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Montagem de mosaicos lunares

26 de Abril, 2005

Introdução

Procuro aqui descrever, de forma algo informal, o processo que utilizo para obter fotografias da Lua de corpo inteiro e simultaneamente de alta resolução, como as que podem ser encontradas aqui. Estas fotografias são construídas encaixando fotos de porções mais pequenas da Lua, formando-se desta forma um mosaico.

Actualmente capturo as fotos que vão constituir as peças do mosaico através de uma webcam Philips ToUcam Pro acoplada a um telescópio Maksutov-Cassegrain de 1500mm de distância focal. Nesta configuração, um mosaico da Lua Cheia requer mais de 25 imagens.

Momento da captura

A captura das imagens que formarão o mosaico deve ser idealmente realizada com o céu completamente limpo e quando a Lua estiver já alta. Há que notar que a captura de imagens pode prolongar-se durante vários minutos, e é necessário evitar que os fotogramas, futuras peças do mosaico, apresentem brilhos diferentes.

A estabilidade atmosférica é igualmente importante, pois não só as imagens capturadas irão apresentar melhor detalhe, como também se apresentarão menos onduladas, o que fará muita diferença na hora de colar as peças. Montar um mosaico da Lua é quase como montar um puzzle em que as peças estão meio encaracoladas pela humidade e pelo calor.

Método de filmagem

Actualmente utilizo uma montagem equatorial motorizada em Ascenção Recta, e é neste cenário que se inserem os comentários nesta secção. Na prática o essencial do processo é similar para montagens altazimutais motorizadas (e.g. Meade ETX), e com um pouco mais de esforço e paciência, consegue-se igualmente capturar as imagens com montagens não motorizadas.

A montagem deverá ser colocada em estação, como se fossemos apenas observar visualmente, sem grandes preciosismos. A webcam deverá ser devidamente alinhada com o telescópio, de forma a que o ajuste da Declinação na montagem corresponda ao deslocamento horizontal da imagem visualizada no ecrã, e o ajuste da Ascenção Recta ao deslocamento na vertical.

As imagens são capturadas em vídeo e não em fotos individuais. Mais tarde escolher-se-ão os melhores fotogramas da lua. Realizo vários vídeos (formato AVI), cada um contendo uma faixa "horizontal" da Lua. Cada faixa filmada intersecta em cerca de 1/4 as faixas adjacentes.

Para cada faixa, aponto o telescópio para uma das extremidades, inicio a filmagem, e procedo da seguinte forma: aguardar 2 segundos, avançar horizontalmente cerca de 3/4 de janela, aguardar 2 segundos, avançar mais 3/4 de janela, etc., até atingir a extremidade oposta da faixa. Desta forma, em cada pausa de 2 segundos, a porção de Lua filmada intersectará parcialmente a porção filmada na pausa anterior.

Parâmetros de captura

Efectuo os vídeos na resolução de 640x480, a 5 FPS. Opto por filmar a cor, mesmo que o objectivo final seja uma imagem em escala de cinzentos. Apesar de uma filmagem directamente em escala de cinzentos gerar vídeos mais pequenos e teoricamente com menos perda de qualidade na compressão, a minha experiência pessoal aponta para uma melhor dinâmica dos cinzentos se a conversão for realizada numa fase posterior, o que pode fazer diferença na fase do pós-processamento.

Os restantes parâmetros (exposição, brilho e ganho) são ajustados manual e minuciosamente de forma a obter-se o mais possível uma imagem contrastada, com o máximo de variação de intensidades, e que não seja nem demaisado brilhante (com zonas queimadas) nem demasiado escura. Costumo perder muito tempo nesta fase para obter o melhor compromisso possível.

Selecção das peças

As peças do mosaico são escolhidas seleccionado fotogramas individuais nos vídeos. Para cada vídeo, em cada sequência correspondente a uma pausa de 2 segundos é escolhido o fotograma com melhor qualidade global. Este processo pode ser realizado com o utilitário AVI2BMP.

Montagem do mosaico

A montagem do mosaico pode ser realizada na generalidade dos programas de edição de imagem. É um processo algo tedioso, e a minha primeira recomendação é a seguinte: gravar frequentemente o mosaico ao longo de todo o processo de construção!

O primero passo é criar uma imagem para a composição do mosaico, com 24bits de cor, fundo preto e tamanho suficiente para conter a Lua inteira. Se mais tarde se verificar que o tamanho escolhido é insuficiente, é apenas uma questão de aumentar as dimensões da imagem (canvas size). Similarmente, se a dada altura se concluir que o tamanho da imagem é excessivo, as suas dimensões deverão ser reduzidas (crop) de modo a que esta ocupe menos espaço em memória e se torne mais leve de manipular.

A Lua é montada faixa a faixa, tal como durante a captura dos vídeos. Começa-se assim por colocar a primeira peça da primeira faixa, e vão-se progressivamente encaixando as peças adjacentes (copy/paste dos fotogramas para a imagem de composição, trabalhando-se sempre num zoom de 100% ou 1:1). Para cada peça a acrescentar, pode aproveitar-se apenas a porção que melhor encaixar, e de modo a não piorar o mosaico, visto que a zona de intersecção da peça a acrescentar pode ter pior qualidade que a zona correspondente no mosaico. As peças raramente encaixam na perfeição, sobretudo quando as imagem foram obtidas em condições de menor estabilidade atmosférica.

A última peça é sempre a mais problemática, sendo raro encaixar bem, sobretudo quando vai fechar o bordo da lua (o bordo da lua não tolera maus encaixes, pois tornam-se demasiado óbvios na imagem final). Geralmente a solução é rodar (rotate) previamente a peça, experimentado vários ângulos de rotação.

Estando a Lua totalmente montada, pode ser conveniente borrar-se muito ligeiramente as arestas de colagem das peças. O objectivo é disfarçar estas arestas e evitar que tornem ainda mais evidentes com as operações de 'sharpening'. A suavização das arestas pode ser realizada criando finas selecções rectangulares em redor de cada uma, aplicando de seguida a operação de borrar (blur), ou alternativamente deslocando um pincel de borrar (blur brush) sobre as arestas, disponível em alguns programas de edição de imagem.

Pós-processamento

O mosaico pode agora ser rodado/espelhado (rotate/mirror/flip) para a orientação desejada. Tipicamente oriento a Lua de forma a que fique tal como se encontrava no céu no momento da captura, para um observador de pé. Noutros casos escolho uma orientação mais convencional (Norte em cima / Sul em baixo). A rotação da imagem tem a vantagem adicional de ajudar a disfarçar as arestas de colagem das peças, pois tendem a ficar menos evidentes quando estão na diagonal. Para efectuar a rotação, é recomendável redimensionar primeiro a imagem a 2X (resize / resample), para minimizar a perda resolução durante o processo (trabalhar ao nível do sub-pixel).

É geralmente após a reorientação acima que converto a imagem para escala de cinzentos (grayscale) e procedo para os ajustes de intensidades. Através da manipulação dos níveis (levels), histograma (histogram), ajuste gama (gamma adjust) ou preferencialmente da curva de intensidade (curves / brightness curve), procurar-se-á obter o máximo de variações de intensidade na superfície da Lua, tentando manter-se o detalhe e dinâmica tanto nas zonas mais claras (e.g. cratera Tycho) como nas zonas mais escuras (e.g. mares). Aqui o bom gosto também entra, de forma a obter-se uma imagem esteticamente agradável e com impacto.

A imagem final deve ser guardada num formato sem compressão (e.g. TIFF), e será a partir dela que vão ser geradas imagens noutras resoluções. Para cada imagem de resolução diferente gerada, deverá ser aplicado um sharpening à medida e sem exageros, através da operação unsharp mask ou equivalente.