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Introduzione alla fotografia con i filtri a banda stretta


Questo spazio a me riservato è rivolto prevalentemente all’impiego di filtri a banda stretta nella ripresa e successiva post-elaborazione di soggetti astronomici per i quali risulta premiante o comunque idonea la loro applicazione; lo scopo è quello di fornire un utile supporto a tutti coloro che non possiedono ancora particolare esperienza sia nelle riprese CCD che nell’elaborazione dei dati acquisiti sul campo. Saranno completamente escluse dai miei argomenti la fotografia chimica dei soggetti astronomici e anche l’impiego di digicam; pochi si sorprenderanno della prima branca diciamo epurata ma in molti potrebbero esserlo per quanto concerne la moderna digicam. Se è scontata la preclusione alla storica fotografia tradizionale è invece utile per le digicam evidenziare subito alcune importanti considerazioni. Allo stato attuale i sensori delle digicam non sono raffreddati quindi meno sensibili di un CCD raffreddato elettronicamente e rappresentano solo una conversione all’utilizzo astronomico di normali macchine fotografiche digitali per uso diurno. Anzi come tutti gli appassionati sanno solo un noto marchio del settore ha proceduto concretamente in tal senso rendendo possibile anche l’inserimento di un filtro Ha da anteporre al tradizionale filtro taglia infrarosso che normalmente è in dotazione di ogni sensore per uso diurno. Seppure ormai è facile apprezzare belle immagini astronomiche prodotte da queste digicam si tratta pur sempre di un utilizzo assai semplificato che con pochi frames rende possibile usufruire di materiale già a colori. Se da un lato questa enorme esemplificazione consente a tantissimi appassionati di riprendere soggetti astronomici con attrezzature leggere facilmente trasportabili e a basso costo, dall’altro conduce solo a una limitata conoscenza e padronanza delle tecniche di ripresa e post-elaborazione di soggetti astronomici con CCD dedicati. Ritengo addirittura che al momento sia così settorizzante la ripresa con digicam da giustificare una sezione a parte dove intervenga l’esperienza di chi normalmente usa i pochissimi modelli attualmente validi. E’ mia convinzione che un buon astroimager debba avere la più profonda conoscenza delle riprese CCD e tutto ciò che è necessario per l’ottenimento di una bella immagine finale. L’immagine astronomica nasce sul campo durante le riprese per concretizzarsi poi al computer al termine dell’elaborazione. Nessuno pensi che in fase di elaborazione si possa creare con arteficio ciò che non è gia insito nel materiale grezzo. Supponiamo di chiedere al più esperto degli astroimager di elaborare riprese scadenti e scopriremo che nulla egli ha potuto per evitare che l’immagine finale sia molto deludente; al contrario riprese grezze ma di grande contenuto in termini di informazione raccolta e perfezione tecnica, egli sicuramente tradurrebbe il tutto in una spettacolare e affascinante immagine finale. Se tutto questo vale in generale è ancor più vero per l’utilizzo di filtri interferenziali a banda stretta che rappresentano una specializzazione della ripresa e per quanto capiremo più avanti richiedono una tecnica di base particolarmente attenta e oculata. I lettori troveranno in altri spazi informazioni e approfondimenti delle riprese CCD e quindi io in questa sede considero già acquisiti tutti i concetti alla base delle cosiddette riprese in luce naturale. Mi limiterò all’esposizione di alcune questioni di base comunque propedeutiche alle future trattazioni.


CCD MONOCROMATICI E CCD A COLORI.

Le camere CCD sostanzialmente possono essere a colori o monocromatiche intendendo con ciò che le prime forniscono direttamente immagini digitali a colori mentre le seconde forniscono solo immagini digitali monocromatiche o più precisamente in scala di grigi. Per ragioni analoghe a quanto asserito per le digicam volendo utilizzare filtri interferenziali è necessario considerare solo le camere monocromatiche che quindi per la realizzazione di immagini finali a colori rappresentano lo strumento più completo e versatile. Chiunque abbia acquisito esperienza con un CCD di questo tipo non avrà alcun tipo di difficoltà a operare con CCD a colori (raffeddati elettronicamente o no) essendo questi una derivazione semplificata dei primi.


L’IMMAGINE IN LUCE NATURALE DEL TIPO RGB e/o L-RGB.

L’informazione ottica raccolta da un sensore monocromatico è sempre comunque un’immagine a computer in scala di grigi che per essere manipolata e conservata necessita dopo il download di essere opportunamente salvata in uno dei tradizionali formati grafici(TIF-JPEG ecc…). Se sul treno ottico non è interposto alcun tipo di filtro l’immagine prodotta si dice” in luce naturale’’; cioè l’immagine dispone seppur in scala di grigi di tutta l’informazione tipica del più ampio spettro visibile; un brevissimo richiamo di fisica per ricordare che l’occhio umano di tutto lo spettro elettromagnetico è sensibile alle frequenze d’onda di solo un determinato intervallo detto appunto “finestra visibile’’ che sostanzialmente è compresa tra l’infrarosso e l’ultravioletto. In un ambiente grafico software un’immagine a colori di norma è un’immagina di tipo RGB e cioè un’immagine che racchiude in sé tre canali individuali che parzializzano lo spettro visibile in tre intervalli relativi alla banda inferiore,media,alta e cioè RED(ROSSO), GREEN(VERDE), BLUE(BLUE); tali intervalli nelle zone contigue si sovrappongono in maniera significativa. Questi canali che sono visivamente in scala di grigi si differenziano dall’immagine in luce naturale (in scala di grigi) perché rappresentano come detto una porzione dell’intero intervallo visibile. A un facile esame visivo disponendo insieme a monitor le quattro immagini LUCE NATURALE,RED,GREEN,BLU sarà possibile percepire la differenza tra l’immagine base e i canali che la compongono. E’ facile ora estendere il ragionamento relativamente ai nostri obiettivi; se in fronte al sensore sul treno ottico si interpone un elemento filtrante in grado di operare una selezione della luce naturale lasciando passare solo una banda assimilabile a uno dei canali RED,GREEN,BLUE, è facile capire che con tre opportuni filtri siamo in grado di riprendere tre immagini individuali appunto nei tre canali che via software possiamo poi ricomporre nell’immagine colore di base (RGB).


I FILTRI A BANDA LARGA.

Ora siamo in grado di comprendere meglio la natura dei filtri impiegabili in abbinamento con sensori di tipo monocromatico. Filtri del tipo RED,GREEN,BLUE, sono evidentemente a banda larga abbracciando ognuno una vasta zona dello spettro visibile sovrapponendosi addirittura in parte. La loro composizione o meglio delle immagini in scala di grigi da essi prodotte è molto semplice essendo rigorosamente limitata alla codifica dell’immagine a colori in luce naturale.Tutte le problematiche legate alla realizzazione di immagini colore di qualità partendo dai tre canali RED,GREEN,BLUE, è argomento di altre trattazioni.




I FILTRI A BANDA STRETTA.

Ipotizziamo ora di anteporre in fronte al sensore un filtro che permetta il passaggio di una porzione limitata o limitatissima dello spettro visibile, un filtro di questo tipo sarà appunto un filtro a banda stretta (narrow filter). Supponiamo ancora di avere registrato tre diversi immagini frutto ciascuno dell’interposizione di un particolare filtro a banda stretta. Se ricordiamo i concetti relativi ai tre canali RGB non dovrebbe essere difficile comprendere che ora questi con le informazioni derivanti dai filtri a banda stretta sono particolarissimi contenendo ciascuno intervalli limitatissimi dell’intero spettro visibile; come dire che andremo a comporre un’immagine RGB disponendo di frequenze altamente selezionate che complessivamente davvero poco hanno con la visione naturale.



Una composizione di questo tipo in cosa trova giustificazione? Domanda assolutamente lecita e la risposta è che l’atomo ionizzato più diffuso nell’affresco celeste è l’Ha e cioè l’Idrogeno di prima ionizzazione o ionizzato alpha. In questa sede non è importante comprendere questo sotto il profilo chimico-fisico ma limitarsi a sapere che la volta stellata ‘trasuda’ di nubi che emettono in questa frequenza; del tutto giustificatamente spesso si utilizza il termine ‘cielo in Ha’ a testimonianza di come importante sia la risultanza di soggetti astronomici che emettano in tutto o in gran parte in tale elemento. Quindi la registrazione dell’Ha unitamente ad altri atomi particolarmente interessanti consente di comporre un’immagine in una versione non naturale ma per motivi che approfondiremo davvero molto interessante e spettacolare.

Per concludere questa introduzione all’utilizzo dei filtri a banda stretta è assolutamente necessario che il lettore approfondisca in altre sezioni tutti quei rudimenti da me segnalati poiché davvero poco senso avrebbe avvicinarsi a composizioni specializzate senza essere più che padroni della composizione delle immagini astronomiche in luce naturale.

Francesco Antonucci

Sezione Astrofotografia

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