边嗑瓜子,边拍星空!一文看懂自动化深空摄影

2021-5-25 06:51| 发布者: xxxxxxxxx| 查看: 6383| 评论: 0

摘要: 群山之南，有一群追逐星空的小伙伴相信很多小伙伴都有这样的经历，当你架好了设备进入拍摄状态的时候，如果有不明真相的吃瓜群众出现在你旁边，他一定会对你的设备充满好奇。入坑前的小伙伴，也会有很多疑问，为什么 ...

群山之南，有一群追逐星空的小伙伴

相信很多小伙伴都有这样的经历，当你架好了设备进入拍摄状态的时候，如果有不明真相的吃瓜群众出现在你旁边，他一定会对你的设备充满好奇。
入坑前的小伙伴，也会有很多疑问，为什么我日常摄影拍一张就好了，你们拍深空，架一套设备要拍一整夜？就算是入坑一段时间的小伙伴，也会有这样的疑惑，为什么大佬设备看着很复杂，不是只要相机镜子赤道仪就好了吗？
今天我们就来聊聊深空摄影前期中最重要的话题之一，自动化深空摄影。

你的望远镜能看到什么？ / 图源网络

达成共识

首先，让我们明确一下，深空摄影为什么要自动化？请阅读下文之前，记住这三句话：

01

一张深空图片质量的决定性因素就是信噪比

如果我们在前期能够拍摄到信噪比优秀的素材，那么对于后期的压力将大大降低。更常见的情况是，如果前期拍摄的信噪比很低，即便是大神级的后期，也不能化腐朽为神奇。

累计曝光提升信噪比/ 图：IP4AP

02

几乎所有设备升级都围绕提升曝光效率这个目的

购买带有goto功能的赤道仪，自动指向目标，不再需要背星图找目标；使用天文改机，增加Ha波段的通过率；加入导星系统，保持更长时间的追踪；将单反换成制冷相机，减少噪声，几乎所有的升级都围绕升级曝光效率这个核心目的。

03

“懒”是人类进步的原动力

人类的祖先需要花费4个小时去消化生肉，于是我们的祖先学会了用火，消化熟食只需要2小时；我们发明各种各样的设备，都是为了节省时间，腾出手来，做更多的事情（包括发呆和睡觉），当然，你也可以把这理解为懒。

让我们仔细想想这三句话。

懒癌创造酷炫的发明/ 图源网络

自动化

那么接下来我们就可以聊聊自动化了，自动化的目的在于什么呢？
其实就是解决以上三个问题：同样的出摊时间，拍到更高信噪比的素材，更快速高效的拍摄，腾出手来做点别的事。

人类的进化，让机器替代自己/ 图源网络

自动化第一阶段：纯粹手动挡

如果是近两年才入坑的小伙伴，很难想象，就在十几年前，深空摄影刚刚起步，在当时，深空摄影还基本是纯手动的方式进行的：胶片相机，手动赤道仪，十字丝导星镜。在这个阶段，对电力的依赖几乎是0。

单反相机、自制的PVC折射镜、晶华JE100A手动赤道仪 / 图：南方天文团队
这些设备在学校社团和X宝的忽悠商家处还可以看到。使用者依靠对烂熟于心的星图和赤道仪自带码盘，手动找到目标；手动完成对焦，人眼盯着导星镜的十字丝和星点，慢慢移动赤道仪。
这样的工作通常要多人配合完成，胶片感光效率非常低，所以一张照片曝光30分钟甚至更长是常有的，第一个人坚持不住了，赶快换下一位来继续盯着。
一夜下来，经常腰酸背痛不说，最可怕的事情是，极有可能洗出照片之后才发现，原来星点都虚焦了——通过胶片相机的取景框，观察暗弱的星点来对焦，在现在是不可想象的事情。

可以想见，这样的深空摄影对使用者的要求有多高，所以在当年，深空摄影是非常非常小众的爱好（虽然现在也是）。

尼康FE胶片相机和LXY80折射镜、指星笔 / 图：南方天文团队

自动化第二阶段：半自动档

最近几年入门的绝大多数爱好者都经历过这个阶段，利用带有自动跟踪或自动寻星的赤道仪，单反微单改机。这样的方法相对比较传统，但是如果提到里面的几个技术用语，相信大部分都听过，比如大名鼎鼎的“三星校准”。

这一代的操作模式是利用机器和人力来进行半自动的拍摄操作。三星校准，就很好的为这个合作模型来做了一个示范：赤道仪原始指向位置可能会有不小的偏移，所以，开机之后，在赤道仪的手柄中，给出几个预设亮星让赤道仪指向到“假象”位置，使用者使用手柄移动赤道仪，将望远镜对准亮星，指向真实的位置，通过三颗不同天区的亮星，来“告诉”赤道仪，它指向哪里。

如果是使用没有自动寻星的赤道仪，那就干脆使用手动拧向目标。在拍摄的环节，就使用相机的快门线操作就好了，和拍延时一样，设定间隔N秒拍摄一张等等。

单反改机接望远镜拍摄深空/ 图：南方天文团队

那么在这个模式下，我们不难发现，人还是核心，即便能三星校准，也需要使用者对星空有粗略的了解，否则当750mm焦距的反射镜指向赤道仪“认为”的某颗亮星时，通过目镜，使用者看到是满眼繁星，上下左右还是反向移动的，使用者的脑海中已经浮现了“退坑”二字。

心态爆炸了吧？ / 图源网络

更为重要的是，所有的设备都是分开运行的，能否跟踪准确，依靠的是极轴的准确度、赤道仪的精度等等；虽然说比手动稍微进了一步，能有片刻的时间稍微解放双手，但如果一夜要拍摄多个目标，那只能算准时间，设定好闹钟，做好起夜准备了。

指星笔三星校准 / 图南方天文团队
当然在半自动档的高级阶段，已经有小伙伴开始尝试使用导星了，使用导星镜和导星相机，来实时修正赤道仪的误差保持跟踪，这当然是一个质的飞跃。

在使用导星之前，跟踪完全依靠对极轴的精度和平衡状态，能实现几十秒到几分钟不脱线已经很好了，而使用导星之后，我们就可以保证整夜跟踪不脱线了！

常见导星系统 / 图源网络

但是，这依然是半自动档阶段，那么到底全自动应该是怎么样的？

自动化第三阶段：全自动档

完全自动化并不是一个很难理解的概念，这个阶段要实现的事情，就是将所有的硬件都整合在一起，通过一个终端来统一控制。这个终端可以通过软件来适时使用任何一个部件的硬件，实现真正的解放双手。

图：深空摄影拓扑图
这么一套系统到底可以实现什么？我们一起来看看。

抖动 dither将主相机和导星相机联动，每拍摄一张的间隔，利用导星相机让赤道仪稍微移动一定距离，这样在后期对齐的时候就可以有效的错开噪点、坏线等等（对CMOS相机来说几乎是必备操作），还可以实现drizzle超采样。

这个操作需要让导星相机和主相机通过同一个软件来控制，程序才知道什么时候已经拍摄完上一张了，应该执行移动，不至于正在拍摄的过程中移动。

使用Dither之后可获得更干净的背景/ 图南方天文工作室
虽然精确校准的暗场可以解决斜纹的问题，而事实上要做到这一点非常难，这也正印证了那句话“技术不够，设备来凑”

自动对焦

将相机和电动调焦联动，移动电调焦-拍摄图像-检测星点-移动电调焦，通过算法的配合，找到合焦的位置。还可以对每个滤镜单独对焦，保证每个滤镜拍摄的图像都是合焦的。

电调焦和NINA自动对焦界面 / 南方天文团队

自动解析、中天翻转
还记得三星校准吗？在全自动化时代，完全不需要再有这个操作，使用相机拍摄一张图片，通过软件算法，和星图数据库比对（我们把这个过程叫做解析），很轻松就可以知道现在赤道仪的指向位置。再通过控制终端将信息传输给赤道仪，轻松完成校准。
同样，这样的方案更可以根据使用者的希望，自动指向到目标，自动解析校准。对于德式赤道仪，还可以自动指挥赤道仪完成中天翻转。

多目标/马赛克规划
在半自动时代，要拍多目标，那是需要计算好时间，定好闹钟起夜，拍摄下一个目标的。而在全自动化时代，完全交给控制终端，拍完第一个目标拍摄第二个，或者一个马赛克计划中，拍完画面1继续拍画面2。

The Sky X中的马赛克构图助手/ 图：南方天文团队

NINA中的序列拍摄计划界面/ 图：南方天文团队

更多硬件联动
除了我们常说的三大件（主镜、赤道仪和相机），深空摄影还有很多其他的配件：拍摄暗场需要盖上镜头盖；拍摄平场需要使用均匀人造光源或使用天光；担心结露需要开启发热带。
更高级固定台的还有圆顶，检测天气情况自动开顶关顶，根据拍摄目标位置，让赤道仪和圆顶同步运动等等，这一切都可以通过控制终端和软件联动实现。

使用可以发光的电动镜头盖，开始拍摄时，软件控制镜头盖打开，拍摄平场盖上镜头盖，调整光源亮度；可以控制电源集线器，接入一个温度湿度检测器，调整发热带的温度。

NINA中可以使用的各类硬件/ 图：南方天文团队
自动化的意义就是解放双手，它最核心的标志就是：全部交给计算机程序来联动我们的设备，进行自动化操作。
当然，所有的事情都有两面性，软件功能越多，使用的难度就不可避免的提升了；要有更多的自动化部件，要花费的财力也一定增加。

这里也简单列出一些常见的深空拍摄软件。

图：几个常见的天文摄影软件分析

小结时刻

其实说到这里，我们关于自动化的介绍已经告一段落了。最后的时间，我们来从硬件（钱包）的角度来看看到底需要什么？

图：不同阶段使用的设备清单

实现自动化深空，应该是每个深空摄影师的最终方向，能让你在相同的时间内，省时省力，提高曝光效率。
想象一下，花费15分钟架好设备，让程序帮你完成拍摄的所有动作，真正躺在星空下，用一个小双筒望远镜，畅享星空之美，这是多么享受的事情啊！
当然，放在最后要说的话：
尽管现在有很多软硬件可以帮助我们实现自动化深空拍摄，但是对星空的基础知识丝毫不能丢。
千万不要觉得有了自动化拍摄的终端，甚至花个几万块买个远程台，就一切都好了，这条路上有很多的知识要学，每一步都应该结合自己知识，充分试错。

前期拍摄如此，后期处理更是一门大学问。

一套便携的全自动化深空摄影装备/ 图：雅痞张

永远对技术抱有敬畏之心；永远求知若渴、不断学习；永远思考行动、不做伸手党。
愿你晴空万里！

作者：雅痞张／编辑：冬夏恒久

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