Astrofotografía: Cámaras de color vs. Monocromo con filtros

¿Qué es mejor para la astrofotografía, una cámara en color o mono? Ambos por supuesto!

Anteriormente, les rogué a los principiantes que comenzaran con cámaras monocromas. Son más sensibles y producen imágenes en blanco y negro que son más fáciles de aprender a calibrar y ajustar. Las imágenes en blanco y negro pueden ser bastante hermosas y revelar sutiles contrastes y matices de formas que el color no puede. No fue mi blog más popular. La gente solo quiere color.

Filtros de colores que giran en su lugar frente a una cámara monocroma.
Richard S. Wright Jr.

Está bien, pero las cámaras monocromas también pueden producir imágenes en color cuando se combinan con una rueda de filtros. ¿Es esa una mejor ruta que usar una cámara de un solo color (OSC)? Bueno, eso es como preguntar cuál es mejor, ¿un automóvil o un camión? Eso depende de lo que quieras de tu vehículo. Conozco personas con un automóvil y un camión, y al igual que ellos, uso ambos enfoques para crear mis imágenes en color.

El enfoque de imagen más versátil es usar un sensor monocromo emparejado con una rueda de filtro. Con esta configuración, puede tomar fotografías en color con filtros rojo, verde y azul. También puede tomar una imagen sin filtros, que luego puede combinar con sus datos de color para mejorar en gran medida su relación señal / ruido.

Además, las cámaras monocromas pueden capturar imágenes en regiones particulares del espectro, incluso más allá de la luz visible, cuando se combinan con filtros de banda estrecha. Analizar la luz en estas longitudes de onda específicas puede enseñarnos más sobre el objetivo fotografiado que lo que se puede obtener de una imagen de color RGB.

Se combina una exposición separada en rojo, verde y azul para crear una imagen en color con una relación S / N alta.
Richard S. Wright Jr.

Los usuarios de cámaras en color sacrifican parte de esta libertad creativa (y datos científicamente útiles) por la conveniencia de tomar solo una exposición para crear una imagen en color. Para su crédito, los datos de OSC requieren mucho menos trabajo para procesar que ensamblar una imagen en color de varios canales de color separados. Pero algunos creen erróneamente que una sola exposición a OSC le proporciona tres veces los datos de una cámara monocroma, lo que requiere tres exposiciones.

No exactamente.

Esta imagen de banda estrecha muestra hidrógeno ionizado, oxígeno y azufre
Richard S. Wright Jr.

Independientemente de si está filmando M42, la Nebulosa de Orión o la fiesta de cumpleaños de su hijo, el sensor de una cámara en color está formado por píxeles individuales con pequeños filtros que registran la luz roja, verde y azul. El detector se divide en una cuadrícula estampada, conocida como filtro Bayer, que contiene 25% de píxeles filtrados en rojo, 50% en verde y 25% en azul. La imagen de salida final utiliza estos datos de color pero llena los espacios entre píxeles con un valor derivado de píxeles adyacentes en un proceso matemático llamado interpolación . Esto funciona bastante bien y es la base de casi todas las cámaras a color disponibles en la actualidad.

Pero los usuarios de cámaras OSC deben comprender que los datos completados no son "reales", ni ayudan a la importante relación señal-ruido de su imagen. Una sola exposición OSC recibe ¼ de la cantidad de datos rojos y azules, y ½ de los datos verdes en comparación con una exposición única con una cámara y filtro monocromáticos.

No hay ningún atajo. Diez minutos de datos son 10 minutos de datos, independientemente de si es monocromo o de un solo color. Un sensor de color es realmente solo un sensor mono con los filtros de color depositados en la parte superior de los píxeles.

Entonces, ¿realmente obtienes los mismos resultados de OSC y cámaras mono? De nuevo, no del todo. En comparación con un filtro de color de alta transmisión frente a una cámara monocromática, la matriz de Bayer bloquea aproximadamente un 30% más de la luz, y con algunos fabricantes se puede bloquear hasta un 50% de luz adicional. Esa es mucha señal perdida.

Crear una imagen en color completa con datos de la cámara OSC.
Cielo y telescopio

En términos de rendimiento bruto y relación S / N con sensores equivalentes, mono gana sin dudas. . . si piensas como un ingeniero Ahora pensemos en ello como un usuario final.

Procesar datos OSC es mucho más fácil que hacer una imagen en color con datos monocromáticos. Para algunas personas, esto es un gran problema (¡especialmente si no son ingenieros y no les gusta pasar más tiempo procesando datos en su computadora!). Todo lo que realmente se necesita es más tiempo de exposición para que los datos de OSC se pongan al día con el enfoque monocromo. Esta es una compensación perfectamente válida.

La misma noche, la misma óptica, sensor Sony 814c frente a 814 mono con filtros. Ambas imágenes tienen una exposición total de 12 minutos, pero la inferior (RGB) exhibe un poco menos de ruido y una respuesta más fuerte de rojo y azul (estirada, lo más cerca posible de la materia prima).
Richard S. Wright Jr.

Además, los sensores actuales son mucho más sensibles que hace solo unos años. Si no está comparando los mismos sensores, un sensor OSC de nueva generación podría tener una mejor sensibilidad y / o un menor ruido de lectura que una cámara monocromática de generación anterior. Si está actualizando una vieja cámara mono a una nueva cámara en color, es posible que vea un buen aumento en el rendimiento, a pesar de tomar la ruta OSC.

El flujo de trabajo también es importante. He realizado muchas ejecuciones de imágenes en las que tengo 3 horas de datos rojos, 45 minutos de datos verdes, pero no datos azules porque el clima se volvió inesperadamente nublado. ¿Necesita reenfocar entre filtros? A veces no, y a veces esto es un showtopper. ¿Viaja y necesita obtener todos sus datos en una noche impredecible? ¿Es una rueda de filtro solo una cosa más que puede salir mal mientras estás en la carretera? La selección del objetivo también es importante: tal vez estás fotografiando un objetivo brillante, y una pequeña pérdida de señal no será un gran problema. Tal vez también tenga una óptica muy rápida como un sistema RASA f / 2 o una lente de cámara muy rápida. En esos casos, recibe tanta señal tan rápido que exponerse solo un poco más no es una carga seria.

En todos estos casos, una cámara a color podría ser la mejor apuesta. Entonces, ¿coche o camión? Claro, un camión puede transportar una carga más pesada, pero a veces es bueno simplemente bajar la capota y disfrutar del viaje.