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Astronomia - Espacio Profundo
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Leonardo

Explicación de las ISOs y las relaciones focales

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Leonardo

Hola gente!

Esta vez quería verter luz a un tema que quizá muchos conocen, y que considero muy importante para entender el tema de la astrofotografía. Este post va a tratar de explicar qué es la ISO y qué son las relaciones focales (f/6, por ejemplo).

Primero voy a empezar con las ISOs:

Posiblemente muchos hayan oído en el foro la frase "esta foto la tomé con camara X, a 30 segundos de exposición y un valor de ISO400"

Ahora.... ¿Qué es la ISO? En fotografía digital, el valor ISO no es mas que la amplificación de la señal entregada por el CCD de la cámara. ¿Que...? Cuando el sensor termina la exposición, la circuitería de la cámara lee los datos del CCD (una señal análoga, no digital). A partir de aquí, esta señal se puede amplificar, con lo que efectivamente terminamos con una imagen mas luminosa de la que realmente el CCD adquirió.

Hay distintos valores de amplificación, que se los clasifica de esta manera (los mas comunes):

ISO50

ISO80

ISO100

ISO200

ISO400

ISO800

ISO1600

ISO3200

ISO6400

Cada uno de ellos determina, de menor a mayor, la amplificación que se le va a dar a la señal del sensor. Por ejemplo, una foto de 2 segundos de exposición a ISO1600 va a ser mas luminosa que una foto de 2 segundos de exposición a ISO200. En experimentos que hice, noté que el valor ISO100 se trata de la señal sin amplificación, osea que a ese valor, la señal proveniente del CCD queda dentro de todo inalterada.

¿Osea que podría usar un valor ISO3200 para mis fotos? Bueno, no es tan así. Al tratarse de amplificación de la señal, no sólo se aumenta la luminosidad del objeto fotografiado, también se aumenta el ruido, y acá incluimos: hot pixels, corriente oscura, ruido de lectura y hasta en algunos casos interferencia eléctrica.

Podríamos decir entonces que a mayor ISO también obtendríamos una imágen mas luminosa pero mas ruidosa también. Una imagen tomada con un valor ISO elevado de seguro va a requerir de mucho apilado para disminuir el ruido, contrario a la suavidad de una foto tomada a una ISO inferior.

¿Cuándo es conveniente tal o cuál valor ISO? Bueno, como en todo este tema, lo mejor es experimentar. Yo creo que objetos "bonitos" por así llamarlos, digamos una nebulosa, etc. quizá sea conveniente sacarlos con una ISO menor y exposición mayor, para evitar el ruido y terminar con una foto de mayor calidad. Para objetos puntuales, digamos la búsqueda de un asteroide, KBO, etc, donde la calidad fotográfica no es imperante, ahí quizá sí convenga una ISO mayor. En ambos casos el apilado de varios fotogramas es clave. Sin embargo, a veces nos podemos encontrar en situaciones no habituales, por ejemplo no tenemos equipo de autoguiado, etc. y ahí quizá convenga subir las ISOs. Pero repito, experimentar es la clave.

Hay que notar también que los valores ISOs no son exactamente iguales en cada uno de los distintos modelos de cámaras del mercado. Ciertas cámaras a ISO400 van a mostrar mas ruido que otras. Las DSRL suelen poseer menos ruido que las compactas al mismo valor ISO.

Habiendo terminado la parte teórica, voy a pasar a mostrar algunos ejemplos. Tomé la Canon A530, le puse el teleobjetivo de 30mm y apunté a un cuadro. Usé un velador con dimmer para bajar la iluminación del foco:

Esta foto corresponde a 8 segundos de exposición a ISO800 (click para ver al 100%). Podemos ver abajo un recorte en tamaño original:

img5101rz1.th.jpgthpix.gif

img5101bg5.jpg

La segunda foto corresponde a 35 segundos de exposición a ISO100 (click para ver al 100%). Podemos ver abajo un recorte en tamaño original:

img5114bx0.th.jpgthpix.gif

f_IMG5114chicm_b3639b2.jpg

Bien, hasta este punto podemos ver las diferencias de distintos valores ISO. En la primer imagen se levantaron datos, pero con mucho ruido. En la segunda, la foto está bastante mas limpia, aunque tuve que usar 27 segundos mas de exposición para alcanzar el brillo de la foto anterior.

Ahora, ¿Qué sucede si apilo algunos frames de ISO800? Veamos qué sucede y comparemos con los resultados anteriores:

Apilado de 5 cuadros de 8 segundos a ISO800:

img5105apiladochicoks4.jpg

1 cuadro de 35 segundos a ISO100:

f_IMG5114chicm_b3639b2.jpg

Como podemos ver, inclusive al apilar 5 cuadros de ISO800, éstos todavía no tienen la calidad de un solo cuadro de ISO100. Sigamos...

ISO800 (cuadro único y apilado de cinco frames):

img5101bg5.jpg

img5105apiladochicoks4.jpg

ISO100 (cuadro único y apilado de cuatro frames):

f_IMG5114chicm_b3639b2.jpg

img5116apiladolxchicofv4.jpg

Finalmente tomé un dark a ISO800, 8 segundos de expo y otro dark a ISO100 y 35 segundos de expo. A ambos los "estiré mucho" en niveles de Photoshop para que se muestren defectos. Nota: el dark de ISO800 captó un poco del CCD-glow, y se le ve esa mancha superior izquierda.

Dark frame a ISO800:

darkiso800ar3.th.jpgthpix.gif

Dark frame a ISO100:

darkiso100yx8.th.jpgthpix.gif

Bueno, he cubierto ciertos aspectos sobre la ISO, qué es y cómo funciona. La conclusión de todo esto es que evidentemente a mayor ISO, mas ruido y por ende mas apilado para eliminarlo. Menor ISO, menos ruido pero mayores exposiciones. Si no hay un sistema de autoguiado puede ser una tarea complicada la de elevar exposiciones. Una imagen con menor ISO, tiene un rango dinámico mas "limpio", y tolera mejor el ajuste y las "estiradas" para levantar objetos débiles.

____________________________________________________

Las relaciones focales:

Antes de comenzar aclaro que no soy experto en este tema, pero voy a cubrir unos conceptos básicos con fotos y todo.

¿Qué es la relación focal? La relación focal (o F) es uno de los factores mas importantes en astrofotos. La relación focal determina la "velocidad" que tiene el telescopio en juntar luz.

La relación focal se la representa con un número, y es el resultado de dividir la distancia focal por la apertura. Si dividimos DF / AP = RF. Si tomamos mi telescopio de ejemplo, tendríamos que dividir 600 / 100 = 6. Entonces se diría que mi telescopio tiene una relación focal de 6, o como normalmente se escribe, es un f/6.

Para fotografía de objetos débiles, uno necesita de un telescopio "rápido". Osea, que tenga una relación focal de número bajo. Este "numerito", determina la cantidad de luz que junta la cámara, y por ello es un valor muy importante. Valores f/3, f/4 y f/5 se los considera rápidos. f/6, f7 y f/8 ya no son tan rápidos pero se puede trabajar sin mucho inconveniente. f/10 para arriba no son telescopios rápidos asi que requieren de tiempos de exposición mas largos, aunque con un reductor focal, que es una lente contraria al Barlow, hace que la relación focal sea mas chica y el telescopio mas luminoso.

Para planetas y Luna, al tratarse de objetos brillantes, la relación focal sigue pesando pero no molesta mucho, llegando a valores de f/40 sin muchos inconvenientes.

Un ejemplo. Vamos a suponer que dos telescopios de 114mm apuntan hacia una misma nebulosa. Uno es un 114/500, y el otro es un 114/900. Ambos equipos están con una cámara de iguales prestaciones....uno..dos..tres.. y FOTO. Al mirar las fotos... ¿en cuál telescopio se juntó mas luz de la nebulosa? En el 114/500, porque pese a tener la misma apertura que el otro equipo, éste es un telescopio mas rápido para fotos de espacio profundo, porque tiene un valor f/ menor.

Hice unas pruebas con mi teleobjetivo. Tiene un diafragma que "simula" distintas relaciones focales, desde f/1.8 hasta f/16. Lo que hice fué apuntar al cuadro y hacer exposiciones de cinco segundos. Primero con la relación focal mas rápida, y gradualmente bajar la relación focal, para ver los efectos sobre la imagen:

5 segundos de exposición, ISO800 y f/1.8:

img5124ir7.jpg

5 segundos de exposición, ISO800 y f/2:

img5125it1.jpg

5 segundos de exposición, ISO800 y f/2.8:

img5126yc4.jpg

5 segundos de exposición, ISO800 y f/3.3 (aprox.):

img5127pz5.jpg

5 segundos de exposición, ISO800 y f/4:

img5128mr2.jpg

5 segundos de exposición, ISO800 y f/4.8 (aprox.):

img5129of4.jpg

5 segundos de exposición, ISO800 y f/5.6:

img5130fl8.jpg

5 segundos de exposición, ISO800 y f/6.5 (aprox):

img5131mm0.jpg

5 segundos de exposición, ISO800 y f/8:

img5132ke1.jpg

5 segundos de exposición, ISO800 y f/9.5 (aprox):

img5133aj4.jpg

5 segundos de exposición, ISO800 y f/11:

img5134uv3.jpg

5 segundos de exposición, ISO800 y f/13 (aprox):

img5135np4.jpg

5 segundos de exposición, ISO800 y f/16:

img5136ac5.jpg

Luego de ver estas imágenes, creo que se hace muy evidente la importancia de la relación focal con la astrofotografía.

Aquí posteo otras dos fotos:

img5141mu9.jpg

img5142fm8.jpg

...nada raro con esas dos fotos? Aparentemente no. En realidad si:

La de arriba fué tomada a f/11 con unos 25 segundos de exposición (me falla la memoria y no se si andaba entre 25 - 30 segundos aprox). La de abajo fué tomada a f/5.6 con 5 segundos de exposición.

Como mencioné anteriormente, es muy importante el tema de la relación focal. Con el Orion 100/600 y un reductor focal, logré llevarlo a unos f/3, lo dejó muy luminoso pero con problemas de coma y otras cosas mas. Lo usual es trabajar en focales del orden f/5 aprox.

Hay otros temas más relacionados a ésto, pero por ahora lo dejamos así :)

Gente me despido y espero que esto les haya servido de algo.

Un abrazo!

Editado por Invitado
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jorge van zandweghe

GRACIAS LEO : Como siempre aportando justo lo que hace falta Grande Maestro!!!! :D

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marcelo2010

muy buen tutorial leo !!

saludos

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ignaciotoledo

Leo: Muy bueno.

Saludos

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Chuli

A mi me queda una duda en relación a la rapidez de los telescopios (tengo idea de que alguna vez se discutió pero no pude encontrarlo):

La luz que capta un objetivo es la siempre la misma independientemente de la relación focal del instrumento, entonces, qué pasa con todos aquellos fotones que no llegan al chip ccd o la película en los de relación focal mayor?

En las cámaras no tengo dudas porque funciona distinto: las f se manejan con el obturador, a mayor f el obturador se cierra entrando menos luz, pero en los telescopios, cómo funciona??? Los fotones caen fuera del chip??? Es un problema de distribución de la luz???

Saludos!

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Leonardo

Muy buena pregunta Edu.

De lo que hace un tiempito me estuve dando cuenta, es que según el tamaño del chip, por mas que el telescopio fuese f/6, el resultado no es el mismo.

Una webcam (que tiene un CCD chico) con un telescopio a f/6 va a producir una imagen menos luminosa que una DSRL con el mismo equipo, porque posee un sensor bastante mayor en tamaño.

La webcam, al tener el sensor mas chico, requiere que el enfoque sea "mas atrás", por ende la imagen va a tener mas aumentos y menos luz. La DSRL, con su sensor mas grande, requiere un enfoque "mas hacia adelante", osea menos aumentos y mas luz. Y por supuesto, el campo es mayor al sensor ser mas grande.

Corríjanme si me equivoco porque no estoy todavía muy muy metido en el tema.

Quedará en debate Edu.

Saludos.

PD: en cualquier momento saco las imagenes de ImageShack porque los servidores se cuelgan mucho y a veces las fotos no aparecen. :evil:

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Astronomía Cardales

Excelente Leo, siempre aportando cosas útiles! Buenos cielos!

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javier ar.

Excelente el aporte Leo, seguramente va a ser de mucha utilidad para tdos!

Saludos!

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Nestor Olivieri

Muy buen trabajo, muy detallado y didáctico. Para tener en cuenta, especialmente los que recién comenzamos. Felicitaciones y muchas gracias!!!

Saludos

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danalu

Para los que recien empezamos tu trabajo es mas que valioso. Gracias a este tutorial ayer a la noche pude resolver varios problemas y sacar mi primer foto mas o menos decente de la luna. :D

Dejo una sugerencia para vos y la gente de E.P(si te interesa).: Estaría buenisimo que dieras algunas charlas, curso o lo que sea para novatos en astrofotografía. Se nota que sabes muchisimo del tema y ademas tenes la claridad como para transmitirlo.

Por mi parte, seguire leyendo y aprendiendo de lo que escribas .

Saludos y gracias,

Gaby

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ricardo
A mi me queda una duda en relación a la rapidez de los telescopios (tengo idea de que alguna vez se discutió pero no pude encontrarlo):

La luz que capta un objetivo es la siempre la misma independientemente de la relación focal del instrumento, entonces, qué pasa con todos aquellos fotones que no llegan al chip ccd o la película en los de relación focal mayor?

En las cámaras no tengo dudas porque funciona distinto: las f se manejan con el obturador, a mayor f el obturador se cierra entrando menos luz, pero en los telescopios, cómo funciona??? Los fotones caen fuera del chip??? Es un problema de distribución de la luz???

Saludos!

Ante todo te felicito leo por la explicacion, esta clarisima y ademas super dicactica.

Chuli, un telescopio de 10 cms de apertura f5 y otro de 10 cms de apertura pero f10 tienen la misma capacidad de captar fotones, ya que eso te lo da la apertura. Ambos equipos con oculares que les den 100x van a tener la misma luminosidad. En cambio si utilizas un solo ocular, (10 mm) vas a tener 50 aumentos con el primero, y 100 aumentos con el segundo, con el primero vas a necesitar 30 segundos para hacer una foto, con el segundo 2 minutos...

Saludos y buenos cielos!

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Tech

Leo, solo quiero agradecerte por tomarte el enorme trabajo de hacer estos tutoriales.

Estas cosas toman mucho tiempo y vos lo compartis con todos...

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javieralves

buenisimo leo , desde el momento que te tomas tu tiempo para hacer los tutoriales que ya de por si te deben llevar un tiempito, aparte sirve para desasnar a muchos(a mi).

ahora entiendo porque mis primeras tomas que me anime a ep fueron m7 y en realidad son un desasatre,saludos .

siguiendo con el tema que recomendas videos te mando uno

:rocker

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mauri5128

Perdón por reavivar este tema, pero recién me anoto en el foro y me encantó esta explicación...tengo un Nikon D80 con un Nikkor de 50mm f1.8D...para hacer una foto de campo amplio, sin guía, debo poner isos del órden de los 400, f4 y exponer correctamente? O puedo abrir más el diafragma, asi tengo menos tiempo abierto?...saludos.-

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Alvarez

En realidad lo que perderías abriendo el diafragma es profundidad de campo versus una reducción en el tiempo de exposición. Si vas a componer el cielo con algún árbol y otro objeto cercano, lo ideal sería un diafragma chico con un tiempo de exposición largo, pero sin seguimiento tendrías trails en lugar de estrellas.

Un diafragma muy grande puede producirte algo de viñeteo, pero el 1.8 de Nikon es muy bueno, la verdad que yo he hecho algunas pruebas con una D70s y, al menos con un 1.4, no hay demasiado viñeteo. Supongo que un 1.8 no debería ser muy diferente.

Pero como un gran fotógrafo me dijo una vez, todo es prueba y error, cosa que con las cámaras digitales es absolutamente incruento (los bits son baratos)

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mauri5128

Bueno ACB, te hice caso y realicé mi propia prueba, acá les dejo los resultados:

Lugar: Uspallata, Mendoza

Todas las fotos sacadas con f1.8 y 13 seg. de exposición, sólo fuí variando los valores isos

ISO 100:

dsc2381iso100.th.jpg

ISO 400

dsc2379iso400.th.jpg

ISO 640

dsc2384iso640.th.jpg

ISO800

dsc2383iso800.th.jpg

ISO1000

dsc2382iso1000.th.jpg

ISO1600

dsc2385iso1600.th.jpg

Yo he optado por sacar a iso 1600 en RAW y trabajarlas un poquito con el PS, porque en zonas con nebulosas se notan mejor con los 13seg. que dispongo, ya que no puedo hacer seguimiento por ahora, espero que les sirva...saludos.-

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observatorio gg

Gracias Leo por el trabajo que te tomaste . Muy claro y didáctico.!!!!!

Me sirve un montón.

Saludos

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