點選上方圖示的 Stack,再按底下的  Stack,本圖是實際大小。
  • 也可以勾選 Double size (大概就如 PI 疊圖時的 Drizzle 選項吧),因為拍攝的行星都很小,通常都是勾選的。疊完圖後就可以存檔(TIF),進 PI 後製。如果沒有 PI ,也可以在  Lynkeos 下進行 Deconvolution、Unsharp mask 、Wavelet 的後製。
  • 進 PI 的後製與前文「行星後製」差不多:





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