Калькулятор выдержки для съёмки звёзд

Масштаб одного пикселя	37,39 ″/пикс.
Видимая скорость звёзд	15,04 ″/с
Правило 400	16,67 с
Правило 500	20,83 с

Почему звёзды становятся штрихами

Камера на штативе снимает звёзды точками и короткими дугами

Камера на неподвижном штативе поворачивается вместе с Землёй, поэтому звёзды медленно ползут по сенсору. Короткая выдержка сохраняет их почти круглыми, длинная превращает в штрихи. Калькулятор оценивает время, за которое изображение звезды сместится на выбранное число пикселей, и рядом показывает более старые правила 400 и 500.

Земля делает оборот относительно далёких звёзд примерно за 23 часа 56 минут 4 секунды. Такой день называется звёздным. Из этой величины получается угловая скорость около 15,041 угловой секунды в секунду у небесного экватора. Точное значение звёздного дня можно сверить в таблице астродинамических параметров NASA JPL.

У небесных полюсов звёзды описывают маленькие круги и движутся по кадру медленнее. Поэтому в расчёте появляется склонение, то есть угловое расстояние от небесного экватора. При склонении 0° используется полная скорость, при 60° она уменьшается вдвое, потому что cos 60° = 0,5.

Как калькулятор переводит движение неба в пиксели

Сначала нужно узнать масштаб изображения: сколько угловых секунд неба приходится на один пиксель. Он зависит от размера пикселя и фокусного расстояния. Большой пиксель охватывает больший угол, длинный объектив растягивает изображение и уменьшает угол на пиксель.

q = 206{,}265\frac{p}{f}

Здесь q обозначает угловых секунд на пиксель, p размер пикселя в микрометрах, f фокусное расстояние в миллиметрах. Коэффициент 206,265 уже учитывает перевод микрометров в миллиметры. Например, пиксель 4,35 мкм и объектив 24 мм дают около 37,39 угловой секунды на пиксель.

Затем допустимое смещение делится на скорость выбранного участка неба:

t = \frac{kq}{15{,}041\cos\delta}

t обозначает выдержку в секундах, k допустимое смещение в пикселях, δ склонение. Это прозрачная геометрическая оценка. Она отвечает на конкретный вопрос о движении изображения, но не обещает идеальную резкость: у реальной звезды есть собственный размер пятна от оптики, атмосферы, фокуса и обработки.

Правило 500 удобно, но не видит пиксели современной камеры

Правило 500 появилось как полевая памятка. Для полного кадра число 500 делят на фокусное расстояние в миллиметрах. На кроп-камере дополнительно делят на кроп-фактор. Объектив 20 мм на полном кадре даёт 25 секунд, а тот же объектив на APS-C 1,6× около 15,6 секунды.

Правило не учитывает разрешение сенсора, размер будущей печати и область неба. Файл современной камеры, открытый на 100%, показывает гораздо более мелкий сдвиг, чем небольшая плёнка или открытка. Поэтому правило 500 часто даёт видимые овалы, особенно у многомегапиксельной камеры.

Правило 400 устроено так же, но даёт на 20% более короткую выдержку. Для 24 мм на полном кадре получаются 16,7 секунды вместо 20,8. Это более осторожная памятка, однако она тоже не знает размер пикселя. Калькулятор выводит оба числа как сравнение, а не как две физические границы.

Более сложное правило NPF создал французский фотограф и любитель астрономии Фредерик Мишо. В нём учитываются диафрагма, размер пикселя, фокусное расстояние и склонение. Автор опубликовал объяснение и собственный расчёт на сайте Астрономического общества Гавра. На этой странице мы не подменяем его модель похожей формулой, а показываем отдельно выведенный предел по смещению пикселей.

Как узнать размер пикселя и склонение

Размер пикселя, или pixel pitch, иногда указан в технических характеристиках камеры. Если его нет, разделите ширину сенсора в миллиметрах на ширину фотографии в пикселях и умножьте на 1000. Для сенсора шириной 35,9 мм и изображения 8256 пикселей получается 35,9 ÷ 8256 × 1000 ≈ 4,35 мкм.

Берите полное разрешение исходного файла, а не уменьшенную картинку из мессенджера. При объединении соседних пикселей и специальных режимах камеры эффективный масштаб меняется, но физический шаг матрицы остаётся прежним. Если точного числа нет, можно посчитать несколько соседних вариантов и сделать пробный кадр.

Склонение похоже на широту на земном глобусе. Небесный экватор имеет 0°, Северный небесный полюс +90°, Южный -90°. Для строгой оценки широкого кадра берите звезду с наименьшим абсолютным склонением внутри композиции: она движется быстрее остальных.

Если направление неизвестно, оставьте 0°. Получится консервативный результат для небесного экватора. Установка 85° подходит только узкому участку рядом с полюсом. Широкоугольный кадр вокруг Полярной звезды захватывает и более далёкие области, где следы уже длиннее.

Примеры для широкоугольного и длинного объектива

24 мм, полный кадр, пиксель 4,35 мкм. У небесного экватора смещение на два пикселя занимает около 4,97 секунды. Правило 400 даёт 16,67 секунды, правило 500 20,83. При просмотре исходника на 100% разница будет заметна.

14 мм, пиксель 4,35 мкм. Строгий предел для двух пикселей равен примерно 8,52 секунды. Старые памятки дают 28,57 и 35,71 секунды. После уменьшения фотографии длинная выдержка может выглядеть приемлемо, но отдельные звёзды в полном размере уже станут короткими линиями.

50 мм на APS-C 1,5×, пиксель 4,3 мкм. При склонении 30° два пикселя дают около 2,72 секунды. Правило 500 показывает 6,67 секунды. Длинный объектив быстрее обнаруживает движение, потому что один пиксель охватывает меньший участок неба.

20 мм на APS-C 1,6×, пиксель 3,76 мкм. При склонении 60° геометрический предел для двух пикселей увеличивается до 10,31 секунды. У экватора он был бы вдвое короче. Правила 400 и 500 не реагируют на направление камеры и показывают 12,5 и 15,63 секунды.

85 мм, пиксель 5,9 мкм. Рядом со склонением 75° смещение на один пиксель занимает около 3,68 секунды. Несмотря на близость к полюсу, правило 500 остаётся 5,88 секунды. Для узкого кадра точная ориентация важнее общего слова «север».

24 мм и допуск четыре пикселя. При тех же 4,35 мкм и склонении 0° результат удваивается с 4,97 до 9,94 секунды. Это не улучшение физической резкости, а выбор менее строгого критерия для уменьшенной фотографии или печати небольшого размера.

Как получить больше света без длинных следов

Поставьте камеру на устойчивый штатив, выключите стабилизацию на штативе, используйте задержку спуска или пульт. Наведите фокус по увеличенному изображению яркой звезды и сделайте пробный кадр. Значок бесконечности на шкале объектива служит ориентиром, но точное положение может меняться от температуры и экземпляра.

Если звёзды круглы, но кадр тёмный, увеличьте ISO, откройте диафрагму или сложите несколько коротких экспозиций. Стекинг совмещает звёзды между кадрами и уменьшает случайный шум. Для неподвижного пейзажа иногда отдельно снимают землю на более низком ISO и соединяют изображения аккуратно, не выдавая монтаж за один кадр.

Экваториальная монтировка поворачивает камеру вслед за небом и позволяет удлинить выдержку звёзд. Тогда передний план начинает смазываться относительно камеры. Один механизм не удерживает одновременно звёзды и земной пейзаж, потому что они движутся в разных системах координат.

Оптика добавляет свои ограничения. Открытая диафрагма собирает больше света, но звёзды у края могут превратиться в кометы из-за аберраций. Закрытие диафрагмы улучшает края, однако усиливает дифракцию. Калькулятор дифракционного предела поможет сравнить теоретическое пятно с пикселем, а калькулятор угла обзора покажет, какую область неба захватывает объектив.

Границы расчёта

Модель считает движение одной точки с заданным склонением и использует малый угол пикселя. Она не учитывает дисторсию, наклон сенсора, качество ведения штатива, атмосферное дрожание, демозаику, повышение резкости и форму реального пятна звезды. Все эти эффекты могут сделать след заметнее или скрыть его.

Допуск в пикселях является вашим критерием просмотра. Один пиксель строг для большого увеличения, два дают практичный старт, четыре могут подойти уменьшенному изображению. После расчёта снимите серию с соседними выдержками и проверьте углы кадра. Именно края широкоугольного объектива часто показывают проблему раньше центра.

Для композиции с близким передним планом отдельно проверьте гиперфокальное расстояние. Звёзды могут остаться точками, а камень в метре от штатива всё равно окажется вне выбранной зоны резкости. Ночная фотография любит превращать один простой вопрос в три, зато каждый из них можно посчитать отдельно.

Частые вопросы

Ответы помогают выбрать исходные данные и понять, почему две правильные памятки дают разные выдержки.

Какая выдержка нужна, чтобы звёзды остались точками?

Она зависит от фокусного расстояния, размера пикселя, направления камеры и допустимого увеличения. Для 24 мм, пикселя 4,35 мкм и двух пикселей смещения у небесного экватора расчёт даёт около 5 секунд.

Что лучше, правило 400 или 500?

Правило 400 осторожнее и всегда даёт выдержку на 20% короче. Оба правила остаются грубыми памятками, потому что не учитывают размер пикселя и направление съёмки.

Почему калькулятор даёт меньше секунд, чем правило 500?

Пиксельная модель оценивает движение в исходном файле. Современный сенсор с мелкими пикселями замечает короткий след, который мог быть незаметен на небольшой плёночной печати или уменьшенной фотографии.

Где найти размер пикселя камеры?

Ищите pixel pitch в характеристиках либо разделите ширину сенсора в миллиметрах на число пикселей фотографии по горизонтали и умножьте на 1000.

Что поставить в поле склонения?

Если направление неизвестно, оставьте 0° для консервативной оценки. Если известна область неба, укажите наименьшее абсолютное склонение звёзд внутри кадра.

Можно ли просто снимать 30 секунд широким объективом?

Можно сделать пробу, но на современной камере звёзды часто вытянутся при просмотре на 100%. Для небольшой публикации след может быть незаметен. Итог зависит от разрешения и размера показа.

Поможет ли стабилизация избежать следов звёзд?

Обычная стабилизация компенсирует дрожание камеры, но не ведёт её за небом. На штативе её обычно выключают. Для длинного ведения нужна экваториальная монтировка или специальный трекер.

Зачем складывать несколько коротких кадров?

Стекинг увеличивает общий собранный сигнал и уменьшает случайный шум, сохраняя короткую выдержку каждого кадра. Перед объединением программа выравнивает изображения по звёздам.

Есть что добавить?

Напишите своё мнение, комментарий или предложение.