Журнал LinuxFormat - перейти на главную

LXF149:Ответный удар Linux

Материал из Linuxformat
Перейти к: навигация, поиск
Подписка на печатную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подписка на электронную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подшивки старых номеров журнала (печатные версии)
Весь 2014 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Давным-давно, в далекой галактике (аж за Урюпинском)...



Посетив любое собрание астрономов-любителей, почти на всех компьютерах вы увидите Windows, а на остальных — Nebulosity и Starry Night из Mac OS X.

Хотя Mac все еще предпочтителен для создания мультимедиа, подборка астрономических программ, таких как Maxim DL, в Windows лучше, и лучше поддерживаются драйверы камер и приборов с зарядовой связью [CCD, ПЗС].

Но в мире профессионалов астрономии Linux буквально вездесущ. Из разговоров с коллегами-учеными и разработчиками, а также чтения этого журнала становится ясно, что Linux предоставляет огромное количество возможностей звездочетам-энтузиастам, а все те же имена приложений и дистрибутивов появляются снова и снова.

Кроме астрономического ПО, другая ключевая задача Linux – поддержка драйверов для телескопов и камер.

В отношении использования промышленных камер существует три подхода.

Первый, и, наверное, самый дешевый – использование стандартных цифровых зеркальных камер без фильтра инфракрасного излучения, что повышает их чувствительность к объектам ночного неба, таким как слабые эмиссионные туманности. В комбинации с телескопами эти камеры обеспечивают широкое поле обзора; но когда дело доходит до создания изображений, они страдают от высокого уровня шума.

Как правило, объект экспонируется по несколько минут за раз, и в итоге образуется несколько часов или дней выдержки, поэтому уровень шума играет критическую роль. На изображении шум обычно проявляется в виде пятен или раздражающего свечения в одном или нескольких углах (вызванного тепловым шумом электроники камеры). Главная проблема – пятна, так как звездные поля в общем на них похожи.

Программы для Windows, такие как Deep Sky Stacker и Maxim DL, успешно справляются с этой проблемой посредством калибровки кадров изображений. В Linux работу с темной рамкой поддерживает Astrotack, а приложения наподобие Siril обеспечивают наложение отдельных кадров.

Управление зеркальными фотокамерами в Linux начинается с простых приложений для управления выдержкой/спуском затвора, которые взаимодействуют с камерой через USB-кабели – наиболее популярна серия камер Canon EOS, потому что их легко модифицировать. Полученные фотографии передаются в компьютер по кабелю USB, либо можно вынуть карту Compact Flash (CF) и вставить ее в кардридер.


Наблюдайте за космосом

Во втором подходе – использовании специальных астрономических камер вместо промышленных зеркальных камер – проблема теплового шума выражена меньше. Эти камеры напрямую подключаются к компьютеру через USB, гигабитный Ethernet или FireWire и содержат одно- или многоуровневую встроенную систему охлаждения, снижающую шумовые помехи.

Типичный недостаток таких камер – меньшее поле обзора, а широкоформатные камеры стоят раз в 10 дороже. Что касается выбора камеры – монохромные модели обычно более гибки при создании изображений звездного неба, поскольку позволяют использовать ПЗС со специальными узкополосными фильтрами, которые улавливают световое излучение определенных частот, испускаемое такими объектами, как туманности. Они также обладают преимуществом удаления почти всего светового загрязнения от уличного освещения. Этот метод получения снимков глубокого космоса обычно используют астрономы, живущие в пригородах.

В Linux для съемки глубокого космоса предусмотрена поддержка серьезных астрономических камер компаний SBIG, QSI и Finger Lakes, а приложения вроде GoQat для серии QSI выполняют также некоторую предварительную обработку с вычитанием темной рамки, а также обладают встроенной поддержкой наводки автогидом [autoguider].

Автогид – небольшая камера, которая работает совместно с камерой для съемки глубокого космоса, отправляя небольшие поправки системам слежения телескопа для получения четкого изображения звезд. Телескопы обычно отслеживают небо с помощью так называемого сидерического слежения, повторяющего перемещение звезд по небу по мере вращения Земли, но даже более дорогие телескопы допускают небольшие ошибки.При визуальном наблюдении или малой выдержке ошибки незаметны, но при очень больших выдержках приводит к появлению на снимках нечетких и размазанных звезд и объектов. Автогид фактически нацеливается на звезду, на которую указывает основная камера, и делает так, чтобы эта звезда оставалась «на мушке» у видоискателя.

Если телескоп вдруг повернется неправильно, камера это отследит и отправит ему команду откорректировать положение. Так делаются 99 % всех снимков глубокого космоса с большой выдержкой на всех телескопах, от домашних обсерваторий до космического телескопа «Хаббл».


Подход третьего типа, обычно используемый для съемки Луны, Солнца и планет, применяет устройство типа web-камеры с высокой частотой кадров для видеосъемки объекта. Цель здесь опять же состоит в снижении шума, но главным образом – эффекта турбулентности окружающей нас атмосферы.

На 100-километровом отрезке неба большие профессиональные телескопы измеряют эту турбулентность с помощью лазеров с адаптивной оптикой и отсылают поправки зеркалам телескопа.

Адаптивная оптика доступна и в любительской среде, но она стоит дорого и работает только с микрозеркалами и без лазера. При съемке планет и Луны большинство людей борются со «свечением» (атмосферными помехами) путем быстрой съемки нескольких сотен изображений (аналогично видеоролику). Программа комбинирует эти изображения, удаляя снимки с плохой видимостью, и затем объединяет хорошие кадры для создания одного итогового четкого изображения. В профессиональной среде этот прием известен как съемка «наудачу», и хотя он был придуман профессионалами, сообщество любителей привнесло в него гораздо больше.

Полноценной поддержки драйверов ПЗС-камер в таких областях, как съемка планет и Луны, не хватает. Однако такие компании, как Imaging Source и Lumenera и уже упомянутые нами фирмы, производящие камеры для съемки глубокого космоса – SBIG, QSI and Finger Lakes – могут предоставить или предоставляют полную поддержку своих продуктов в Linux и во многих случаях помогут с установкой. Если ваша платформа – Linux, сначала проверьте, поддерживается ли ваша камера, потому что все упомянутые здесь камеры для съемки глубокого космоса довольно дороги.

Что касается последующей обработки изображений, то несколько приложений Linux выделяются на общем фоне. Хотя коммерческие аналоги от Windows часто предлагают больший набор возможностей, эти примеры вполне работоспособны. Для обработки данных и изображений служит кроссплатформенная программа DS9, широко используемая в образовательных проектах, а также в исследовательских проектах, проводимых, например, командой телескопа Faulkes.

Поддерживая FITS (Flexible Image Transport System – Гибкая система передачи изображений) наряду с другими форматами файлов, DS9 позволяет проводить фотометрический анализ, базовую обработку изображений и корректировку гистограммы, а также создавать мозаику изображений. DS9 проста, но эффективно решает свои задачи. Для работы с ней необходимо загрузить исходники и скомпилировать их из командной строки, но, как и для многих других приложений, в сети можно найти четкие инструкции для ее сборки в Ubuntu.

Танцы со звездами

Другая кроссплатформенная утилита для обработки изображений – SalsaJ, написанная на Java – более универсальна, и требует компиляции и запуска из командной строки. (Есть программные оболочки с графическим интерфейсом, помогающие решить эту проблему, но в командной строке все яснее.) Широко используемая в образовательной среде и доступная на нескольких языках, SalsaJ поставляется с онлайн-упражнениями для развития астрономических знаний, от измерения сдвига Доплера экзопланет и просмотра спектров до определения массы галактики.

Очень популярен GIMP, щеголяющий интерфейсом a` la Photoshop. Наряду с десятками других он поддерживает формат FITS, обычно используемый в астрономической фотографии, а его возможности позволят вам обрабатывать фотографии не хуже, чем в коммерческом аналоге. (Хотя надо признать, что его кривая освоения достаточно крута, а интерфейс, пожалуй, менее поддается интуиции, чем у Photoshop.)

Что касается самого получения изображений, то мы уже упоминали GoQat для серии QSI. Другая популярная программа, с поддержкой и камер для съемки глубокого космоса, и web-камер с высокой частотой съемки – wxAstroCapture, она запускается в Kubuntu, OpenSUSE и Ubuntu. Опять же, благодаря четким инструкциям я сумел заставить ее работать со своими охлаждаемыми камерами Artemis, при съемке глубокого космоса. Хотя реализации поддержки ASCOM-совместимой автонаводки в Linux-версии не было, и это не давало делать снимки с очень большими выдержками, пользовательский интерфейс и управляемость соответствовали многим возможностям обычных программ автоматизации в Windows. Сделав еще несколько настроек для поддержки автонаводки и колесика фильтра (пятипозиционное колесико для изменения типа фильтра в монохромной камере под управлением USB от Atik), я мог бы запустить полноценный сеанс обработки изображения прямо в Linux.

Как астрономический фотограф, я делаю акцент на объектах глубокого космоса и кометах, и это интересно многим энтузиастам компьютеров и астрономии. Вы видите в журналах сочные картинки, словно снятые телескопом «Хаббл», и с Linux вполне возможно добиться тех же результатов. В профессиональных обсерваториях, таких как VLT, Keck и прочие, есть наборы утилит, и иногда они доступны бесплатно, поэтому вы можете познакомиться с ними поближе и пользоваться профессиональными программами каждый день.

Возможность пользоваться обширными программными ресурсами профессиональных обсерваторий должна вам пригодиться. Чтобы заставить многие аспекты астрономии в Linux работать вместе – бесплатно и с той надежностью, о которой мечтают профессиональные астрономы – нужно провести некоторую работу и исследования, затратив некоторые усилия, но будущее Linux выглядит хорошо как никогда.

Источник — «http://wiki.linuxformat.ru/wiki/index.php?title=LXF149:%D0%9E%D1%82%D0%B2%D0%B5%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%83%D0%B4%D0%B0%D1%80_Linux&oldid=15453»
Персональные инструменты
купить
подписаться
Яндекс.Метрика