La fotografía monocromática es uno de los primeros estilos de fotografía y se remonta al siglo XIX. [1] La fotografía monocromática también es una técnica popular entre los astrofotógrafos. Esto se debe a la omisión del filtro Bayer, un conjunto de filtros de color que se ubica frente al sensor CMOS o CCD, lo que permite que un solo sensor produzca una imagen en color.
Las cámaras a color producen imágenes en color utilizando una matriz Bayer , un conjunto de filtros de color que se ubica frente al sensor. La matriz permite que la luz de los colores primarios, rojo, verde y azul, ingrese al sensor. Una disposición matricial típica consiste en un área de paso del 25 % de rojo, un 25 % de azul y un 50 % de verde. La matriz Bayer permite que un sensor de un solo chip produzca una imagen en color. [2]
Muchos objetos del espacio profundo están compuestos de hidrógeno, oxígeno y azufre. Estos elementos emiten luz en el espectro rojo, azul y rojo/naranja respectivamente. [3]
Al fotografiar un objeto rico en hidrógeno, el objeto emitirá principalmente luz en las longitudes de onda de hidrógeno alfa/rojo. En este escenario, la matriz de Bayer solo permitirá que el 25 % de la luz entrante de la nebulosa llegue al sensor, ya que solo el 25 % del área de la matriz permitirá que pase la luz roja. [2]
Un sensor monocromático no tiene una matriz Bayer. Esto significa que todo el sensor se puede utilizar para capturar longitudes de onda específicas mediante filtros de color especializados, conocidos como filtros de banda estrecha. [4] Muchas nebulosas están formadas por hidrógeno, oxígeno y azufre. Estas nebulosas emiten luz en longitudes de onda de color rojo, azul y naranja respectivamente. Se puede utilizar un filtro de banda estrecha para cada color para producir tres imágenes monocromáticas discretas. Estas imágenes se pueden combinar para producir una imagen en color.
La astrofotografía monocromática ha ganado popularidad como método para combatir los efectos de la contaminación lumínica moderna. La matriz Bayer de un sensor tradicional limitará el área disponible del sensor capaz de captar luz de objetos del espacio profundo a aproximadamente el 25 %. Sin embargo, el 75 % restante aún es capaz de captar luz, a menudo en forma de contaminación lumínica circundante. Esto puede afectar negativamente a la relación señal-ruido. [5]
La eliminación de la matriz Bayer significa que se puede utilizar un filtro de banda estrecha para permitir que solo longitudes de onda de luz específicas lleguen al sensor. Esto tiene la ventaja de utilizar toda el área del sensor para maximizar la cantidad de luz recolectada, al mismo tiempo que se rechazan las fuentes de contaminación lumínica externa, lo que mejora enormemente la relación señal-ruido . [6]
Las imágenes en color en cámaras típicas se crean combinando datos de píxeles rojos, verdes y azules. [7] Para producir una imagen en color utilizando un sensor monocromático, se deben producir tres imágenes monocromáticas y combinarlas para producir una imagen en color. Las tres imágenes monocromáticas se asignan a los canales rojo, verde y azul respectivos. En el caso de la astrofotografía, esto puede variar hasta cierto punto, aunque una paleta de colores común es la paleta Hubble, a menudo conocida como "SHO". En la paleta Hubble, el azufre se asigna al canal rojo, las señales de hidrógeno-alfa se asignan al verde y el oxígeno se asigna al azul [8] .
La astrofotografía monocromática también requiere un mayor número de cuadros de calibración. Los cuadros de calibración se utilizan para capturar artefactos y polvo en el sensor de imagen y el filtro, y gradientes de luz debidos a reflexiones internas en el tren óptico. Estos pueden luego eliminarse de la imagen final. La obtención de imágenes monocromáticas requiere el uso de tres filtros individuales para producir una imagen en color. Esto significa que se deben generar y aplicar tres conjuntos de cuadros de calibración durante la etapa de procesamiento de imágenes. Por lo tanto, esto aumenta la cantidad de imágenes que se deben almacenar, lo que requiere mayores cantidades de espacio de almacenamiento. [9]
La fotografía monocromática también requiere equipo adicional. Debido a la necesidad de utilizar múltiples filtros, los astrofotógrafos aficionados suelen utilizar una rueda de filtros electrónica. Esto permite instalar varios filtros y se puede utilizar una computadora para controlar la rueda y cambiar los filtros durante la noche [10].