Primi passi con la webcam

Presentazione sul tema: "Primi passi con la webcam"— Transcript della presentazione:

1 Primi passi con la webcam
22/09/2018 Corso di Astrofotografia

2 Corso di Astrofotografia
Sommario Camere elettroniche Come si fanno i colori La tricromia coi filtri colorati Veri o falsi colori? Corso di Astrofotografia

3 Corso di Astrofotografia
La camera CCD Una camera CCD e’ una macchina fotografica elettronica, che usa un sensore elettronico (CCD o CMOS) al posto della vecchia pellicola fotosensibile a effetto chimico. Questo sensore e’ una matrice rettangolare di elementi sensibili alla luce (pixels), che possono essere sensibili ai colori oppure no (camere in B/N). Dovendo scegliere una camera bisogna badare a: Le dimensioni del sensore Le dimensioni dei pixels La sensibilita’ del sensore 22/09/2018 Corso di Astrofotografia

4 Corso di Astrofotografia
Esempi di camere CCD Nella nostra vita quotidiana abbiamo a che fare con diversi tipi di camere elettroniche: Webcam per videoconferenze e videotelefonate attaccate ai PC Macchine fotografiche integrate nei cellulari Macchine fotografiche “digitali” Telecamere per filmini amatoriali Telecamere di sorveglianza Le differenze sono nel numero di pixels (risoluzione), nella sensibilita’, nella precisione di resa di luminosita’ e colori. 22/09/2018 Corso di Astrofotografia

5 Webcam tipica (dimensioni)
Sensore 3.5x2.6 mm Pixel 5.5 micron Circa 640x480 pixels Ogni pixel (elemento di immagine), raccoglie la luce che cade su di esso e accumula carica elettrica in proporzione alla quantita’ di luce. Finita la posa, la carica elettrica viene letta e trasferita al PC che riproduce su ogni punto dello schermo una luminosita’ proporzionale alla carica elettrica raccolta dal sensore. Per avere una immagine a colori occorre sapere per ogni pixel quanta luce e’ caduta per ogni colore fondamentale (esempio Rosso, Verde, Blu) L’immagine e’ quindi costituita di tre “strati”, ciascuno di 640x480 pixels, uno per ciascun colore. 22/09/2018 Corso di Astrofotografia

6 Webcam tipica (numeri)
I valori numerici di intensita’ luminosa registrati dai pixel di una webcam vanno di norma da 0 (buio) a 255 (saturazione), sono quindi rappresentabili con numeri binari di 8 bit (1 byte) Per rappresentare i tre colori RGB di un pixel occorrono quindi 3 byte, e per l’intera immagine 640x480x3 = byte (circa 1 Mbyte) Per rendere le immagini piu’ facilmente trasferibili i dati vengono di solito compressi (perdendo parte dell’informazione) e ridotti a circa byte (60 Kbyte) Per una videoconferenza va benissimo, per fare misure di luminosita’ delle stelle, no. 22/09/2018 Corso di Astrofotografia

7 Corso di Astrofotografia
Webcam tipica (scopo) Lo scopo principale di una webcam NON e’ di fare buone fotografie, ma di ottenere una visione in tempo reale del soggetto: La velocita’ di trasmissione e’ piu’ importante della accuratezza Quasi tutte le webcam hanno un software di controllo che permette di adattare la risposta della camera alla luminosita’ del soggetto Nel caso dell’uso astronomico quasi sempre la regolazione automatica non da’ i risultati migliori, e quindi bisogna intervenire coi comandi manuali per sfruttare al meglio la camera. 22/09/2018 Corso di Astrofotografia

8 Webcam tipica (controllo)
I comandi di una webcam si possono suddividere in vari gruppi: Comandi di acquisizione dell’immagine (Gain, Shutter, white balance) Comandi di riproduzione dell’immagine (brightness, contrast, saturation) Comandi di trasmissione dell’immagine (Rate, Format, orientation, B/W) 22/09/2018 Corso di Astrofotografia

9 Webcam tipica (comandi A)
Shutter (otturatore) = tempo di posa. E’ il tempo in cui la camera accumula la luce per formare l’immagine. Va da millesimi di secondo a 1/30 di secondo. Buone webcam possono andare fino a 1/5 di secondo. Gain (guadagno) = fattore di conversione da elettroni raccolti a conteggi. Tipicamente 1 conteggio ogni 30 elettroni. Un guadagno alto permette di vedere sorgenti piu’ deboli, ma aumenta il rumore. White balance (bilanciamento del bianco) = pesa i tre canali di colore per riprodurre al meglio il bianco. Usate outdoor (esterni) se a webcam ha il suo obiettivo, indoor (interni) o fluorescent (lampada fluorescente) se l’obiettivo e’ stato tolto. 22/09/2018 Corso di Astrofotografia

10 Webcam tipica (comandi B)
Brightness (luminosita’) = moltiplica per un fattore i valori numerici dei pixel. Serve per soggetti scuri. Contrast (contrasto) = pesa in modo diverso i valori numerici dei pixel, nel senso di aumentare i valori piccoli e diminuire i grandi. Serve ad evidenziare dettagli poco pronunciati. Saturation (saturazione) = varia la resa dei colori. 22/09/2018 Corso di Astrofotografia

11 Corso di Astrofotografia
Webcam (comandi C) Rate (fps, fotogrammi al secondo) = velocita’ con cui la camera trasmette al PC le immagini. Tipicamente da 5 a Una bassa velocita’ da’ immagini di migliore qualita’. Se il PC e’ lento bisogna usare un valore basso. Format (formato) = dimensione in uscita delle immagini; di solito 640x480, ma i pixel possono essere accoppiati per fare una immagine piu’ piccola e meno rumorosa (es. 320x240), che puo’ essere trasmessa piu’ velocemente, ovviamente a scapito dei dettagli. Orientation (orientazione) . Si possono invertire destra/sinistra o alto/basso B/W (bianco e nero). Si puo’ eliminare il colore mediando i tre canali: si abbassa il rumore ma si perde il colore. Molto utile per riprendere la Luna, che e’ grigia. 22/09/2018 Corso di Astrofotografia

12 Webcam (acquisizione)
La webcam permette di acquisire: immagini (normalmente in formato JPG) filmati (in vari formati a seconda della webcam) Per visualizzare in seguito le immagini e i filmati ottenuti si puo’ usare poi un qualunque programma adatto disponibile sul PC Non scoraggiatevi ai primi tentativi, e soprattutto non pensate di ottenere direttamente al telescopio immagini di Luna e pianeti come quelle che si vedono sulle riviste di astronomia. Le immagini pubblicate sono ottenute facendo la media di centinaia di immagini singole, e poi ritoccate in vario modo per migliorare l’effetto, con appositi programmi (peraltro disponibili anche gratuitamente). 22/09/2018 Corso di Astrofotografia

13 Mettere la webcam al telescopio
Come si puo’ applicare la webcam al telescopio? Ci sono due metodi: A) si applica la webcam all’oculare: cosi’ si vede lo stesso pezzo di cielo che si vedrebbe con l’occhio, ma l’ingrandimento e’ basso e la qualita’ ottica minore. B) si toglie l’obiettivo della webcam e la si mette sul piano focale del telescopio: in questo modo si vede, molto ingrandita, una piccola parte del piano focale del telescopio. Il secondo metodo da’ immagini piu’ nitide in quanto si eliminano due sistemi di lenti: l’oculare del telescopio e l’obiettivo (di solito di bassa qualita’) della webcam. E’ il metodo da usare per riprendere i pianeti (Venere, Marte, Giove, Saturno) e i crateri lunari. 22/09/2018 Corso di Astrofotografia

14 Mettere la webcam al telescopio
La sensibilita’ del sensore di una webcam e’ molto piu’ estesa a lunghezze d’onda infrarosse (IR) di quella del’occhio umano; Per questo nell’obiettivo della wbcam e’ di solito inserito un filtro che taglia l’infrarosso; Se quindi usiamo il secondo metodo per applicare la webcam al telescopio, bisogna inserire un filtro taglia IR (IR-cut) nel nasetto di raccordo tra la webcam e il telescopio, in modo da avere la risposta in colore simile a quella dell’occhio. Se invece applichiamo la webcam col suo obiettivo al’oculare del telescopio, il problema non si pone. 22/09/2018 Corso di Astrofotografia

15 Un telescopio amatoriale
Il Celestron C9.25 del Dipartimento di Fisica della Universita’ La Sapienza 22/09/2018 Corso di Astrofotografia

16 Corso di Astrofotografia
Luna B/N 22/09/2018 Corso di Astrofotografia

17 Corso di Astrofotografia
Luna a colori Senza filtro IR 22/09/2018 Corso di Astrofotografia

18 Corso di Astrofotografia
Giove, Marte,Venere 22/09/2018 Corso di Astrofotografia

19 La Luna occulta Saturno
Philips Toucam-Pro, durata 48 secondi 22/09/2018 Corso di Astrofotografia

20 Transito di Venere sul Sole
22/09/2018 Corso di Astrofotografia

21 Castore (Alfa Geminorum)
22/09/2018 Corso di Astrofotografia