ในช่วงวันที่ 26-28 ก.ค. 55 ที่ผ่านมาทางสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ ได้จัดโครงการอบรมเทคนิคการถ่ายภาพดาวเคราะห์สำหรับนักดาราศาสตร์สมัครเล่น โดยได้เชิญ คริสโตเฟอร์ โก (Christopher Go) จากประเทศฟิลิปปินส์ เพื่อเป็นวิทยากรในการอบรม คริสโตเฟอร์ โก หรือที่คนไทยบางส่วนเรียกว่า "คุณโก๊ะ" ซึ่งเป็นนักดาราศาสตร์สมัครเล่นที่มีชื่อเสียงโด่งดัง และเป็นผู้ค้นพบ (Junior Red Spot) บนดาวพฤหัสบดี ซึ่งทำให้ทั่วโลกรวมทั้งองค์การบริหารการบินอวกาศสหรัฐ (นาซา) ถึงกับทึ่งในความสามารถ และได้รับยกย่องให้เป็นราชาแห่งการถ่ายภาพดาวเคราะห์ (King of Planetary Imaging) ซึ่งในโลกเรามีอยู่ไม่เกิน 10 ท่าน และปัจจุบัน คริสโตเฟอร์ โก ยังเป็น Contributor ทำงานร่วมกับนาซาในการบันทึกภาพดาวเคราะห์อีกด้วย (ดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ http://astro.christone.net/)
ส่วนในการอบรมในครั้งนี้ได้รับเกียรติจาก ดร.ศรัณย์ โปษยะจินดา รองผู้อำนวยการสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ เป็นวิทยากรร่วมในการบรรยายภาคภาษาไทย โดยมีผู้เข้าร่วมโครงการฝึกอบรมจำนวนมาก ซึ่งมีนักทั้งดาราศาสตร์สมัครเล่น นักถ่ายภาพ และผู้ที่สนใจเข้าร่วม กิจกรรมดังกล่าวสถาบันได้เปิดโอกาสให้นักดาราศาสตร์สมัครเล่นทั้งชาวเชียงใหม่และชาวกรุงมีโอกาสเข้าร่วม โดยแบ่งเป็น 2 รุ่น รุ่นแรกจัดขึ้น ณ สำนักงานสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ จังหวัดเชียงใหม่ พร้อมทั้งพาไปเยี่ยมชมหอดูดาวแห่งชาติเฉลิมพระเกียรติ 7 รอบพระชนมพรรษา กม.ที่ 4.4 อุทยานแห่งชาติดอยอินทนนท์ และรุ่นที่ 2 จัดขึ้น ณ จัตุรัสวิทยาศาสตร์ อพวช. จตุรัสจามจุรี กรุงเทพฯ
สำหรับเนื้อหาการอบรมเป็นการเรียนรู้เกี่ยวกับการทำงานพื้นฐานของอุปกรณ์ที่ใช้ในการบันทึกภาพดาวเคราะห์ การเลือกใช้อุปกรณ์ให้เหมาะสม การเลือกวัตถุ กระบวนการทำ Image processing และเทคนิคการถ่ายภาพเบื้องต้นในรูปแบบต่างๆ และ คริสโตเฟอร์ โก ได้เผยเคล็ดลับการถ่ายภาพดาวเคราะห์ไว้อย่างละเอียด ส่วนจะมีเทคนิคอะไรกันบ้างนั้นผมก็พอจะสรุปมาเป็นข้อๆ มาลองดูกันครับ
3 สิ่งที่ทำให้นักดาราศาสตร์สมัครเล่น สามารถสร้างภาพออกมาอย่างสวยงาม คือ
1. วิวัฒนาการของกล้องถ่ายภาพที่ทันสมัย2. อุปกรณ์รับส่งข้อมูลความเร็วสูง3. Soft Ware ที่ช่วยในการประมวลผลภาพถ่าย
อุปกรณ์สำคัญสำหรับการถ่ายภาพดาวเคราะห์
1. กล้องโทรทรรศน์
สิ่งสำคัญสำหรับการถ่ายภาพดาวเคราะห์คือขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางกระจกของกล้องโทรทรรศน์ (Mirror diameter) และความยาวโฟกัส (Focal Length) เพราะยิ่งขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางกระจกของกล้องมากเท่าไร กล้องก็จะสามารถรวมแสงได้มากเท่านั้น และเมื่อกล้องมีความยาวโฟกัสมากขึ้นเท่าไรกล้องก็จะมีกำลังขยายมากขึ้น ทำให้ภาพดาวเคราะห์มีรายละเอียดชัดเจนและมีขนาดใหญ่ตามลำดับ
2. อุปกรณ์สำหรับบันทึกภาพ
สำหรับอุปกรณ์ที่ในการบันทึกภาพดาวเคราะห์ จะใช้เป็นกล้องถ่ายวีดีโอที่มีความไวแสงสูงๆ จะไม่นิยมใช้กล้องดิจิตอลSLR ซึ่งแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก คือ ประเภทสำหรับผู้เริ่มต้น และประเภทสำหรับนักดาราศาสตร์หรือผู้ที่จริงจังกับการถ่ายภาพ ดังนี้
1. สำหรับผู้เริ่มต้นการถ่ายภาพแนะนำให้ลองถ่ายภาพด้วยกล้องเว็บแคม (WebCam) ที่มีขายตามร้านอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ทั่วไป โดยควรเลือกเว็บแคมที่มีความไวแสงสูงๆ ภาพที่ได้จากเวปแคมจะไม่ใช่ภาพเดี่ยว ๆ เหมือนกับกล้องทั่วไป แต่ภาพที่ได้จะเป็นไฟล์วีดีโอซึ่งมีความละเอียดถึง 640x480 pixel ซึ่งข้อดีสำหรับการใช้เว็บแคม คือ มีราคาถูก ได้ภาพวีดีโอเป็นภาพสี แต่ข้อเสียก็คือ มีสัญญาณรบกวน (Noise) ค่อนข้างมาก และมี Frame rate ต่ำ ประมาณ 24 – 30 fps (Frame rate คือ อัตราการแสดงภาพเคลื่อนไหวในหนึ่งวินาที)
2. สำหรับนักดาราศาสตร์หรือผู้ที่จริงจังกับการถ่ายภาพ แนะนำให้เลือกใช้ CCD สำหรับถ่ายภาพทางดาราศาสตร์ ซึ่งมีข้อดี คือสามารถปรับเกรนภาพได้สูง มี Frame rate สูง ประมาณ 60 – 120 fps และมีสัญญาณรบกวน (Noise) ต่ำ แต่จำเป็นต้องใช้ร่วมกับคอมพิวเตอร์ความเร็วสูง
CCD สำหรับถ่ายภาพทางดาราศาสตร์ นั้นยังแยกออกเป็น 2 ประเภท โดยมีข้อแตกต่างดังนี้
เทคนิคและวิธีการ
ประเทศไทยเป็นสถานที่ที่มีจุดสังเกตที่ดีประเทศหนึ่งสำหรับการถ่ายภาพดาวเคราะห์ เนื่องจากดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ จะอยู่บริเวณกลางศรีษะ ซึ่งเป็นบริเวณที่มีค่าทัศนวิสัยของท้องฟ้าที่ดี โดยในการเตรียมตัวในการถ่ายภาพนั้น แนะนำให้วางแผนก่อนเสมอ โดยศึกษาดูตำแหน่งและเวลาของดาวเคราะห์ก่อน ซึ่งแนะนำ ซอฟแวร์ WinJUPOS โดยเลือกเมนู Ephemerides function เพื่อตรวจสอบตำแหน่งและเวลาของดาวเคราะห์ (สามารถดาวน์โหลดได้ที่ http://winjupos.software.informer.com/)
หลังจากการวางแผนเกี่ยวกับตำแหน่งเวลาของดาวเคราะห์แล้ว ก่อนจะเริ่มถ่ายภาพแนะนำให้หลีกเลี่ยงบริเวณจุดตั้งกล้องที่เป็นพื้นซีเมนต์ เนื่องจากความร้อนของพื้นซีเมนต์จะก่อให้เกิดมวลอากาศร้อนเคลื่อนที่ผ่านหน้ากล้องโทรทรรศน์ขณะถ่ายภาพ แต่หากหลีกเลี่ยงไม่ได้ให้ราดน้ำบริเวณพื้นก่อนเพื่อลดความร้อนบริเวณจุดตั้งกล้อง ซึ่งความแตกต่างของอุณภูมินั้นมีผลกับภาพถ่ายเป็นอย่างมาก โดยนอกจากบริเวณพื้นจุดตั้งกล้องแล้ว อุณหภูมิของกล้องโทรทรรศน์กับอุณหภูมิภายนอกก็ควรจะเท่ากันด้วย โดยต้องทำให้อุณหภูมิของกล้องเย็นลงก่อน ซึ่งกล้องระบบปิด เช่น Schmidt-Cassegrain ควรมีระบบพัดลมระบายอากาศให้กับกล้องและควรติดตัววัดอุณหภูมิกล้องทั้งภายในและภายนอก เพื่อตรวจสอบอุณหภูมิก่องก่อนการถ่ายภาพด้วย
Collimate กระจกออปติคอลให้อยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมทุกครั้ง
เพื่อให้ได้ภาพที่มีความคมชัดมาก ที่สุดควรมีการจัดตำแหน่งกระจกออปติคอลให้อยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมของกล้องโทรทรรศน์หรือที่เรียกกันว่า "การ Collimate” โดยทำการ Collimate อย่างละเอียดทุกครั้งก่อนการถ่ายภาพ เนื่องจากบางครั้งในการเคลื่อนย้ายอุปกรณ์กล้องโทรทรรศน์อาจถูกกระทบกระเทือนจนทำให้กระจกกล้องโทรทรรศน์คลาดเคลื่อนได้ ซึ่งมีเคล็ดลับดังนี้
1. ดาวที่จะใช้ในการ Collimate ควรอยู่สูงจากขอบฟ้าไม่ต่ำกว่า 70 องศา
2. ใช้ Red Filter ในการ Collimate จะให้ผลดีที่สุด เนื่องจากผลทางด้านค่าทัศนวิสัย (Seeing) จะน้อยที่สุดเมื่อใช้กับ Red Filter
3. ใช้หน้าจอคอมพิวเตอร์ในการดูภาพขณะปรับ Collimate ไม่ควรใช้ Eyepiece ในการปรับเนื่องจากมีความละเอียดในการสังเกตภาพดาวขณะ Collimate จะน้อยกว่าการสังเกตจากหน้าจอคอมฯ ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าและละเอียดกว่า
ซอฟแวร์ที่ใช้ในการควบคุมการถ่ายภาพ
แนะนำให้ใช้ซอฟแวร์ที่มีชื่อว่า(สามารถดาวน์โหลดได้ที่ http://firecapture.wonderplanets.de/) ซึ่งสามารถควบคุมอุปกรณ์ถ่ายภาพได้เกือบทุกยี่ห้อ และมีฟังชั่นการปรับค่าต่างๆค่อนข้างมาก สามารถเลือกรูปแบบไฟล์, การกำหนดเวลา, จำนวนเฟรมในการถ่ายได้, การปรับเกรนภาพ และการปรับความสว่างของภาพได้อีกด้วย
ในการถ่ายภาพดาวเคราะห์ เราจะเลือก Capture เฉพาะบริเวณดาวเคราะห์เท่านั้น เพราะเป็นบริเวณที่เราต้องการรายละเอียดของดาวเคราะห์ ไม่จำเป็นต้องเลือกพื้นที่ด้านข้างที่ไม่จำเป็นเนื่องจากจะทำให้เปลืองพื้นที่จัดเก็บและส่งผลต่อ Frame rate ในการถ่ายภาพอีกด้วย
3 สิ่งที่ควรใส่ใจก่อนการถ่ายภาพดาวเคราะห์
1. การปรับโฟกัสอย่างละเอียดสำหรับการถ่ายภาพดาวเคราะห์
เมื่อดาวเคราะห์ที่เราต้องการถ่ายภาพอยู่ที่ระดับความสูงจากขอบฟ้าต่ำกว่า 60 องศา สำหรับ CCD ถ่ายภาพทางดาราศาสตร์แบบขาวดำ นั้นควรทำการปรับโฟกัสที่ Filter Green และเมื่อดาวเคราะห์อยู่ที่ระดับความสูงจากขอบฟ้าสูงกว่า 60 องศา ก็ให้ใช้ Filter Blue ในการโฟกัส ทั้งนี้ในการปรับโฟกัสยิ่งละเอียดมากเท่าไหร่ ภาพที่ได้ก็จะมีความคมชัดและรายละเอียดดีมากเท่านั้น ซึ่งถือเป็นสิ่งสำคัญที่ควรใส่ใจอีกประการหนึ่งสำหรับการถ่ายภาพดาวเคราะห์
2. Frame rate
จำนวน Frame rate ก็เป็นสิ่งที่สำคัญในการถ่ายภาพซึ่งนอกจากจะขึ้นอยู่กับความสามารถของอุปกรณ์บันทึกภาพแล้ว เทคนิคในการ Capture เฉพาะบริเวณดาวเคราะห์ก็มีส่วนสำคัญในการทำให้ความเร็วในการถ่ายภาพเพิ่มขึ้น ซึ่งยิ่งถ่ายภาพได้เร็วเท่าไหร่ ก็จะได้จำนวนภาพที่มากขึ้นเท่านั้น และส่งผลให้ได้ภาพที่ดีมากยิ่งขึ้น โดยปกติมักถ่ายภาพที่ประมาณ 2,000 เฟรม แล้วนำมาเลือกเฉพาะเฟรมที่ดีที่สุดแค่ 1,000 เฟรมเท่านั้นเพื่อนำมาใช้ในการประมวลผล
3. การควบคุมอุณหภูมิ
ในการบันทึกภาพนั้น อุปกรณ์ในการถ่ายภาพไม่ว่าจะเป็นเว็บแคม หรือ CCD ถ่ายภาพทางดาราศาสตร์นั้น อุณหภูมิมีผลต่อภาพอย่างยิ่ง เนื่องจาก เมื่ออุปกรณ์มีอุณหภูมิสูงขึ้นก็จะเกิดสัญญาณรบกวน ที่เราเรียกกันคุ้นหูว่า Noise เพิ่มขึ้น ดังนั้นหากเราสามารถควบคุมให้อุปกรณ์บันทึกภาพให้มีอุณหภูมิต่ำได้มากเท่าไหร่ Noise ก็จะน้อยตามลงมาด้วย และควรควบคุมอุณหภูมิให้คงที่ด้วย ก็จะทำให้ภาพที่ถ่ายมีคุณภาพมากยิ่งขึ้นด้วย
เวลาและกำลังขยายที่ใช้ในการถ่ายภาพดาวเคราะห์
สำหรับเวลาในการถ่ายภาพดาวเคราะห์แต่ละดวงนั้น จะมีเวลาแตกต่างกันไปทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความเร็วในการหมุนรอบตัวเองของดาวดวงนั้นๆ โดยจะยกตัวอย่างดาวเคราะห์ที่นิยมถ่ายกันมากที่สุด 3 ดวง ดังนี้
ดาวพฤหัสบดี (Jupiter) มีความเร็วในการหมุนรอบตัวเองโดยใช้เวลา 9 ชั่วโมง 50 นาที ในการหมุนรอบตัวเอง 1 รอบ
- ควรใช้เวลาในการถ่ายภาพไม่เกิน 2 นาที เนื่องจากดาวพฤหัสบดีมีความเร็วในการหมุนรอบตัวเองค่อนข้างเร็ว ซึ่งในกรณีที่เป็น CCD ถ่ายภาพทางดาราศาสตร์แบบขาวดำ ที่ต้องเปลี่ยน Filter RGB ให้ใช้เวลา 30 วินาที / Filter ในการถ่ายภาพ
- ใช้กำลังขยายไม่ต่ำกว่า 30 เท่า ของขนาดหน้ากล้องโทรทรรศน์
ดาวเสาร์ (Saturn) มีความเร็วในการหมุนรอบตัวเองโดยใช้เวลา 10 ชั่วโมง 15 นาที ในการหมุนรอบตัวเอง 1 รอบ
- ควรใช้เวลาในการถ่ายภาพไม่เกิน 3 นาที เนื่องจากดาวเสาร์อยู่ห่างจากโลกมากกว่าดาวพฤหัสบดีและมีความสว่างน้อยกว่า ซึ่งในกรณีที่เป็น CCD ถ่ายภาพทางดาราศาสตร์แบบขาวดำที่ต้องเปลี่ยน Filter RGB ให้ใช้เวลา 60 วินาที / Filter ในการถ่ายภาพ
- ใช้กำลังขยายไม่ต่ำกว่า 30 เท่า ของขนาดหน้ากล้องโทรทรรศน์
ดาวอังคาร (Mars) มีความเร็วในการหมุนรอบตัวเองโดยใช้เวลา 24 ชั่วโมง 37 นาที ในการหมุนรอบตัวเอง 1 รอบ
- ควรใช้เวลาในการถ่ายภาพไม่เกิน 4 นาที เนื่องจากดาวอังคารมีขนาดค่อนข้างเล็ก และหมุนช้ากว่าดาวพฤหัสบดี และดาวเสาร์ จึงสามารถใช้เวลาในการถ่ายได้มากกว่า ซึ่งในกรณีที่เป็น CCD ถ่ายภาพทางดาราศาสตร์แบบขาวดำที่ต้องเปลี่ยน Filter RGB ให้ใช้เวลา 60 วินาที / Filter
- ใช้กำลังขยายไม่ต่ำกว่า 50 เท่า ของขนาดหน้ากล้องโทรทรรศน์
- ควรถ่ายผ่าน Filter ที่ป้องกันรังสี UV-IR ด้วยเพื่อให้สามารถเก็บรายละเอียดสีของบรรยากาศบนดาวอังคารได้
การประมวลผลภาพถ่าย
หลังจากการถ่ายภาพดาวเคราะห์ด้วยอุปกรณ์ดังที่กล่าวมาข้างต้นแล้วเราจะได้ไฟล์วีดีโอมาในรูปแบบไฟล์ AVI. โดยเราจะนำไฟล์ดังกล่าวไปสร้างเป็นภาพนิ่งที่มีรายละเอียดที่ดีที่สุด ด้วยโปรแกรม AutoStakkert ซึ่งเป็นฟรีแวร์ที่มีความสามารถในการทำ Stacking Image ได้อย่างดีเยี่ยม ความสามารถของโปรแกรมจะทำการเลือกตำแหน่งจุดอ้างอิงในการทำ Alignment ได้อย่างละเอียดและเป็นโปรแกรมที่เหมาะกับการประมวลผลภาพดาวเคราะห์ (สามารถดาวน์โหลดได้ที่ http://www.autostakkert.com/wp/download/)
จากขั้นตอนการทำ Stacking Image ด้วยโปรแกรม AutoStakkert แล้วจะได้ภาพดาวเคราะห์ที่มีรายละเอียดที่ดี ขั้นตอนต่อไปให้นำไฟล์ที่ได้ไปทำการปรับค่าความคมชัดอีกครั้งด้วยโปรแกรม Registax อีกครั้งเพื่อให้ได้ภาพที่มีรายละเอียดและความคมชัดมากที่สุด ในขั้นตอนนี้เราจะ Save ภาพออกมาในรูปแบบไฟล์ TIFF (สามารถดาวน์โหลดได้ที่ http://www.astronomie.be/registax/download.html)
ขั้นตอนสุดท้ายของกระบวนการประมวลภาพ คือการนำไฟล์ภาพที่ได้ไปปรับค่าความสว่าง, ความเปรียบต่าง, ความคมชัดและการจัดการสัญญาณรบกวน (Noise) ด้วยโปรแกรม Photoshop ถือเป็นอันเสร็จสิ้นกระบวนการครับ
นอกจากที่ได้กล่าวมาทั้งหมดข้างต้นในปัจจุบันเราสามารถทำการถ่ายภาพดาวเคราะห์ที่มีความเร็วในการหมุนรอบตัวเองค่อนข้างเร็ว เช่น ดาวพฤหัสบดี หรือดาวเสาร์ ให้สามารถถ่ายภาพได้นานขึ้น โดยไม่ต้องกังวลเรื่องภาพที่ได้เมื่อนำมาการทำ Stacking Image จะยืดไม่คมชัดเนื่องจากภาพมีการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของรายละเอียดต่างๆ โดยสามารถแก้ปัญหาดังกล่าวนี้ด้วยโปรแกรม WinJUPOS ได้ก็จะทำให้ภาพถ่ายมีรายละเอียดดียิ่งขึ้นและมีความคมชัดมากยิ่งขึ้นอีกด้วย
ทั้งหมดที่ผมได้กล่าวมานั้น เป็นเพียงเคล็ดลับและเทคนิคของการถ่ายภาพดาวเคราะห์ที่ Christopher Go แนะนำมาอาจจะยังไม่ระเอียดมากนัก ซึ่งยังมีวิธีและขั้นตอนในการประมวลผลภาพอีกมากมาย ผมก็จะขออนุญาตติดไว้ก่อน ซึ่งต้องขอเวลาในการเรียบเรียงและฝึกฝนเทคนิคแล้วจะนำมาเขียนอธิบายในคอลัมน์ต่อๆ ไปครับ
***********
เกี่ยวกับผู้เขียน
ศุภฤกษ์ คฤหานนท์
สำเร็จการศึกษาครุศาสตรบัณฑิต สาขาฟิสิกส์ จากมหาวิทยาลัยราชภัฏเชียงใหม่ และครุศาสตรมหาบัณฑิต สาขาเทคโนโลยีและการสื่อสาร จากมหาวิทยาลัยราชภัฏเชียงใหม่
ปัจจุบันเป็นเจ้าหน้าที่สารสนเทศทางดาราศาสตร์ สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) หรือ สดร., เคยทำวิจัยเรื่อง การทดสอบค่าทัศนวิสัยท้องฟ้าบริเวณสถานที่ก่อสร้างหอดูดาวแห่งชาติ มีประสบการณ์ในฐานะวิทยากรอบรมการดูดาวเบื้องต้น และเป็นวิทยากรสอนการถ่ายภาพดาราศาสตร์ในโครงการประกวดภาพถ่ายดาราศาสตร์ ประจำปี 2554 ของ สดร.ในหัวข้อ “มหัศจรรย์ภาพถ่ายดาราศาสตร์ในเมืองไทย”
“คุณค่าของภาพถ่ายนั้นไม่เพียงแต่ให้ความงามด้านศิลปะ แต่ทุกภาพยังสามารถอธิบายด้วยหลักการทางวิทยาศาสตร์ได้อีกด้วย”
อ่านบทความ ศุภฤกษ์ คฤหานนท์ ทุกวันจันทร์ที่ 1 และ 3 ของเดือน
