中小口径天文望远镜行星摄影观测的方法
行星季已过，转发一篇自媒体的文章。这不是一个严谨的教程，只是一家经验之谈。教程在互联网上比比皆是，有兴趣可以直接搜索。
每年行星观测季到来，就会有爱好者询问如何能拍摄到清晰的行星影像。这个问题说简单也简单，只要望远镜的口径够大，一定能拍摄到清晰的行星图像。至于图像数据的后期处理，网络上各种教程比比皆是，想学也不难。所以，我都不记得上一次写这种“教程”是在哪一年了。毕竟现在手头的设备已经远远不如现今爱好者手中的主流的行星观测设备那么精良。天文摄影也是有后发优势的。所以感觉现在写教程不太适用于现今的行星摄影爱好者。不过就笔者经验来看，教程这东西都是有很强的针对性。除非你和教程中所用的设备完全相同，而且也具备相当的观测环境。照抄教程是没有问题的。否则，这些教程所具有的意义仅仅是指导性或者原则性的。如果无脑照抄，只能是东施效颦。
因为我这里常用的天文望远镜最大口径也只有150mm（6英寸），而以前较多使用的望远镜也只是口径较小的反射和折反射（76mm、90mm）。所以就来说说中小口径天文望远镜行星摄影观测中的一点经验和体会。
图一、 现在用的两台150口径望远镜
先来说说中小口径天文望远镜在行星照相观测中存在的劣势。这是一个要正视的问题，同时也是需要在实际操作中需要克服的问题。
劣势一、口径小。通光口径小也就是望远镜单位时间内能够接收到的天体信息少。这必然导致拍摄的行星图像信噪比低、色彩暗淡。 劣势二、调焦装置精度较低。除了150mm口径的牛反和折反射望远镜会搭配双速调焦系统外，更小口径的望远镜一般都是单速调焦（中高端的APO折射望远镜除外），导致拍摄过程中的精准对焦变得异常困难。 劣势三、望远镜的支架系统相对比较简单，跟踪精度和稳定性不高。不容易将行星目标长期稳定于视场中。 以上三个劣势中，最后一点是不能通过操作技术提升来解决的。所以当发现你的支架系统（无论是经纬仪还是赤道仪）不能满足行星摄影需要时，强烈建议更换。稳定的跟踪是拍摄到清晰图像的前提条件。笔者建议是至少需要一台能够接入导星系统的赤道仪或者经纬仪（这里说的导星，并非深空摄影中的导星。但对于支架系统的导星接口要求是相同的）。如果没有，那也至少能够实现手动控制实现对天体跟踪的修正（这里说的手动是拍摄过程中通过控制器对跟踪系统的微调，而不是直接用手推动望远镜或旋转微调杆）。 对于劣势中的第一条。笔者的方案是以时间换口径。既然单位时间接收到的目标信息少，那就延长时间以获得更多的目标信息。这里说的时间包含两个方面：一是曝光时间，也就是常说的“快门速度”。曝光时间的选择需要考虑大气环境。如果视宁度好（表现是图像稳定不扭曲、合焦位置图像清晰且稳定），可以适当延长曝光时间。这样单帧图像可以接收到更多的目标信息。如果视宁度不佳，那么延长曝光时间反而会使得拍摄到的图像变得模糊不清。二是拍摄更长时间的视频数据。主流的行星摄影都是拍摄视频然后删选叠加处理。一段视频到底拍多长时间合适，这确实是个问题。要知道行星是存在自转的，尤其是木星、土星这样的天体自转速度很快。行星自转就会反映在长时间拍摄的视频数据中。对于这种情况较常见的处理方法有两种。一种是拍摄很多的短视频，例如60s一段，叠加处理后再将所有的图片通过WinJUPOS修正自转合成一张图像（这个教程可以再网络上搜索）。还有一种是拍摄很长一段的视频数据，例如10分钟。然后利用WinJUPOS的视频自转修正功能生成一段新的视频数据文件。然后再用叠加工具（如AutoStakkert）进行叠加获得一张图像。笔者更倾向于后者。原因就不多说了，有兴趣的爱好者可以自己去尝试，尤其是对于中小口径望远镜拍摄的行星视频数据后者的效果会更好一些。图二、修正自转前后的对比 对于劣势中的第二条。一是更换调焦系统。有能力的建议直接更换双速调焦。对于折反射望远镜，建议增加双速外调焦装置。内调焦作为粗调，而外调焦作为细调。这一方案可以有效解决内调焦系统在调整过程中图像的抖动和移位。更重要的是内调焦在调整过程中主反射镜的移动可能会导致光轴的偏差。二是如果不更换调焦系统的话，在实际操作中就需要慢慢积累经验了。由于视频中的目标图像往往参杂大量的噪声，不太容易确认对焦是否精准。可以考虑借助附近明亮的恒星来对焦，观测星点艾里斑和衍射环的变化。使得衍射环最暗，艾里斑最亮而且锐利。图三、安装了外调焦系统的博冠1501800马卡镜 说完望远镜再来说说相机。行星摄影观测，行星相机是必不可少的。不要再考虑拿什么单反相机、微单相机之类的来做行星摄影。现今主流的行星相机也不贵，入门级的也就数百元。没必要拿价格昂贵的相机来干这活，得不偿失。对于中小口径望远镜的用户来说，选择相机的基本原则是：高QE（量子效率）、低读出噪声、小尺寸像元（高密度像元）、最好同时具备大阱深（当然这个可能性不大）。至于帧速要求并不高，因为你的快门速度限制了帧速。这样的行星相机很多，Q家、Z家、P家都有。行星相机选择彩色还是单色？我建议彩色。使用方便、容易操作、后期处理也相对简单。毕竟望远镜的口径限制了影像效果的提升，即便换用单色相机，提升的那点效果对于繁复的操作与后期处理来说，还是得不偿失。 接着说说拍摄的具体操作。拍摄工具软件常用的有SharpCap和FireCapture。还有就是盒子自带的拍摄工具和厂家针对自家相机推出的拍摄工具。用哪个工具都没有问题，只是不同软件有不同的特点。相对比较常用的肯定就是前两者了。在使用SharpCap和FireCapture作为行星拍摄工具时一定要记得在拍摄前进行适当的参数设定。否则拍到的数据可能会存在一些问题。这里主要强调以下几个设置项目： 1、视频文件格式。爱好者比较熟悉的是AVI格式。这种格式比较常用，但不是最好。笔者建议使用SER格式。这种格式好像没有播放器能够支持，也就是拍摄后不能马上回放（其实FireCapture是具备ser文件回放功能的）。 2、视频数据的位数。一般8位和16位可选。AVI只支持8位，SER则都可以支持。笔者建议是如果硬盘够大，16位总是比8位要好。 3、视频数据的编码格式。彩色相机一般选择RGB或者RAW格式。AVI支持RGB格式，SER则都可以支持。笔者建议使用RAW格式。优点是可以节省存储空间。需要注意的是，RAW格式记录下来的是一段灰度视频数据，也即是没有色彩的。必须在叠加前进行拜尔插值来恢复色彩。只有选择正确的拜尔滤镜排列方式才能恢复真实色彩。这一步笔者建议在PIPP中完成。AutoStakkert也可以完成，但效果一般。 以上3项设置笔者常用的是SER+16位+RAW。对于彩色相机，一定不能设置成AVI+8位+RAW。否则拍摄到的数据将无法恢复色彩。 4、ROI设置。这是一个经常被忽略掉的设置。然而它却是一个非常有用的设置。对于中小口径望远镜来说，行星的影像往往只占到相机视场很小一部分（除非还要拍摄卫星）。那么其余空白的地方就是浪费。这里所说的浪费指的是存储空间和后期处理所占用的系统资源。ROI设定可以解决这个问题。如果望远镜的支架系统跟踪精准稳定的话，可以将ROI设定为一个很小的区域，只要能够覆盖目标，并给跟踪误差留出一定余量即可。这样可以大大减小视频数据文件的尺寸，提升存储空间的效率。 5、记录数据的文件名设置。文件名很重要吗？重要！如果之后的处理要用到WinJUPOS，那么正确的文件名可以让你事半功倍。笔者建议文件名设定勾选满足WinJUPOS要求。 6、视频数据的长度设定。有两种方法。一种是设定时间。例如设定视频时长为60s。那么结果就是记录60s数据后停止。至于这60s中有多少帧图像取决于快门速度。快门的速度越快（曝光时间越短，帧数就越多）。当然这还取决于视频数据的传输速度，偶尔的帧速下降也是正常的。也就是说都是60s时长的视频数据，可能帧数会有些小差异。还有一种是设定帧数。简单说就是计划拍摄多少帧。同样的，此时拍摄时长就由帧速决定。笔者建议设定帧数。至于时间的长短不用考虑太多，后期使用WinJUPOS来修正就是了。一般单段视频长度不宜超过10~15分钟。 7、增益（GAIN）和快门速度（曝光时间）设定。这两个参数是非常重要的，而且还相互关联。相同的曝光量可以有不同增益和快门速度组合。理想的设置是快门越快越好，而增益则是越低越好。快门速度快可以有效克服大气扰动、跟踪偏差对拍摄的影响；而增益越低则信噪比和曝光宽容度就越高。所以视宁度好的时候可以适当降低快门速度（延长曝光时间），以便降低增益来获得更高的信噪比和宽容度。而视宁度较差的时候可以适当提升快门速度（缩短曝光时间），但同时需要适当提升增益以保证获得足够的曝光量。那么曝光量又如何确定呢？此时需要观察实时图像的直方图，将曝光量控制在70%~85%为宜。 8、伽马（GAMA）设定。关于这个参数要不要设定确实有不同意见。不过既然软件提供了这个设定功能肯定就有它的意义。在实际应用中有些相机和望远镜的组合可能确实需要适当调整GAMA值。一个例子是笔者在使用290C相机搭配150马卡拍摄月面时，GAMA值超过100%可能会导致晨昏线附近高光比区域出现重影。此时将GAMA设定至70%~85%，情况会明显改善。对于阱深普遍较小的行星相机，拍摄高光比目标的时候最好吧GAMA设定在一个稍小的值（小于100%）。 9、白平衡设定。这个只有彩色相机需要。白平衡一般来说很难准确设定，对于水星、金星、木星和土星这样的天体可以通过观察实时视频的直方图，将R、G、B调整至相同的曝光量即可。而对于火星、天王星和海王星这个方法就不灵了，只能借助月面或者亮星来大致调整。还有一个方法就是在拍摄时加入天光平场，对RGB像元进行归一化。FireCapture的这个功能是免费的。SharpCap的这个功能需要收费。不过要说明一点，无论怎样设定，白平衡都不可能非常准确。例如拍摄的时候可能会有薄云或者轻微的雾霾。那么图像肯定会偏红色，因为蓝绿光会被吸收和散射。 9、导星设置。这里所说的导星与深空天体摄影中的导星有所不同。由于行星摄影是直接拍摄视频，因此可以直接用拍摄的视频来导星，而不需要另外配置导星镜和导星相机。只需要在拍摄软件中设置连接赤道仪，拍摄的时候勾选导星就可以将拍摄的目标锁定在视场中。 最后说说后期处理。需要说明的是后期处理不是千篇一律的，没有哪一个方法是万能的。所有的教程都仅供参考，理解思路比照猫画虎更重要。一般的处理流程是：WinJUPOS自转修正——PIPP拜尔插值/筛选/初步对齐——AutoStakkert叠加——RegiStax小波锐化——Photoshop 阶调修正/影像增强——PixInsight反卷积锐化。当然这其中不都是一定要走的步骤。是否需要还得看具体拍摄的目标和拍摄的方法。例如木星的长视频的数据就必须做自转修正。需要注意的是，WinJUPOS自转修正和PIPP筛选/初步对齐的顺序不应该对调。PIPP在处理视频数据的时候有可能会破坏帧的时序性，之后再用WinJUPOS修正自转会有问题。 具体的后期处理操作这里也不再详细说明了。以上各种程序的教程网络上很容易搜索到。图四、9月29日拍摄的木星图五、10月3日拍摄的木星 上面的两组木星影像拍摄和后期处理完全相同。 拍摄工具：FireCapture 增益：26 快门：22ms GAMA：95% 单段视频帧数：20000帧 帧速：35帧/秒 曝光量：RGB直方图：75%~85% 自动导星：开启 ROI：308x238像素 视频数据格式：SER+16位+RAW 后期处理： 预处理：WinJOPUS视频自转修正 PIPP居中/删选/初步对齐 叠加：AutoStakkert叠加：AP Size:16（卫星区域AP Size:24）、70%质量叠加、RGB对齐 锐化：RegiStax小波锐化 阶调修正/影像增强：Photoshop 反卷积锐化：PixInsight1.8 衍射环修正：WinJOPUS、Photoshop （以上后期处理的详细方法可以在网络上搜索教程，例如“巡星客”上有很多教程可以参考） 最后再说明一点，一般爱好者普遍认为行星摄影相对比较省时省力，拍摄几段数据，几十分钟就基本完成了。不过我倒觉得这个认知需要改变一下。现今有各种后期处理软件的加持，尤其像WinJUPOS这样的软件，可以通过足够多的影像数据来合成一组细节丰富的行星图像，而不是仅仅将一段视频数据叠加处理。所以，只要天气合适，完全可以做整夜的连续拍摄，获得足够多的行星视频影像数据，然后利用软件来删选、合成。这也是提升中小口径望远镜行星摄影效果的一个手段。
本帖最后由 you2012 于 2023-12-1 23:20 编辑
9、导星设置。这里所说的导星与深空天体摄影中的导星有所不同。由于行星摄影是直接拍摄视频，因此可以直接用拍摄的视频来导星，而不需要另外配置导星镜和导星相机。只需要在拍摄软件中设置连接赤道仪，拍摄的时候勾选导星就可以将拍摄的目标锁定在视场中。我是onstep， 用sharpcap 应该怎么设置导星呢？ 学习了 you2012 发表于 2023-12-1 23:05
我是onstep， 用sharpcap 应该怎么设置导星呢？
因为我还没有用过付费版的SC，所以还真不太清楚SC中是如何设置。不过看您提供的这张图，貌似SC导星是需要借助PHD导星软件的。如果确实如此的话，这个功能对于行星摄影中的导星基本无意义。建议尝试以下FC。
对新手很有帮助♥ weiguo1688 发表于 2023-12-2 09:04
因为我还没有用过付费版的SC，所以还真不太清楚SC中是如何设置。不过看您提供的这张图，貌似SC导星是需要 ...
好的 谢谢大佬！
我昨天尝试了firecapture 确定可以自动导星，不过是英文的 教程也少 需要好好琢磨琢磨。
you2012 发表于 2023-12-2 09:45
好的 谢谢大佬！
我昨天尝试了firecapture 确定可以自动导星，不过是英文的 教程也少 需要好好琢磨琢磨。 ...
这两篇文章可以看看：
行星摄影中如何发挥BOSMA1501800马卡望远镜的最大效能（中） (qq.com)
FireCapture在远程天文台行星观测中的应用 (qq.com)
仿佛看到了韦佬03年76900的火星https://app.imufu.cn/public/emotion/face_003.png weiguo1688 发表于 2023-12-2 11:18
这两篇文章可以看看：
行星摄影中如何发挥BOSMA1501800马卡望远镜的最大效能（中） (qq.com)
谢谢大佬，很不错的教程学习了，在请教一下，这个导星对月面有效果吗？
you2012 发表于 2023-12-02 17:04
谢谢大佬，很不错的教程学习了，在请教一下，这个导星对月面有效果吗？
日面、月面都有效 像大佬学习 大佬，我看你教程建议用WinJUPOS视频自转修正，我拍摄底座是经纬仪拍摄的视频有场旋，是否也可以用视频自转修正。 you2012 发表于 2023-12-13 20:45
大佬，我看你教程建议用WinJUPOS视频自转修正，我拍摄底座是经纬仪拍摄的视频有场旋，是否也可以用视频自转 ...
在我的印象中，WinJUPOS是没有修正场旋功能的。
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