De webcam revolutie



Deze presentatie is bedoeld als een introductie in de digitale beeldregistratie. Veel van de aanwezigen zijn in bezit van een telescoop. Een redelijk aantal heeft een webcam, maar een enkeling kan zich de eigenaar noemen van zowel een telescoop als een webcam. Over deze combinatie zal het deze avond gaan. De spreker volgt hierbij zijn eigen verhaal dat jaren geleden is begonnen met de "natte" fotografie. Hij heeft daar nog steeds zeer goede herinneringen aan en voor de toenmalige afdeling Eemsmond van de NVWS gaf de heer Sussenbach zo'n 20 jaar geleden een lezing over zijn ervaringen in restaurant De Bolder te Delfzijl. Hij hield zich toen bezig met het fotograferen van deep sky objecten in het primaire brandpunt van zijn telescoop. Velen kennen nog de fijnkorrelige film TP2415 van Kodak. Er kwamen goede resultaten. Gedurende de belichtingstijden van een half uur tot drie kwartier moest op een ster worden gevolgd. Het fotograferen van planeten was veel moeilijker, omdat de zeer kleine beeldjes vergroot moesten worden met een Barlowlens. Door lichtverlies, langere belichtingstijden en turbulentie werden de opnamen onscherp. De beste opnamen van Jupiter en Saturnus waren nog slecht te noemen.

Rond het jaar 2000 waagde de spreker de overstap naar de webcam. De Philips ToUcam Pro met de lichtgevoelige chip ICX098BQ. Al snel waren de resultaten veel beter dan de beste uit de natte periode. In een webcam gaan op een chip van 4,60 bij 3,97 mm 640 x 480 pixels. De pixelgrootte bedraagt 5,6 x 5,6 m. Iedere pixel is voorzien van drie filters voor de kleuren rood, groen en blauw. In verband met de kleurgevoeligheid van het oog (dat het uiteindelijke beeld moet bekijken) is het aantal gele filters twee maal zo groot als het aantal rode en blauwe. Het probleem bij deze chips is de optredende thermische ruis die op de opname zichtbaar wordt als lichtende puntjes. Het beeld moet deze ruis overstemmen. Er kan een vergelijking worden gemaakt tussen de natte fotografie van vroeger en de moderne digitale fotografie met een webcam.



Om de webcam aan de telescoop te bevestigen is een adapter nodig die in de oculairhouder past. Verkrijgbaar bij Stichting De Koepel te Utrecht, tel: 030-2311360, site: www.dekoepel.nl. Ook moet er in combinatie met de webcam een infrarood filter worden gebruikt (o.a. verkrijgbaar bij de firma Baader, website: www.baader-planetarium.de). Het infrarode licht (warmte) verstoort namelijk de scherpte in de blauwe kleuren. De computer (pc of laptop) moet een USB-poort hebben, een voldoend grote harde schijf en een grote schrijfsnelheid. Bij voorkeur worden de opnamen niet gecomprimeerd, omdat dat verlies aan informatie geeft. De lengte van de USB-kabel tussen de webcam en de computer mag hoogstens 5 meter zijn. Bij langere kabels extra versterking toepassen.

  • Voorbereidingen voor de telescoop
      1. Configureren
          Om het maximale uit de kijker te halen is het nodig deze te configureren volgens het Nyquist criterium. Het scheidend vermogen (resolutie) wordt in boogseconden berekend uit de formule (124/D)", waarin D de diameter is van het objectief in mm. Deze formule is gebaseerd op het feit dat twee buigingsbeeldjes nog juist gescheiden kunnen worden waargenomen, als het maximum van het ene schijfje precies boven het minimum van het schijfje ernaast valt. Volgens het Nyquist criterium wordt dan de grootte van 1 pixel gelijk aan de helft van het scheidend vermogen. Bij de Schmidt-Cassegrain (C11) met D=280 mm dus 0,22". Aan de andere kant geldt voor deze telescoop in het primaire focus voor de hoek in boogseconden, waaronder 1 pixel wordt gezien vanuit het optische centrum van het objectief: (360 x 60 x 60 x (pixel)) / (2 x p x Fobj) = 0,44". Met een 2x Barlowlens komt dit juist uit op 0,22". Soms is een 3x Barlow beter, maar dan beginnen de problemen met scherpstellen.

      2. Collimeren
          (volgens T. Legault). Hierbij is het de bedoeling de optiek van de telescoop zodanig uit te lijnen dat de buigingsringen concentrisch worden. De hoofdassen van alle optische onderdelen vallen dan precies samen met de optische as van de kijker. In dat geval kan een zeer scherp beeld worden verkregen. Zie de website: http://perso.club-internet.fr. Dit collimeren is bij een Schmidt-Cassegrain steeds weer nodig, omdat de hoofdspiegel bij het scherpstellen een beetje kantelt en omdat na transport de collimatie vaak niet meer optimaal is. Collimatie kan gemakkelijk d.m.v. de 3 Bob's Knobs (handige schroefjes) op de vangspiegel. Standaard zitten daar kruiskopschroefjes. Zie verder de website: http://hometown.aol.com.

      3. Kwaliteit van de seeng
          Door de turbulentie en dichtheidsverschillen in de atmosfeer wordt de kwaliteit van het beeld slechter. Een maat hiervoor is de seeing, die op de schaal van Pickering wordt aangegeven met een cijfer tussen 1 (slecht) en 10 (perfect). In de provincie Utrecht, waar de spreker woont, is het met de seeing meestal treurig gesteld. In een provincie als Drenthe is het vaak beter. De seeing is afhankelijk van het weer en wordt sterk benvloed door de aanwezigheid van menselijke activiteit.

      4. Het richten van de telescoop
          Het beeldveld van een webcam is erg klein en bedraagt slechts enkele boogminuten van de hemel. De maan bestrijkt een halve graad. Een goede uitlijning van de combinatie kijker en zoeker is dan ook nood-zakelijk om het te fotograferen snel in beeld te krijgen. Een aandrijving op de assen van de kijker kan hierbij een goed hulpmiddel zijn. Zo ook een zoekeroculair met een raster in het brandvlak, liefst parfocaal gemonteerd in het focus van de kijker.

      5. Het scherpstellen
          Het is belangrijk dat het te fotograferen beeld goed en scherp op de chip van de webcam terecht komt. Dit vereist een instelling op enkele honderdste van millimeters nauwkeurig, wat met de hand niet meer te doen is. Een motortje is ook hierbij een goed hulpmiddel. Objecten waarop kan worden scherp gesteld zijn bijvoorbeeld sterren, de maan, planeten, etc.

  • De webcam
      De webcam maakt met een belichtingstijd tussen 1/15 en 1/60 seconde per beeldje gedurende een minuut een groot aantal (~1000) opnamen (frames). Met behulp van een computerprogramma "Registax" (Cor Berrevoets) worden uit dit filmpje van AVI-formaat de 10% scherpste beeldjes geselecteerd. Door deze beeldjes op elkaar te stapelen wordt de ruis uitgemiddeld en ontstaat er een verbeterde signaal/ruis verhouding in het uiteindelijke beeld en een grotere scherpte. Zie ook de website: Registax (gratis downloaden). De te gebruiken mogelijkheden zijn natuurlijk afhankelijk van de kracht van de computer. De kans op het ontstaan van schijnstructuren in het beeld is groot en het vereist enige ervaring van de fotograaf om deze te vermijden.

  • De resultaten
      In de vorm van een "Reis door het Zonnestelsel" toont de spreker de digitale astro-fotografische opnamen van hem zelf en anderen die met een webcam mogelijk zijn. De resultaten zijn verbluffend van scherpte en kwaliteit en benaderen die van de Hubble Space Telescope. Achtereenvolgens komen voorbij de zonsverduisterin-gen van 2005 en 2007, de schijngestalten van Mercurius, de Mercuriusovergang in 2003, de wolkenstructuren van Venus (UV) in samenwerking met de Venus Express, de Venusovergang in 2004, etc. Het werk van de amateur astrofotografen is van belang voor de wetenschap, omdat de kwaliteit enorm hoog is en het grote aantal amateurs op ieder moment overal op de wereld inzetbaar is. Zie ook de website: www.astrofotografie.nl. (Richard Bosman). Vervolgens passeerden veel prachtige opnamen van de planeet Mars de revue. Het oppervlak, de stofwolken, de polen, Syrtis Major, Olympus Mons en andere vulkanen, de maantjes Phobos en Deimos, alles met een resolutie van 0,2". De reeks ging verder met de planeten Jupiter (details op Ganymedes!), Saturnus (Encke scheiding!), Uranus (Oberon, Titania, Miranda), Neptunus (Triton), onze eigen maan en deepsky objecten. Als ultieme uitdaging gelden nog de ringen van Uranus en Pluto met Charon. Techniek en mogelijkheden zullen zich ontwikkelen. Laat dit een stimulans zijn.


  • (wtz/aamh)