Apa "Aturan 600" dalam astrofotografi?

Pertanyaan ini menyebutkan "Aturan 600" untuk menghindari jejak bintang dalam astrofotografi.

• Aturan apa ini

• Bagaimana itu diturunkan?

• Bagaimana seharusnya itu diterapkan?

Bintang bergerak. Seperti gerakan lainnya, yang kami pedulikan adalah seberapa banyak mereka bergerak pada sensor selama eksposur: Sebuah gerakan yang terjadi hanya dalam satu piksel bukanlah gerakan yang dapat ditangkap oleh sensor, yaitu gerakan yang tampak beku.

Tetapi ketika gerakan mengambil beberapa titik di beberapa piksel selama eksposur, itu akan terlihat sebagai gerakan kabur, dalam hal ini jejak bintang. Aturan seperti "aturan 600" memiliki semangat yang sama dengan "aturan 1 / panjang fokus" untuk pemaparan genggam, dalam hal ini mencoba untuk memberikan waktu pemaparan yang menghasilkan gerakan yang kurang lebih sama blur untuk sebagian besar panjang fokus.

Derivasinya cukup sederhana:

• Langit berputar 360 derajat dalam 24 jam, atau 0,0042 derajat busur per detik.
• Dengan asumsi kamera full frame dan lensa 24mm, kami memiliki tampilan horizontal 73,7 derajat. (Lihat artikel sudut pandang wikipedia .)
• Dengan asumsi sensor 24 Mpx (6000x4000, mis. Nikon D600), mereka 73,7 derajat diproyeksikan ke 6000 piksel horizontal, menghasilkan 81,4 piksel per derajat.
• Dengan asumsi lensa 24mm, "aturan 600" memberikan pencahayaan 600 / 24mm = 25 detik.
• Dalam 25 detik langit akan bergerak ~ 0,1 derajat.
• Untuk kamera full frame 24 Mpx kami dengan lensa 24mm, 0,1 derajat diterjemahkan menjadi 8,5 piksel.

Dengan aturan 600, 8,5 piksel tersebut mewakili gerakan maksimum yang dapat diterima sebelum titik bintang berubah menjadi jejak bintang. (Itulah yang dikatakan aturan. Apakah apusan 8-pixel dapat diterima untuk tujuan tertentu adalah diskusi yang berbeda.)

Jika kita pasang lensa 400mm ke formula yang sama, kita mendapatkan waktu pemaparan maksimal 1,5 detik dan pergerakan 7,3 piksel selama pemaparan. Jadi ini bukan aturan yang tepat - blur sedikit berbeda untuk panjang fokus yang berbeda - tetapi sebagai aturan praktis cukup dekat.

Jika kami menggunakan sensor pemangkasan 1,5x dengan resolusi 24Mpx yang sama (misalnya Nikon D3200) dan menggunakan panjang fokus untuk memberikan sudut pandang yang setara, kami akan memiliki misalnya panjang fokus 16mm, waktu pencahayaan 37,5 detik dan blur 12,7 piksel. Itu 50% lebih kabur.

Dalam hal ini "aturan 400" untuk kamera sensor crop akan memberikan blur yang sama dengan "aturan 600" untuk contoh bingkai penuh.

Saya sarankan menggunakan "aturan 600" (atau versi yang lebih ketat dengan pembilang yang lebih kecil) dengan yang setara daripada panjang fokus yang sebenarnya, dengan cara itu aturan memberikan hasil yang sama untuk sensor yang lebih kecil. (Misalnya 16mm pada sensor pemangkasan 1,5x setara dengan 24mm pada bingkai penuh; gunakan "setara 24mm" daripada panjang fokus "sebenarnya 16mm" untuk menghitung waktu bukaan maks.)

Bintang yang berbeda bergerak dengan kecepatan yang berbeda relatif terhadap Bumi. Pergerakan tercepat ada di sepanjang khatulistiwa langit , sedangkan bintang Kutub (Polaris untuk belahan bumi Utara) di kutub langit hampir tidak bergerak sama sekali.

Efeknya dapat dilihat dalam gambar ini dari wikimedia commons: Polaris muncul sebagai titik tetap di tengah sementara bintang-bintang lain berputar di sekitarnya, dan panjang jejak bintang meningkat dengan jarak mereka dari Polaris.

Sumber

Perhitungan di atas adalah untuk skenario terburuk, ketika gambar termasuk bintang-bintang yang bergerak di sepanjang khatulistiwa langit.

Saya kira pesan takeaway adalah bahwa 600 dalam "aturan 600" tergantung pada resolusi kamera, ukuran sensor, di mana di langit Anda mengarahkan kamera, dan apa yang Anda anggap kabur.

Gunakan angka yang lebih kecil jika Anda ingin lebih sedikit blur.

Sebaliknya, angka yang lebih tinggi mungkin dapat diterima jika Anda memotret polaris yang dekat, menggunakan kamera resolusi rendah dan / atau menargetkan format output resolusi rendah.

Aturan 600 menyatakan bahwa untuk 'menghilangkan' jejak bintang, waktu pencahayaan dalam 600 detik harus dibagi dengan panjang fokus lensa pengambilan. Lensa 20mm bisa menjadi 30 detik, lensa 300mm bisa menjadi 2 detik.

Tentu saja (seperti gerakan kabur) Anda tidak akan pernah menghilangkan jejak bintang - Anda hanya mengurangi jejak ke tingkat yang dapat diterima untuk pembesaran yang diberikan. Satu-satunya solusi yang sempurna adalah "mount equatorial tracking yang diselaraskan dengan sempurna" dan tidak ada hal seperti itu.

Etiologinya sulit jika bukan tidak mungkin - ini seperti 'Pegangan tidak lebih lambat dari 1 / kecepatan rana panjang fokus' - aturan praktis atau kebijaksanaan umum yang bekerja dalam banyak tetapi tidak semua kasus.

Diskusi tentang pro dan kontra (dan matematika) dapat ditemukan di sini: http://blog.starcircleacademy.com/2012/06/600-rule/

Diskusi yang menarik dan lebih umum tentang jejak bintang dapat ditemukan di sini: http://blog.starcircleacademy.com/startrails/

Aturan ini berlaku untuk kecepatan rana yang harus Anda gunakan saat mengambil foto langit malam. Aturannya adalah sebagai berikut:

• Saat menggunakan lensa dengan panjang fokus L untuk mengambil foto lama paparan langit malam (dengan kamera diam), kecepatan rana maksimum yang harus Anda gunakan untuk menghindari kekaburan bintang adalah 600 / L detik.

Misalnya, jika menggunakan lensa 300mm, jika Anda menggunakan kecepatan rana (600/300) = 2s atau lebih pendek, Anda harus menghindari melihat bintang sebagai garis, bukan titik, cahaya.

Sejauh yang saya tahu tidak ada catatan tentang siapa yang datang dengan aturan atau bagaimana aturan itu diturunkan, namun kemungkinan besar didasarkan pada trial and error menggunakan film 35mm, dengan resolusi (biji-bijian) yang secara inheren lebih rendah (gandum) dan toleransi yang lebih rendah (ukuran bingkai) dari kamera saat ini, dan dibulatkan ke atas (atau ke bawah) ke putaran yang bagus 600.

Adapun aplikasi, perawatan harus diambil. Sensor digital modern jauh lebih tajam daripada film 35mm, yang berarti ada sedikit toleransi dalam hal buram gerak. Selain itu, sebagian besar kamera digital saat ini memiliki sensor yang lebih kecil daripada film 35mm 36mm x 24mm, yang berarti ada toleransi BAHKAN KURANG, jadi mungkin harus disesuaikan menjadi lebih seperti aturan 400 ketika menggunakan kamera sensor-cropped ini (yaitu, jika Anda berpikir 600 masih merupakan nilai yang valid untuk kamera full frame, yang bisa diperdebatkan). Sebaliknya, jika menggunakan kamera format menengah, jumlah yang lebih besar dapat digunakan.

Meskipun beberapa jawaban ini menari-nari di sekitarnya, tidak satupun dari mereka menunjukkan bahwa "Aturan 600/500" diturunkan berdasarkan asumsi ukuran tampilan standar dan jarak menonton. Yaitu: ukuran layar 8x10 inci dilihat pada 10-12 inci oleh seseorang dengan penglihatan 20/20.

Kondisi tampilan / tampilan standar menghasilkan lingkaran kebingungan sekitar 0,030mm untuk ukuran film / sensor 36x24mm, CoC sekitar 0,020mm untuk sensor tanaman 1,5X APS-C, dan CoC sekitar 0,019mm untuk 1,6X Sensor potong APS-C.

"Aturan 600" sedikit lebih murah hati dan didasarkan pada CoC sekitar 0,050mm untuk kamera FF. Beberapa kelonggaran yang lebih luas mungkin dapat didasarkan pada kesulitan memfokuskan secara tepat pada bintang dengan kamera film yang digunakan pada saat aturan itu diturunkan - Prisma yang terbelah tidak berguna untuk membantu memfokuskan pada suatu titik daripada berfokus pada garis yang banyak astrofoto foto hari ini dengan kamera 35mm difokuskan menggunakan tanda tak terhingga pada skala fokus lensa (atau penghenti keras tak terhingga daripada yang dimiliki banyak lensa pada saat itu) dan dengan demikian bintang-bintang dalam gambar yang dihasilkan bahkan lebih besar lingkaran blur daripada yang akan terjadi telah menjadi kasus dengan poin fokus dengan benar.

Adalah bermanfaat untuk menghitung lebih tepat berapa lama Anda dapat mengekspos sebelum Anda mendapatkan jejak bintang. Jika Anda menggunakan aturan praktis dan / atau metode coba-coba sampai Anda melakukan sesuatu dengan benar, Anda mungkin akan meremehkan waktu paparan maksimum yang pada akhirnya menyebabkan lebih banyak noise saat Anda akan menghasilkan gambar akhir dalam waktu kurang optimal cara.

Tidaklah sulit untuk menghitung waktu bukaan maksimum jika Anda tahu sebelumnya objek apa di langit yang ingin Anda foto. Objek berada pada sudut tertentu relatif terhadap sumbu rotasi bumi, yang diberikan oleh 90 derajat minus apa yang disebut deklinasi objek. Misalnya, jika objek yang menarik adalah galaksi Andromeda, maka [Anda dapat menemukan di sini] [1] bahwa deklinasinya 41 ° 16 ′ 9 ″ oleh karena itu sudut wrt sumbu rotasi bumi adalah 48,731 derajat. Jika bidang pandangnya besar, Anda mungkin tidak ingin jejak bintang muncul di Selatan Andromeda, jadi Anda perlu mempertimbangkan sudut yang lebih besar. Misalkan Anda telah memutuskan bahwa sudut akan menjadi dan mari kita sebut alpha sudut ini.

Kita kemudian perlu tahu apa kecepatan sudut suatu benda pada sudut alpha relatif terhadap sumbu rotasi Bumi. Jika kita memproyeksikan benda langit pada unit sphere maka jarak ke sumbu rotasi adalah sin (alpha). Bola berputar pada porosnya sekali setiap hari sidereal yaitu 23 jam 56 menit 4,01 detik (ini sedikit kurang dari 24 jam karena Bumi berputar mengelilingi Matahari, sehingga Bumi harus berputar sedikit lebih di sekitar porosnya agar Matahari menjadi di tempat yang sama). Ini berarti bahwa kecepatan objek adalah:

omega = 2 pi sin (alpha) / (86164.01 detik) = 7.2921 * 10 ^ (- 5) sin (alpha) / detik

Sensor kamera berada di tengah bola sehingga berada pada jarak 1 ke titik bola, ini membuat kecepatan pada permukaan bola juga kecepatan sudut yang relevan dalam radian per detik.

Resolusi sudut gambar diberikan oleh ukuran piksel dibagi dengan panjang fokus. Ukuran piksel dapat dihitung dengan mengambil akar kuadrat dari rasio antara ukuran sensor dan jumlah piksel. Sensor pemangkasan tipikal mungkin memiliki ukuran piksel 4,2 mikrometer. Jika panjang fokus 50 mm, maka resolusi sudut pembatas karena ukuran piksel terbatas akan menjadi 8,4 * 10 ^ (- 5) radian. Membagi ini dengan omega kecepatan sudut memberi Anda waktu pencahayaan maksimum di atas yang jejak bintang menjadi terlihat dalam kasus ideal. Secara umum, untuk piksel ukuran s dan panjang fokus f, ini diberikan oleh:

T = s / (4,2 mikrometer) (57,6 mm / f) / sin (alpha) detik