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Astrofotografía con webcam


El ojo humano no fue diseñado para ver de noche, y ahí es donde muestra sus mayores limitaciones. Nuestra pupila por ejemplo se dilata menos que la de un perro o la de un gato. Además de la pupila, hay otro inconveniente: la retina, que hace las funciones de película fotosensible, se mantiene expuesta a la luz una décima de segundo por imagen, es decir, procesa diez imágenes por segundo y con ellas el cerebro simula el movimiento. ¿Podemos tomar imágenes con un mayor tiempo de exposición?. No. El máximo es esa décima de segundo. Eso nos impide distinguir estrellas u otros objetos celestes de magnitud mayor que cinco.

La evolución y desarrollo de la fotografía en el siglo XX permitió reemplazar nuestro ojo por una cámara, con su carrete, su objetivo, etc. Así, el tiempo de exposición se podía ampliar a varios segundos. Fue un gran avance. Pero con este método la imagen obtenida no se ve de forma inmediata.

La primera alternativa real de la que pudimos disponer los astrónomos aficionados fue la cámara CCD. Ésta traduce la cantidad de luz a un número que simboliza un nivel de gris, entre un mínimo (el negro absoluto) y un máximo (el blanco absoluto). Para cada punto o pixel la CCD calcula un nivel de gris, y todos los pixeles juntos aparecen en la pantalla del ordenador, formando la imagen. ¡Qué bien!. El tiempo de exposición es completamente regulable, y la imagen se previsualiza de forma instantánea. Para permitir exposiciones muy prolongadas, la cámara dispone de un sistema de refrigeración que mantiene el chip fotoeléctrico a temperaturas bajo cero. Así se reduce en lo posible el 'ruido' luminoso, producido por la energía calorífica. ¿Qué más se puede pedir?. Poco. La cámara CCD es el primer instrumento diseñado expresamente y en exclusiva para hacer astrofotografía. Sin embargo, sus altas prestaciones tienen importantes contraindicaciones: la complejidad de manejo, de puesta a punto, y los altos precios que suelen tener estas cámaras (sobre todo las cámaras en color) provocan cierto rechazo entre los aficionados menos experimentados.

Una forma muy sencilla de adquirir los primeros conocimientos en astrofotografía digital es iniciándose con una webcam. Una webcam no es otra cosa que una cámara de videoconferencia, diseñada para la comunicación a través de Internet. Consiste en un pequeño chip fotosensible, similar al de una CCD (no en tamaño y calidad, que es peor, pero sí en el concepto) y un controlador que instalado en tu ordenador personal permite manejar fácilmente los distintos parámetros: tiempo de exposición de cada fotograma (o lo que es lo mismo, el número de imágenes por segundo), la ganancia, saturación, brillo, contraste, etc. Gracias a un interfaz gráfico muy agradable, es un juego de niños hacerse con el control de tu cámara webcam, y buscar la imagen óptima. Sin embargo, su menor sensibilidad, limitaciones en el tiempo de exposición y ausencia de un sistema que refrigere el chip, hacen que la webcam esté limitada a objetos celestes muy luminosos: la Luna, el Sol, Venus, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, cometas, … y poco más (hasta magnitud 6.5). Es decir, sobre todo el Sol, la Luna y planetaria.

Para imágenes de larga exposición las webcam en principio no nos sirven, ya que el CCD se calienta e introduce errores. Esto se puede subsanar refrigerando el chip a muy bajas temperaturas, con lo cual estaríamos transformando nuestra webcam en toda una cámara CCD. Tendremos que hacernos un circuito electrónico, y ser muy hábiles, pero hay muchas personas que trabajan ya con webcams modificadas para larga exposición. Para hacerlo, es obligado visitar la web de Steve Chambers. A la izquierda, M57 con una Philips Vesta Pro modificada.
En fotografía planetaria con webcam es imprescindible tratar el video obtenido y extraer de él una imagen promedio. Esa imagen tendrá una luminosidad similar a la de una imagen de larga exposición, pero su calidad será mucho mayor. ¿Y eso a qué es debido?. En una toma de larga exposición (por ejemplo de 30 segundos) el objeto celeste fotografiado se mueve a causa de la perturbación atmosférica y también de imperfecciones en el seguimiento del telescopio. Eso produce una imagen borrosa. A mayor tiempo de exposición obtendremos más luminosidad, pero menos nitidez. Sin embargo, durante el tratamiento de un video, antes de promediar, alinearemos todos los fotogramas, es decir, desplazaremos las imágenes de forma que encajen una debajo de otra. Con eso se evita la sensación de 'imagen movida'.

Fotografía lunar con Webcam

La Luna, junto con el Sol, es el único objeto celeste luminoso que no cabe en su totalidad en el campo de la webcam, por pequeño que sea nuestro telescopio. En el caso particular de la Luna, el juego de luces y sombras de los cráteres y otros accidentes puede proporcionar muchas horas de contemplación, e imágenes espectaculares. Los videos obtenidos también se pueden tratar para obtener una imagen promedio, aunque debido a la buena luminosidad que ofrece ya un fotograma, es aconsejable seleccionar sólo unas poquitas tomas. Las mejores. Incluso nos podemos quedar con la mejor de todas sin promediar.

Fotografía de las manchas solares

La captura de imágenes solares presenta numerosas similitudes con la captura de imágenes lunares. La fotosfera es sumamente luminosa y prácticamente carente de color, por lo que es imprescindible el uso de filtros, cuya tonalidad no es excesivamente importante.

Manteniendo la webcam siempre orientada en la misma posición (con la horizontal sobre la línea Este-Oeste), podremos efectuar un seguimiento diario de las diferentes manchas solares. Las imágenes posteriormente se deberán rotar en función del ángulo P (ángulo de posición del extremo norte del disco solar). La webcam es una alternativa idónea al dibujo a mano alzada de las manchas.

Otra actividad suplementaria supondría calcular una estimación del número de Wolf y compararlo con el número de Wolf oficial, y también podemos comparar nuestras imágenes con las obtenidas ese día por los grandes telescopios profesionales y a disposición nuestra en Internet.

Fotografía con Webcam

Se necesitan los siguientes elementos: una webcam (la Toucam Pro II de Philips es especialmente útil para este tipo de capturas por su sensibilidad) un ordenador al que conectar la webcam, un telescopio y un adaptador para acoplar la webcam al telescopio. Es recomendable una montura ecuatorial con un motor de seguimiento, aunque se pueden hacer tomas sin realizar seguimiento.

En la webcam se ha de poder quitar el objetivo que trae de fábrica para, en su lugar, colocar el adaptador webcam-telescopio. Una vez unidos la webcam y el adaptador se ha de introducir el adaptador en el portaocular del telescopio como si se tratase de un ocular normal y corriente.

Si el objeto no está correctamente centrado es posible que no aparezca, siendo necesario repetir el proceso de localización. Otra cosa que puede ocurrir es que si el objeto no es muy brillante y está muy desenfocada la webcam no se distinga en la ventana del programa de captura y nos haga creer que no se encuentra correctamente centrado.

Un pequeño truco para evitar este inconveniente es apuntar en primer lugar al objeto más brillante que aparezca en el firmamento (la Luna por ejemplo) y enfocar la webcam hasta obtener la imagen con toda nitidez, tomando nota de la distancia a la que se queda la webcam del extremo del portaocular que hay en contacto con el tubo del telescopio. De esta forma al cambiar el ocular por la webcam podremos ajustar esa distancia de forma aproximada para obtener una imagen casi enfocada.

En esta situación ya se puede iniciar la captura del vídeo (VRecord, acompaña a la webcam original). Con ello obtendremos una secuencia de fotogramas almacenados en un archivo con extension .avi que más tarde se pueden procesar con programas como Registax.

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