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业余天文水墨画入门浅谈

来源:http://www.tackaberrytimes.com 作者:家居宠物 人气:61 发布时间:2019-10-03
摘要:中秋节刚过没几天,相信各位摄影爱好者们在中秋节中没少用相机记录月圆之夜的美景。同时,肯定很多朋友在拍月亮的时候也对拍摄其他更遥远的星体产生了兴 趣。笔者打算趁热打铁

中秋节刚过没几天,相信各位摄影爱好者们在中秋节中没少用相机记录月圆之夜的美景。同时,肯定很多朋友在拍月亮的时候也对拍摄其他更遥远的星体产生了兴 趣。笔者打算趁热打铁,趁大家对天文摄影的热情较高的这个时间点跟大家说一说天文摄影的那些事。不过由于笔者才疏学浅,在动笔后才发现由于自己在天文摄影 方面的知识体系和知识储备根本不足以独立完成本文。所以请来了笔者很崇拜的一位天文摄影师韦国先生来和笔者一起跟大家聊一聊天文摄影的那些事。闲话少说,让我们一起进入天文摄影的殿堂。

  特别提示:本文中所有图片均来源于网络。

器材篇

  天 文摄影入门,选择器材是所有爱好者都会遇到的问题。一开始如何选择器材呢?这个问题原本就是智者见智、仁者见仁。每一位同好的基础条件、经济条件不同,选 择自然也各有不同。经济条件好又有一定的天文观测基础的同好,希望一开始就能够选择足够档次的器材,甚至能够一步到位;经济条件一般的同好希望能够选择到 价格适中又能够满足基本的天文摄影要求的器材;当然,可能还有一些同好不能确定自己的兴趣能够保持多久,希望先上一些便宜的器材玩一玩,哪怕过一段时间没 有兴趣了也不会有太大的损失。所以说,选择什么样的器材是个非常个人的问题。不过即便如此,天文摄影入门器材的选择还是有个一般的原则。

  天文望远镜的选择

  天文摄影是否一定要购买天文望远镜呢?这个倒也未必。很多爱好者是用相机镜头来 做天文摄影,广角镜头可以拍星野;中等焦距镜头可以拍星座;长焦镜头用来拍摄深空天体。对于手中已有相当镜头配置的同好来说,不用购置望远镜就可以开始天 文摄影了。但对于大多数白手起家或是只有一些简单摄影器材(DC或DSLR套机)的同好,选择天文望远镜的费用远比配置镜头要廉价得多。即便是顶级发烧 友,使用高级天文望远镜拍摄的效果也会远远优于相机的长焦镜头。原因很简单,天文望远镜是针对与无穷远处成像进行优化的,而相机镜头需要考虑不同距离目标 的成像。所以说对于大多数爱好者来说,天文摄影还是以天文望远镜为主。

比较常见的三种类型的望远镜

  反 射望远镜(如牛顿式、施密特-牛顿式等)和折反射望远镜(马克斯托夫-卡塞格林式、施密特-卡塞格林式等),这类望远镜特点是焦距长、口径可以做得比较 大,而价格比较适中,相对于同等口径的折射望远镜甚至可以说是低廉。由于光线通过反射聚焦,不会产生色差,因此在很大的倍率下仍旧会有良好的表现。这类望 远镜拿来做日面、月面和行星摄影是非常好的选择,在杂志和网络上中看到的很多大行星摄影作品均出自这类望远镜。即便是一支3英寸的牛顿式反射望远镜,只要 调校良好同样可以拍摄到令人满意的行星摄影作品。所以,如果你比较爱好日面、月面或大行星这类天体摄影,反射或折反射望远镜是不二选择。也或者说在同等付 出的条件下,反射或折反射望远镜可以获得更佳的摄影效果。不过这个类型的望远镜可能经常需要调整光轴,这是它的弱点。

一支3英寸的小型反射望远镜在绝好的观测条件下依旧会有良好的表现

  折 射式天文望远镜可能是很多天文爱好者最早接触到的类型了。它的特点是结构紧凑、体形轻巧(相对于反射式望远镜),使用和维护都非常简单,更加适合携带到野 外使用。所以折射式天文望远镜是用来拍摄深空天体的很好选择,很多同好的深空天体图片都是使用折射式望远镜拍摄的。折射式天文望远镜的选择余地也非常大, 有廉价的普通消色差(普消)式折射镜也有高档的复消色差(APO)式折射镜。对于天文摄影来说,入门选择80mm口径的折射镜完全可以满足需要,品质优良 的60mm口径折射镜也可以。当然,口径越大分辨率也就越高。经济条件许可的情况下可以选择复消色差式折射镜,经济条件一般的同好可以选择普消折射望镜, 它一样可以满足天文摄影的要求。那么选择多长的焦距会比较合适呢?个人以为刚刚入门的爱好者不宜选用焦距超过600mm的望远镜。首先对于同等口径的望远 镜,过长的焦距使得焦比增大(物镜焦距同口径的比值称做焦比),同等的曝光量就需要更长的曝光时间,同时焦距越长对于跟踪精度的要求也越高,这样会增加跟 踪和导星的难度,降低拍摄成功率;其次,过长的焦距使得望远镜的视场减小,可能会出现无法涵盖一些大视面深空天体。那么是不是焦距越短越好呢?当然也不 是。同等口径下,焦距越短焦比就越小。对于普消折射镜而言,小焦比必然会导致成像质量和色差的严重劣化(大多数焦比在7以上的普消折射镜,成像质量会比较 有保证)。对于复消色差折射镜,小焦比对像场边缘成像也是不利的,可能因此而需要使用像场修正镜(平场镜)来修正边缘成像。

  从左至右的三张照片分别是实用80/600普消折射、80/440两片式ED消色差折射和80/480复消折射望远镜拍摄的猎户座大星云,虽然拍摄的时间和参算不尽相同,但是仍然能看出它们在成像方面的优劣。

  事 实上很难选择到一支望远镜能够满足所有的需要。如果希望一支望远镜既能够满足行星摄影又能够满足深空天体摄影,比较经济的选择是一支3英寸口径中等焦距 (500-700mm)的APO折射镜。没有了色差影响(至多也是轻微的影响),在拍摄行星的时候可以比普消折射镜使用更大的倍率(配合巴罗镜或目镜投 影)来获得足够的细节。

  赤道仪的选择

  还是同样的问题,天文摄影是否一定要使用赤道仪?答案也是未必。某些题材的天文摄影就不需要赤道仪。例如拍摄星流迹,只需要使用一支三脚架来固定相机即可。又例如一些天文风光摄影,为了获得清晰的地景也不需要使用赤道仪,只要使用足够高的ISO和超大光圈广角镜头就可以满足拍摄的需要。一般认为,使用广角镜头曝光时间不超过30s,星点的拖线就会小到不易被察觉(这个同目标所在的天球赤纬高度有关)。除了这些题材的天文摄影以外,大多数情况下还是需要使用赤道仪的。

  手 动跟踪赤道仪,这类赤道仪一般都属于低端的轻型赤道仪,它们在设计的时候就没有考虑要使用自动跟踪装置。而且这一类型的赤道仪基本上都没有配备极轴镜。即 便是这样,这种赤道仪也可以拿来做天文摄影。例如,可以用广角镜头配合手动跟踪来拍摄银河。需要注意的是,要使用柔性良好的赤经微调连杆,这样可以减小手 动微调时产生的抖动。再就是手动微调的速度要稳定,这个可能需要经过长时间的练习才能做到。

  单 轴自动跟踪赤道仪,这类赤道仪配备了赤经跟踪装置,部分型号还配置了极轴镜。这个类型的赤道仪已经能够完成天文摄影中大多数题材的跟踪拍摄需要,例如星 座、星野、大行星、深空天体摄影等。但是要获得良好的效果,对赤道仪的调试就非常重要。使用前必须精确的校准极轴,因为只有赤经跟踪,赤纬微调需要靠手动 完成。如果极轴偏差太大,在拍摄过程中一旦要对赤纬进行修正,就很容易产生抖动而使得拍摄失败。因此必须要保证在一个曝光周期内赤纬的偏差不会出现明显拖 线。这对星野、星座摄影要求相对低一些,但对于使用望远镜的深空天体摄影要求就会高很多。

  双 轴自动跟踪赤道仪,这一类型的赤道仪基本上都是中高端赤道仪了。除了在赤经方向有自动跟踪外,在赤纬方向也实现了电动微调。 这类型的赤道仪适合各类题材的天文摄影需要 ,而且可以配置自动寻星和自动导星系统,实现目标定位和精确跟踪的完全自动化。当然价格一般也较前两种要高。

  上述是针对比较常见的德国式赤道仪,还有叉式赤道仪和斜劈式赤道仪,这两种赤道仪比较类似。常见的是MEADE为LX系列望远镜配置的赤道仪,主要是配合大口径的折反射望远镜。这种赤道仪由于自身结构的限制,无法安装极轴镜,因此校准极轴的方法也比较特别。

  在 选择赤道仪的时候,还需要注意赤道仪的负载能力。严重超载会损伤赤道仪的机械系统,长时间超载运行会大大降低赤道仪的跟踪精度。另外,小型赤道仪由于自身 重量和结构的限制,刚性和稳定性都会劣于大型赤道仪。所以小型赤道仪在使用过程中会有明显的晃动。这个也是需要考虑到的问题。

  入 门时选择什么样的赤道仪要看个人的配置需要,经济条件许可、考虑上较重的望远镜,而且又有车辆代步的话,双轴自动跟踪的重型赤道仪是很好的选择。一般情况 下选择较为轻便的单轴自动跟踪赤道仪已经可以满足入门的需要了。当然,如果你有很强的DIY能力,改造一架简易的手动跟踪赤道仪也可以用来满足入门的需 要。

  其实在常见的器材中还有一类装置——地平式支架(或称经纬式支架),这类装置用来做短时间曝光的天文摄影是可以的(日面、月面),长时间曝光的话需要配合消除场旋的适配器,否则拍摄出来的影像中会出现明显的场旋。

  左 边的这套器材是韦国先生经常用的,虽然非常简陋,但却简单易用。甚至可以在房间里组装好后用一只手就可以抬上楼顶,因此只要是晴好天气都会把它架在楼顶 上。右边这套可以算是中档器材了,10英寸F4的镜筒、自动寻星赤道仪。要把它搬上楼顶可就困难了,单单是那3只重锤就足以让人吃不消。搬上搬下、组装调 试一次怎么也要一个小时。如果你不是铁杆的天文爱好者,估计对天文的那点热情很快就会在搬上搬下的辛苦中消磨掉。而且这套系统调试起来也蛮复杂,因此说它 不适合入门级的爱好者。

  摄像头、相机和冷冻CCD

  由于数字摄影器材的迅速普及,使得天文摄影的门槛大大降低,我们不再需要为大量的购买胶片和冲印它们而支付高额的费用。因此在业余天文摄影中胶片的使用已经不多见了,这里就只谈谈经常用于天文摄影的数字摄影器材。

  摄 像头的强项是日面、月面和行星摄影。这个价格低廉的小东西在行星摄影上的表现的确让人刮目相看。它的优势在于可以快速拍摄一组照片(AVI视频),然后使 用后期处理软件进行筛选、对齐和叠加,获得细节丰富和高信噪比的影像。但是有一点需要说明的是,摄像头不能单独工作,还需要配合电脑和相应的软件才能使 用。另外,无论是直焦摄影还是放大投影摄影,使用摄像头拍摄的时候都要拆去摄像头本身的小镜头。 如果你对日面、月面和行星摄影比较偏爱,摄像头是很好的选择。入门常用的摄像头有飞利浦的ToUcam系列(740k、840k、spc900)和罗技的 快看高手系列(Pro3000、Pro4000)。中、高端的摄像头可以选择QHY5系列或者映美精的DMK系列。摄像头同望远镜的连接可以使用专门设计 的转接环,把摄像头的镜头拧下,换上转接环即可;如果是做目镜投影还需要自己配置专用的投影管。

  相 机是最常用的天文摄影器材。很多入门的同好手中已经有相机,这样完全可以根据自己现有的相机来选配相应的天文摄影器材。如果你的手中有一部DC(数字相 机),可以配置一只万能摄影支架进行目镜后摄影(当然也可以自制转接环来连接相机和目镜)。一般的DC都可以用来拍射日面、月面这样的目标。个别型号的 DC有较强的手动功能和较长的曝光时间,那么就可以用它来拍摄一些比较明亮的深空天体。新型的DC甚至还有拍摄AVI视频的功能,同样可以用来拍摄大行 星。不过,由于DC本身的固有缺陷(感应器件面积小、手动曝光功能有限、镜头不能随意拆卸等等),它在天文摄影方面的应用受到诸多限制。

  DSLR(数字单镜头反光相机)的出现为业余天文摄影带来了曙光,它可以拆卸镜头后,直接安装在天文望远镜上;它可以获得拍摄暗弱天体所需要的足够的曝光量。不论你手中的DSLR是什么型号,在天文摄影方面它都远远强于DC。即便是早期的Canon EOS 300D,在天文摄影方面依然有上好的表现。资深的爱好者甚至可以拆去传感器前端的红外截止滤镜以改善红外波段的灵敏度。DSLR同望远镜的连接通常还需要专门的转接装置,例如相机卡口转M42螺纹的接环以及望远镜的摄影接环。具体使用何种装置,可以在购买望远镜的时候向经销商咨询。

  这是MEADE为LXD55施密特—牛顿式反射望远镜配备的一套摄影转接口,用于连接单反相机和望远镜的调焦筒

  冷 冻CCD这个原本在专业天文摄影领域才使用的“高档货”,现今也逐步进入业余天文摄影领域。在深空天体摄影方面,冷冻CCD有着无与伦比的优势。它通过制 冷器件使得感应器件的温度降低至-20°C,有效地减少了感应器件本身的热噪声。不过有利就有弊,首先它需要消耗大量电能(制冷器件耗电相当可观),在野 外摄影的时候必须备带足够的电源;其次它也需要配合电脑和相应软件才能工作。如果以上这些对你都不算是问题而且经济条件许可的话,完全可以选择冷冻CCD 作为入门的首选器材。常用的天文CCD可以选择QHY8/QHY9或者SBIG的STL8300/11000。

  上 面说了那么多关于如何选择器材的问题,基本是针对入门的天文摄影爱好者。对于那些资深的爱好者,选用什么样的器材完全取决于需要拍摄什么样的目标。例如当 你要拍摄M16老鹰星云中柱状云气的细节时,就要考虑选择大口径长焦距的天文望远镜,那么大口径的反射或折反射望远镜就是非常好的选择。当然选择这样的望 远镜就要考虑与之配合的赤道仪,需要有足够的负载能力、稳定与精确的跟踪导星。对于驾驭这样的器材要比入门级的小型器材困难得多,因此说它并不适合刚刚入门的天文摄影爱好者。

  基础理论篇

  天文摄影涵盖天文与摄影两个领域,所以要想真正的入门,就必须具备这两个方面的基础知识。

  摄影的基础理论

  建议各位入门的同好有时间多阅读一些有关摄影方面的书籍。知道什么是光圈、快门、感光度(ISO);知道它们在拍摄过程中的作用以及对拍摄结果的影响。因为天文摄影基本上需要手动设置这些参数,只有熟知它们的作用和关系才能实现准确的曝光。另外,还需要熟悉各种焦段镜头的特性,对于不同题材的天文摄影根据需要选择镜头。

  天文方面的知识

  作 为天文摄影来讲,具备基本的天文知识是非常必要的。首先要熟悉星空,虽然不一定要把全天88个星座都记下来,至少你应该熟悉那些明亮的具有标志性的星座, 知道它们附近的一些标志性的深空天体。学习这些东西有时会觉得很枯燥,但却是必须的。每次外出观测前先熟悉当夜的星空,制订相应的观测和拍摄计划,这叫 “做功课” 。其次还要了解一些随时出现的天象,这些信息很多网站都可以查到。建议入门的同好安装一个电子星图,这些都可以在网上免费下载的。

  再 次强调,摄影与天文方面的基础知识对于天文摄影入门是非常重要的。经常会在一些天文论坛上看到有同好询问某某天体在哪里呀?或是为何总是找不到目标,这明 显是天文知识欠缺的一种表现(当然,也存在观测经验不足的问题)。与其拿着望远镜对着天空胡乱搜寻一气,还不如在星图上把目标的位置确定好,根据附近的亮 星标定目标的位置,这样你就可以在很短的时间内找到目标天体了。

  方法与技巧篇

  天文摄影区别于其他题材的摄影,更加讲求方法和技巧。即便都是天文摄影,不同题材也会有不同的方法和技巧。这里就谈谈个人的一点体会。

  日面、月面和行星摄影

  这 类目标在拍摄的时候有一些共性,例如亮度比较大(相对深空天体而言)、视面比较小等等。我们在拍摄这样目标时一般会选用焦距较长的天文望远镜,以获得足够 的放大倍数。拍摄这类目标对赤道仪的跟踪精度要求相对较低,甚至可以不用赤道仪。所以,天文摄影入门一般可以从这类目标入手。

通常实用巴德膜做滤镜拍摄日面的光球层,黑子和白斑的细节表现很优秀

  首 先谈谈日面摄影。这个目标比较特殊,因为它太亮了。所以拍摄日面一定要用减光滤镜,否则你的相机将不保。常用的减光滤镜是放置于物镜前端的“巴德膜”,使 用这种减光滤镜是非常安全的。在一些廉价的望远镜套件中可能会配有一种目镜端的太阳滤镜,应该说这个东西不是很安全。如果在物镜全口径通光的情况下,不消 几秒钟这个小滤镜就会被强烈的阳光烤到炸裂。因此,在使用这种滤镜的时候只能打开物镜盖上的小窗口,即便如此也不能长时间观测,否则同样有炸裂的危险。使 用减光滤镜拍摄到的是太阳的光球层,要想拍摄到日面的色球层和日耳那就要使用特制的滤镜(例如H-alpha虑镜),不过这个东西价格不菲,而且用途相对 比较单一,因此极少有入门的同好购买它。在某个特定的条件下,我们不需要使用滤镜就可以拍摄到日耳和日冕,那就是在日全食的时候。

  如果没有滤镜可以在日升和日落阶段利用低空大气的减光作用来拍摄。不过由于大气的扰动,很多细节会损失掉

  再 来谈谈月面摄影。其实月面是个非常不错的目标。它亮度适中,既适合用相机拍摄整个月面,也适合用摄像头拍摄表面细节。对于中等焦距的望远镜,使用DC在目 镜后摄影比用DSLR直焦拍摄更有优势。长焦折反射望远镜使用DSLR拍摄会有不错的表现。拍摄月面的细节,那还是使用摄像头配合大口径长焦反射或折返射 望远镜最合适。不过要想拍摄到清晰的月面细节却不是一件容易的事情,首先要避开满月,因为这时阳光直射月面,由于没有阴影而缺少反差;其次需要在良好的大 气透明度和视宁度条件下拍摄,否则高倍视场中的月面犹如浸在沸腾的水中一样,所有细节都被抹平了。在峨嵋月的时候,我们还可以拍摄月面地照(也即月面被地 球反射的阳光照亮的部分),不过由于地照辉光比较暗淡,需要数秒的曝光时间,因此跟踪就必不可少了。

  注:视宁度指望远镜显示图像的清晰度。

这幅是用小DC在目镜后拍摄的月面,望远镜是一支76/900牛顿式反射望远镜

  由 于DC是不能拆卸镜头,因此在做目镜后摄影的时候相机对焦就很重要。在拍摄日面、月面这样的目标时,可以使用自动对焦,但是也有可能会出现对焦失败而无法 按下快门的问题。所以,对于有手动对焦模式的DC,可以将相机设置于手动对焦,然后调整望远镜的调焦环,使得在相机的LCD屏幕上出现最清晰的图像。如果 没有手动对焦模式,可以尝试将相机设置于微距拍摄状态,因为大多数DC在微距模式下自动对焦的灵敏度较高。当然即使是这样,个别型号的DC还是无法对焦成 功,那也只能说明这部DC不适合天文摄影了。还有一点需要注意,按动快门的时候会使望远镜产生晃动,所以应该使用延时自拍功能(如果你的DC支持遥控快门 功能那就更好了)。

  这是用Philips ToUcam 840K摄像头在76/900牛顿式反射望远镜上拍摄的月面。由于摄像头的CCD非常小,因此要得到完整的月面必须拍摄多张照片来拼接(上面小图是拼接后的结果)。每一张照片都是由摄像头先拍摄一段AVI视频,然后叠加获得的。

  最 后,再来谈谈行星摄影。比较成功的做法是用摄像头拍摄一段AVI视频,然后用专门的软件来筛选、对齐和叠加。望远镜最好选择大口径长焦距,大口径可以提高 分辨率、长焦距可以获得足够的放大倍数。在望远镜焦距有一定限制的情况下可以使用巴罗镜来延长焦距获得更大的倍率,也可以使用目镜投影来获的更大的倍率。 中、短焦普消折射不适合用来做行星摄影,主要是色差控制的不好,在大倍率情况下,色差也被极度放大。长焦反射、折反射比较适合用来行星摄影,即便是小口径 的长焦牛顿式反射望远镜,只要精细调校,也完全可以满足行星摄影的要求。

  上面这幅是使用Philips ToUcam 840K摄像头拍摄的土星。虽然普消折射镜的有效通光口径比牛顿反射镜还要大,但是在大倍率下严重的色差已经使得影像的细节损失不少,同时可以看到影像颜色(上红下蓝)的畸变。

  另 外需注意,行星摄影一般都是高倍率小视场,在没有跟踪的情况下,目标很快就会走出视场。因此,赤道仪一定要使用自动跟踪。再就是行星摄影同样需要有良好的 大气透明度和视宁度,尤其是在视宁度比较差的条件下,甚至无法准确对焦。但是在现实中很少会同时满足这两种大气条件,那么首先就要选择好的视宁度。经常情 况是,在视宁度良好的条件下透明度总是不太理想。判断视宁度是否良好,有一个非常简单的办法,你可以注意观察天空的恒星,如果它们都在不停地、飞快地“眨 眼”,那就表示目前的视宁度比较差,不适合高倍率的行星摄影。

  还有一点非常重要的,就是对焦。拍摄AVI视频只能在 电脑屏幕上观察焦点是否准确,由于实时的视频图像可能会有比较多的噪点,行星的图像也会比较暗淡,要确定焦点是否精准,的确有一定难度。这在很多时候是靠 个人经验的,到底把图像调到什么程度焦点才是准确的,只能是经过多次拍摄、多次尝试,慢慢去掌握规律。

  星迹、星野、星座摄影

  这一类题材的天文摄影,一般都是选用相机的广角或中焦镜头拍摄。可以使用赤道仪,也可以不用。

这幅星野摄影作品采用固定摄影方式,广角镜头曝光1min左右,后期使用了星光滤镜

  星迹摄影,这类题材的拍摄相对比较简单,使用一支稳固的三脚架支撑相机,使用快门线或遥控器进行长时间曝光。对于曝光时间较短的DC可以采用多次拍摄然后再叠加的方法获得较长的星迹。DSLR可以长时间曝光,不过考虑到长时间曝光可能带来信噪比的劣化,同样可以采用拍摄多张再叠加的方法。

赤道仪跟踪拍摄的银河,单张曝光达到了7min,地景明显虚化了

  星 野摄影,这类题材的主要目标就是银河或者大片天区。拍摄这类题材的作品根据曝光量的不同可以选择赤道仪跟踪摄影,也可以不用赤道仪 。另外市场上会有一些专门用于星野摄影的赤道仪,非常轻便,可以直接安装在普通的三脚架上使用。 这类题材对赤道仪的调校要求都比较低赤道仪,一般大致对准北天极就可以了。不过要想拍摄到壮观的银河,对于拍摄环境的要求是比较高的,附近不能有明显的光 害,天顶可视星等至少要在5等以上。因此在城市里几乎不可能拍摄到壮观的银河。如果你的相机有足够高的ISO,镜头又有足够大的光圈,也可以采用固定摄影 来拍摄银河和星野。这种方式的优点是可以拍摄到清晰的地景。

  看得出来吗?这幅照片拍摄的是天蝎座以及天蝎座方向的银河。那颗亮星是木星,下方红色的就是心宿二。这幅照片曝光时间达到了10分钟(两幅5分钟照片叠加)。直接把一部可以长时间曝光的DC安装在赤道仪上跟踪拍摄,镜头等效焦距大约55mm。

  星座摄影,一般使用中等焦距镜头,而且某些情况下还需要拍摄到星座附近天区的深空天体,这样一来曝光时间会比较长,因此还是需要精确校准赤道仪的极轴。这类题材的摄影也可以通过增加滤镜来获得一些特殊的效果,例如星光镜或柔焦镜等等。

  深空天体摄影

  这 类题材也是众多入门爱好者最喜欢的。毕竟大多数的深空天体用肉眼观测的效果远不及拍摄到的照片。同时,深空天体摄影也是天文摄影中难度最大的一类题材。它 对摄影器材、拍摄技术、后期处理都有比较高的要求。因此,建议入门同好先从前述两类题材入手,对器材驾轻就熟之后,再逐步涉足深空天体摄影。这类题材在拍 摄过程中主要解决好三个问题——赤道仪极轴校准、跟踪与导星和精确对焦。

  赤道仪的极轴校准方法有很多。配备极轴镜的 赤道仪可以利用极轴镜来校准极轴,不同型号的赤道仪极轴镜的分化板可能会有不同,根据赤道仪的使用说明操作就可以了;那些没有极轴镜的赤道仪可以使用漂移 法校准极轴。虽然可以根据当地的纬度和指南针来对极轴,但是这个方法太过粗糙,极轴偏差太大, 不能达到深空天体摄影对极轴精度的要求,只能用于目视观测。在很多情况下,即便赤道仪配有极轴镜,如果在不具备双轴自动跟踪或导星的情况下,还是需要用漂 移法精确校准极轴的。尤其在没有自动导星的时候,精确校准极轴绝对会使你的拍摄过程事半功倍。因此在野外观测摄影时,我宁愿多花些时间来调校赤道仪的极 轴,之后拍摄的成功率会大大提高。

猎户座大型云M42/M43/NGC1977,这是大多数入门爱好者第一个拍摄的目标

  跟 踪与导星可以说是深空天体摄影中一个永恒的话题。由于大多数深空天体及其暗淡,通常需要长时间曝光(数分钟至数十分钟)才能把它记录到影像传感器上。在曝 光过程中,可能会由于跟踪系统的一个小小跳动使得拍摄过程前功尽弃。尤其是长时间曝光的时候,在曝光即将结束前跟踪出现问题,的确是件非常令人沮丧的事 情。

  我们把没有导星的跟踪称做“盲跟”。在盲跟状态下,要保证赤道仪能够精确跟踪天体的周日视运动,这对整套赤道仪 —望远镜系统的要求都非常高。首先,赤经轴、赤纬轴在任意角度都能够保持平衡,以保持赤道仪载荷的稳定;其次,赤道仪的蜗杆-蜗轮系统要有足够高的机械加 工精度,以保证配合精准稳定;再次,跟踪驱动系统(跟踪控制器、驱动电机)必须工作稳定、转速准确;同时,还需要精确校准赤道仪的极轴。只有在诸多条件都 满足的情况下,盲跟才是可靠的。其中赤道仪本身的加工和安装精度对盲跟精度的影响起决定性的作用。高精度的赤道仪价格不菲,而且随着加工精度的提高,成本 会大幅升高。另外,由于星光射入大气层会发生折射,产生“蒙气差”。除非在星光垂直射入大气的情况下,星点的周日视运动等于地球自转的角速度,其他情况下 都不会严格等同于地球自转的角速度(非匀角速运动)。因此便出现了一个相对廉价的而且能够克服蒙气差的解决方案——导星。

  玫瑰星云NGC2237,这个目标适合于进阶的爱好者。因为它是一个典型的发射星云,拍摄和后期处理的难度相对要大一些

  导 星的出现,不仅使得可以用精度较低的赤道仪完成高精度的跟踪摄影,同时也很好地克服了地球大气产生的“蒙气差”。其原理类似一个大环路负反馈系统。在赤道 仪上增加一支小型的导星镜,让它对准天空中的一颗恒星,通过微调跟踪电机的速度将星点保持在目镜中的某一个位置静止不动,这样就可以控制赤道仪精确跟随这 颗恒星的周日视运动。手动导星需要有一只导星目镜,在目镜中有可以被灯光照亮的分化板。一般把引导星置于分化板十字叉丝中间的圆圈中就可以了。导星目镜可 以购买市场上的成品,也可以自己用目镜改装。对于经济条件一般的同好,手动导星是一个廉价的解决方案。自动导星的出现,把爱好者从枯燥的手动导星中解放出 来,使用完全自动化的方式完成了跟踪——修正——再跟踪的过程。不过自动导星需要配备电脑和摄像头以及相应的导星软件(当然,也有单独控制器的导星装 置),另外还需要赤道仪有支持自动导星的接口。对于经济条件许可的入门同好,也可以选择自动导星系统。

金牛座昴星团M45,即便在城市中也可以轻易地看到它。也是大多数入门爱好者拍摄的第一个星团

  精 确对焦在摄影中的重要性是不言而喻的。由于大多数深空天体非常暗淡,这就给精确对焦带来了很大的困难。如何精确对焦,最可靠的方法就是试拍,在试拍之前可 以有很多不同的方法,可以借用天空中亮星来对焦,也可以在望远镜前安装辅助对焦装置,借用星芒的变化来判断焦点是否准确,但最终都需要用试拍来确认焦点的 准确性。很多同好都会问对焦有什么诀窍,其实,试拍就是最简单最可靠的方法,虽然操作起来可能会比较繁琐,多试几次找到规律后你就会觉得很方便了。当然, 还有更加自动化的电动调焦系统,不过这样的装置即便是一些资深的天文摄影爱好者也未必会配备。

  基本上,把上述三个主 要问题解决了,就可以开始你的深空摄影了。拍摄时把相机设置到B门,可以使用遥控器或快门线实现长时间曝光。如果相机有反光板预升,最好把它打开,避免反 光板升起时产生的震动。最好再配备一个计时装置,到了设定的时间可以发出报警声,你就可以关闭快门了。因为在漆黑的夜晚要想看时间是非常不便的。现在有一 种定时快门线,很好地解决了这个问题。

  其实,深空天体摄影还有很多种方式,一些比较专业的技术也逐渐在业余天文摄影 领域出现了。例如使用单色(黑白)冷冻CCD配合不同频率的窄带滤镜拍摄某些特定频段的图像,然后合成假彩色图片(哈勃色)。不过这些对于入门同好来说还 比较遥远,当你发烧到一定程度的时候也许就可以考虑配备这些器材了。

  后期处理与制作篇

  应该说,天文摄影的后期处理涉及到的相关软件和技巧相对于其他题材摄影要专业 得多。因此,经常会看到一些刚刚入门的爱好者,照片不停地拍,出来的结果却总是不如人意。很多是由于后期处理不得要领,拍到了照片却拿不出成果。天文摄影 的后期处理要是详细来描述,完全可以写一本书了,所以这里只能是简单说说一般原则,具体的处理方法和技巧大家可以去查阅相关资料。

  先 来谈谈行星摄影的后期处理。如前所述,拍摄行星目前流行的方法是用摄像头拍摄一段AVI视频,然后用软件分析视频中的每一帧图像,进行筛选、对齐和叠加。 完成这个工作常用的软件是Registax,这是一个可以免费下载的程式。它基本可以完成将一段AVI视频处理成一张照片的全部工作。不过,其中有很多参 数需要手工设置才能获得最佳的效果,刚入门的同好可以多研究一下有关这个程序使用经验的文章。

  再来谈谈深空天体摄影 的后期处理。这是一个专业性很强的工作,只用常见的影像处理软件(例如Photoshop)远远不能满足需要。因此,现今很多天文摄影爱好者都在使用那些 专为天文摄影开发的影像处理软件,常用的这类软件有Maxim DL、Iris、DeepSkyStacker,这类软件处理照片的基本原理是相同的。对于深空天体摄影,要求相机输出的是未经任何加工过的原始影像 (RAW格式)。我们在相机的LCD屏幕上看到的并不是原始的影像,而是经过相机内置的数字图像处理器处理后的结果。同样,我们用Photoshop打开 的RAW格式图片也是被软件处理过的,它们都不是原始影像。无论是相机内置的数字图像处理引擎还是Photoshop处理的图片,在处理过程都进行了非线 性的加工,例如曲线的非线性提升。这种处理,可能会导致暗弱的信息被丢弃,也不能用这样的图片准确地扣除暗帧和平场。

  这是用80/600普消折射镜和Canon EOS300D拍摄的一幅深空天体单帧影像(ISO1600、600s曝光,没有扣减暗帧和平场的原始影像)。不同影像处理程式获得了不同的结果。

  由 于深空天体摄影需要大的曝光量,一般会选择高ISO和长时间曝光,这必然会导致图片的颗粒变粗、噪声变大,可以拍摄多幅照片叠加来平滑噪声,使图像变得更 加细腻。不过一定要采用正确的叠加方式,否则达不到效果。使用天文影像处理软件进行扣减暗帧、除平场和叠加都非常方便。

  减暗帧可以去除由于相机长时间曝光产生的热噪声;扣除平场可以消除由于望远镜(或镜头)和感光器件(CCD或COMS)产生的整个画面曝光的不均匀。建议入门的同好们花些时间深入地研究一下这类软件的使用技巧。

左侧的图片是后期处理过的,右侧是原图。可以看出处理前后的巨大差别

  总结

  概 括来说天文摄影入门应该由简而繁、由易而难。相对而言,行星摄影和星野、星座摄影对器材的要求较低,比较容易上手;深空天体摄影对器材要求高,对拍摄者的 技术(操作与后期处理)要求也高。因此可以从行星摄影或星野、星座摄影入手。开始可以尝试固定摄影,然后逐步升级到跟踪摄影;可以先用广角镜头跟踪拍摄星 野,这个对跟踪的要求较低,一般的单轴电动跟踪赤道仪盲跟5-10min都不会有太大的问题;然后可以进一步尝试中焦镜头(50-70mm)拍摄的星座和 一些大视场的深空天体;最后再考虑使用长焦距的望远镜配合导星系统拍摄深空天体。在这个过程中拍摄的难度越来越大,器材的配置与操控技术需要不断提高。每 一步你都会发现很多问题需要解决,每解决一个问题就为下一步的提高创造了条件。

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