美术作业

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引子

你是否有过晚上想拍星空然后把摄像机对准天空按下快门却啥都没有的经历?

是否有过相机接望远镜上按下长曝光却一片模糊的经历?

这篇文章将帮助你如何拍摄星空及其处理.

Part.1 如何避免星空拖影

在我们使用望远镜的时候经常对准一个天体,没几会天体就偏移出视场,

或者长曝光后的照片经常会有拖影,这是因为地球在转动的缘故.

如何消除这种误差呢?

如果你是像使用三脚架的朋友,你需要购买如下设备:赤道仪,极轴镜,以及检测三脚架是否水平的工具.

我们首先将三脚架带有N标志的正对着北方,然后调整赤道仪到你所在的经纬度,最后,在极轴镜中找到北极星,然后就校准好了,接下来较长一段时间内就不会产生(较为明显)的拖影了.

如果是单反拍广角的话,则有一个500法则或者NPF法则去确定最长曝光时间

公式如下,

最长曝光时间t=\frac{500}{f},其中f为镜头焦距(单位:mm)(500法则)

t=\frac{35N+30p}{f},其中N为光圈,p为像素尺寸(单位\mu m),f同上(NPF法则)

如图是拖影的副产物:星轨

Part.2 长曝光

当你想拍深空天体的时候拍下来的是黑黑的一片,或者拍银河的时候ISO高了全是噪点,曝光久了又全是拖影该怎么办?

接下来我们通过分析曝光本质来搞出处理方案.

我们知道,相机成像的原理是:光打在相机的感光区域的某一个像素上,该像素就亮,否则就是暗的.打的光越多,就越亮(先不着急分析颜色).长曝光本质上就是让感官区域一直收集信息然后合成在同一张照片上.

我们如果把信息都丢一起,像大杂烩一样,好的坏的都混在一起自然照片就不行.

如果我们拍摄多张照片呢?虽然还是得到一堆,但是由于原本存在的东西还是原本的样子,但是坏的东西不是次次都相同,我们就可以通过对比的方式把坏的东西给剔除掉.

这就是堆栈降噪了,这样你就能通过拍摄多张照片,既得到了等效的同一张照片曝光的的亮度效果,又能通过校准把星空位移消去,还能把噪点最小化得到纯净的星空.何不美哉?

噪点剔除前后的对比:

这个是针对外来因素影响的噪点.如果相机或者镜头本身有瑕疵怎么办?

我们这个时候还能通过拍摄偏置场,暗场,平场,暗平场来消除问题.

这些场的拍摄方式:

偏置场:偏置场的拍摄需要盖上望远镜的镜头盖,使光线不能进入传感器,然后将相机的曝光时间设为最短,进行拍摄。

暗场:暗场的拍摄同样不允许光线进入传感器,然后将相机的曝光时间设为与亮场单张曝光时间相等(实际上也可以不相等,参见下文),进行拍摄。注意,拍摄暗场时相机的温度需要与实际拍摄时的相等,不然会导致拍摄的暗场不准确,这也是制冷相机相较于单反的优点,即制冷相机可以使拍摄时的温度保持恒定,获得准确的暗场.

平场:将望远镜指向均匀发光的光源,如黎明或黄昏时的天顶附近,打开镜头盖进行拍摄,拍摄时注意不要欠曝或过曝,或者找一面白墙,在不远处用手电打光,一般来说以直方图的顶端位于整个直方图的2/3处为宜.

我们在堆栈降噪的时候把这些场丢进去就行了.

以上是试用于所有类型的星空摄影的,接下来我们进入到深空部分

先放几张头图:

猎户座大星云(M42 from Hubble Space Telescope)

仙女座星系(M31 frome Hubble Space Telescope)

英仙座星系团(from Euclid Mission)

猜猜他们是什么相机合成的?答案是黑白相机.你应该很惊讶,黑白相机凭什么能排出这么好看的图片,并且完爆彩色相机.虽然是NASAESA专业户,但是自信点,我们也能排出这么好看的图片.

首先我们来认识下彩色相机的原理

如图,彩色相机就是让不同颜色的光在不同层上感光然后合成的,这种多层结构难免会相互影响,于是,黑白相机的单层的敏感成度是要优于彩色相机的.

如果我们想用黑白相机合成彩色图像,我们只需要分段拍摄不同波段的光然后合成就行.

用什么东西呢:滤镜

有三种滤镜是RGB滤镜(Red,Green,Blue),分别让红光,绿光,蓝光通过

如图是三种滤镜的透光曲线

于是我们就可以拍摄三种波段的图片丢到后期合成得出彩色图像.

最后一中特殊的发射星云,可见光波段是看不到他们的,这时候就要清楚窄带滤镜了,比如H\alpha氢发射线的滤镜就是一种常见的窄带滤镜,对于不同波段的图片我们可以映射到不同的颜色上去,得到一些独特的图片.

The End

(天文摄影也算是美术吧)(求过pls)