¿Hay alguna cámara de imágenes que pueda ofrecer la misma experiencia visual que el ojo humano observaría a través de un ocular telescópico del cielo nocturno?

Este es un tema en el que he pensado mucho. El problema fundamental para replicar la experiencia visual del ojo humano en un ocular telescópico es el rango dinámico.

Una cámara de alta resolución y bajo ruido ayuda, pero la solución está más en cómo se usa la cámara y cómo se procesa y muestra la imagen que en la cámara …

El ojo a través de múltiples mecanismos tiene un rango dinámico de hasta 1,000,000: 1 (aproximadamente 20 paradas (o bits) de rango dinámico)

Un sensor de cámara tiene, en el mejor de los casos, un rango de aproximadamente 4,000: 1 a 8,000: 1 (12-13 paradas) si se captura la fecha sin procesar. La brecha entre lo que el ojo y las cámaras pueden hacer en una sola imagen es muy grande. El soporte HDR de múltiples imágenes ya está integrado en muchas cámaras, sin embargo, para las imágenes astronómicas, esto aún se hace mejor en la postproducción.

Una imagen JPEG tiene un rango de 256: 1 (8 paradas). Esta es una buena combinación para la mayoría de las pantallas e impresiones de fotos.

Un monitor de computadora típico tiene un rango de aproximadamente 200: 1, aunque algunos con funciones HDR u OLED pueden estar en el rango de 1000: 1

Una impresión fotográfica tiene un rango dinámico de 100: 1 a 250: 1 dependiendo del papel.

El resultado es que cualquier imagen mostrada tendrá miles de veces menos rango dinámico que su ojo en el telescopio.

Puede dividir este problema en dos partes: capturar los datos y mostrarlos.

Las técnicas de fotografía HDR extienden el rango dinámico de la imagen capturada al tomar imágenes con múltiples exposiciones. Esto funciona muy bien para capturar imágenes como la luna creciente con brillo terrestre o una conjunción de Venus y Júpiter, incluidas las lunas de Júpiter. Con una extensión de exposición de 8 o 10 paradas, puedo capturar la escena que ellos ven bastante bien:

Conjunción de Júpiter y Venus

Earthshine Crescent Moon

La segunda parte del problema es optimizar su imagen para mostrar. El rango dinámico debe comprimirse en 1,000: 1 o más. Afortunadamente, el ojo se deja engañar fácilmente con respecto al rango dinámico.

Los ajustes posteriores al procesamiento de la imagen deben ajustarse estrechamente a la pantalla final para comprimir el rango dinámico de una manera que el ojo vea como realista. Los monitores y medios de impresión de última generación ofrecen resultados notablemente mejores. También es necesario un control cuidadoso de la iluminación ambiental.

Los mejores resultados requieren las últimas pantallas activas UHD 4–6k HDR. Las impresiones en metal (en realidad, una capa de plástico blanco brillante unida al aluminio) también pueden dar muy buenos resultados. Cuando todo se hace correctamente, estas imágenes pueden tener el mismo efecto visual e impacto emocional de mirar a través del ocular.

Las siguientes notas pueden ser de interés:

Imprimir y mostrar astrofotografía

Las técnicas HDR se pueden adaptar para astrofotografía de formas únicas:

Imágenes de un día de Earthshine en la Luna Creciente

A medida que las cámaras obtienen más capacidad de fotografía computacional y control del usuario, espero que la experiencia fuera de la cámara mejore para la astrofotografía. En este momento, estas características están optimizadas para imágenes terrestres de luz brillante. Las capacidades de poca luz en tiempo real de las cámaras están aumentando dramáticamente. Aquí hay unos ejemplos:

Lo que Frank dijo a continuación es en parte cierto, pero no como es de esperar. Primero, la parte sobre los telescopios grandes es mayormente cierta: captan mucha luz. Y PUEDES amplificar la señal de una cámara en el ocular hasta cierto punto.

Pero las imágenes astronómicas realmente no funcionan de esta manera. Con una cámara de alta sensibilidad, es posible que pueda aproximarse a lo que vería en el ocular, pero para la astronomía, en general, eso no es lo que realmente desea.

Además, esa amplificación tiende a crear ruido de señal y reduce la calidad de cualquier imagen. Puedes probar esto tú mismo con una cámara web. Levante los controles que le permiten ajustar la ganancia y verá que la imagen se distorsiona bastante rápido.

Hay dos tipos principales de imágenes astronómicas: planetario y cielo profundo (agrupando la luna en planetario). Con planetario, los planetas suelen ser muy brillantes, pero los efectos de la atmósfera distorsionan la vista. Por lo tanto, generalmente tomamos una gran cantidad de exposiciones cortas (la mayoría de las personas solo toman videos) y usamos software para promediar cada píxel (después de la alineación). Esto nos da una forma matemática de aumentar la calidad de la imagen. Si tengo 1000 cuadros del mismo objeto, si obtengo algunas distorsiones de la atmósfera en un cuadro en particular, pero no en el resto, el promedio lo compensará. Hay un poco más que eso, pero esa es la esencia.

Para imágenes de cielo profundo (nebulosas, galaxias, cúmulos estelares), tomamos largas exposiciones. Algunos pueden durar solo unos segundos, otros pueden durar muchos minutos (si tiene un excelente equipo y está disparando objetos realmente tenues, incluso podría intentarlo durante horas). Entonces podemos hacer dos cosas. Primero, podemos agregar imágenes juntas, agregando el brillo de una imagen a otra para crear una imagen sintética con el tiempo de exposición combinado. También podemos hacer un truco de promedio similar al de la fotografía planetaria. Al igual que con el planetario, esto nos ayuda a compensar las distorsiones. También puede permitirnos eliminar cosas como estrellas fugaces, satélites que pasan a través del marco, luz parásita, etc.

Por supuesto, cuanto mayor sea la apertura del telescopio, más luz tendrá que trabajar para empezar. Es por eso que los astrónomos siguen construyendo observatorios más grandes y mejores.

Pero de manera realista, no, no encontrarás cámaras destinadas a hacer lo que estás pidiendo.

Sí, mira transmisiones en vivo a través de nuestros telescopios

Un telescopio grande capta mucha luz, por lo que no necesita exposiciones prolongadas. De lo contrario, no podría ver nada con solo su globo ocular en la mirilla. He visto 3C273 a través de un ocular telescópico. Está a 2.400 millones de años luz de distancia y es de magnitud 13, lo que la hace aproximadamente 600 veces más tenue que la estrella más tenue que se puede ver a simple vista.

Un telescopio con un sistema de imágenes digitales puede ver aún más, porque ese sistema digital puede amplificarse (algo que solo Steve Austin puede hacer con el globo ocular).

Hola Chaven, si. Observé durante años a través de los oculares. Luego, debido a una lesión en el cuello, me resultó muy difícil mantener la cabeza firme en los ángulos a veces difíciles necesarios para mirar a través de los telescopios. Cambié a lo que se llama (actualmente) EAA o Astronomía Electrónica Asistida. Se trata de utilizar una variedad de cámaras de diversas tecnologías e incluso tecnología de visión nocturna para ver una imagen en segundos o, en algunos casos, minutos de lo que vería si mirara a través del ocular. Excepto que las cámaras son mucho más sensibles que nuestros ojos, que en lugar de una vista monocromática (que generalmente es lo que nuestros ojos ven en la oscuridad a través de un visor), puede ver el color y muchos otros detalles. Entonces, con EAA, realmente se ve lodo y color en comparación con mirar a través de un telescopio. Hay varias personas que transmiten vistas en vivo usando EAA en Youtube, hangiuts de Google y sitios web. Busca en Google y lo descubrirás.