Zatmění Slunce – Návod na zpracování sluneční koróny

Zpracování sluneční koróny metodou kruhového rozostření

Při pozorování úplného zatmění Slunce nás uchvátí bělavá koróna, která se najednou objeví po zmizení posledního paprsku Slunce. Každého jistě napadlo si s sebou na zatmění vzít fotoaparát a pokusit se tento nevšední úkaz vyfotografovat. Po shlédnutí pořízených fotek se jistě v popředí zájmu objeví snímky Bailyho perel, ale fotografie koróny většinou zapadnou mezi obyčejné snímky. Je to tím, že jaksi nevystihují tu napjatou atmosféru ze zatmění a vypadají příliš monotónně. Pozorovatel si začne klást otázku, čím je to způsobené, kde se stala chyba.

Při fotografování koróny narazíte na problém velmi strmého poklesu intenzity koróny. Je zde příliš veliký kontrast mezi nízkou korónou přiléhající k okraji slunečního kotouče a slabou vzdálenou korónou. Běžnými prostředky získáme buď snímky, kde je dobře prokreslena vnitřní koróna a vnější zcela chybí, nebo je naopak vnější koróna naexponována dobře, avšak vnitřní partie koróny jsou zcela přeexponovány.

Dříve se tento problém na profesionální úrovni řešil použitím radiálních filtrů, které mají největší hustotu ve středu a směrem k okraji hustota filtru postupně klesá. Při fotografování přes takovýto filtr vyjde intenzita koróny přibližně stejná. Tyto filtry jsou však velmi drahé, musí být speciálně zkonstruované pro daný rozměr slunce za objektivem i tvar koróny. V současné době digitálního zpracování obrazu se proto používají jiné metody.

Jedním z možných přístupů je nafotografování série snímků různou expoziční dobou a jejich následné sečtení v počítači do jednoho obrazu. Nejvhodnější jsou objektivy s ohniskovou vzdáleností 300-1000 mm. Objektiv s kratší ohniskovou délkou nezobrazí dostatečné množství detailů, zatímco s objektivem s delším ohniskem sice získáme lepší detaily vnitřní koróny, ale vnější koróna se již nevejde na snímek. Expozice pro světelnost 1/10 se pohybují v rozmezí od 1/1000 s do 1 s. K fotografování je nutné použít dostatečně masivní stativ, pro delší expozice je nutno použít paralaktickou montáž pointovanou na Slunce.

Postup zpracování

Po zatmění Slunce v roce 1999 byl vytvořen návod na zpracování koróny. Od té doby se ale již některé metody změnily a postup vylepšil a proto předkládáme nový, upravený návod.

Získání snímků a použitý software

V současné době je nejvhodnější použít některou z digitálních zrcadlovek. Film má sice vyšší dynamiku (zaznamenaný rozsah jasů), ale problémy s kvalitním naskenováním do digitální podoby převažují.

Zpracování bude popisováno v programu Photoshop CS2. Je možné použít i jiné programy, které dovolují použít stejný postup. Nižší verze Photoshopu neumožňují pracovat v 16-bitové barevné hloubce a nejsou proto vhodné. Popisovaný postup používá terminologii z české verze Photoshopu.

Výběr snímků a načtení do Photoshopu

Vyfotografovaných snímků by mělo být více, protože ne všechny se povedou. Některé jsou rozhýbané nebo Slunce není přesně uprostřed. Z těchto snímků je nutné vybrat sérii nejlepších, se kterými budeme pracovat. Optimální počet je kolem 6-10 snímků. Při menším počtu nezískáme dostatečně prokreslenou celou korónu a při větším počtu vzrůstají nároky na kvalitu zpracování.
Snímky ve formátu RAW se načtou do Photoshopu pomocí patřičného importního filtru. Vhodné parametry jsou Detail 0,50,50 a 16-ti bitová úroveň. Všechny snímky musí mít stejné nastavení.
Všechny snímky se poté načnou do jednotlivých vrstev jednoho obrázku.

Vystředění

Vystřeďování je časově nejnáročnější operace. Na přesnosti vystředění ale závisí výsledná kvalita snímků a množství získaných detailů.

U všech snímků je nutné Slunce přesně vystředit. Důležité je vystředit na Slunce (korónu) a ne na temný okraj Měsíce, protože ten se před Sluncem pohybuje (v případě ohniska F=900 mm dělá posun 1 pixel za 3.5 s, tj. např. za minutu fotografování, se Měsíc posune o 17 pixelů).

Vystředění je vhodné udělat ve dvou krocích. První hrubé vystředění lze udělat na Měsíc tak, že se u jedné vrstvy nastaví typ průhlednosti odečíst, která způsobí inverzní zobrazení překrývajících se vrstev. Potom posouváme obrázkem až přesně lícuje. Jemné vystředění se dělá přepínáním vrstev s normální průhledností ve 100% zvětšení. Problémem je, čeho se chytit. U nízké koróny je možné srovnávat na protuberance, u dlouhých expozic je možné složit na hvězdy, pokud se v poli vyskytují. Hvězdy se také vůči Slunci pohybují, ale 12 krát pomaleji než Měsíc. Pokud jsou snímky s hvězdami vyfotografované během krátkého intervalu (1/2 minuty), tak posun není znatelný (1 pixel za 45 s při F=900 mm). Jinak je nutné skládat přímo na paprsky koróny, které ale nebývají příliš kontrastní. Bohužel nelze vybrat jeden snímek a podle něj srovnat ostatní. Většinou lze srovnat jen nejbližší a potom je nutné z posledního srovnaného udělat srovnávací a takto postupně postupovat od nízké koróny k vysoké.

Vystředění na Měsíc a potom posunout vrstvu o vypočtený počet pixelů, podle časového rozdílu jednotlivých snímků nelze použít, protože při vyšší koróně je okraj Měsíce nesymetricky přezářen.

Odečtení neostré masky

Další postup lze již provádět s černobílým obrazem (obraz/režim/stupně šedi). Odečtením neostré masky se ztratí barevná informace a tak je vhodné převést obraz na stupně šedí, čímž se ušetří místo na disku a zrychlí zpracování.

Vytvoření neostré masky.
Neostrá maska se vytvoří kopií snímku, z které se nejprve vyretušují protuberance a případné hvězdy. Potom se provede filtr rozostření metodou radiálního rozmazání o 10 stupňů (filtr/rozostření/kruhové rozostření).

Odečtením neostré masky od původního snímku (obraz/použít obraz: odečíst s posunem 128) získáme jemné detaily koróny.

Výsledný obraz má nízký kontrast, který ale není vhodné zvyšovat přímo, ale pouze vrstvou úprav, která zvýší kontrast, ale přitom nezasahuje do obrazu. V kontrastním náhledu je možné vyretušovat (razítkem) případná prachová zrnka a další nečistoty, pokud se nepoužil flat snímek.
Na některých snímcích se objevil nad nízkou korónou hrubý šum. To je také nutné vyretušovat (štětec barva 128, velikost 300, tvrdost 0)Odečtení neostré masky je nutné provést pro každou vrstvu zvlášť.

Sečtení odečtených obrazů

Na každém snímku je dobře prokreslena pouze část koróny. Na krátkých expozicích je dobře vidět nízká koróna, ale vysoká chybí, na delších expozicích je naopak vysoká koróna dobře vykreslena, ale nízká chybí. Proto je nutné spojit všechny snímky. To se provede funkcí použít obraz.

Dva snímky označíme A a B. Střed jasu díky odečtení neostré masky je na úrovni 128 (z 256 úrovní). Matematicky bychom měli provést operaci (A-128)+(B-128)+128 = A+B-128. Photoshop CS2 ani CS3 však tuto funkci neumí provést v 16 bitech. Díky chybě je výsledný obraz černý. Proto je nutné místo funkce sečíst použít funkci odečíst s parametrem invertovat a posunem -128, při které chyba nenastane.

Jiné postupy dávají podobné výsledky, ale jsou pracnější. Při funkci použít obraz – průměrování je nutné mít počet snímků jako mocninu dvou, při sčítání přes viditelnost vrstev je nutné odstraňovat šedé části s úrovní 128.

Závěrečné úpravy – úprava kontrastu a obarvení

Získaný obrázek má zobrazenou jemnou strukturu koróny. Je nutné ale upravit kontrast (obraz/přizpůsobit/úrovně, jas a kontrast).

Temný okraj Měsíce je neostrý, protože se pohyboval. Proto je přes něj vhodné nakreslit černý disk nebo nakopírovat Měsíc ze zdrojových snímků s krátkou expozicí.

Výsledný obraz je černobílý. To se hodí pro další zpracování, ale na zveřejnění je vhodné obraz obarvit. Pro získání barevného snímku je třeba k černobílému obrázku s jemnými detaily koróny přičíst barevnou informaci z vybraného barevného zdrojového snímku.
K obarvení červených protuberancí se vybere zdrojový barevný snímek s nízkou korónou, kde jsou protuberance dobře patrné a vloží se nad černobílý snímek s typem průhlednosti vrstvy barva a patřičným procentem krytí (100%).
Dále je vhodné zvýšit jas nízké koróny a snížit jas vzdálené koróny. To se možné provést nakopírováním dalšího zdrojového snímku se střední korónou (nebo více snímků) s typem průhlednosti vrstvy světlost a nízkým procentem krytí (10%).

Jako ukázkové snímky byly použity fotografie ze zatmění 1. 8. 2008 v Novosibirsku pořízené Matějem Kučerou.

Odkazy:
Starý návod na zpracování koróny vytvořený v roce 1999.