3 semplici passi per scattare un Dark Frame

Come scattare un dark frame astrofotografia

Le tue astrofotografie o i tuoi timelapse sono piene di grana o rumore? Probabilmente dovresti provare ad usare dei Dark Frame. Vediamo i semplicissimi ma delicati passaggi necessari per acquisirne uno che sia davvero efficace!

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Perché utilizzare i Dark Frames? A cosa servono?

Prima di cominciare cerchiamo di capire brevemente a cosa serve un Dark Frame. Questa particolare fotografia Рsi, il Dark Frame è una fotografia Рci permette di sottrarre da una qualsiasi foto uno specifico tipo di rumore: il cosiddetto rumore termico o thermal noise.

Dark Frame Calibration Comparison

Facciamo un passo indietro. Durante le pose fotografiche, siano esse della durata di pochi centesimi di secondo o della durata di minuti, la nostra reflex acquisisce un segnale di fondo fisiologico (ed ineliminabile in partenza) che si aggiunge alla fotografia che scattiamo. Questo segnale viene chiamato corrente di buio (o dark current) ed è proprio questo che dà vita al rumore termico.

 

Differenza tra Corrente di buio e Rumore Termico

E’ utile soffermarci altre due righe su un concetto importante: nonostante siano spesso utilizzati erroneamente come sinonimi e sebbene siano due elementi legati tra loro, corrente di buio e¬†rumore termico¬†sono due “oggetti” decisamente diversi.

CORRENTE DI BUIO: La corrente di buio √® il segnale di fondo che viene acquisito nel tempo dal nostro sensore fotografico (reflex, mirrorless, camere raffreddate, ecc) a causa dell’agitazione termica molecolare e viene misurato in elettroni al secondo [e-/s]. Ad esempio se facciamo una posa di 20 secondi con un sensore che ha una corrente di buio¬†di 1 e-/s ci ritroveremo una fotografia con¬†20 “elettroni in pi√Ļ”.

Il problema principale √® che la corrente di buio varia in maniera casuale nel tempoe da pixel a pixel – e non √® sempre costante ai valori indicati dal costruttore. La conseguenza √® che la “corrente di buio totale” che si accumula sulla fotografia √® anch’essa casuale. Questa incertezza e variabilit√† pu√≤ essere quindi definita rumore termico.

RUMORE TERMICO: Quindi, per tornare all’esempio precedente, non √® vero che se il costruttore dichiara 1 e-/s (posa 20 secondi) allora avremo sempre 20 elettroni accumulati. In realt√† ci ritroveremo una volta con 19 elettroni, una volta con 21, 22, 24, 18 e cos√¨ via. Questa incertezza – che, badate bene, varia da pixel a pixel!¬†– √® proprio il rumore termico.

La corrente di buio (e conseguentemente il¬†rumore termico) cresce esponenzialmente al crescere della temperatura del sensore, ecco perch√© i produttori si battono per produrre camere con sistemi di raffreddamento sempre pi√Ļ efficienti.¬†Questo rumore generato si va quindi a sommare al nostro segnale pulito diminuendo il famoso¬†rapporto segnale rumore (SNR) della fotografia abbassandone la qualit√† complessiva. La corrente di buio √® anche dipendente dall’ISO quindi¬†il dark frame deve essere acquisito nelle stesse identiche condizioni della fotografia che deve essere ripulita ovvero stessi ISO, stessa temperatura¬†(beato chi ci riesce) e stesso tempo di esposizione.

Insomma, ma quindi come facciamo a rimuovere questo rumore? Ta daa: Dark Frame!

 

Come funziona un Dark Frame?

Abbiamo detto che il rumore termico √® un’incertezza che in fase di scatto si somma alla nostra fotografia pulita. Beh allora possiamo vederla cos√¨. In¬†uscita dalla camera¬†ci ritroveremo con qualcosa del genere:

Fotografia da Pulire =   Fotografia Pulita + Rumore termico

E cosa ne pensate se provassimo a sottrarre dalla fotografia grezza il rumore termico? Esatto, rimarrebbe solo il segnale:

Fotografia da Pulire Rumore termico   =  Fotografia Pulita

Ma la domanda sorge spontanea: Come facciamo questa operazione? Come facciamo ad acquisire solamente il rumore termico?

Semplice: scattiamo una foto ad una scena perfettamente buia, senza segnale. Quale scena? Una perfettamente nera! Il tappo della camera secondo te pu√≤ aiutarti? ūüėČ

Nel momento in cui tapperai la camera e scatterai una foto avrai acquisito il tuo primo dark frame. La tua macchina fotografica avrà acquisito solamente rumore termico (o meglio corrente di buio). Adesso non dovrai far altro che sottrarre alla fotografia grezza questo dark frame:

Fotografia da Pulire Dark frame   =  Fotografia Pulita

Nella realtà, dato che il rumore contenuto nel dark frame è per definizione casuale, si preferisce acquisire molti dark frame e mediarli tra loro attraverso uno stacking al fine di ottenere quello che si chiama Master Dark Frame. Il MDF conterrà quindi una media del rumore termico da sottrarre:

Master Dark Frame   =   MEDIA(Dark Frame)

Fotografia da Pulire Master Dark Frame   =   Fotografia Pulita

Un modo per eseguire con semplicit√† queste operazioni, che di fatto costituiscono parte della cosiddetta calibrazione di un’astrofotografia, √® utilizzare uno degli svariati software gratuiti disponibili in rete. Eccone una lista:

Personalmente ho usato moltissimo il semplice – ma completissimo –¬†Deep Sky Stacker e mi sono trovato sempre molto bene: consigliatissimo!

 

Come scattare un dark frame?

E adesso passiamo alla fase operativa. Supponiamo che tu debba ridurre¬†il rumore termico di una fotografica scattata con tempo di esposizione 30 secondi,¬†ISO800 e con¬†temperatura media del sensore di 20¬įC. Se stiamo utilizzando una reflex tradizionale probabilmente non conosciamo con precisione la temperatura del sensore ma non preoccupiamoci troppo. Proprio per questo¬†√® buona norma acquisire qualche dark frame prima e dopo le fotografie da pulire in modo da ridurre la nostra incertezza sulla temperatura.¬†Spesso si sente dire che bisogna impostare anche il diaframma nella stessa maniera. Questo √® assolutamente privo di senso dato che, come abbiamo visto, il dark frame non dipende dal cammino ottico. Ma adesso cominciamo.

 

1. Metti il tappo all’obiettivo

Come scattare un Dark Frame Astrofotografia

O¬†meglio ancora:¬†rimuovi l’obiettivo e metti il tappo alla tua reflex. Dobbiamo infatti acquisire solo il rumore termico. Qualsiasi altro tipo di segnale comprometterebbe la riuscita della calibrazione. Spesso √®¬†meglio non calibrare una fotografia piuttosto che calibrarla con dei dark frame imprecisi.

 

2. Assicurati di aver impostato gli stessi settaggi della foto da calibrare

Come scattare un Dark Frame Astrofotografia

Come abbiamo detto il rumore termico dipende, oltre che dalla temperatura, anche dal tempo di esposizione¬†e dagli ISO.¬†Quindi, prima di acquisire i dark frame controlla che i parametri siano esattamente uguali a quelli della foto che devi ripulire. Se provassi a calibrare la tua foto di 30 secondi con un dark frame di 60 secondi sottrarresti alla foto molto pi√Ļ rumore di quello effettivamente presente in essa. Il risultato sarebbe una foto degenerata piuttosto che pulita.

 

3. Scatta in RAW tenendo sotto controllo la temperatura

Come scattare un Dark Frame Astrofotografia

Pu√≤ sembrarti apparentemente una cosa trascurabile¬†ma ti assicuro che √® l’aspetto fondamentale di un buon dark frame. Piccole variazioni di temperatura producono grosse variazioni del rumore. Approssimativamente¬†il rumore raddoppia se la temperatura sale di soli 6-7¬įC. Sembra poco ma ricordateti che le macchine fotografiche, soprattutto durante la notte, sono soggette a forti sbalzi di temperatura durante le pose (si passa facilmente dai¬†10¬į ai 35¬į).

 

Consigli finali

Purtroppo conoscere la temperatura del sensore durante le sessioni fotografiche non √® semplice. Dato che c’√® questa incertezza, acquisisci dei¬†dark frame prima della fotografia grezza e altri dopo. Se¬†il tempo di esposizione √® abbastanza corto puoi anche acquisire tutto in un’unica tirata. Per consultare la temperatura alla quale sono state scattate le tue foto puoi utilizzare un tool gratuito –¬†ma un po’ macchinoso –¬†che si chiama exiftool.

Se invece utilizzi una camera modificata con termoregolazione allora puoi stare tranquillo e acquisire i tuoi dark frame comodamente quando preferisci. Ti basterà impostare la temperatura e dormire sogni tranquilli.

Come vedete scattare un dark frame non √® per niente complicato. L’importante √®¬†scattare il tasto magico¬†sapendo cosa si sta facendo. Una volta acquisiti i dark frame baster√† darli in pasto a dei programmi come Deep Sky Stacker per calibrare le nostre astrofotografie. Mi raccomando:¬†stessi identici settaggi (ISO e tempo di esposizione) e temperatura il pi√Ļ possibile uguale a quella della fotografia da ripulire. Nient’altro da sapere. Ovviamente pi√Ļ dark frame faremo e meglio sar√†.

Se avete qualche dubbio o qualche problema con la vostra camera o con i dark frame… scriveteci! ūüėČ Alla prossima!

Alessio Vaccaro

ūüĎč Ciao! Sono un Data Scientist e un Astrofotografo amatore decisamente irrecuperabile! Ho avuto il piacere di pubblicare su riviste come BBC Sky at Night, Coelum, Ciel & Espace e AAPOD. Nel tempo libero amo imparare nuove cose sulla Data Science, sull'Image Processing e, ovviamente, sull'Astrofotografia!

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