Фотосъемка затмения Солнца 1 августа 2008 года


<<Предварительное замечание

Так как это относится к безопасности, считаю нужным опубликовать письмо (фрагмент), полученное от читателя Михаила:

«Ваши статьи обычно безопасны для обычного читателя, но статья по фотосъемке затмения Солнца может нанести непоправимый вред здоровью. К сожалению, вы слишком быстро готовились к съемке и по-видимому не нашли информацию про специальную пленку для наблюдения за Солнцем — Baader Astrosolar. Здесь ее описание — http://www.shvedun.ru/astrosolarins.htm, здесь варианты изготовления держателя — http://www.baader-planetarium.com/sofifolie/bauanleitung_e.htm, а здесь она продается — http://www.skymart.ru/baader.shtml. Прошу вас внести в статью информацию о данном фильтре».

По моей просьбе автор прислал несколько своих снимков затмения, сделанных с помощью пленки Baader Astrosolar (частное затмение) и без нее (полное затмение). С его разрешения публикую впечатляющие фотографии полной фазы (сделаны без фильтра Baader Astrosolar ), которую мне наблюдать не удалось. А так же частичного затмения, чтобы оценить влияние пленки. Они были сделаны в Кисловодске 29 марта 2006 года.

Затмение

Камера Panasonic DMC-FZ20, f=72 мм — экв. 432 мм, ISO 100, 1/160 с, f/2,8, 14 ч 16 м (по EXIF). Уменьшенный снимок.

Затмение

Фрагмент 1:1.

Затмение

Камера Panasonic DMC-FZ20, f=72 мм — экв. 432 мм, ISO 100, 1/320 с, f/5,6, 14 ч 18 м (по EXIF). Уменьшенный снимок.

Затмение

Фрагмент 1:1

Затмение

Камера Panasonic DMC-FZ20, f=72 мм — экв. 432 мм, ISO 100, 1/500 с, f/5,6, 13 ч 10 м (по EXIF). Уменьшенный снимок.

Затмение

Фрагмент 1:1

Затмение

Камера Panasonic DMC-FZ20, f=72 мм — экв. 432 мм, ISO 100, 1/160 с, f/5,6, 13 ч 38 м (по EXIF). Уменьшенный снимок.

Затмение

Фрагмент 1:1

Что касается существа дела, то мне кажется, что наблюдая Солнце нанести вред глазам можно, используя любые фильтры и приспособления, если это делать неаккуратно. Как следует из простых оценок, которые можно найти в статье, при наблюдении затмения через видоискатель фотокамеры локальное воздействие на сетчатку не может быть больше оказываемого Солнцем (хотя суммарное, по всему глазу, и могло бы быть больше). Если долгая эволюция научила нас не смотреть на Солнце долго, а случайные взгляды в сторону светила переносить безболезненно, то можно надеяться, что следуя своим естественным инстинктам и разуму, при съемке мы не повредим глаза.

Предварительное замечание>>

Затмение 1 августа 2008 года

15:03 (время московское). Файл большего разрешения, 0,8 МБ.

Я не астроном и о предстоящем солнечном затмении узнал случайно. Вечером 30 июля заметил строчку на странице одной поисковой системы о завтрашнем затмении. Поиски «затмения 31 июля» ничего не дали, так как оно было не «завтра», а 1 августа. Узнав, что до затмения еще целые сутки и что прогноз погоды в Москве на 1 августа обещает более-менее нормальные условия наблюдения этого нечастого явления (увидеть полное затмение в одном и том же месте можно примерно раз в 300-400 лет, но если есть возможность ездить куда угодно, то наблюдать его можно почти ежегодно, а частное и несколько раз в год), я решил попробовать его сфотографировать.

Все найденные мной в сети заметки по наблюдению и съемке солнечного затмения начинались с того, что это представляет серьезную угрозу для глаз. Вплоть до того, что те, кто не соблюдает правил, наблюдают затмение Солнца всего два раза - левым глазом, а потом правым (или наоборот). И только в фазе полного затмения можно посмотреть на соединение Луна-Солнце невооруженным глазом. А что касается собственно фотосъемки, то никаких сложностей, кроме большой яркости объекта съемки нет.

Безопасность при наблюдении

Так как я никогда специально не занимался фотосъемкой Солнца и наблюдением солнечного затмения, то забота о глазах мне показалась чрезмерной. Не знаю кому как, а на Солнце мне часто приходилось смотреть (мельком), кажется, без последствий. С другой стороны, об ослепших от первого снега солнечным зимним днем собаках я знаю достоверно. И можно придумать объяснение тому, почему наблюдение затмения действительно может быть опасным. Во-первых, наблюдение — это не беглый взгляд, можно «передержать» (краткое прикосновение к раскаленному предмету может не оставить последствий, а более длительное — ожог). Во-вторых, глаз фокусируется на контрастный объект — «край затмения», тогда как при беглом взгляде на Солнце вряд ли можно сфокусироваться. А сфокусированный свет совсем не то, что широкое не сфокусированное пятно по концентрации энергии на единицу площади (речь идет о сетчатке глаза). В-третьих, при взгляде на открытое Солнце мы смотрим адаптированным к яркому свету (неба) глазом. При наблюдении затмения, особенно через оптический прибор, есть риск быстрой смены темноты (хотя бы черноты наглазника) на яркий свет, а зрачок может регулировать световой поток в пределах порядка, но не мгновенно. Таким образом сетчатку можно «перегреть» и по причине медленной реакции зрачка на смену яркости. Грубой оценкой влияния трех названных факторов будет, как минимум, порядок-два по мощности воздействия. Если у вас когда-нибудь болели глаза при взгляде на яркий свет неба или снега (а это лишь отраженный солнечный свет), то добавочные два порядка должны восприниматься зловеще.

Как уменьшить поток света от Солнца для его безопасного наблюдения? С помощью фильтров или рассматривая проекцию на экране. В заметках о съемке затмения писали о специальных фильтрах, изготовленных из материалов, содержащих металлы. И еще, что вполне безопасно использовать засвеченную проявленную черно-белую пленку на серебре (а не на красителях), но соединив, как минимум, два слоя. И еще о том, что использовать скрещенные поляризационные фильтры категорически нельзя.

Почему использовать скрещенные поляризационные фильтры категорически не рекомендуют, можно объяснить. Одна из причин — быстрое изменение пропускания при минимальном повороте фильтров относительно друг-друга. В какой-то момент у вас два порядка ослабления светового потока, а в следующий уже единицы, то есть ослабления почти нет.

Безопасность при съемке

Так как предполагалось снимать частное затмение Солнца (что только и было возможно в Москве 1 августа 2008 года), то нужно было ориентироваться на его собственную яркость. То есть снимать так, будто целью съемки является просто Солнце. Наверное, у любого фотографа есть снимки с Солнцем в кадре. Поэтому ясно, что снимать можно. Вот только получается «белая дыра», а не Солнце. Хорошо, если она имеет четкие края и вокруг видно небо, тогда можно рассчитывать и на то, что тень от Луны, видимая как участок неба, будет заметна. Но, обычно, и вокруг Солнца все бывает пересвечено. Поэтому необходимо применять фильтры, которые бы уменьшили экспозицию от приграничной к солнечному пятну зоны неба до той, которую еще может при минимальной выдержке воспроизвести камера.

Если снимать зеркальной камерой, то придется выстраивать кадр и фокусироваться, глядя на Солнце через видоискатель. А это, как отмечено выше, представляет опасность для глаз. Фильтры на объективе нужны, чтобы сберечь глаза.

Можно предполагать, что экспозиция которую могут отрабатывать бытовые камеры, безопасна для глаз (вряд ли технические возможности камер определяются условиями съемки, которые могут быть опасны). Если при локальном замере экспозиции вблизи Солнца экспонометр камеры выдает 1/4000 с и меньше на самой открытой диафрагме (на которой и осуществляется кадрирование при использовании современной оптики без ручного управления диафрагмой), то глаз с большой долей вероятности не пострадает.

Оценим кратность необходимого для наблюдения и съемки фильтра.

Фотографу должно быть если не понятно, то хотя бы известно, что экспозицию определяет яркость снимаемого объекта, а не дистанция до него. Не трудно показать (или прочитать), что количество энергии на единице принимающей свет поверхности (сетчатки глаза, пленке или матрице) в единицу времени есть просто яркость снимаемого объекта (количество энергии, излучаемой или отражаемой объектом в единицу времени с единицы площади поверхности, видимой со стороны приемника, в единицу телесного угла) с коэффициентом равным квадрату обратного диафрагменного числа оптической системы. Если это звучит сложно, то придется просто поверить этому, так как вы, как фотограф (или автоматика вашей камеры) постоянно пользуетесь этим принципом при настройке экспозиции, меняя один объектив на другой и оперируя при этом только диафрагмой и больше никакими величинами, описывающими объектив. Так же этот принцип позволяет определять экспозицию по предмету («равномерно» рассеивающему свет), находясь вблизи него, а потом отходить от него достаточно далеко и снимать с теми же настройками экспозиции.

То же самое верно и для сложной системы вроде глаза, глядящего в окуляр зеркальной камеры. Только при этом изображение объекта на матовом стекле становится источником с яркостью, равной яркости самого первого источника (поверхности Солнца, поэтому на свет пятна зажигательной лупы так же больно смотреть, как на Солнце) с коэффициентом, зависящим от характера рассеяния света этим матовым стеклом. А результирующая мощность излучения на единице поверхности сетчатки будет пропорциональна яркости поверхности источника (Солнца с учетом уменьшения яркости за счет атмосферы), умноженной на квадрат обратного диафрагменного числа объектива камеры и на квадрат обратного диафрагменное числа глаза (или глаза с окуляром). Таким образом, наблюдение через оптику не увеличит локального воздействия на сетчатку по сравнению с наблюдением невооруженным глазом, а ослабит его. Если только это не будет оптика с огромной светосилой типа короткофокусной лупы большого диаметра или случая, когда изображение источника проецируется не на матовое стекло-экран, а непосредственно в глаз. К счастью, обычные объективы фотокамер в этом смысле малосветосильны, а матовое стекло и окуляр не позволят глазу оказаться в фокусе объектива. Стоит еще обратить внимание, что длиннофокусная оптика увеличивает угловой размер изображения и само изображение на сетчатке. И очень может быть, что сумма маленьких проекций источника на сетчатке, не повреждающих ее по отдельности, перегреют глаз в целом (длиннофокусная оптика, не усиливая локально мощность воздействия, формирует на сетчатке проекции множества Солнц).

Итак, нам нужен фильтр, уменьшающий поток излучения от Солнца до безопасного. В качестве безопасной величины можно ориентироваться на яркость дневного неба (которое уже может вызвать боль в глазах; соответствующая этому случаю экспозиция описывается набором, к примеру, таких характеристик: ISO 100, f/4, 1/1500 c). Разница фотометрических яркостей дневного Солнца и дневного неба (к примеру, по Д.В. Сивухин, Оптика, IV том «Общего Курса Физики») пять порядков. Поэтому фильтр для безопасного наблюдения Солнца должен иметь плотность, примерно, 5D. Это и есть два слоя обычной черно-белой засвеченной правильно проявленной пленки. А вот при съемке 5D вовсе и не нужно, если мы не хотим различать детали на Солнце, а хотим видеть его, как объект значительно более яркий, чем привычное небо, что актуально для случаев небольшого увеличения.

Съемка

Для съемки я использовал камеру Canon EOS 350D с объективами наибольшего имеющегося у меня фокусного расстояния: зеркально-линзовым МТО 8/500 (аналог «МС РУБИНАР- 8/500 МАКРО») и Canon EF 70-300 мм f/4-f/5,6 IS USM. И для того и для другого фильтр большого диаметра можно изготовить только из пленки среднего формата.

К счастью, у меня хранилось в холодильнике несколько не сильно просроченных роликов пленки Ilford, а в шкафу бутылка с остатками старого Родинала (их при сильном разбавлении хватило для проявки засвеченной пленки) и фиксаж. Из проявленной пленки и черного картона и были изготовлены фильтры с 1, 2 и 3 слоями:

Изготовление фильтра

Компоненты для фильтра и сам фильтр.

Затмение 1 августа 2008 года

Съемочная система с самодельным фильтром.

Погода во время съемки была не очень хорошей. Обещали грозу. И тучи мне совсем не позволили снимать затмение от, примерно, второй четверти до половины, да и сам максимум снять не удалось. Но после съемки, я все же был очень благодарен погоде, так как именно облачность позволила получить красивые картинки. Так же облачность позволила использовать менее плотные фильтры.

Начал я съемку с пленочного фильтра на объективе МТО 8/500. Наблюдать Солнце в просветах облаков было комфортно через два слоя пленки. А на сравнительно несветосильный объектив пришлось поставить однослойный фильтр. И выдержка при съемке через слабые облака оказалась совсем «длинной» — 1/200–1/1000 с.

Затмение 1 августа 2008 года

14:12 (время московское). МТО 8/500. Пленочный однослойный фильтр. 1/200 с, ISO 100. Полный уменьшенный кадр.

К сожалению, оказалось, что получить резкие снимки через пленочный фильтр не удается. Поэтому я оставил его только для наблюдения. И решил попробовать скрещенные поляроиды, взятые на всякий случай. Дополнительно я объединил их с ИК фильтром (это оказалось бесполезным, так как два скрещенных поляризационных фильтра при минимуме пропускания в видимой области спектра хорошо пропускают ИК, и возможно, УФ).

Фильтры

Два скрещенных поляризационных фильтра с разным углом поворота друг относительно друга.

Фильтры

Поляризационные фильтры и ИК фильтр Heliopan Infrarot 715.

Так как наблюдение через поляризационные фильтры представляло некоторую опасность, я установил на объектив Canon EF 70-300 мм f/4-f/5,6 IS USM систему из трех фильтров (два поляризационные и ИК) в комбинации, когда она пропускает минимум света. Фокусировка выполнялась в автоматическом и ручном режимах по границе тени от Луны на фоне Солнца. Картинка (на снимках) была более четкой, чем при использовании пленки в качестве фильтра. Но при съемке Солнца в просвете облаков сложный фильтр с шестью поверхностями давал слишком некрасивые блики. И только при съемке через облака, когда яркость Солнца и бликов от него была меньше яркости облачного неба, получались хорошие снимки.

Затмение 1 августа 2008 года

13:27 (время московское). Система из двух поляризационных фильтров и одного ИК на объективе Canon EF 70-300 мм f/4-f/5,6 IS USM. F=300 мм. 1/40 с, f/6,3. Фрагмент, файл 0,6 МБ.

Поснимав с ИК фильтром и двумя поляризационными, поняв, что выдержки сравнительно длинные, я решил ИК фильтр снять и попробовать просто два скрещенных поляризационных фильтра. Результат мне понравился. Попутно я придумал, как обезопасить глаза, при кадрировании, если случайно настройка взаимных направлений поляризации фильтров сбивалась. Дело в том, что камера была установлена на штатив и наведена на Солнце. И мне не хотелось снимать ее (в целях безопасности глаз), чтобы настроить взаимное положение фильтров, если оно сбивалось. Я полунажимал на спусковую кнопку, проверяя экспозиции по информационному дисплею при матричном замере, поворачивая один из фильтров и не глядя в видоискатель. При самых длинных выдержках на индикаторе я останавливался, а затем мельком заглядывал в видоискатель, чтобы оценить реальную яркость картинки. И только после этого, если яркость была приемлемой, выполнял точное кадрирование и наводку на резкость, глядя в видоискатель.

В конце концов, убедившись в безопасности процедуры для глаз, я, глядя на Солнце в видоискатель, начал осторожно и медленно поворачивать фильтры друг относительно друга, чтобы получать разнообразные по окраске и яркости картинки.

Блики

Блики на снимках являются серьезной помехой для получения фотографий затмения. Чем сложнее объектив, тем больше переотражений в нем происходит. Это приводит, как к падению контраста изображения, так и к появлению несуществующих (фантомных) изображений ярких объектов. Если исправить оптику нельзя, то бороться с бликами можно двумя способами. Первый — помещать яркий источник в центр кадра и тогда его отражения спроектируются на него же, или наоборот — помещать источник в угол кадра, чтобы потом отрезать блик. Второй — маскировать источник или понижать его яркость так, чтобы видимая яркость отражений стала ниже яркости фона (в нашем случае яркость отражений Солнца должна быть ниже яркости неба). Облачность естественным образом снижает контраст и помогает уменьшить видимость отражений. В этом случае остается только правильно подобрать экспозицию, чтобы блики «ушли в тень».

Затмение 1 августа 2008 года

14:31 (время московское). f/8, 1/50 c. Солнце за плотными облаками. При наличии облаков и правильной экспозиции блик (в противоположенном положении от своего источника) едва заметен.

Затмение 1 августа 2008 года

14:59 (время московское). f/8, 1/400 c. За тонкими облаками. Блики ярче фона и хорошо заметны. Файл с большим разрешением 0,8 МБ.

Затмение 1 августа 2008 года

14:18 (время московское). f/8, 1/1000 c. При ясном небе, устраняя блик за счет экспозиции (для приведенного снимка выдержку следовало бы еще уменьшить), можно получить лишь контрастные изображения, фактически состоящие из белого и черного. Для астрономов они, наверное, представляют больший интерес, чем снимки облачного неба с затмением. В любом случае, можно рекомендовать делать снимки с широкой экспозиционной вилкой. Файл с большим разрешением 0,6 МБ.

Обработка

При съемке затмения через плотный нейтральный фильтр или ИК фильтр получается монохромное изображение. Его можно тонировать, изменить контраст, поднять резкость. При съемке через скрещенные поляризационные фильтры получаются разноцветные снимки. Причем, цветовые каналы значительно смещены друг относительно друга по экспозиции. И это позволяет, оперируя настройками цветовой температуры и экспозиции (в программе обработки или еще при съемке), получать совершенно разные конечные изображения.

RAWTherapee

Пример обработки RAW файла в программе RAWTherapee. Управляя цветовой температурой, можно получить совершенно разные изображения. Видно, что красный и синий каналы существенно различаются по экспозиции. Это и позволяет получить разные картинки, просто смешивая каналы.

Отмечу, что если вы хотите не затрачивая усилий свести канала в одном изображении и получить «естественную» картинку, подобную отображаемой камерой при съемке, это можно сделать, просто конвертируя RAW файл с помощью бесплатного редактора-просмотрщика FastStone Image Viewer (статья о программе). Большинство изображений этой статьи обработаны именно ним.

Еще один аспект обработки — оформление или представление снимков. Затмение — процесс и его естественное представление — временная последовательность. К сожалению, первую половину процесса затмения из-за облачности в этот раз мне снять не удалось. Но из того, что осталось получился временной ряд:

Затмение 1 августа 2008 года

Тренироваться в создании временных рядов можно на обработке съемки затмений Луны, которые если случаются, то видеть их можно из любого места на Земле, в отличии от солнечных затмений, видимых в сравнительно узкой полосе.

Затмение 5 мая 2004 года

Последовательность лунного затмения, 5 мая 2004 года. Файл с вдвое большим разрешением, 100 КБ.

Отдельные снимки, полученные с помощью поляризационных фильтров

Затмение 1 августа 2008 года

14:52 (время московское). f/8, 1/500 c. Файл с большим разрешением 0,7 МБ.

Затмение 1 августа 2008 года

14:54 (время московское). f/8, 1/640 c. Файл с большим разрешением 0,7 МБ.

Затмение 1 августа 2008 года

15:02 (время московское). f/8, 1/12500 c. Файл с большим разрешением 0,8 МБ.

Затмение 1 августа 2008 года

15:04 (время московское). f/8, 1/640 c. Файл с большим разрешением 0,8 МБ.

Затмение 1 августа 2008 года

15:05 (время московское). f/8, 1/1250 c. Файл с большим разрешением 0,8 МБ.

Затмение 1 августа 2008 года

15:12 (время московское). f/8, 1/1600 c. Файл с большим разрешением 0,5 МБ.

Затмение 1 августа 2008 года

15:13 (время московское). f/8, 1/320 c. Файл с большим разрешением 0,7 МБ.





Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.