Quante foto impilare in astrofotografia con il telefono?

Risposta breve: i valori di partenza dei preset

Sono i valori con cui partono i preset di AstroStackerPro su iPhone, pensati per un telefono su treppiede e senza inseguitore. Si possono cambiare a mano. In questa pagina «frame» e «foto» sono la stessa cosa: ogni scatto della sessione, prima di essere impilato.

Posa e ISO vengono adattate ai limiti del sensore del telefono. Su Android i valori possono essere diversi: vedi le domande in fondo.

Perché non basta raddoppiare i frame

Impilare vuol dire fare la media di più foto dello stesso campo di cielo. Le stelle e la nebulosa sono uguali in ogni scatto. Il rumore no: è casuale, cambia da una foto all’altra e, nella media, in gran parte si cancella.

Il conto è uno solo. Con N frame il rumore scende di un fattore √N e il rapporto segnale/rumore sale dello stesso fattore. Per dimezzare il rumore servono quattro frame. Per portarlo a un decimo ne servono cento.

Passare da 90 a 200 frame, più del doppio del tempo, abbassa il rumore di circa un terzo. Passare da 200 a 400 raddoppia di nuovo il tempo e lo porta dal 7% al 5%. A un certo punto ogni frame in più vale così poco che conviene fermarsi.

Il cielo decide quanti ne servono

Ogni frame contiene anche la luce del cielo di fondo, e quella luce ha un rumore suo. Galassie e nebulose sono più deboli del fondo: quanti frame servono lo decide soprattutto il cielo, non il telefono.

La scala di Bortle va da 1 (cielo perfetto) a 9 (centro città). Tra la classe 4 e la classe 8 la luce del fondo cresce di circa tre magnitudini per secondo d’arco quadrato, cioè di una quindicina di volte. Il rumore di quella luce cresce come la sua radice quadrata: su un oggetto debole il rapporto segnale/rumore di ogni frame cala di circa quattro volte, e per ritrovare la stessa pulizia servono circa sedici volte più frame.

È un ordine di grandezza, e vale quando domina il rumore del cielo, come sotto un cielo cittadino. Sotto un cielo molto buio pesa di più il rumore di lettura del sensore e il divario si riduce.

Il preset Cielo profondo lo dice in chiaro: «Su un telefono si ottiene il nucleo e un alone, non la foto da rivista: la differenza la fa il cielo, non il numero di scatti». Chiede un cielo «davvero buio (Bortle ≤4)» e un treppiede. Per sapere che cielo hai sopra casa c’è il Planner dell’app: stima la classe Bortle dalla radianza satellitare VIIRS 2024 e lo scrive, «Una stima, non una misura». Nella schermata qui sotto, calcolata per le coordinate di Palermo, il fondo cielo è a 18,0 magnitudini per secondo d’arco quadrato: classe 8 stimata, centro città.

Perché la posa resta breve e i frame sono tanti

La Terra gira, e il cielo con lei: 15 gradi all’ora, cioè 15 secondi d’arco ogni secondo vicino all’equatore celeste, meno verso il polo. Con un 24 mm equivalente e 12 megapixel un pixel copre circa 60 secondi d’arco, e una stella ci mette quattro secondi ad attraversarlo.

A 3 secondi la stella si allunga di tre quarti di pixel, a 1 secondo di un quarto: restano puntini. A 20 secondi sarebbero quasi cinque pixel, cioè trattini. Per questo i preset per il cielo non vanno oltre i 3 secondi. La regola del 500 (500 diviso la lunghezza focale equivalente) darebbe 20 secondi con un 24 mm, ma è tarata sul pieno formato: su un sensore da telefono, con i pixel molto più piccoli, è troppo generosa.

Pose brevi vogliono tanti frame, e tanti frame vogliono tempo. Ogni frame costa anche circa tre secondi oltre alla posa, tra scatto, codifica e scrittura: è la misura dei test sul campo, e spiega perché l’app indica «6-9 minuti» di sessione reale per le 90 pose del Cielo stellato, mentre il conto con la sola posa darebbe quattro minuti e mezzo. Le 200 pose da 1 secondo del Cielo profondo, con lo stesso costo, superano i dodici minuti.

Come decidere sul campo

Fai una prova da 30 frame, ingrandisci al 100% un pezzo di fondo cielo senza stelle e guarda la grana. Se disturba ancora, per dimezzarla servono quattro volte tanti frame, cioè 120. Se non si vede più, altri frame non cambiano niente: il limite sta altrove, nel cielo, nella messa a fuoco, nell’ottica.

Su iPhone il controllo manuale offre 30, 40, 50, 75, 100, 150 e 200 frame. I preset partono già da un valore ragionevole per il proprio soggetto.

Per la Luna e i pianeti il ragionamento cambia. Il soggetto è luminoso e le pose durano millesimi di secondo, quindi il rumore non è il problema. Quel che si perde è la nitidezza, perché l’aria è turbolenta. Si scatta una raffica e si tiene il meglio.

Cosa fa l’app con i frame

• Allineamento. Cerca le stelle più luminose di ogni foto (fino a 150), calcola di quanto la foto si è spostata e ruotata rispetto a una foto di riferimento e la riporta in posizione. Una foto che non combacia viene scartata. Se le stelle in campo sono troppo poche, l’app impila senza allineare e lo segnala a schermo.
• Cielo stellato, Cielo profondo, Notturno illuminato. Sigma-clip: per ogni pixel guarda il valore in tutti i frame, scarta quelli che si allontanano dal valore tipico di più di tre deviazioni standard (satelliti, aerei, pixel caldi) e fa la media del resto sui dati lineari del sensore.
• Luna e pianeti. Misura la nitidezza di ogni frame e tiene il 30% migliore: 18 su 60, 15 su 50. Li sovrappone, li media e applica una maschera di contrasto. Con almeno 12 frame allineati e abbastanza micro-spostamenti può raddoppiare la risoluzione (drizzle).
• Star Trails. Nessun allineamento, perché le stelle devono muoversi. Per ogni pixel tiene il valore più luminoso di tutti i frame, così ogni stella lascia il suo arco: circa 15 gradi all’ora. Si ferma da sola, salvando, se la batteria scende sotto il 10%, restano meno di 500 MB liberi o il telefono si scalda troppo.
• Cosa salva. Su iPhone ogni sessione produce un JPEG a 8 bit e un TIFF a 16 bit. Su Android il JPEG c’è sempre e il TIFF a 16 bit è un’opzione, spenta di default.

Errori che costano frame

• Il telefono si muove. Vento, un treppiede leggero, un tocco sul display. L’allineamento corregge piccoli spostamenti e rotazioni (fino a 3 gradi), non un cambio d’inquadratura.
• La messa a fuoco non è sulle stelle. Controllala prima di cominciare: il focus peaking dell’app evidenzia i contorni a fuoco. Poi non toccare più il telefono.
• Troppa luce. Lampioni e fari alle spalle finiscono nel fondo di tutti i frame. Per non perdere l’adattamento al buio usa la modalità rossa dell’app.
• Nuvole a metà sessione. Il sigma-clip scarta il pixel di un satellite, non un cielo velato. Se arrivano nuvole, meglio fermarsi e ricominciare.
• Batteria e calore. Una sessione lunga scalda il telefono e consuma batteria: per le scie parti con il telefono carico o con un powerbank.

Domande

Serve un inseguitore?

Non per i numeri di questa guida. Un inseguitore, o un telescopio motorizzato, permette pose di decine di secondi senza trattini: ogni frame raccoglie più luce e ne servono meno. È il passo successivo, non il primo.

Meglio più frame o pose più lunghe?

A parità di tempo totale vincono le pose più lunghe, perché il rumore di lettura del sensore si paga a ogni frame. Senza inseguimento però una posa lunga allunga le stelle. Il compromesso è la posa più lunga che non le allunga, ripetuta tante volte.

Cambia qualcosa su Android?

Può cambiare. L’edizione Android è in test chiuso su Google Play e si sta allineando a quella per iPhone: preset, limiti e funzioni possono differire e cambiano da una versione all’altra. I valori di questa guida sono quelli dei preset su iPhone. Su Android il metodo di impilatura si sceglie anche nelle impostazioni avanzate, tra media, mediana, sigma-clip e massimo, e il TIFF a 16 bit è un’opzione, spenta di default.

E per la Luna?

La Luna ha le sue regole, spiegate nella guida su cosa puoi fotografare davvero con il telefono.