[从拍摄到后期处理系列] 行星篇
本帖最后由 bill44026 于 2013-12-23 21:19 编辑前言：既上一个贴 [从拍摄到后期处理系列] 月亮篇 这次终于把行星篇也弄好了，就当年底的一个小小的福利跟大家分享下行星拍摄的经验！
当你能够熟悉的拍摄月面以后，你一定不甘于仅仅用手中的镜子拍摄月亮，下一步将是把目光转向行星。就目前而言，业余的望远镜（口径小于12寸）主要能拍摄的行星目标有4个：金星、火星、木星、土星，其余的4颗在镜子中将只能显现出微弱的细节，甚至没有任何的细节。相比于拍摄月亮这个视面达到30'的目标而言，行星的拍摄需要准备的工作更多，这里分为三大部分进行介绍，分别是拍摄前的准备、拍摄时技巧及拍摄后期处理。
一、拍摄前的准备
很多人在观测行星时总是兴冲冲就把镜子架好就马上开始观测和拍摄，其实这样往往不能得到一顿美味的目视盛宴或者高分辨率的图像。在准备进行行星观测之前，首先第一步是需要准备好你所需要的器材，并仔细的检查一遍，高倍的巴罗（3X、5X巴罗）、行星摄像头（ASI120MC、ASI120MM、SPC900NC、Philips 840K等）、洗耳球、电源、目视用目镜等必备的器材一个都不能少，当然还要检查一下你的镜筒中的主镜、目镜表面积尘是否严重，或者是有油脂污染，这些前期的清理工作都应该在观测之前完成。
图1高倍巴罗（Meade 5X巴罗）、行星摄像头（ASI120MC）
1. 校准望远镜的光轴
接下来的一步就是校准镜子的光轴，很多朋友可能觉得只有牛反望远镜才需要校准光轴，其实不然，折射望远镜和折返望远镜一样需要定期进行光轴的校准，只不过后两者校准的次数相对比较少。下面就牛反望远镜的光轴校准进行讨论，个人认为，牛反光轴在每次的观测之前都需要一次校准，这是为什么呢？答案很简单，牛反的光轴实际上比较脆弱，一台已经校准好光轴的牛反经过一次的搬运（上下楼或较远距离）之后光轴就会出现小的偏差，想想看，经过几次的观测搬运，镜子的光轴偏离已经不小，甚至已经严重偏离，这将会严重影响牛反的分辨率（下图2），因此每次观测之前进行校准十分必要。
图2光轴校准良好时的土星及埃里图案（左一、左二）、光轴存在较大偏差时的土星及埃里图案（左三、左四）
图3牛反校准目镜
牛反光轴的校准需要准备一个牛反校准目镜（上图3），而且你最好是在下午接近傍晚时分进行光轴校准，只需要把镜筒对准天空即可开始校准工作（环境亮度不足时需要外加光源垂直照射主镜），具体的校准步骤如下（下图4）：
图4牛反光轴校准步骤（从左到右，上图为牛反校准目镜视野中的图像）（左）图5牛反副镜的三个调节螺丝，中间的螺丝为固定副镜用（不能动）（右）
（1）校准主镜：调整副镜上的三个螺丝，使校准目镜中的十字丝交叉点与主镜上的中心标志重合（上图4 左二）。在这里注意其中一个螺丝旋紧（旋进）时，其余的两个螺丝需要相应的旋松（旋出），旋紧旋出时动作要小，中间的螺丝永远不要动（下图5）；
（2）校准副镜：调节主镜座后面的三个调节螺丝，使校准目镜中心（Reflection of collimating eyepiece）与主镜上的中心标志重合（上图4 左三）；
（3）检验光轴校准：在使用牛反校准目镜校准以后还需要对校准的效果进行检验，这一步留在正式观测主镜热平衡以后进行，具体的方法就是望远镜对准天顶附近的一颗较亮的恒星（1-2等星），然后用2-3倍口径大小的放大倍数观察（200mm口径的牛反使用400-500倍），慢慢的调焦把星像从焦内调到焦外，一个很多圈圆和中心有个白点的像出现。这个圆由小变大和由大变小都必须同心和均匀，然后白点必须一直这些圆的中心。如果不是这样，则主镜座后面的螺丝就必须调整直到白点为外圆的圆心（下图6）。另一种方法就是观察埃里图案（airy pattern），观察埃里图案的步骤和上述观察焦内焦外的图像的步骤一致，观察时需要用4-5倍口径大小的放大倍数并且需要精确的对焦，精确对焦后将会得到下图7的图像，左一图为光轴校准良好的图像，左二图为校准效果不好的图像，这时需要调整主镜座后面的螺丝。注意整个检验过程中副镜的三个螺丝不能动。
图6焦内至焦外目视的图像变化（上图为光轴校准良好时图像，下图为光轴校准效果不好时的图像）
图7精确对焦得到的埃里图案（左一为光轴校准良好的图像，左二为校准效果不好的图像，左三为实际拍摄光轴校准良好的图像）
2. 望远镜的平衡、寻星镜光轴校准和赤道仪极轴校准 当你把望远镜光轴调整至完美的水平以后，你一定会迫不及待就想观测木星的大红斑、土星的光环等等，但是，在你想舒服地享受观测盛宴之前，还有四个重要的工作等着你去完成。 首先是望远镜的热平衡，一台中小型的望远镜至少需要30分钟热平衡时间，若要达到完美的成像则需要45分钟左右，一般来说口径越大热平衡的时间越长，在同等的口径下，折射望远镜或折反望远镜的热平衡时间比牛反要长一些，在漫长的热平衡等待中，我们难道是在无聊的等待吗？答案是否定的，在热平衡过程中，我们可以同时进行剩余的三项工作。 第一，望远镜的平衡 第二，寻星镜光轴校准，很多入门的朋友可能不会注意这一步的重要性，认为寻星镜用处不大，当然我也曾经有这样错误的认识，其实不然，用好手中的寻星镜可以帮助你更快的寻找目标。寻星镜光轴校准原理很简单，就是让你的寻星镜和望远镜的光轴保持一致，换句话说，寻星镜视场中央的物体可以刚好落入你望远镜的视场中央。 最后一步就是赤道仪的极轴校准，一台比较完整装备的赤道仪应具备方位角调节和高度角调节装置，下面分步骤介绍赤道仪如何校准极轴：（1）方位角、高度角粗校准：对于目视不能观察到北极星或者没有极轴镜的朋友来说，这一步需要一个小小的指南针，按照指南针的指向找到大约的北极方位，然后调节赤道仪的方位至与指南针指针平行，则此时赤道仪的极轴大致指向北极；对于目视可以观察到北极星且赤道仪安装有极轴镜的朋友来说，这一步相对比较省事，只要把北极星调整至极轴镜视场的中央即可；（2）方位角、高度角精校准：粗校准过后，下面就是采用漂移法来进行，首先让望远镜指向一颗位于正南方位附近，并且地平角度较低的亮星（一般亮于2.5等），利用至少为2倍口径的倍率观察该亮星的漂移状况，然后小心的调整方位角螺丝使亮星的漂移速度减至最小；然后让望远镜指向一颗位于正东或正西方位附近，并且地平角度较低的亮星，利用至少为2倍口径的倍率观察该亮星的漂移状况，然后小心的调整仰角螺丝使亮星的漂移速度减至最小。此时，赤道仪的极轴校准完毕，理论上说，经过精校准后，高倍目视也基本不需要调整赤纬轴。
二、拍摄时技巧
上面的各方面准备工作完成以后，下面终于可以开工，目前市面上的行星摄像头种类繁多，质量也参差不齐，在这里主要介绍几种：对于手头上不是很充裕的朋友来说，飞利浦公司的SPC900NC和Philips 840K是一个不错的选择，二手价格一般在几百左右；如果你想追求高效和高质量的拍摄行星，QHY5-II-C、ASI120MC可以省下不小的时间；对于专业骨灰级的玩家，我的建议是直接上QHY5-II-M、ASI120MM，通常大师级的作品由此诞生。本人目前行星的主力摄像头是ASI120MC，因此接下来我们以ASI120MC为例介绍一下拍摄行星时的技巧，其他的摄像头可以经验类似。
在开始拍摄之前首先需要摸清楚摄像头的一些拍摄的参数，包括分辨率、帧速、曝光时间（Exposure）、增益（Gain）、伽马（Gamma）、白平衡（White Balance），这些参数在拍摄过程中十分重要。
分辨率： 是指拍摄时一帧画面的长边像素点数与宽边的像素点数，选择合适的分辨率拍行星才能获得最佳的效果。一般分辨率越小，最高帧速越快，每一帧硬盘占用空间越小。
帧速 （fps）：就是每秒拍摄帧的数量，这一项基本不用设置，一般情况下按照最快的速度跑就行，一般可以在软件的状态栏看到实际的帧率。
曝光时间（Exposure）： 这个和增益是摄像头操作最重要的两个参数，曝光时间越短， 画面越暗， 但更能抵消视宁的影响，有利于行星摄影。另外曝光时间也会限制帧速，例如曝光 1s，则最多能达到 1 帧每秒。
增益（Gain）：相当于相机的感光度ISO。增益越高，画面越亮，但噪点也越多。
伽马（Gamma）：建议拍摄的时候保持这个值为 50。Gamma太低可能导致叠加的时候产生洋葱圈。
白平衡（White Balance）： 彩色摄像头才有此选项， 可以在这里选择自动白平衡， 感觉颜色合适再取消自动白平衡，微调需进入摄像头属性菜单。
在拍摄之前，一般需要把白平衡调节好，方法很简单，就是先用白色的布紧紧盖住摄像头，放置在日光灯下，然后打开Sharpcap软件选择Histogram
（如图8），下方可以看到RGB、R、G、B通道的柱状图，调整增益和曝光时间使柱状图分布在中间附近，然后在选项》Video Capture Filter中调整红蓝通道的数值，使R、G、B柱状图数值基本一致，如下图9，这样白平衡基本调试完成，如果觉得画面仍有偏色，则可以继续微调达到最佳的白平衡。
图8Sharpcap软件操作界面
图9白平衡调整后R、G、B通道的柱状图情况
下面分享一下拍摄的一些经验，虽然这些经验可能看似微不足道，但是对拍摄的质量有着决定性的作用，下面分点进行介绍：
1. 选择大气透明度和视宁度良好的晚上进行拍摄：在决定拍摄之前你首先要了解当天拍摄的天气状况，除了需要一个晴朗的夜晚以外，大气透明度和视宁度是最重要的两个指标（下图10），大气透明度将影响拍摄的曝光时间，视宁度是反应大气的抖动情况，对行星的细节有决定性的影响，是行星拍摄最终效果成败的关键！下图11是用信达6寸牛反分别在11月9日和11月16日所拍摄的木星，11月9日当晚的视宁度约为4/10,11月16日的视宁则达到6/10左右，可以看到9日的木星边缘有明显的抖动，而16日的则比较平稳。最后叠加锐化后的图像细节方面16日的明显比9日的要丰富和细腻。
11月16日拍摄的木星视频（左）和后期处理后图像（右）
图1111月9日和11月16日用信达6寸牛反拍摄的木星对比
2. 在亮度和噪点可忍受的范围内缩短曝光时间： 有些朋友可能会觉得延长曝光时间可以增加行星的亮度，并且降低增益较少画面的噪点，但是，延长曝光往往会引入大气不稳定带来的抖动，使行星的细节被抹去，即使在后期叠加再多的帧也无法弥补。因此，在拍摄行星的时候我通常会把曝光时间缩短，增益调整至75以上，相应的拍摄的帧数也至少要5000以上。不过曝光时间也不是越短越好，曝光缩短会带来亮度的下降，因此，缩短曝光也要在亮度允许的范围内进行，一般以最终出图亮度提升调整不超过50%为宜。在这里分享一下部分行星拍摄的参数设置组合：表1行星拍摄中增益、曝光时间和帧数参数设置参考（参数是以信达6寸牛反得出的经验值）
下面这一幅土星是在Exposure (s)=0.056858，Gain=90的条件下拍摄的，一共拍摄7500帧
最后，在这里分享一下文佳大师关于拍摄参数设置的探讨：木星最佳拍摄参数以及水波纹现象的探讨！，上面详述了关于曝光时间与细节和抑制大气抖动的关系。
3. 对行星目标多次对焦获得最佳焦点：这一步对于拍摄来说是最困难的事，但也是很关键的事。通常来说，对焦不是一次性可以完成的事，需要通过多次对焦达到最合适的焦点。在我拍摄的过程中，我通常会遵守下面的原则：首先是通过第一次对焦摸清最佳焦点大概的位置，然后在后续对焦过程中对最佳的焦点进行预判断，因为当你觉得此刻是最佳的焦点时，往往会错过这个焦点的位置而“过焦”，因此应该通过预判提前停止对焦，这一步通常需要重复2-3次甚至更多，最后，观察这个目前焦点位置是否为最佳焦点，方法是图像会出现清晰-模糊-清晰交替出现的情况，这样代表对焦接近完美。下面用信达6寸牛反的一些实例说明一下：
（1）首先是星点的表现，在牛反光轴比较完美和对焦精准的情况下可以得到对称锐利的埃里图案
（2）阿尔卑斯月溪适用于检验镜子分辨率的重要目标之一，这一目标基本上是6寸镜子的极限，因此，只能在天气、光轴、调焦三者均比较完美的情况下才能显示出来，该目标拍摄时视宁稍微比较差，因此月溪只能算是隐约可见
4. 选择较小的分辨率拍摄行星目标：对于中小型口径的望远镜来说，行星在摄像头的视场下并不会占据整个视场空间，因此造成了不少像素的浪费。有些爱好者可能会认为减小分辨率会损失行星的细节，这恰恰相反，因为分辨率的减小只会减小摄像头CMOS传感器利用的面积，不会减小画面的像素密度。这种做法有两个好处：一是可以提高摄像头的帧速，在我的电脑上1280*968的分辨率通常分极限帧速不会超过33fps，如果800*640的分辨率则可以达到70fps左右，这对于拍摄木星、进行等明亮的目标十分有帮助，拍摄的效率大大提高。例如木星在3min内就能达到8000帧以上，连后期的自转修正也可以免掉！另外一方面是可以减小数据量，800*640的分辨率数据量只有1280*968分辨率的一半以下，大大节省硬盘空间。通常拍摄使用分辨率的原则是：长和宽为可以容纳目标直径的1.5-2倍为宜。
三、拍摄后期处理
拍摄完成后得到满满的一堆数据，也许不少人觉得可以拍摄的工作已经基本结束了。其实不然，前面的准备和拍摄工作只是迈出成功的第一步，真正体现差距的地方才刚刚开始！对于行星的后期处理的软件种类在近几年丰富了不少，有Registax、AutoStakkert、WinJOPUS等等，就目前的主流而言，Registax、AutoStakkert是两款比较常用叠加锐化软件，个人觉得两款软件各有优势，AutoStakkert在行星叠加方面支持多个Align Points同时叠加且不会出现像Registax那样的拼接裂痕，Registax在锐化算法上表现优秀。当然，行星后期处理的方法并非只有叠加和锐化两个步骤这么简单，RGB通道的合成（针对黑白摄像头）、自转的修正、调色和降噪等步骤也是体现作品质量的关键。
下面以我目前手头上的ASI120MC和信达6寸牛反得到的一段木星素材为例进行后期处理的说明：
1. AutoStakkert！2叠加
第一步：打开视频，Image Stabilization中选择Planet（行星），如果是月面则选择Surface，Quality Estimator中Noise Robust表示噪点的数量，一般为3，如果是噪点很少的画面（增益<50）可以考虑改为2，然后点击Analyse（图12）；
第二步：分析完毕后，Frames拉条中是按照所有帧质量的排序，第一帧为质量最好的帧（清晰度和亮度最佳），通过拉动拉条检视所有帧的质量，大概了解所有帧的质量，也可以通过观察Quality Graph来判断帧的质量，一般Quality<50的帧需要舍弃掉，然后在AP Size中选择Aglin Point的大小，对于行星来说选择25或者50就足够了，然后点击Place AP in Grid自动获得Aglin Point的点，也可以在选定AP Size后手动在第一帧上获取Aglin Point的点，一般我比较喜欢使用后者，因为这样可以更加精确的得到较佳的Aglin Point（图13）；
第三步：在Stack Option中选择你要叠加的帧数，有两种方式，一种是以帧数为界线，一种是以所有帧的百分比为界线，一般我选择用第一种，在输入框中输入4800即可（代表叠加4800帧），最后按Stack开始叠加（图14）；
图12第一步中AutoStakkert操作界面
图13第二步中AutoStakkert操作界面
图14第三步中AutoStakkert操作界面
2. Registax 6锐化第一步：把叠加后的图像导入Registax中，拖动红色方框中的拉条，Sharpen可以调节锐化直径，一般为0.10，拉条从左到右代表强度，一般我喜欢从下面的拉条开始拉起，首先把所有拉条的拉至最左边，然后从底部拉条开始拉动拉条（图15），最终锐化至图像的细节基本显现，图像中不会出现颗粒感的噪点为止，千万不要过度锐化，否则后期PS锐化小细节无法进行；第二步：点击Functions中的Histogram，一般RGB色阶曲线均在左方出现峰值，这部分属于背景光干扰，把strech下面的数值设定为5-10以消除背景光的干扰，此时可以看到行星的RGB色阶直方图（峰值出现在中间附近），最后点击Do All；图15第一步中Registax操作界面
3. Photoshop调色、锐化和降噪 第一步：调整木星的亮度，调节至赤道附近的亮度不会溢出或过爆即可；第二步：对木星进行调色，打开图像》调整》通道调整器，利用颜色取样器工具点取如图16的位置（木星一般为北赤道云带和北温带云带之间的白色区域，土星一般为光环），调整R、G、B通道的数值分别为215、200、190附近，此时木星的颜色和实际基本相符；第三步：锐化分两次进行，先用滤镜》模糊》高斯模糊进行半径为0.8-1.2像素的模糊，然后利用滤镜》锐化》USM锐化进行半径为0.8-1.2，数量为200-300%的锐化，注意模糊和锐化的半径必须一致，然后再进行一次半径为0.4-0.6像素的模糊，再进行一次半径为0.4-0.6，数量为200-300%的锐化，最后锐化的效果以不出现明显噪点为佳；第四步：调整图像》调整》自然饱和度中的饱和度，一般设定为10-25之间，具体视云带的艳丽程度而定。然后使用蒙尘与划痕工具进行降噪，最终的效果如图17，云带的细节和南极附近的小白斑均显现出来，而且噪点并不明显 图16第二步中颜色取样器工具点取位置
图17最终处理效果
除了上面的步骤以外，行星处理还需要消除行星自转的影响、望远镜和拍摄引入的色差等等，这里就不一一赘述，在这里还想说明一下行星处理需要在正式的处理前进行预处理，通过预处理摸索各个步骤处理的力度和参数的设定，行星处理中的参数并不是一尘不变，因此通过反复的试验积累经验，才能得出最好的效果。 至此，行星拍摄的步骤基本已经介绍完毕，相信大家有不少的感悟，文中的一些方法或者经验可能有误或者并非最佳的方法，还希望各位能够指正，最后祝愿各位天文爱好者可以在行星摄影中寻找到乐趣，享受一顿美味的拍摄盛宴！
敬请关注：http://billsastroworkshop.blog.163.com/ 了解最新动态！Have a Nice Day！ 专业贴留名:lol 顶起 多谢bil兄l分享 本帖最后由 jameslcjtufu 于 2013-12-23 21:25 编辑
顶起 多谢bill兄分享 这个必须收藏！谢谢楼主 好贴收藏！谢谢lz 先占位，再慢慢细看！ 收藏 {:soso_e179:} 谢谢分享 漂亮！！多谢楼主分享:P 很专业啊！学习了
谢谢分享！能出个深空篇就更给力了 885645 发表于 2013-12-23 21:59 static/image/common/back.gif
谢谢分享！能出个深空篇就更给力了
现在深空才刚刚入门，这个深空篇恐怕要几年后了{:soso_e154:}
jameslcjtufu 发表于 2013-12-23 21:23 static/image/common/back.gif
顶起 多谢bil兄l分享
谢谢~
发个贴，慢慢体会 :lol 很到位，当时看到这些仪器我都不会，现在也没时间碰那些东西了 这个一定要收藏！ 请问木星最后那个虚影是什么原因？视宁度还是自转影响啊 :lol赞一个，果断收藏 missyong 发表于 2013-12-23 22:28 static/image/common/back.gif
请问木星最后那个虚影是什么原因？视宁度还是自转影响啊
和自转、视宁有关，视宁不好会更加明显，有洋葱圈，拍摄时间越长也会产生这个