Videoastronomía CCD

Una forma fácil y asequible de obtener interesantes imágenes de objetos brillantes como La Luna y algunos de los planetas.

Uno de los principales problemas con los que nos encontramos al querer fotografiar un planeta, como por ejemplo Júpiter o Saturno (que son los mas fáciles), es el efecto de “emborronamiento” de la imagen, debido a la turbulencia del aire que forma nuestra atmósfera y que la luz debe atravesar antes de entrar en nuestro telescopio.

Ésta turbulencia del aire es la causa de esa ondulación que en mayor o menor grado solemos ver en la imagen cuando observamos a través del ocular del telescopio, acentuándose mas al tener que usar grandes aumentos y haciéndonos más difícil encontrar el punto óptimo de enfoque.

La consecuencia de todo lo dicho, es que la imagen en nuestra foto de varios segundos de exposición habrá acumulado en ese tiempo varias de las citadas oscilaciones, con el consecuente emborronamiento o pérdida de definición con respecto a lo que nuestro ojo vio directamente por el ocular.

Lo mas parecido a la visión directa (más nítida en algunos instantes, aunque oscile), es la visión a través de una cámara de vídeo, ya que la imagen que ésta nos proporciona está formada por una secuencia de fotogramas o “cuadros”, cada uno de los cuales ha tenido un tiempo máximo de exposición de 1/50 = 0.02 segundos, con lo cual el efecto acumulativo de la turbulencia atmosférica se reduce considerablemente.

Esto es posible gracias a la gran sensibilidad de los nuevos sensores de imagen tipo CCD, aunque en el caso de las cámaras de vídeo, debido al corto tiempo de exposición, solo nos permiten la observación “en tiempo real” de objetos brillantes como La Luna o algunos planetas como Júpiter, Saturno, Marte o Venus así como las estrellas de mayor luminosidad.

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La Luna: cráter Clávius. Fotograma de vídeo obtenido a través de un telescopio SC de 255 mm y F = 5 m (MEADE LX200 10″ + lente de Barlow 2x)

 

Equipo necesario para iniciarnos en la “VIDEO-ASTRONOMÍA”:

El equipo mínimo necesario para una observación directa está formado por:

  • un telescopio
  • una cámara de vídeo con su batería o fuente de alimentación
  • un monitor de TV o un televisor que tenga entrada de vídeo compuesto (conectores RCA, BNC o “euroconector”)

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Si además queremos conservar un registro o grabación de nuestras observaciones, necesitaremos también:

un video-grabador con una cinta de vídeo virgen o un ordenador con tarjeta digitalizadora de vídeo, mas el software correspondiente y suficiente espacio en el disco duro para almacenar las imágenes.

LA CÁMARA DE VÍDEO:

Esas pequeñas y ligeras videocámaras utilizadas en sistemas de seguridad, vigilancia, videoporteros, etc.. son muy prácticas, económicas y dan buen resultado. Su pequeño tamaño y peso nos permite adaptarlas con facilidad al portaocular del telescopio y su conexión es muy fácil ya que solo usan tres hilos: uno es el positivo (+) de la alimentación, otro es el “común” (negativo de la alimentación y masa de referencia para la señal de vídeo) y el otro es la salida de la señal de imagen o “video compuesto”.

Si queremos usar un ordenador para el registro y tratamiento de las imágenes, la mejor elección será una de esas populares cámaras utilizadas para videoconferencia, como la Quick Cam, la Web Cam, etc., que se conectan al ordenador a través del puerto paralelo (el de la impresora) o bien a través de un puerto USB.

Podemos encontrar amplia información técnica acerca de sus características y utilización así como muchas imágenes obtenidas con este tipo de cámaras en muchos sitios web, como por ejemplo en Astro Cam , en QCUIAG (ambas en francés e inglés), etc..

En cualquier caso, siempre es muy interesante que comparemos las principales características de los diferentes modelos de cámaras que existen en el mercado antes de decidirnos por una en concreto.

Características principales de la cámara:

Entre las diferentes características técnicas que definen a estas cámaras CCD, simplificando mucho, vamos a destacar las siguientes:

Sensibilidad a la luz: En las cámaras de vídeo, suele indicarse la mínima intensidad de luz necesaria para obtener una imagen, expresada en lux. Así, por ejemplo 0’1 lux nos indica una sensibilidad de la cámara cien veces mayor que la de otra cámara de 1 lux, lo cual solo es cierto si se expresa con relación a un objetivo de igual apertura o “luminosidad”.

Una forma mas exacta de expresar la sensibilidad del sensor de imagen es indicando el número de electrones que se “producen” por cada fotón que incide en un “píxel” o elemento sensible.

Resolución del sensor de imagen: Se expresa por el número total de “píxeles” de que consta, o bien por el número de columnas y de filas en las que se distribuyen los mismos. Por ejemplo 324 x 242, 768 x 512, 1024 x 1024, etc..

Cuanto mayor sea el número de píxeles, mayor será la definición de la imagen obtenida, es decir que podremos apreciar mayor cantidad de detalles en la misma.

Pero debemos tener en cuenta que cuanto mayor sea el número de píxeles, mayor será también el espacio necesario para almacenar cada imagen, una vez digitalizada, y mas tiempo se necesitará para su transmisión o transferencia así como para su procesamiento; así que por lo general tendremos que llegar a un compromiso entre estos factores, dependiendo del equipo informático que tengamos.

También debemos tener en cuenta que las limitaciones de resolución en la imagen, que se derivan de la turbulencia atmosférica o “seeing”, hacen que en muchos casos no se obtenga ninguna ventaja utilizando una resolución muy alta.

¿Blanco y negro o color?: Hay que tener en cuenta que los sensores en color llevan un minúsculo filtro de color delante de cada píxel o elemento de imagen, para dejar pasar según corresponda, solo la luz de uno de los tres colores fundamentales: azul, verde o rojo. Esto reduce el número de fotones (“partículas de luz”) que pueden llegar cada segundo al elemento sensible y por lo tanto reducen su sensibilidad a la luz.

En cambio, con los sensores “en blanco y negro” solo suele utilizarse en algunos casos un filtro para rechazar la luz infrarroja a la que también son sensibles estos dispositivos. En este caso, el filtro infrarrojo lo podemos quitar fácilmente para mejorar la transmisión de la luz y por tanto la sensibilidad.

En definitiva, que un sensor de imagen en B/N tiene una sensibilidad notablemente mayor que otro en color de similares características.

Resolución digital: nº de bits por píxel: En las cámaras digitales o en las tarjetas digitalizadoras de vídeo, este dato, como exponente de 2, nos indica la cantidad de niveles de gris, entre el blanco y el negro, o de matices de color que puede reproducir. Por ejemplo una cámara en b/n de 8 bits por píxel podrá darnos como máximo: 2 elevado a 8 = 256 niveles de gris.

Los valores mas usuales son: 8, 12, 16, 24 o 32 bits por píxel. Cuanto mayor sea este valor, mejor será la calidad de la imagen obtenida, pero también será mayor el espacio necesario para almacenarla y el tiempo necesario para transferirla, así que de nuevo se hace necesario, con frecuencia, adoptar un compromiso.

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Carlos Vera H. 19-12-2000