ทางช้างเผือกเหนือภูผาเทิบ Tracker on : 120 Sec Exposure

         หลายปีมานี้ การถ่ายภาพดวงดาวได้รับความนิยมขึ้นอย่างมาก ด้วยหลากหลายเหตุผลครับ ไม่ว่าจะเป็นเพราะดวงดาวกับเรานั้นอยู่คู่กันมานาน ดวงดาวเป็นทั้งแรงบันดาลใจและความงดงามที่เราปรารถนาจะสัมผัส หรือจะเพราะความรู้และเทคโนโลยีที่มากขึ้น กล้องถ่ายภาพทำงานได้ดีขึ้นเรื่อยๆ งานถ่ายภาพดวงดาวและดาราศาสตร์ก็เป็นอะไรที่เราสามารถทำได้ด้วยตัวเอง แน่นอนครับ การได้เดินทางท่องเที่ยว ดูดาว ถ่ายภาพก็เป็นอีกความสุขที่หลายท่านชื่นชอบเลยทีเดียว

ใจกลางทางช้างเผือก Tracker on : 150 Sec Total Exposure

ปัญหาของการถ่ายภาพดาราศาสตร์

1. Noise (สัญญารรบกวน) การถ่ายภาพในยามกลางคืน เราต้องใช้ ISO ที่สูงมากเพื่อรับสัญญาณภาพอันน้อยนิดที่อยู่ไกลออกไป รวมทั้งต้องถ่าย Long Exposure เป็นเวลานาน อุปสรรคคือ Noise หรือ สัญญาณรบกวนนั่นเองครับ ทั้ง Noise ที่เกิดแบบสุ่มและคงที่ จากทั้งการใช้ High ISO และ Long Exposure เราจะลด Noise ได้อย่างไร
2. ดาวยืด เนื่องจากโลกหมุนรอบตัวเอง การถ่ายภาพ Long Exposure นานหลายวินาที จะเห็นดาวยืดออกตั้งแต่ขอบฟ้าไปจนใจกลางภาพ ขึ้นอยู่ทางยาวโฟกัสของเลนส์และเวลาในการทำ Long Exposure ครับ

ทางช้างเผือก ณ จุดชมวิว กม.ที่ 41 อช.ดอยอินทนนท์  Tracker on : 120 Sec Exposure

         Star Tracker หรือมอเตอร์ตามดาว ไม่ใช่ของใหม่ครับ มีมานานพอๆกับกล้องโทรทัศน์ ถูกลดขนาดและพัฒนาให้ประยุกต์ใช้กับกล้องถ่ายภาพมาได้ไม่นานนักครับ มีมากมายหลายแบรนด์ครับ ตั้งแค่ขนาดใหญ่ที่รองรับการทำงานของกล้องโทรทัศน์ไปจนถึงกล้องถ่ายภาพ Mirrorless มีตั้งแต่ราคาหลักพันไปจนหลักล้าน ตามคุณภาพและการใช้งานครับ สำหรับนักถ่ายภาพที่ใช้กล้อง DSLR และ Mirrorless เราเลือก Star Tracker อย่างไร

1.ตามขนาดและน้ำหนักของกล้องและเลนส์ที่ใช้
2.ตามจุดประสงค์การถ่ายภาพ มุมกว้างหรือเจาะลึกวัตถุท้องฟ้า
3.ตามงบประมาณ

หลักการทำงานของ Star Tracker หรือมอเตอร์ตามแบบอิเควทอเรียล

1.เล็งแกนหมุนของมอเตอร์ไปที่ขั่วฟ้าเหนือ โดยอาศัยกลุ่มดาวอ้างอิงคือดาวเหนือ
2.ปรับมุมเงยของ Star Tracker เท่ากับละติจูดที่ตั้งอุปกรณ์
3.ขับเคลื่อนมอเตอร์ด้วยอัตราของการหมุนรอบตัวเองของโลกในโหมด Sidereal หรือ ดาราคติ (คือการที่โลกหมุนรอบตัวเองครบ 1 รอบ ดวงดาวอ้างอิงกลับมาอยู่ ณ ตำแหน่งเดิมอีกครั้ง คือ  23 ชั่วโมง 56.068176  นาที)

.

.

.

         ดังนั้นเอง Star Tracker ที่ปรับตั้งค่าอย่างถูกต้องนี้ (เรียกว่าการทำ Polar Alignment)  จะสามารถตามดาวและวัตถุท้องฟ้าได้ต่อเนื่องเป็นระยะเวลาหนึ่ง ผลคือเราสามารถใช้ ISO ที่ต่ำลง เพิ่ม Exposure ให้นานขึ้นอย่างเหมาะสม ถามว่านานเท่าไหร่ ก็ขึ้นอยู่กับวัตถุ สภาพท้องฟ้าและ Noise ที่จะตามมาจากการเปิดเซนเซอร์รับแสงนานๆ 

         ส่วนตัวแล้วสำหรับทางช้างเผือกและกลุ่มดาวทั่วๆไป ผมถ่ายที่ 120 วินาทีต่อเนื่องหลายๆภาพแล้วมารวมสัญญาณเป็นภาพเดียวที่เรียกว่าการทำ Image Stacking ครับ

        มอเตอร์ตามดาวที่ดีจะโหมดตามวัตถุท้องฟ้าอื่นๆมาด้วยเช่น ดวงจันทร์ ดวงอาทิตย์หรือสามารถตามดาวในอัตรา ½ เท่าหรือ 2 เท่าของ Sidereal ทำให้เราสามารถถ่ายภาพปรากฏการณ์ต่างได้สะดวกขึ้นไม่ว่าจะเป็นจันทรุปราคา สุริยุปราคา การตัดผ่านที่เราเรียกว่า Transit ต่างๆเช่น ISS Transits เป็นต้นครับ

Monday, December 4, 2017: The silhouette of the International Space Station passes in front of the moon in this photo taken by NASA photographer Joel Kowsky on Saturday (Dec. 2), just one day before the "supermoon."

จะดีไหมที่ดวงจันทร์ ดวงอาทิตย์อยู่กลางเฟรมตลอดเวลาไม่ต้องคอยขยับตามบ่อยๆ ยิ่งท่านที่ใช่เลนส์ยาวนับ 1000 mm จะพบว่าการหาตำแหน่งบนเฟรมแต่ละครั้ง ใช้เวลาไม่น้อย แถมเมื่อยอีกต่างหาก

แสงจักรราศีและทางช้างเผือก ณ อ่างเก็บน้ำแม่ผาแหน Tracker on : 60 Sec Exposure

         ดาวจะนิ่ง ไม่ยืด และเมื่อตามดาวนานเพียงพอ จะได้สีสันและรายละเอียดออกมาเต็มที่โดยเราใช้ ISO น้อยลง เลนส์ที่ไม่ต้องกว้างหรือสว่างๆสุดก็สามารถถ่ายภาพดาวได้ดี


Kenko Sky Memo T : Star tracker

เป็นมอเตอร์ตามดาวแบบ Equatorial รุ่นใหม่ที่ผมได้รับมาทดสอบ จึงขอนำมาแบ่งปันให้เพื่อนๆรับชมและพิจารณากันครับ


จุดเด่น

1.ขนาด รูปร่าง หน้าตา เล็ก กะทัดรัด เบา พกพาสะดวก ออกแบบมาสวยงาม สายย่อ กล้อง Mirrorless สาวที่กลัวความใหญ่โตของอุปกรณ์ต้องนี่เลยครับ นั่นหลายความว่าในการเดินทางจะขึ้นเขา เดินป่า ไปไหนไกลๆบนยอดดอย ความเบามันช่วยเยอะครับ เจอมาแล้วเช่นไหมครับ เรื่องน้ำหนัก ผมนี่เจ็บมาแยะครับ

2.วัสดุ การประกอบ เนียน เรียบร้อยมีมาตรฐานงานญี่ปุ่น มีกล้องเล็งในตัว รวมทั้งตัวส่องสว่างไม่ต้องซื้อเพิ่ม บางแบรนด์แยกซื้อแพงมากๆ กล้องเล็งนี่แหละครับเป็นเครื่องมือช่วยทำให้เราตามดาวได้แม่นยำและนานเพียงพอ

3.ประสิทธิภาพการทำงาน
         ตามดาวได้แม่นยำทั้ง Sidereal Mode / Lunar Mode / Solar Mode นั่นหมายความว่านอกจากถ่ายภาพทางช้างเผือก กลุ่มดาว วัตถุท้องฟ้าต่างๆ แล้ว ยังสามารถติดตามดวงจันทร์ ดวงอาทิตย์ รวมทั้งปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้อง ไม่ว่า จันทรุปราคา สุริยุปราคา ISS Transits ครบทุกอย่างที่นักถ่ายภาพดาราศาสตร์ถ่ายกัน มาชมภาพกันเลยดีกว่าครับ 

ใจกลางทางช้างเผือก Tracker on : 120 Sec Exposure

พระมหาธาตุนภพลภูมิสิริ Tracker on : 120 Sec Exposure

พระมหาธาตุนภเมทนีดล Tracker on : 120 Sec Exposure

ดาวไถ ในกลุ่มดาวเต่า หรือ เข็มขัดนายพรานในกลุ่มดาวนายพราน Tracker on : 90 Sec Exposure 

         Wi-Fi control by Application รุ่นแรกใน Star tracker ขนาดเล็กที่สั่งงานและควบคุมผ่าน Application ด้วยสัญญาณ Wi-Fi เรื่องยุ่งยากจึงกลายเป็นเรื่องง่ายๆทันที

กลุ่มดาวหมาใหญ่ อ่างเก็บน้ำแม่ผาแหน อ.สันกำแพง เชียงใหม่ Tracker on : 90 Sec Exposure

        มอเตอร์กำลังสูงที่อัตราทดมากทำให้การหมุนนุ่มนวล สม่ำเสมอ รองรับน้ำหนักกล้อง เลนส์ ได้สูงถึง 3 กิโลกรัมและหากประกอบกับอุปกรณ์ถ่วงน้ำหนัก Counter weight จะรองรับน้ำหนักได้ถึง 5 กิโลกรัม

4.แหล่งจ่ายพลังงาน รับได้ทั้งถ่าน AA และ Power Bank Battery 5V ตามดาวกันได้ทั้งคืน

5.ประยุกต์กับการถ่ายภาพ Time-lapse ได้โดยไม่ต้องมีอุปกรณ์เพิ่ม

6.สั่งงานผ่าน WiFi ด้วย Application ของ Kenko บน Smartphone ทั้งดาว ทั้ง Timelapse จัดไป นี่เป็น Feature เด่นในรุ่นนี้เลยครับ บอกตำแหน่งของขั่วฟ้าเหนือในการทำ Polar Alignment ด้วยกล้องเล็งได้ดีมาก *** ขอตบมือให้เลยครับ งานยุ่งยาก เสียเวลาของการทำ Polar Alignment เลยหมดไปครับ

  

6.สั่งงานผ่าน WiFi ด้วย Application ของ Kenko บน Smartphone ทั้งดาว ทั้ง Timelapse จัดไป นี่เป็น Feature เด่นในรุ่นนี้เลยครับ บอกตำแหน่งของขั่วฟ้าเหนือในการทำ Polar Alignment ด้วยกล้องเล็งได้ดีมาก *** ขอตบมือให้เลยครับ งานยุ่งยาก เสียเวลาของการทำ Polar Alignment เลยหมดไปครับ

 

7.ประยุกต์กับการถ่ายภาพ Time-lapse ได้โดยไม่ต้องมีอุปกรณ์เพิ่ม สั่งถ่ายภาพจากกล้องได้ ผ่านสาย Sync 

 


อุปกรณ์เสริม

1. Wedge base ในกรณีต้องทำ Fine Adjust หาขั้วฟ้าเหนือและมุมเงย  หากไม่มี Wedge base ก็ได้ครับ เราใช้ Compass / Level และ GPS application ช่วยทำ Polar Alignment ได้ครับ

2. Equatorial Head ช่วยทำให้หันหัวบอลไปได้ทิศต่างๆได้สะดวกชึ้น ไม่ขัดกับตัวบอดี้ของ Tracker 

3. Counter Weight และรางเสริม กรณีที่โหลดน้ำหนักกล้องและเลนส์มากกว่า 3 กิโลกรัม และช่วยให้เปลี่ยนตำแหน่งหัวบอลให้ถ่ายภาพได้สะดวกขึ้น


ภาพประกอบจาก Internet อาจไม่เกี่ยวกับข้อความโดยตรง

การเพิ่มสัญญาณภาพในการถ่ายภาพดาราศาสตร์ขั้นต้น

         เมื่อถ่ายภาพดวงดาวในที่มืด โดยใช้ High ISO และ Long Exposure สิ่งที่ได้จะมีสองส่วนครับ แรกคือสัญญาณภาพดาว (Signal) และ สัญญาณรบกวนคือ Noise ยิ่งใช้ ISO สูง ทำ Long Exposure นาน สัดส่วนของ Signal/Noise ก็จะเปลี่ยนไปคือ Noise จะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆจนภาพเละนั่นเองครับ เราจะแก้ไขอย่างไรดี

1.ใช้ ISO และทำ Long Exposure ให้พอดี คือ ใช้ ISO / Exposure ให้เหมาะกับกล้อง บางตัวสุดที่ 1600 บางตัวสุดที่ 3200 หรือ 6400 ตามเทคโนโลยีครับ Exposure โดยทั่วไปเราใช้กฏ 400/600 คือ Exposure=400(APS-C)/Focal length สำหรับกล้องเซนเซอร์ขนาด APSC และ Exposure=600/Focal length สำหรับ Sensor Full frame ที่จริงมีอีกหลายสูตรครับ อย่าไปจำเลย ส่วนตัวผม คำนวณได้เท่าไหร่จะลดเวลาลง 2-5 วินาที

2.ถ่าย Dark frame / Bias และ Flat field  นำมาช่วยเพิ่มคุณภาพไฟล์และลดสัญญาณรบกวน (Noise)
Dark Frame ตือการถ่ายภาพโดยปิดผาหน้าเลนส์หรือปิดผาที่ตัวบอดี้กล้องเพื่อถ่ายภายใต้ค่าเดิม นิยมถ่ายจำนวน 10-20% ของ Light frame (ไฟล์ภาพดาวปกติ) โดยปกติกล้องจะทำ Dark frame ให้กับภาพถ่ายเมื่อเราเปิด Noise reduction ON การถ่าย Dark frame จะนำมาลด Noise เพิ่มได้อีกครับ 
Bias Frame คือการถ่ายเหมือน Dark Frame ทุกประการแต่เปลี่ยน Exposure ไปให้เร็วที่สุด คือ 1/4000 หรือ 1/8000 ตามที่กล้องจะสามารถทำได้ครับ ถือว่าเป็น Fast Dark นั่นเอง
Flat Field นอกจากการถ่าย Dark Frame แล้ว เราจะพบว่าหากเราถ่ายภาพที่มีความสว่างเท่ากันทั้งภาพ ภาพที่ได้อาจจะมีความสว่างไม่เท่ากัน เนื่องจากฝุ่นที่อยู่บน CCD ลักษณะทาง optics ของตัวกล้อง ฯลฯ ในทางการถ่ายภาพด้วยกล้องดิจิตอลทั่วๆ ไปเราอาจจะรู้จักผลกระทบนี้ในชื่อของ "Vignetting" เราสามารถแก้ปัญหานี้ได้ โดยการถ่ายภาพวัตถุที่เรารู้ว่ามีความสว่างเท่ากันทั้งภาพเสียก่อน (เช่น ฉากสีขาวที่มีไฟสว่างเท่ากัน) แล้วนำความสว่างที่ได้มาเป็นแผนที่ในการปรับสเกลความสว่างของแต่ละ pixel ให้เท่ากันทั้งภาพ

3.รวมภาพด้วยโปรแกรม Stacking เช่น Deep Sky Stacker, Registax , Autostakkert หรือ Photoshop ภาพที่นำมารวมกันจะรวมสัญญาณภาพมากขึ้น สีสัน รายละเอียดต่างๆจะปรากฏขึ้นชัดเจน 

4.อาจใช้อุปกรณ์กลุ่ม Filter / Astro filter เพิ่ม ซึ่งจะทำให้เพิ่มสัญญาณภาพได้ หรืออาจจะดัดแปลงเซนเซอร์ที่จะทำให้กล้องสามารถรับสัญญาณภาพในช่วง HA-Hydrogen Alpha ได้ดียิ่งขึ้น


         งานถ่ายภาพดาราศาสตร์เป็นอะไรที่ท้าทายและซับซ้อนพอสมควร ในภาพดวงดาวที่งดงามนั้นมีวิทยาศาสตร์และวิทยาศาสตร์สามารถอธิบายความงดงามเหล่านั้นได้ครับ สำหรับคนที่หลงรักท้องฟ้ายามค่ำคืน แสงดาวและปรากฏการณ์ต่างๆ การได้ชมและบันทึกภาพถือเป็นโอกาสดีและน่าประทับใจ คว้ากล้อง ติดเลนส์ แบกขาตั้ง ชวนเพื่อนสนิทมิตรสหายออกไปถ่ายดาวกันครับ 

ภาพประกอบจาก http://www.astrophotography-tonight.com


ขอบคุณสำหรับบทความดีๆจาก อจ.โอ