Что такое "правило 500" в фотографии и как его использовать

Идея "правила 500" выражается легко запоминающейся формулой расчета выдержки при очень слабом освещении. Такая выдержка вам понадобится, например,  чтобы зафиксировать движение звезд без звездных следов, получить четкие снимки Млечного Пути и звездного неба в целом.

Но почему вообще на фотографиях могут получиться "звезды с хвостами"? Это происходит потому, что Земля делает полный оборот вокруг собственной оси на 360 градусов раз в сутки. Вращение нашей планеты создает довольно быстрое видимое движение звезд со скоростью 15 градусов/час относительно точки обзора.

В астрофотографии придается большое значение "замораживанию" звезд. Строго говоря, длина (в мм) звездного следа на фотографии будет зависеть от поля зрения, размера датчика, разрешения изображения, времени экспозиции, а также угловой скорости и склонения звезды.

Существует сложная формула, связывающая все эти переменные, однако фотографу-любителю, который лишь время от времени снимает звездное небо, удобнее использовать более простое "правило 500", которое позволит сфотографировать  звездное небо без световых следов.

"Правило 500" формулируется так:

SS = 500/(FLxCF), где SS - выдержка в секундах, FL - фокусное расстояние, выраженное в мм, а CF - кроп-фактор вашего сенсора, то есть соотношение между размером полнокадрового сенсора и вашим.

Если у вас есть объектив "рыбий глаз", проведите несколько часов под звездным небом, чтобы запечатлеть Млечный Путь. Используйте штатив и "правило 500"

Приведем значения кроп-фактора для разных типов камер:

• 1 для полнокадровых камер;
• 1,6 (1,5) для фотоаппаратов Canon (Nikon) APS-C;
• 2 для камер типа «микро 4/3»;
• 2.7 или выше для компактных камер с матрицей типа 1 дюйм или меньше.

Само число 500 не имеет реального значения (хотя это может быть связано с разрешением изображения и полем зрения при заданном фокусном расстоянии). 500 - это константа, выбранная таким образом, чтобы "правило 500" работало в большинстве случаев.

Пример "правила 500" в действии

Давайте рассмотрим камеру Olympus OM-D EM-5 Mk II Micro 4/3. Ее кроп-фактор равен 2. Если объектив 50 мм, то выдержка получится SS = 500/(50x2) = 5 секунд. С полнокадровой камерой с тем же объективом результат будет: SS = 500/(50x1) = 10 секунд.

На изображении ниже показано, как звезды превратились в световые следы, если использовать выдержку 3 минуты с 50-миллиметровым объективом на камере Olympus. Такое время выдержки намного больше, чем предполагает правило.

Звездные следы на Olympus OM-D 10 с объективом 50 мм

С помощью этого правила вы можете получить достойные результаты при фотографировании телеобъективом ярких объектов глубокого космоса, таких как M42 (Большая туманность Ориона). Хотя уровень детализации не будет впечатляющим, это будет очень интересный опыт.

Снимок M42 в ночном небе со штатива. Olympus OM-D EM-10, 150 мм, f/4, 3,2 секунды, серия из 50 изображений

Правила 400, 600 и NPF

Существуют две распространенных вариации "правила 500" - "правило 400" и "правило 600".

В "правиле 400" число 500 в приведенной выше формуле заменено на 400, что приводит к еще более короткому времени экспозиции. И соответственно в "правиле 600" замена константы 500 на 600 несколько увеличивает время экспозиции.

Эти расчетные правила являются достаточно упрощенными. Если вы хотите добиться лучших результатов в астрофотографии, переключитесь на использование других, более точных и строгих правил, таких как "правило NPF".

Вы сможете найти в Сети множество онлайн-калькуляторов звездных следов, а также приложения для смартфонов, такие как PhotoPills.

Для Android, например, доступно приложение PinPoint Starts, которое поможет вам выбрать лучшее время экспозиции для вашей комбинации камеры и объектива.

Комбинирование стека изображений и правила 500

Первое, что нужно сделать, чтобы улучшить снимки ночных звезд, это снимать в формате RAW вместо JPEG. Это обеспечит максимальную гибкость при постобработке изображений.

Если вы не отслеживаете движение неба с помощью отслеживающей головки, звезды всегда будут перемещаться по датчику, т.е. свет, который вы можете уловить для каждого пикселя, зависит только от того, как долго звезда будет оставаться над одним и тем же пикселем.

У вас может возникнуть соблазн поднять ISO, однако это только увеличит шум изображения без каких-либо дополнительных преимуществ. Также не поможет использование более длинных выдержек. Время, в течение которого свет звезды будет попадать на один и тот же пиксель, не изменится. Вы запишете только световой след.

Решение такой проблемы состоит в наложении изображений.

Как это сделать?

Вы делаете много фотографий с довольно низким ISO, при этом выставляете экспозицию каждой по "правилу 500". Затем нужно объединить (сложить, наложить) их в графическом редакторе, например, Adobe Photoshop. Эта техника значительно улучшит количество деталей в окончательном изображении.

Процесс включает в себя маскировку и выравнивание неба среди всех экспозиций. Такие программы, как Deep Sky Stacker, Sequator (для Windows, бесплатно) и Starry Landscape Stacker (Mac OS X, коммерческая), сделают всю процедуру быстрее.

На фото ниже вы можете увидеть сравнение одного снимка в RAW с компактной камеры Sony RX100 Mk II (тип сенсора 1″)…

Sony RX100 Mk ii на штативе с установкой ISO 6400, 15″, 28 мм EFL (эквивалентное фокусное расстояние), f/1.8. одна фотография в RAW

… и окончательное изображение, полученное путем сведения восьми различных экспозиций. Вы можете увидеть, как наложение улучшило детализацию и обогатило небо.

Наука, которая стоит за "правилом 500"

Итак, идея "правила 500" состоит в том, чтобы предоставить простой способ определить наибольшее время экспозиции, при котором движение звезд не заметно на фотографии.

Небо вращается на 360 градусов за 24 часа или 0,0042 градуса в секунду. Полнокадровая камера с объективом 24 мм будет иметь горизонтальный обзор около 73,7 градуса.

Предположим, у нас есть датчик с разрешением 24 мегапикселя (6000x4000 пикселей). Эти 73,7 градуса проецируются на 6000 пикселей по горизонтали, что дает 81,4 пикселя на градус.

При использовании объектива 24 мм "правило 500" дает вам время экспозиции около 21 секунды (500/24).

За 21 секунду небо переместится примерно на 0,09 градуса (0,0042x21).

Для полнокадровой камеры 24 Mpx с объективом 24mm 0,1 градуса соответствует 7,3 пикселя (81,4x0,1).

Эти 7,3 пикселя представляют собой максимально допустимое размытие при движении до того, как звезды-"точки" превратятся в звезды-"световые следы".

Но действительно ли это размытие приемлемо?

Мы привыкли смотреть на наши изображения на экране компьютера. Если вы увеличите изображение с полным разрешением до 100%, вы увидите, что звезда - это не точка.

А как насчет распечатки фото? Оказывается, если вы напечатаете изображение в формате 30x45 см, эти 7 пикселей составят след на отпечатке длиной всего 0,5 мм!

Экспериментируйте с настройками камеры

Вы понимаете, что выдержка зависит только от кроп-фактора камеры и фокусного расстояния объектива. А как насчет других настроек камеры, спросите вы. Как мне установить ISO и диафрагму? Не все комбинации ISO и диафрагмы приведут к удачным фотографиям Млечного Пути.

Как уже упоминалось выше, повышение ISO может привести к цифровому шуму. Но вам все равно нужно выставить высокое ISO, чтобы получить достаточно света.

Ваша диафрагма должна быть широко открыта. Так что постарайтесь работать с минимально возможным F-стопом. Помните, у вас фиксированная выдержка. Вы можете только изменить два других элемента, чтобы получить достаточно света.

Впечатляющее звездное небо над скалистым пейзажем. Фото Ашан Рай на сайте Pexels

Заключение

Если вы пытаетесь сделать фотографию звездного ночного неба использование "правила 500" значительно улучшит результаты. Не забывайте об этих приемах, когда окажетесь с фотоаппаратом под галактикой Млечный Путь, сияющей в ночи.