鸭哥分享 | 每个星野摄影师,都应该知道的深空摄影小知识

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发表于 2022-8-10 09:54 | 显示全部楼层 |阅读模式

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“鸭哥的广域巡天系列文章”
PROFILE
鸭哥
北京奥运会火炬手、常春藤博士,参与研发Photoshop反卷积算法;被徕卡邀请在西雅图开个人摄影展;为了满足在高空中航拍的想法,考取了飞行执照;现在又投身天文摄影的领域,拍出不少令人惊艳的深空大片。


                               
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熟悉这个系列的朋友应该知道,我的兴趣主要是在广域巡天上。
要想完成全天巡天,最适合的工具是镜头。毕竟比望远镜光圈大,焦距短,拍起来快很多。因为种种原因,我最近才开始尝试用镜头拍摄,除了巡天以外,也尝试了一些星野的拍摄。
在和周围的老法师交流了以后,发现了深空和星野在习惯上的几个巨大不同。这些不同都不是特别复杂的东西,也不用花什么钱,但我相信做了以后,出片会有很大的提高。
当然这些技巧也不是什么秘诀,很多星野摄影师已经用了很长时间了。我也不是星野专家,在这里只是抛砖引玉,分享一些深空的技巧,或许会有用。


拉 伸
深空摄影需要非常强调的一点是可控的拉伸

这主要是因为我们拍摄的对象实在是太暗了,所以需要非常夸张的拉伸曲线才能看得见。星野也是一样。
比如下面是一张佳能R5拍的银河的拉伸曲线。可以看到,我们基本上把0-0.02的部分拉到了0-0.95之间。这样的拉伸曲线在Photoshop(PS)等软件里面是很难画出来的。就算勉强用多个曲线图层画出来,也很难精细控制。
但PixInsight(PI)等天文软件里面,有各种自动化或半自动化的拉伸算法,可以帮我们微调这样的拉伸曲线,得到非常好的结果。
另一个问题是PS内部处理的格式是整数,在多次拉伸以后会积累很大的累进误差;PI是小数,精密度高了很多。所以,我发现很多用PS很难调的片子,曲线怎么都拉不好,跑到PI里面一个自动拉伸就很好看


                               
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有了拉伸这个利器以后,前期也会受到影响。
对现代isoless的传感器来说,增加iso其实对于增加信噪比并无好处,相反,反而会让一些亮的星星过曝,丧失层次和颜色信息,一片死白。
所以其实并不用说到拍星星就要12800打底,完全可以用最低ISO(或者对Dual Native Gain传感器用高感光度原生ISO)拍摄。虽然在屏幕上看效果不好,但在软件里拉伸以后,可以得到比ISO 12800更好的层次和颜色。
比如下面这个就是佳能R5+适马105/1.4,光圈全开,ISO 100,20秒曝光,在电脑里拉伸后的结果。


                               
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校 准 场
还有一个大幅提升出片质量的技巧是拍摄校准场

所谓校准场指的是偏置场,暗场和平场。这方面的理论比较复杂,感兴趣的同学可以参考可喵的教程(https://crazygame12345.github.io/tutorial.html)。
但大致来说,就是盖上镜头盖拍几张,打开镜头盖对着傍晚的天空或者均匀发光的板子拍几张,然后做一些数学处理。这样就可以去除坏点,降低热噪,去除暗角。这个过程有一个非常重要的地方是精确地去除暗角,或者说让整个幅面的亮度“变平”,也就是平场的由来。
这样才会让各种精细的拉伸算法可以正常工作。否则的话,银河在画面中间的亮度是0.5,跑到周围变成0.4了。这0.1的差别在0-1的范围里看起来不明显,但是在上一点我们提到,典型的拉伸曲线是把0-0.02这么小的范围拉到0-0.95,所以这个0.1的差别就会极大限制拉伸的幅度,具体表现就是曲线“拉不动”,稍微一拉就死黑死白。所以,平场是非常重要的,一定要拍


长 焦 接 片
星野摄影的一个难点是星点

镜头设计的目的和望远镜不同,除了要优化无穷远处的成像以外,还要顾及焦外好不好看,对焦快不快,重量能不能端得动等等。再加上一般人拍照都会把前景在中间,边角放置背景,幅面边角的星点往往并不好,彗差色差像散严重。从我们拍深空角度的人来看,就是星点往往偏蓝偏紫,形状不规则。
为了解决这个问题,一般大家就缩光圈拍摄,所以大多数星野片子的信噪比也不高。但其实有一种方法可以解决这个问题,就是接片。
用更长焦距的镜头接片可以让星点在最终成片中的相对大小大幅减小,这样就算单张照片里面星点不好,也很难看出来。这也让我们可以全开拍摄,一定程度上又增加了信噪比。
当然一般来说,接片本身不能增加信噪比,只有增加曝光时间(准确的说是增加每平方角秒的曝光时间)才可以
下面是一个例子,一个是广角单张拍摄1.5分钟,一个是15幅长焦接片拍摄50分钟,可以看到虽然视角相近,但分辨率和信噪比都有了翻天覆地的变化。


                               
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带 宽 偏 移
对星野摄影开始入坑的法师们都知道,银河中有很多电离氢的红色辐射。这些辐射被相机的UV IR滤镜滤掉了很大一部分,但如果把相机的UV IR去掉,也就是改机,就可以把这部分拍下来。
了解更多的法师们就会开始接触窄带摄影,比如用双窄滤镜对抗光污染,或者用专门的窄带滤镜拍摄Ha或Oiii通道。
但里面有一个小坑,就是这些滤镜的通过波段是在入射光是平行光的前提下设计的。当镜头的光圈比较小,比如f/5.6的时候,是没有问题的。但当镜头的光圈开始到f/2.8,甚至f/2,f/1.4的时候,就会出现带宽偏移的现象。
也就是说比如滤镜设计的通过波段是654-659nm,以捕捉656nm的Ha。在f/1.4下面就可能变成651-656nm,这下656nm的Ha出现在带通的边缘,反而被干掉了很大一部分。所以f/1.4拍出来的照片反而不如f/2拍出来的反差大。
比如下图是f/1.4, f/2, f/2.8用5nm Ha滤镜,用一样的曝光拍摄的象鼻星云。可以看到f/1.4的反差明显不如后两者,f/2似乎比f/2.8略好一些。
这个解决方法也很简单,就是用一个前置滤镜,放在镜头前面。这样因为入射光就是平行光,所以就没有带宽偏移的问题了。但有些镜头实在太大(望向Sigma 105mm f/1.4),就只能这样后置滤镜收光圈使用了。


                               
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天 文 相 机

如果没有预算压力的话,最好的器材其实还是黑白制冷天文相机
主要是两个原因,一个是普通数码相机工作温度一般是很高的,夏天室温20度的时候,传感器到35度一点都不奇怪。制冷相机在这种情况下制冷到-10度没有问题,一正一反45度的温差,这个热噪的差异是很恐怖的。
另一个原因主要是灵活性。人眼有一个特性,对明度的纹理特别敏感,但对色彩的分辨率要求不那么高。所以我们就可以花很多时间来拍明度通道,花少一些时间来拍RGB通道,而不用用相机定死的RGGB。
另一个因素是,绿色的天体非常罕见(除了彗星),所以RGGB其实很不划算。黑白相机可以允许我们拍摄比如L:R:G:B:Ha=10:3:2:3:3,就有了很多灵活度。但如何把黑白相机固定到相机镜头上是一个问题。我用的是自己打印的接环。有需要佳能EF口打印源文件(openscad格式)的同学,可以联系我索要蛤。
我也是星野摄影的初学者。看到一个新的领域,不免把自己会的东西当做锤子,看什么都是钉子。希望可以带来一些启发和讨论。

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