Pruebas con filtro IDAS LPS

Nuestro observatorio (La Bisbal del Penedès) está situado en una zona con mucha contaminación lumínica. Si bien no es tan grave como en una gran ciudad, y a pesar de no estar en el centro de la población, la humedad y el polvo atmosférico hacen que el efecto de la iluminación pública, que ya es malo de por sí, se vean muy agravados. Por este motivo hemos hecho pruebas con un filtro IDAS LPS (Light Pollution Supression) para comprobar qué efecto tiene sobre las fotografías.

Al margen del buen o mal funcionamiento filtrando las longitudes de onda no deseadas, una de las cosas que más nos preocupa es la atenuación en la señal que pueda introducir. Por desgracia en esta zona no es frecuente disponer de noches completamente despejadas, y la mayor parte de las veces no podemos hacer exposiciones en varias noches. Si el efecto de utilizar el IDAS implica alargar mucho los tiempos de exposición, nos encontraremos con que sólo podremos hacer unas pocas tomas cada noche.

La función del filtro es eliminar las frecuencias lumínicas correspondientes a las lámparas que se usan en la iluminación urbana. Principalmente se trata de lámparas que usan gases de sodio o mercurio y por tanto las frecuencias de emisión corresponden a los espectros de emisión del sodio (Na) o mecurio (Hg). En el siguiente gráfico se puede ver la respuesta en frecuencia del filtro que proporciona el fabricante. Se han señalado las bandas de emisión del Na y Hg para que pueda verse como son atenuadas al máximo.

Hay que tener en cuenta que una de las frecuencias que más interesa conservar es la banda alfa del hidrógeno (Hα), ya que es lo que más predomina entre los objetos celestes. Esto corresponde a una frecuencia de 656,2nm, así que tal y como se ve en el gráfico, en esa banda se respeta la señal.

Para hacer las pruebas hemos escogido un objetivo que se encuentra justo encima de la población, para forzar la exposición a la polución lumínica. Concretamente se trata de M81 (Bode) y cerca su compañera M82 (Cigar Galaxy).

Las características de la prueba son las siguientes:

  • 2 fotos una con IDAS y otra sin IDAS
  • Cámara: Canon 400D modificada
  • Sensibilidad: 400ISO
  • Filtro Hutech IDAS LPS
  • Tiempo de exposición: 600s

Y en los resultados de las fotos vamos a obervar las siguientes características:

  • Cambio en la iluminación de fondo (espacio sin estrellas)
  • Cambio en la iluminación de un objeto brillante
  • Cambio en el balance de blancos
  • Cambio en el contraste general

Para empezar vemos cómo han quedado ambas tomas en la imagen RAW (sin debayerizar). La imagen izquierda corresponde a la toma con IDAS:

Se aprecia fácilmente que el fondo del cielo se ha oscurecido notablemente. A primera vista también parece que la luminosidad de los objetos brillantes es ligeramente menor, pero como veremos a continuación, aunque sí que se reduce ligeramente, no es tan pronunciado como puede parecer.

En la siguente foto vemos una ampliación para comparar con más detalle las diferencias:

Aquí vemos que claramente están ocurriendo dos cosas:

  • La foto sin IDAS está mucho mejor enfocada que la que no lo tiene. En realidad el enfoque se ha realizado con el mismo cuidado en ambas, pero evidentemente el resultado no ha sido el mismo. En realidad creo que esto se debe precisamente al filtro, ya que me da la impresión de que la eliminación de la iluminación de fondo ha propiciado que se pueda hacer el enfoque con mucha más exactitud. Primer punto a favor del IDAS
  • Realizando un par de mediciones puedo comprobar que las zonas más brillantes están practicamente igual de expuestas en ambas fotos, así que en principio podríamos suponer que el filtro no está afectando a los objetos celestes. Más adelante lo comprobaremos cuantitativamente
  • El efecto más interesante se puede apreciar en la diferencia que hay en la iluminación de los distintos sensores de la matriz de Bayer. En la foto sin IDAS se observa muy claramente los píxels que corresponden a cada sensor (los más oscuros son los correspondientes al azul) y además hay una diferencia muy marcada con los correspondientes al rojo y verde, que presentan una exposición mucho mayor. En cambio, en la foto con IDAS las diferencias de iluminación son mucho menores.

Para que podamos ver el efecto real sobre el color, la siguiente foto muestra una ampliación de M82 ya en color (no se han tocado los histogramas en ningún caso). En este caso la imagen derecha corresponde a la foto con IDAS:


Ya resulta evidente que con IDAS obtenemos unos resultados mucho más satisfactorios (al margen del problema de enfoque). El contraste conseguido es claramente mejor e incluso el balance de blancos está mucho más equilibrado. Para acabar de verlo con números en la mano, comparemos los histogramas de ambas fotos:

Histograma de la foto sin IDAS:

Los picos que se ven en el histograma obviamente corresponden al espacio profundo, ya que es el que ocupa la mayor parte de la foto. Resulta obvio el desequilibrio de colores que hay entre los diferentes canales. Concretamente el valor de los picos de cada uno de los colores es el siguiente (en una escala de 0 a 1):

  • R: 0.193634
  • G: 0.179232
  • B: 0.113567

Histograma con IDAS:

Resulta claro que la exposición de todos los canales está mucho más equilibrada que antes.

  • R: 0.102896
  • G: 0.105183
  • B: 0.092607

Sería un error comparar la pérdida de señal provocada por el filtro utilizando estos valores, porque estamos analizando los valores más oscuros (espacio profundo) que deberían ser próximos a cero y además hay que tener en cuenta el ruido de fondo provocado por la cámara (que no es poco).

Pérdida de señal

Por desgracia no es sencillo comparar la atenuación que ha sufrido la señal entre ambas fotos, porque en la imagen sin IDAS el desenfoque es suficiente para provocar de por sí una atenuación importante de la señal, y resulta complicado compararlo con la otra foto.

Curiosamente, en la foto con IDAS, el hecho de haber enfocado mucho mejor hace que la señal sea incluso superior a la de la foto sin IDAS. Por tanto, la posible atenuación que haya podido introducir ha sido sobradamente compensada por el mejor enfoque. Y lo más importante es que el contraste ha mejorado notablemente, lo que nos permitirá separar mucho mejor los objetos celestes del fondo en cualquier procesado posterior que podamos hacer.

Conclusiones

Parece claro que el uso del filtro es muy recomendable, ya que influye muy positivamente en los siguientes aspectos:

  • Enfoque: al eliminar gran parte de la luminosidad de fondo, el procedimiento de enfoque resulta mucho más sencillo y preciso
  • Contraste: El brillo de los objetos celestes se mantiene muy bien (es inevitable cierta pérdida, pero no es muy apreciable) y en cambio el fondo se torna mucho más oscuro, lo que hace mucho más fácil separar ambos y las imágenes resultan mucho más nítidas.
  • Tiempo de exposición: al eliminarse en gran medida la polución lumínica, el resultado de las exposiciones largas es mucho mejor. Antes de usar el IDAS, a medida que aumentaba la exposición se producía un incremento notable de la luminosidad de fondo en las fotos con la consiguiente pérdida de contraste.
  • Fotografía de objetos a menor altitud: antes era impensable para nosotros apuntar a objetivos bajos, ya que la claridad del cielo aumenta mucho a medida que nos acercamos al horizonte debido a la presencia de poblaciones cercanas.
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