26. septembri õhtupoolikul oli ilm ilus ja minul Tõraveres 60cm teleskoobiga vaatlusöö. Kuna CCD alles jahtus ettenähtud temperatuurini, otsustasin tekkinud aega kasutada teleskoobi fokuseerimiseks. Kujutis oli väga hea! Kuna ka taevas oli üsna tume (Kuu ei olnud veel tõusnud), alustasin veidi peale kella 9-t M57 pildistamisega. Nimetatud CCD-kaamera on valgustundlik element on tagantvalgustatav ränimaatriks, mille mõõtmed on 1024x1024 pikslit (piksli külje pikkus 24 mikromeetrit). Ühele pikslile vastav taevaala on 0.67 x 0.67 kaaresekundit. Fotomeeter on varustatud 5 filtriga - Johnson-Cousinsi U,B,V,R,I - ultravioletne, sinine, roheline (visuaalne), punane ja infrapunane.

Otsustasin M57 pildid teha kolmes fotomeetrilises filtris (Johnsoni B, V ja R) igasühes 5 kaadrit. Kuna CCD tundlikkus sinisele valgusele on väiksem, otsustasin säriaegade 60 sek (R), 120 sek (V) ja 240 sek (B) kasuks. Kui asju korrektselt teha, siis tuleks "õige" värvitasakaalu huvides pildistada G2V spektriklassi tähte (e. "Päikest") ning arvutada välja säriaegade suhted, mille puhul sellelt tähelt tulnud signaal on kõigis filtrites võrdne.

Kuna termoelektriliselt jahutatavate CCD-de kaadritel on reeglina üsna tugevalt esindatud pimevool (seesama säbru, mis digifotokatega pika säriajaga pildistades häirima hakkab), siis tegin ka pimekaadreid (ingl.k. dark frame) säriaegadega 60 ja 120 sekundit, mõlema ajaga 5 tükki. Pimekaader tehakse reeglina sama säriajaga, mis andmekaadrid, kuid CCD-kaamera katik on seejuures kinni. CCD-kaamera tööpõhimõttest tingitult on igas kaadris esindatud suhteliselt väikene eelpingenivoo, millel on iseloomulik muster. Kõigi andmekaadrite töötluse ja pimekaadrite korrektse skaleerimise huvides läheb vaja ka eelpingekaadreid (ingl.k. bias/offset), mida saab teha 0-sekundilise säriajaga.

Hommikul tehtud tasaväljakaadrid (ingl.k. flat) aitasid korrigeerida filtritele ja CCD-kaamera kvartsaknakesele langenud tolmuteradest põhjustatud "sõõrikuid" ja vinjeteerimisest tingitud vaatevälja ebaühtlast valgustatust.

Teooriast nii palju:

• Igas andmekaadris on esindatud eelpingenivoo (bias) ja pimekaader (dark). Need tuleb lahutada.
• Tolmuteradest põhjustatud varjutused saab välja taandada, kui jagada andmekaadrit tasaväljakaadriga (flat)
• Igas tasaväljakaadris ja pimekaadris on ka eelpingenivoo olemas - lahutame selle maha
• Kui kõigi andmekaadrite säriaegade jaoks ei ole tehtud pimekaadreid, on võimalik olemasolevaid skaleerida. Seda tohib teha ainult siis, kui eelpingenivoo on lahutatud.
• Ka andmekaadritele vastava säriajaga pimekaadritest lahutame eelpingenivoo - kuid see olgu juba eelnevalt müra vähendamiseks keskmistatud.

Ehk siis korrektse töötluse "valem" on selline:

Mõned näited kogutud andmekaadritest (kaks korda vähendatud!):
Eelpingekaader (säriaeg 0 sekundit, 5 kaadrit keskmistatud):

Pimekaader (säriaeg 120 sekundit, 5 kaadrit keskmistatud):

Tasaväljakaader V-filtri jaoks (säriaeg 30 sekundit, 3 kaadrit keskmistatud):

Üksikkaader M57-ga V-filtris (säriaeg 120 sekundit):

Pilte töötlesin suurepärase vabavaralise programmiga Iris, mille võib leida aadressilt http://www.astrosurf.com/buil.

Esmalt leidsin mediaankeskmise (et eemaldada juhuslikult hälbivaid pikslite väärtusi) kõigist eelpingekaadritest (pilt ülal).

Seejärel valmistasin ette pimekaadrid nii tasaväljale kui andmekaadritele. Lahutasin kõigist pimekaadritest keskmise eelpingekaadri. Seejärel leidsin ka iga säriaja mitmest pimekaadrist mediaankeskmise kaadri (pilt ülal).

Käsuga OPT3 sobitasin pimekaadri kõige paremini üksikute tasaväljakaadritega. Tasaväljakaadrid olid tehtud vastu koidutaevast ning päikesetõusu lähenedes muutus ka kaadrites maksimaalse signaali nivoo. Mediaani on mõtet leida vaid sel juhul, kui keskmistatavate kaadrite keskmised nivood on samad. Sestap tuli tasaväljakaadreid käsuga NOFFSET2 abil muuta, nihutades kõikide kaadrite keskmised nivood 10000 juurde. Ja jällegi leida mediaankeskmine kaader (pilt üleval). See protseduur tuli eraldi läbi teha igas filtris tehtud tasaväljakaadritega.

Nagu toodud keskmise V-filtri tasaväljakaadri juures näha, on CCD kaadri nurgad on tumedamad, justkui ära lõigatud. "Pimedad nurgad" on tingitud sellest, et kasutatavad filtrid on selle CCD-kaamera jaoks veidi liiga väikesed. Kui nüüd jagada andmekaadreid sellise tasaväljakaadriga, võimendatakse kaadrite nurkades tugevasti üles juhuslikku müra. Selle vältimiseks lõikasin kõigist kaadrite keskosast välja ruudukujulise piirkonna, külgede pikkusega 600 pikslit (koordinaadid esialgse kaadri pikslites x=200..800, y=200,800). Kõige mugavamini sai väljalõikamist teha käsuga WINDOW2 pilt wpilt 200 200 800 800 number. Siin on pilt täiskaadri nimi kujul pilt1 .. pilt5, lõigatud failid salvestatakse automaatselt nimedega wpilt1 .. wpilt5. Viimane "number" näitab, kui mitut kaadrit, nime algusega pilt, tahetakse töödelda. Toodud näites on number siis 5. Nüüd tegin filtrite kaupa automaatse eeltöötluse käsuga Processing->Preprocessing(2). Lubasin seejuures ka pimekaadrite optimeerimist andmekaadrite jaoks ning kasutasin kaadrite joondamiseks lineaarset meetodit.

Iga filtri korral muutsin eeltöödeldud andmekaadrite fooni nivoo NOFFSET2 käsuga 100-ks ning lõpuks leidsin filterhaaval kaadrite mediaankeskmised (igas filtris siis viiest kaadrist). Tulemus oli võrreldes üksiku kaadriga palju parem! Salvestasin kõigi filtrite mediaankaadrid nimedega a1 (R-filter), a2 (V-filter) ja a3 (B-filter).

Seejärel joondasin erinevate filtrite keskmistatud kaadrid omavahel, kasutades graafilist liidest Processing->Deep-sky registration. Jällegi tarvitasin lineaarset meetodit (sest B-filtri kaadritel oli liialt vähe heledaid tähti).

Edasine värvipildi tekitamine toimus View->(L)RGB abil, laadides siis sobivate filtrite pildid vastavatesse RGB kanalitesse. Lisasin ka heleduskanali, proovimise järel ja kõhutunde pärast valisin selleks R-filtri kujutise.

Ausalt öeldes ületas tulemus mu kõige suuremadki ootused. Otsustasin siiski proovida veel paremat tulemust saada. Katsetasin Richardson-Lucy dekonvuleerimist (e. kujutise taastamist punktallikate (st. tähtede) kujutiste abil) käsuga RL2 60 0. Enne ähmased detailid M57 kettas tulid välja "nagu päris". Ainsaks miinuseks oli tähtede värvi liigne küllastumine. Võimalik et selle põhjuseks oli (juba algusest peale) mitte päris õige värvitasakaal.

Pildid ise ka siis: Normaalsuuruses oli pilt selline:

Kahekordselt üles suurendatult ja lõigatult aga selline:

Võrdluseks saate minu tulemust võrrelda Hubble kosmoseteleskoobi abil tehtud Astronoomia päevapildiga.

Loodetavasti oli mõnele huvilisele minu kirjutisest kasu kas siis inspiratsiooniallikana või praktiliste näpunäidete näol. "Vaatleja" toimetus ootab ka teie pilte!