Sterrenfotografie

Sterrenfotografie
1080 724 Pieter Nuij

Ontdek sterrenfotografie

Pieter Nuij, 3 februari 2022

Sterrenfotografie biedt veel creatieve mogelijkheden. Het is uitdagend en best wel technisch omdat er gewerkt moet worden met en bij heel weinig licht. Dat heeft gevolgen voor de keuze van de apparatuur, de instellingen van de camera en de bewerkingen achteraf. In dit verhaal wil ik ingaan op de technische aspecten van de opname zonder in de nabewerking te duiken.

Veel plezier met deze vorm van fotografie!!

Foto’s van heel weinig licht

Je zou op het eerste oog denken dat het “heel weinig licht” probleem eenvoudig oplosbaar is. Gewoon de ISO omhoog, lang belichten en een lichtgevoelige lens! Maar het is jammer genoeg niet zo eenvoudig als het lijkt.

Hoge ISO waarde:

Bij hoge ISO instellingen (meer dan 6400) worden de foto’s steeds korreliger door de elektrische ruis van de camera sensor die steeds meer versterkt wordt. Vergelijkbaar met het oude TV sneeuwbeeld. Daardoor wordt het moeilijk om zwakke sterren te onderscheiden van ruispixels. Dankzij de digitale fotografie zijn er nu mogelijkheden om ruis te onderdrukken.

 

Twee verschillende methodes zijn in veel toestellen aanwezig:

Sterrenfotografie
  • LENR (Long exposure noise reduction)

Met deze methode wordt na de opname automatisch een tweede opname gemaakt van gelijke tijdsduur maar van een helemaal zwart beeld. Die tweede opname zal niet overal helemaal zwart zijn maar wat lichte pixels bevatten (dead pixels) die ook aanwezig zijn in de eerste opname. In het toestel wordt vervolgens het beeld van de tweede opname digitaal afgetrokken van de echte opname waardoor de “foute informatie” in de echte opname wordt gecorrigeerd. Nadeel is dat bij extreem lange opnames (bijv. 30 minuten) de zwartveld opname net zolang duurt en het toestel gedurende die tijd geblokkeerd is.

Sterrenfotografie
  • HINR (High ISO noise reduction).

Met deze methode wordt bij hoge ISO waardes een reken algoritme op de opname losgelaten om de ruis “weg te rekenen” uit die opname. Dit gaat echter vaak ten koste van beeldscherpte. Mogelijk worden er zelfs sterren “opgegeten”. Dit is een onomkeerbare bewerking en kan dus niet meer ongedaan gemaakt worden. Hoe agressief dit reken algoritme is verschilt per merk en per type. Je zult voor jouw eigen toestel moeten bepalen hoe bruikbaar deze methode is.

Sterrenfotografie

Lang belichten:

Lang belichten is ook niet altijd de oplossing. Omdat de aarde elke 24 uur één maal om zijn eigen as draait lijkt het of dat de sterren bewegen. De draaiing van de aarde veroorzaakt dus bewegingsonscherpte waar we rekening mee moeten houden als we stilstaande sterren willen fotograferen. Als we sterren banen (star trails) willen vastleggen kunnen we juist wel gebruik maken van lange sluitertijden.

Om stilstaande sterren te fotograferen moet met korte sluitertijden worden gewerkt of moet de draaiing van de aarde worden gecompenseerd. Echte telescopen staan daarom op een statief dat tegengesteld aan de draaiing van de aarde beweegt. Hierdoor wordt de bewegingsonscherpte bij zelfs hele lange sluitertijden van uren voorkomen.

Onze simpele statieven dwingen ons tot een “korte” sluitertijd. De maximale sluitertijd kan berekend worden met de 500 regel:

Sterrenfotografie
Sluitertijd [sec] = 500 / brandpuntafstand [mm]

Voorbeeld:

  • Voor een 15mm groothoeklens is de maximale sluitertijd voor stilstaande sterren 500 / 15 = 33 sec.
  • Voor een 200mm telelens slechts 500 / 200 = 2,5 sec.

Voor de fijnproevers is er de strengere NPF regel die ook rekening houdt met de richting waarin je kijkt, de grootte van de pixels van de camera en de diffractie die door het gekozen diafragma wordt veroorzaakt (kijk maar eens op www.petapixel.com, zoek met het vergrootglaasje rechts boven op: “The NPF rule:”), of kijk eens op de site van Nando: https://www.nandoonline.com/tutorial/sterrensporen-fotograferen-deel-1/

Lichtsterke lens (klein diafragma getal):

Om veel licht te vangen kan natuurlijk ook een heel lichtsterke lens met een klein diafragma getal van f1.8 of zelfs f1.2 gekozen worden.  Deze keuze heeft echter ook nadelen want erg lichtgevoelige lenzen geven vaak aan de beeldranden vertekening (coma) bij volle lensopening waardoor de sterren niet als puntjes worden afgebeeld maar met staartjes.

Sterrenfotografie

Daarnaast hebben snelle lenzen altijd last van lichtafval naar de hoeken (vignettering). Bovendien is de scherptediepte bij grote diafragma opening vaak onvoldoende om voorgrond en sterren scherp af te beelden wat de compositie erg lastig maakt.

Sterrenfotografie

Gebruik van het histogram:

Een digitale camera legt per pixel de daarop gevallen hoeveelheid licht vast met een getalletje. Die getallen variëren van 0 (pikzwart) tot bijvoorbeeld 16384 (uitgebeten). Een histogram geeft in een grafiek weer hoeveel pixels (verticale as) welke hoeveelheid licht (horizontale as) hebben gemeten. Het histogram is daarmee een goed gereedschap om belichting te controleren.

Bij een ideaal belichte foto is de grafiek uitgesmeerd over de hele horizontale as (A). Bij een onderbelichte foto ligt het histogram naar links, veel pixels hebben weinig licht ontvangen (B). Een overbelicht foto heeft een histogram dat naar rechts helt (C). Bij sterren fotografie zal een goed belichte foto een histogram tonen dat links van het midden ligt met mogelijk overbelichte (uitgebeten) pixels die de sterren weergeven (op de groene lijn). Die gedeeltelijke overbelichting is geen probleem omdat de sterren ook witte puntjes zouden zijn als ze niet overbelicht waren. Onderbelichting daarentegen is wel een probleem. Let er op dat de opname geen pikzwarte waardes heeft (op de rode lijn).

Je zult merken dat het heel lastig is om in het donker een foto te beoordelen vanaf het scherm op de camera. Gebruik daarom het histogram.

Sterrenfotografie
Sterrenfotografie

Scherpstellen in het donker:

 Bij heel veel camera’s werkt de automatische scherpstelling niet echt goed in het donker. Soms kan het onderwerp waarop scherp gesteld moet worden met een zaklamp worden verlicht en werkt de automatische scherpstelling. Anders moet handmatig scherp gesteld worden.  Meestal willen we alle compositie onderwerpen scherp afbeelden, dus zowel voorgrond als ook de sterrenhemel. Dat vereist een grote scherptediepte. Afhankelijk van de afstand tussen voorgrond en  achtergrond, brandpuntafstand, diafragma en camera type moeten we mogelijk gebruik maken van de hyper focale afstand of kunnen we gewoon scherpstellen op oneindig.

Hyper focale afstand:

De hyperfocale afstand is de kleinste afstand waarop scherp-gesteld kan worden zodat onder-werpen op oneindige afstand nog als aanvaardbaar scherp worden vastgelegd. Het is de scherpstelafstand met de grootst mogelijke scherptediepte. Als de lens op deze afstand wordt gefocusseerd, zullen alle onder-werpen vanaf de helft van deze afstand tot en met oneindig aanvaardbaar scherp worden afgebeeld. De hyperfocale afstand hangt af van de brandpuntafstand van de lens, het diafragma en de grootte van de sensor in de camera. Er bestaan verschillende apps om de hyperfocale afstand te berekenen voor jouw specifieke camera. Kijk bijvoorbeeld maar eens naar https://www.photopills.com/calculators/hyperfocal-table  (Het Zwitserse zakmes van de fotografie).

Sterrenfotografie
Scherpstellen als de afstand tot de voorgrond minder is dan 15m:
  • Bepaal de hyperfocale afstand om daarmee de maximale scherptediepte te bereiken.
  • Loop vanaf het onderwerp in de voorgrond een afstand gelijk aan de hyperfocale afstand plus ongeveer 40cm in de richting waar het statief moet komen staan.
  • Plaats het statief.
  • Verlicht met een zaklamp de voorgrond en focusseer automatisch of handmatig.
  • Zet camera op statief en schakel naar MF scherpstellen als automatisch gefocusseerd werd.
  • Raak de lens niet meer aan!!
  • Klaar voor de foto waarin nu zowel voorgrond als sterren scherp zullen zijn.
Scherpstellen als de afstand tot de voorgrond meer is dan 15m:
  • Zet de camera op het statief
  • Diafragma helemaal open
  • Belichtingsmethode M
  • Zoek een lichtbron op meer dan 15m afstand.
  • Kies lifeview, eventueel met vergroting
  • Schakel naar MF scherpstellen
  • Stel handmatig scherp op het lifeview beeld. Het beeld van de lichtbron in de verte moet zo klein mogelijk gemaakt worden
  • Raak de lens niet meer aan!!
  • Klaar voor de foto waarin nu zowel voorgrond als sterren scherp zullen zijn.

Een paar algemene instellingen:

  • LENR aan.
  • HINR uit.
  • Beeldstabilisatie uit want dat geeft extra ruis als de camera op het statief staat.
  • Fotografeer in RAW, dat geeft achteraf maximale vrijheid voor nabewerking
  • Histogram en overbelichting aanduiding aan
  • Display helderheid op minimum om verblinden te voorkomen

Overige instellingen om stilstaande sterren te fotograferen

  • Groothoeklens: tot 50mm
  • Sluitertijd: 500 regel
  • ISO:  3200 (beetje strooilicht), ISO6400 (echt donker)
  • Diafragma: f/2.8
  • Witbalans: Auto of 3400K bij strooilicht of 3900K als het echt donker is
Sterrenfotografie

Overige instellingen om sterren banen te fotograferen

Voor sterren banen kan een heel lange sluitertijd gekozen worden tot uren aan toe. Vaak echter worden sterrenbanen gefotografeerd door meerdere foto’s met kortere sluitertijd te stacken. Deze foto is het resultaat van 80 deelopnames van ieder 30 sec die “bij elkaar zijn opgeteld”. Voor sluitertijden langer dan 30 sec moet de B(ulb) instelling gekozen worden. Afhankelijk van het toestel moet een (elektrische) draad-ontspanner gebruikt worden om die lange sluitertijd mogelijk te maken.

Sterrenfotografie
  • Groothoeklens: tot 50mm
  • Sluitertijd: bijvoorbeeld 60 min
  • ISO:  125
  • Diafragma: f/5.6
  • Witbalans: Auto of 3400K bij strooilicht of 3900K als het echt donker is