Test de filtros genéricos 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 comprar una cámara monocroma para hacer banda estrecha, o usar nuestra cámara a color con filtros de contaminación lumínica. Dado que la banda estrecha en mi caso suponía un desembolso extra al ya poseer una cámara a color, 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 con más interés nos interesa bloquear es la de la zona del naranja-amarillo (que es donde se concentra la emisión de las lámparas de vapor de sodio y mercurio), mientras que sí permita el paso del espectro restante. En menor medida, también sería ideal bloquear otras longitudes de onda de estas lámparas en el rango azulado. El problema viene, cuando bloqueamos “de más”, es decir, cuando al restringir la luz que entra para bloquear 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 aún más complicado, cuando tenemos en cuenta el objeto a retratar, ya que hay algunos que emiten en unas bandas concretas, como las nebulosas de emisión (Ha, Hb y O3) y otros como las galaxias o cúmulos lo hacen en la totalidad del espectro. Es por lo que en el mundo de las cámaras monocromo, para los primeros se usan los mencionados filtros de banda estrecha pura, y para el resto, los filtros LRGB.
De hecho, para estos últimos, los fabricantes los diseñan con un pequeño corte 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. Esto los clasificaría en dos tipos: de banda ancha, y banda estrecha respectivamente.
Los primeros suelen ser los denominados LPS (Light Pollution Suppression), LPR (Light Pollution Recuder) 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 máxima contaminación lumínica (línea gris).
Los segundos suelen ser o bien UHC (Ultra High Contrast) o bien Line Nebula (por la línea del espectro que dejan paso… Ha, Hb, O3…). Los UHC, dejan pasar únicamente ciertas longitudes de onda relacionadas con estos elementos, Ha, Hb y O3 y poco más:
Entre de los de banda ancha y estrecha, se encuentra otro grupo intermedio conocidos como CLS (City Light Suppression), que vienen a ser algo así como unos UHC de rango algo más amplio. Cortan todo el rango intermedio correspondiente al amarillo y naranja:
Descartando los de banda estrecha de longitud de onda específica, cuya aplicación está más destinada a cámaras monocromo, me pareció interesante en algún momento hacer alguna comparación entre los diferentes tipos de filtros que tenía a mano: un LPR, un CLS y un UHC de marca genérica, para ver las diferencias entre ellos.
Los que he usado para mi comparativa han sido de los más económicos que he encontrado en cada categoría: Omegon Moon & Skyglow, Sbvony CLS y TS UHC
Todas las imágenes se han obtenidos con la misma cámara, ASI 178MC, con los mismos valores. 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 mucho 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 cómo 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 cuánto 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 este 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).
Viendo el resultado, en principio parece evidente que con objetos débiles que puedan quedar eclipsados por la contaminación de fondo, a más restrictivo es el filtro, mejor el resultado.
Llegados a este punto me pregunté, ¿será realmente mejor usar el filtro UHC? ¿O quizás haciendo varias tomas con el Skyglow, de duración equivalente a solo una con el UHC, daría mejor resultado? ¿Y si el objeto es una galaxia? ¿Y si hay algo de luna?
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 si ajuste el balance de blancos del filtro CLS, he hice un mini-procesado de las fotos resultantes tras el apilado para equilibrar el color fondo, y ajustar ligeramente los niveles de 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 mostradas (como en el test anterior, de arriba a abajo: Skyglow-CLS-UHC), aquí las diferencias se diluyen, y no es tan evidente la superioridad del UHC: pese a que observamos que evidentemente se recoge más señal con una imagen de más exposición que con varias de menos, el UHC recibe más señal (pese a no ser siquiera una nebulosa de emisión, donde tendría aún más ventaja teóricamente) pero también más ruido y colores raros de las estrellas (tirando a verdosos). El Skyglow presenta menos señal (como era de esperar, ya que sumar sub-tomas no equivale a una sola toma de igual duración total), pero si presenta unos colores menos distorsionados y también mucho menos ruido de fondo al tratarse de un apilado con el doble de imágenes y que la señal de fondo llegó con más intensidad. Por otra parte, el CLS se situaría en medio de ambos comportamientos (de hecho, controla muy bien el ruido de fondo para tener solo 2 tomas más que el UHC).
Ahora bien la pregunta que nos haríamos... ¿cuál elegir? Pues creo que no hay un vencedor superior en todo, por lo que creo que dependerá de algunos factores. Por ejemplo, si vivimos en una zona de mucha contaminación, quizá el UHC sea la mejor opción, pero, si no tenemos guiado, quizá el Skyglow cumpla bien también, 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 más señal que el Skyglow y menos ruido que el UHC. Es el más equilibrado, aunque no el mejor en nada.
Mi inclinación, viendo los resultados, puede ser usarlos según lo débil que sea el astro a fotografiar: para objetos débiles como nebulosas, el UHC puede ser la mejor apuesta; para objetos brillantes como cúmulos de estrellas o cometas, el Skyglow, ya que no distorsiona apenas el color; y para otros objetos intermedios como galaxias, uno tipo CLS puede ser un buen equilibrio.
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!):
