Fotoğraf makinesiyle Samanyolu

Kanca

Karanlık bir tepede fotoğraf makinen üçayağın üstünde, objektif güneybatıya, Yay takımyıldızının çaydanlığına dönük. Deklanşöre basıyorsun, makine yirmi beş saniye boyunca sessizce ışık topluyor. Ekranda beliren görüntü, gözünün gördüğünden çok daha parlak bir Samanyolu gösteriyor. Ama büyütünce hayal kırıklığı: yıldızlar yuvarlak değil, küçük fasulyelere dönüşmüş.

Sorun makinede değil, üç sayının dengesinde: pozlama süresi, diyafram ve ışık duyarlılığı. Bu üçünü karanlığa ve dönen gökyüzüne göre ayarlamayı öğrendiğinde, aynı makine keskin bir Samanyolu çeker.

Merkezi soru

Bir fotoğraf makinesiyle Samanyolu'nu keskin ve parlak çekmek için pozlama süresi, diyafram ve ışık duyarlılığı nasıl dengelenir ve yıldızların çizgiye dönüşmemesi için en uzun poz süresi nasıl hesaplanır?

Anlatım

Üç ayar, bir hedef: daha çok ışık

Telefon dersinde, gece kipinin ayarları çoğu zaman senin yerine seçtiğini görmüştük. Fotoğraf makinesinde bu kararları sen verirsin. Hepsinin amacı aynı: sönük gökyüzünden olabildiğince çok ışığı sensöre ulaştırmak.

Birinci ayar pozlama süresidir: deklanşörün ne kadar açık kalacağı. Süre iki katına çıkarsa sensöre ulaşan ışık da iki katına çıkar. Ama gökyüzü döndüğü için süre sınırsız uzatılamaz; bunu birazdan hesaplayacağız.

İkinci ayar diyaframdır, yani objektifin ışığı içeri alan açıklığı. Diyafram, odak uzaklığının açıklık çapına oranı olan bir sayıyla gösterilir: f/2.8, f/4, f/5.6 gibi. Sayı küçüldükçe açıklık büyür. Örneğin 20 milimetrelik bir objektifte f/2.8, yaklaşık 7 milimetrelik bir açıklık demektir. Toplanan ışık açıklığın alanıyla, yani çapın karesiyle orantılı olduğu için f/4'ten f/2.8'e geçmek ışığı yaklaşık iki katına çıkarır: dört bölü iki virgül sekizin karesi, yaklaşık iki. Fotoğrafçılar ışığın bu iki katına bir "adım" (stop) der.

Üçüncü ayar ISO, yani sensörden gelen sinyalin ne kadar güçlendirileceğidir. ISO iki katına çıkınca görüntü de bir adım parlaklaşır. Ama bu güçlendirme ışığın kendisini artırmaz; var olan sinyali, onunla birlikte gürültüyü de büyütür. Bu yüzden karanlık gökyüzünde önce süreyi ve diyaframı kullanıp, eksik kalanı ISO ile tamamlamak mantıklıdır.

Sınır: gökyüzü dönüyor

Telefon dersinde gökyüzünün her dakika çeyrek derece kadar döndüğünü hesaplamıştık. Pozlama uzarsa yıldızlar noktadan kısa çizgilere dönüşür. Peki bir fotoğraf makinesinde bu sınır kaç saniyedir?

NASA'nın meteor fotoğrafçılığı rehberi bunun için yaygın bir pratik kural veriyor: 500 kuralı. Rehbere göre 500 sayısını objektifin milimetre cinsinden odak uzaklığına bölersin; çıkan sayı, yıldız izleri görünmeden önce deklanşörün açık kalabileceği en uzun süredir. Rehberin örneğinde 20 milimetrelik bir objektifle bu süre 25 saniyedir.

Ama bu kural, yıldızın sensörde kaç piksel kaydığını hesaba katmaz. Fransız amatör gökbilimci Frédéric Michaud (okunuşu "frederik mişo"), Le Havre Astronomi Derneği için 2010'da NPF kuralını geliştirdi. Michaud'nun yazısına göre bu kural, sonuçları fazla belirsiz bulduğu eski 500 kuralının yerini almak için tasarlandı ve takip sistemi kullanılmadan çekilen gece manzaralarında yıldızları nokta tutacak en uzun süreyi verir.

Çözümlü problem: 500 kuralı mı, NPF mi?

NPF kuralının sadeleştirilmiş biçimi şöyle okunur: diyafram sayısının otuz beş katı ile piksel boyunun, mikrometre cinsinden, otuz katını topla ve sonucu odak uzaklığına, milimetre cinsinden, böl. Çıkan sayı saniye cinsinden en uzun poz süresidir. Adı da buradan gelir: N diyafram sayısı, P piksel boyu, F odak uzaklığı.

Aynı 20 milimetrelik objektifi f/2.8'de kullanalım ve makinenin piksel boyu 4 mikrometre olsun. Otuz beş çarpı iki virgül sekiz, 98 eder; otuz çarpı dört, 120 eder. Toplam 218; bunu 20'ye bölünce yaklaşık 10,9 saniye çıkar. 500 kuralı aynı objektif için 25 saniye diyordu. Aradaki fark iki kattan fazla.

Neden bu kadar fark var? Piksel boyu küçüldükçe, yıldızın bir pikselden öbürüne kayması daha kısa sürede fark edilir. Aynı hesabı 6 mikrometrelik pikseller için yaparsan süre yaklaşık 13,9 saniyeye çıkar; pikseller büyüdükçe izin verilen süre uzar. 500 kuralı ise sensörün ince ya da iri taneli olmasına hiç bakmaz. Kanca'daki fasulye biçimli yıldızların nedeni tam budur: 25 saniye, o makinenin küçük pikselleri için fazla uzundu.

Michaud'nun kuralı, gökyüzünün hangi bölgesine baktığına göre düzeltilen tam bir biçim de içerir: gök kutbuna yakın yıldızlar daha küçük çemberler çizdiği için orada biraz daha uzun poz verilebilir. Yine de ilk çekimler için sadeleştirilmiş kural yeterli bir başlangıçtır.

Odak: sonsuz yetmez

Karanlıkta otomatik odak neredeyse her zaman başarısız olur. NASA rehberine göre odağı sonsuza ayarlamak seni yaklaştırır, ama genellikle ince ayar gerekir. Önerilen yöntem şu: makine üçayaktayken birkaç saniyelik bir deneme fotoğrafı çek, ekranda bir yıldızı büyüt ve keskinliğine bak. Yıldızlar bulanık lekelerse odağı çok az çevir ve yeniden dene. Makinenin canlı görüntüsünde büyütme olanağı varsa, bir yıldızı büyüterek deneme çekimi yapmadan da odaklayabilirsin.

Sabitlik ve ilk ayar

NASA rehberi üçayak kullanmayı ve deklanşöre doğrudan basmamayı öneriyor. Deklanşör düğmesine basmak bile uzun bir pozlamayı bulanıklaştırabilir; makinenin zamanlayıcısı, sarsıntının durması için birkaç saniye bekler. Deklanşör kablosu makineye dokunma gereğini tümden ortadan kaldırır; kablosuz bağlantısı olan makineler telefondan da tetiklenebilir.

Rehber geniş açılı bir objektif de öneriyor, çünkü gökyüzünün daha büyük bir bölümünü kaplar. Geniş açılı objektiflerin kısa odak uzaklığı, yıldız izleri için izin verilen süreyi de uzatır; iki hesap da odak uzaklığını paydaya koyar.

İlk ayarı nasıl seçmeli? Rehber, en uzun poz süresini hesapladıktan sonra deneme yapmayı öneriyor: görüntü çok karanlıksa diyafram sayısını düşür, yani açıklığı büyüt, ya da ISO'yu yükselt. Rehberin altını çizdiği bir alışkanlık var: her seferinde yalnızca bir ayarı değiştir. Böylece hangi değişikliğin görüntüyü nasıl etkilediğini öğrenirsin.

Samanyolu'nu nerede ve ne zaman bulmalı?

Kanca'daki yön rastgele değil. Samanyolu'nun neresindeyiz dersinde, galaksimizin merkez yönünün Yay'da durduğunu ve yaz sonu akşamlarında bu takımyıldızı, Ay'ın olmadığı bir gecede güneybatı ufkunun hemen üstünde aramak gerektiğini görmüştük. Galaksimizin merkezine doğru uzanan bu bölge, fotoğrafçıların da ilk hedefidir.

Diğer koşullar ilk gözlem gecesi dersindekilerle aynı: ışık kirliliğinden uzak bir yer, Ay'ın batmış olduğu ya da hiç olmadığı bir gece, açık ve saydam bir gökyüzü. Uzun pozlama yalnızca yıldızların değil, şehir ışıklarının gökyüzüne yaydığı parıltının ışığını da biriktirir; karanlık bir yer bu yüzden fotoğrafta gözle bakmaktan da önemlidir.

Aslında…

Büyük resim

Samanyolu fotoğrafı, astrofotoğrafçılığın bütün ödünleşimlerini tek bir karede toplar. Daha uzun süre daha çok ışık demek ama yıldızları uzatır; daha geniş diyafram daha çok ışık demek ama her objektifin açılabileceği bir sınır var; daha yüksek ISO daha parlak görüntü demek ama gürültüyü büyütür. İyi bir fotoğraf, bu üçünün o gece ve o makine için doğru dengesidir.

Bu dengenin tavanı gökyüzünün dönüşüdür. Bir sonraki adım, bu tavanı ya bilinçli olarak aşıp yıldız izlerini bir sanat hâline getirmek ya da makineyi gökyüzüyle birlikte döndürüp tavanı kaldırmaktır. Atölyenin sonraki dersleri bu iki yolu izliyor.

Özet

1. Karanlıkta sensöre ulaşan ışığı üç ayar belirler: pozlama süresi, diyafram ve ISO. Süre ya da açıklık iki katına çıkınca ışık da iki katına çıkar; f/4'ten f/2.8'e geçmek yaklaşık bir adımdır. ISO sinyali ve gürültüyü birlikte güçlendirir.
2. Gökyüzü döndüğü için poz süresinin bir sınırı vardır. NASA'nın aktardığı 500 kuralı 20 milimetrede 25 saniye verir; Michaud'nun piksel boyunu da hesaba katan NPF kuralı aynı objektif, f/2.8 ve 4 mikrometrelik pikseller için yaklaşık 11 saniye verir.
3. Odağı elle ayarlayıp bir yıldızı büyüterek sına, üçayak ve zamanlayıcı ya da kablo kullan, geniş açılı objektif seç ve her denemede tek ayarı değiştir; Samanyolu'nun merkezini yaz sonunda Ay'sız bir gecede Yay yönünde ara.

Görev

Quiz

1. Karanlıkta sensöre ulaşan ışığı belirleyen üç ayar nedir ve ISO'yu yükseltmenin bedeli ne olabilir?
2. f/4'ten f/2.8'e geçmek ışığı yaklaşık kaç katına çıkarır? Neden?
3. 500 kuralına göre 20 milimetrelik bir objektifle en uzun poz süresi nedir ve bu kural neyi hesaba katmaz?
4. 20 milimetre, f/2.8 ve 4 mikrometrelik pikseller için sadeleştirilmiş NPF kuralı kabaca kaç saniye verir?
5. Karanlıkta odak nasıl ayarlanır?

Cevaplar

1. Pozlama süresi, diyafram ve ISO; ISO sinyali güçlendirirken gürültüyü de büyütür.
2. Yaklaşık iki katına; çünkü toplanan ışık açıklığın alanıyla, yani çapın karesiyle orantılıdır ve dört bölü iki virgül sekizin karesi yaklaşık ikidir.
3. 25 saniye; kural sensörün piksel boyunu hesaba katmaz.
4. Yaklaşık 11 saniye: otuz beş çarpı iki virgül sekiz ile otuz çarpı dördün toplamı olan 218'in 20'ye bölümü.
5. Odak sonsuza alınır, sonra birkaç saniyelik bir deneme fotoğrafında bir yıldız büyütülerek keskinliğine bakılır ve odak çok az çevrilerek ince ayar yapılır.

Kaynaklar

Sonraki derse köprü

Buraya kadar yıldızların çizgiye dönüşmesini bir kusur saydık. Ama o çizgiler, bilinçli olarak yakalandığında gökyüzünün dönüşünü gösteren en etkileyici fotoğraflardan birine dönüşür: Kutup Yıldızı'nın çevresinde dönen eş merkezli yaylar. Yıldız izleri tek bir uzun pozlamayla mı, yoksa birçok kısa fotoğrafı üst üste bindirerek mi çekilir?