Test de filtros anti-contaminación lumínica

Puede que muchos de los aficionados a la astrofotografía que tenemos cámara a color, nos hayamos planteado en alguna ocasión obtener imágenes desde nuestra casa pero nuestro cielo no sea especialmente bueno al estar contaminado por las luces del núcleo urbano en el que nos hayamos. En ese momento, pensamos en dos posibles soluciones: o bien comprar una cámara monocromo para hacer banda estrecha, o usar nuestra cámara a color añadiéndole algún filtro de contaminación lumínica. Dado que la opción de banda estrecha en mi caso suponía un desembolso extra considerable, decidí dar una oportunidad a los filtros anti-contaminación.


Partiendo de la base que este sería el espectro aproximado que una cámara a color astronómica (con filtro IR/UV) puede registrar:



la región que más nos interesaría bloquear con el filtro es la zona del naranja-amarillo (que es donde se concentran las líneas de emisión de las lámparas de vapor de sodio y mercurio), mientras que al miso tiempo permita el paso del espectro restante. En menor medida, también sería ideal bloquear otras longitudes de onda en el rango azulado en las que estas lámparas también emiten. Pero ésto puede generar un problema, y es el “bloquear de más”, es decir, cuando al restringir la luz que entra para evitar la contaminación, también bloqueamos la luz del objeto que queremos fotografiar. Por ello, nos encontramos en la tesitura de saber hasta qué punto es rentable un filtro más que otro en términos de captación/restricción de luz.


Esto se vuelve aun más complicado, cuando tenemos en cuenta el tipo objeto a retratar, ya que hay algunos que emiten en unas bandas concretas, como las nebulosas de emisión (Ha, Hb y OIII) y otros como las galaxias o cúmulos lo hacen en la totalidad del espectro. Es por lo que en el ámbito de las cámaras monocromo, para los primeros objetos se usan los llamados “filtros de banda estrecha”, y para el resto, los filtros LRGB.

De hecho, éstos últimos son diseñados por los fabricantes con un pequeño corte en el espectro entre el verde y el rojo, para minimizar el efecto de la contaminación lumínica:


Los filtros anti-contaminación lumínica pretenden, o bien restringir el paso de luces no deseadas y dejar pasar la mayor parte del espectro, o bien lo contrario, filtrar lo máximo posible para dejar pasar solamente un rango concreto del espectro. Éstos los clasificaríamos en dos tipos: de banda ancha, y banda restringida respectivamente.

Los primeros suelen ser los denominados LPS (Light Pollution Suppression), o “Moon & SkyGlow”, que son los menos restrictivos, y que solo bloquean las longitudes de onda de las principales fuentes de contaminación como son farolas, luna, y brillo de fondo del cielo (skyglow). Dejan pasar el máximo espectro (línea azul) limitando solamente el paso del espectro donde se suele encontrar la fuente de contaminación lumínica (línea gris).



Los segundos suelen ser o bien UHC (Ultra High Contrast) o bien CLS (City Light Suppression). Los UHC, dejan pasar únicamente ciertas longitudes de onda, relacionadas con las líneas de emisión Ha, Hb y O3 y poco más:



A los CLS a veces se les denomina UHC-S, o LPR, que vienen a ser algo así como unos UHC con un rango espectral algo más amplio y básicamente suprimen todo un rango intermedio correspondiente al amarillo y naranja.



(No obstante, esta clasificación es más bien orientativa, par hacernos una idea a grosso modo de los tipos filtros que podemos encontrar, ya que luego la nomenclatura puede variar un poco dependiendo del fabricante o del rango del espectro que pretendan cubrir).

Si sobre el papel parece más o menos claro su ámbito de aplicación, en la práctica quizá no lo esté tanto, ya que aunque en internet podemos encontrar ejemplos de fotografías tomadas con los mismos, no hay demasiadas en las que se prueben al mismo tiempo para ver la diferencia entre ellos. Por ello me pareció interesante en algún momento hacer alguna comparativa entre los diferentes tipos de filtros que yo tenía a mano: Omegon Moon & Skyglow, Sbvony CLS y TS UHC.


Todas las imágenes se han obtenidos con la misma cámara, ASI 178MC, con los mismos valores de ganancia, offset (brillo), binning, etc. Esta prueba realizada con una réflex podría no dar el mismo resultado (aunque si parecido), ya que los sensores, pese a ser ambos a color, no son iguales del todo (no presentan exactamente la misma ganancia por canales RGB y menos cerca del infrarrojo...) y su balanceado de blancos puede diferir.

Como primer test, quise generar dos columnas:


Una columna en la que comparé en fotos equivalentes de un minuto (primero sin filtro y luego con cada uno de ellos) para ver como se reduce la contaminación con cada uno de los filtros. Luego otra columna con diferentes exposiciones, en la que a los filtros más restrictivos les di más tiempo para compensar su mayor restricción (2 minutos para el Skyglow, 3 minutos para el CLS y 4 para el UHC) y así poder ver cuanto podía estirar la exposición aproximadamente con cada uno de ellos.


El resultado no deja dudas viendo la primera columna, de que usar un filtro, sea cual sea de estos tres, puede ser de utilidad para cámaras a color desde núcleo suburbano. Se aprecia como todos reducen la contaminación en proporción a lo restrictivos que son, y además, cosa previsible, también cortan parte de la señal extraterrestre que buscamos (sí… reconozco que me hizo cierta gracia escribirlo así).


Viendo la segunda columna, se intuye también que con los más restrictivos, UHC en este caso, se puede llegar a obtener más contraste con respecto al fondo si alargamos el tiempo exposición (gracias a que éste llega mucho más filtrado).

He querido dejar las imágenes tal y como salieron de la cámara, sin procesar nada. Por ello, tienen el mismo balance de blancos y alguna como las del CLS salen con una dominante un poco morada (esto no quiere decir que sean peores, ya que el balance de blancos se puede corregir antes de tomar las imágenes, o a posteriori durante el procesado con un simple equilibrado del color de fondo).


El resultado con los tres filtros me pareció bastante bueno a priori y dentro de lo esperado. En principio parece evidente que, con objetos débiles que puedan ser eclipsados por la contaminación de fondo, a más restrictivo es el filtro, mejor el resultado. Al menos para esta nebulosa, en las que gran parte de su emisión es hidrógeno y oxígeno, y donde el filtro UHC casa a la perfección.





No obstante, tenía mis dudas de si se comportaría igual de bien en otros casos… ¿Y si el objeto es una galaxia? ¿Y si hay algo de luna? ¿Será lo ideal usar siempre el filtro UHC? ¿O quizás haciendo varias tomas con el filtro Moon & Skyglow, de duración equivalente a solo una con el UHC, daría mejor resultado? Por ello hice una segunda prueba otro día con la galaxia M77, con la luna al 45% de su fase a 22º de distancia.


Tomé un total de 1200 segundos con cada uno de los filtros, pero repartidos en diferentes tiempos de exposición:


12 tomas de 100s con el Skyglow

6 tomas de 200s con el CLS

4 tomas de 300s con el UHC


Aquí sí ajusté el balance de blancos del filtro CLS, he hice un mini-procesado de las fotos resultantes tras el apilado para equilibrar el color de fondo, y ajustar ligeramente los niveles del los negros para dejarlos similares y poder comparar el nivel de ruido. No ajusté nada más para dejar la señal de la galaxia M77 tal cual, inalterada.





En las fotos resultantes para esta segunda prueba (con los filtros ordenados como en el test anterior: Skyglow-CLS-UHC) las diferencias se diluyen, y no es tan evidente la superioridad de ninguno en concreto: pese a que a primera vista parecería que el UHC recoge ligeramente más señal con una imagen de más exposición que el resto con varias sub-exposiciones (como era de esperar, ya que sumar sub-tomas no equivale a una sola toma de igual duración) la diferencia es mínima, ya que también estos filtros están bloqueando gran parte del espectro en el que emite la galaxia. Si nos fijamos con atención, las del UHC también presentan más ruido que las demás. Por otro lado, el Skyglow presenta algo menos de señal, pero muestra mucho menos ruido, por lo que su relación señal-ruido diría que es similar.


Además de esto, a más restrictivo el filtro, menos naturales parecen las estrellas, que muestran un tono tintado a verdoso, muy evidente y difícil de corregir en el UHC. El Skyglow por otra parte presenta un balance de color muy bueno. El CLS se situaría a medio camino entre ambos comportamientos (de hecho, controla muy bien el ruido de fondo para tener solo 2 tomas más que el UHC).


Mi inclinación, viendo los resultados obtenidos, puede ser usarlos según el astro que pretendemos fotografiar: para nebulosas que emitan en las frecuencias del Ha, Hb, y OIII, el UHC puede ser la mejor elección; sin embargo, para objetos que emitan en el continuo, como galaxias o cúmulos de estrellas, quizá me decantaría por el Skyglow, ya que parece muy buenos resultados y no distorsiona apenas el color. Uno tipo CLS puede ser una apuesta más “todo-terreno” a medio camino entre ambos (aunque en algún momento me gustaría también probarlo con cometas, donde tengo el presentimiento de que el CLS puede ser también interesante...).


Y llegados a este punto, la pregunta que nos haríamos... ¿pero cuál elegir? Pues desde mi punto de vista, creo que no hay un claro vencedor que sea mejor en todo, por lo que va a depender más bien de algunos factores, por ejemplo: si vivimos en una zona de mucha contaminación, quizá el UHC sea una buena opción, pero, si no tenemos autoguiado y no podemos hacer exposiciones relativamente largas, quizá el Skyglow cumpla mejor debido a que permite exposiciones mucho más cortas. Se suele decir, que normalmente la virtud se suele encontrar en un término medio, en este caso, el CLS presenta un buen equilibrio entre filtrado de contaminación y señal-ruido. Es el más equilibrado, y aunque no el mejor en nada, se podría tener en cuenta si solo podemos permitirnos disponer de un filtro para todo. En definitiva, ya dependiendo de las condiciones de cielo, equipo usado, y objeto a fotografiar, debamos ponderar cual debería ser nuestra elección.

Agradecimiento: Las imágenes de los espectros de los filtros que he usado como ejemplo (así como de otros tantos que tiene), las he obtenido de la fantástica web de Carlos Tapia (¡muchas gracias!):


http://www.carlostapia.es/curvas_filtros/revisiones.html



Artículo publicado en la revista Astronomía nº243 (Septiembre 2019)

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