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标  题: [摄影] M31仙女座星系(+简易叠图教学)
发信站: 批踢踢实业 (2012/10/18 Thu 11:54:43)

http://www.flickr.com/photos/evanzxcv/8097857472/

仙女座星系,即M31,是相当明亮也是肉眼可见最远的深空天体之一.

由於亮度高达3等星,而且视直径有月亮的六~七倍大,

即使天文观测没有玩得很专业、没有长焦望远镜或镜头的人而言,

也可以轻易用一般的相机与镜头拍摄得到.

上面这张是我昨晚用Canon 40D单眼相机与Sigma 17-70mm镜头的望远端(70mm F/4),

趁著晴朗无云的天气,在离波士顿市区不远的学校宿舍中庭拍摄.

从晚上12点多拍到一点整,叠合514张、每张曝光5秒,

加上dark、flat、dark flat、bias各16张叠合而成.

70mm焦距*1.6倍焦距转换率÷中央1/3裁切*两倍drizzle=672mm等效焦距.
                         (後两项等於六倍数位变焦)

这是我目前为止拍摄过叠合张数最多、品质最高的深空照片了.


首先谈谈要如何找到M31呢?虽然M31有三等星,但不像一般星体是点状而是圆盘状,

在光害严重的地方用肉眼不易找到,有时候看到了一团糊糊的东西也不确定是不是.

这时候小学学过用来找北极星的「仙后座」就很管用了,

再藉由秋季大四边形以及附近星座(仙女座、英仙座)的帮助就可找到,如以下示意图:

                                                       .

                                               .                      →南
                                                  飞马座
                                               (秋季四边形)
                                                           .
                                                  .


                                 .          = M31
                                   .
                          仙后座 -              '奎宿九
               .                 ·
            北极星             ·               仙女座
           (勾陈一)                         ．天大将军一

                                                        □
                                     `       大陵五       东
                                      '     '
                                       -    英仙座

                                           '      .

从仙后座最西边(3字的上方,M字的左方,ε字的下方)的两颗星「王良一」、「王良四」,

还有秋季四边形最靠近仙后座的「壁宿二」,以及仙女座的「奎宿九」围成的一块区域,

里面靠仙女座(南方)约三分之二处就可以找到M31,

如果认不出仙女座,可以想像秋季四边形往东延伸出一个把手,

好像一个很大的北斗七星一样,斗柄三颗星分别是仙女座的奎宿九、天大将军一,

以及英仙座的大陵五,这样就可以轻松找到奎宿九.

(英仙座形状很像甲骨文的「人」字左右颠倒,相当好认)

用相机上脚架拍摄的话,应该可以看到一团椭圆形的光,那就是了.


通常拍摄深空天体,若没有光害稀少的地方与赤道仪或电脑自动导星的帮助,

只拍一张当然不能看,而且无法长时间曝光,

所以要拍出好看的深空天体照片,就要用上面推文中提到的「叠图」了!

有许多电脑软体可以叠图,基本原理都相同,是侦测各张照片中的星点,

然後以星点的相对位置计算每张要平移多少,以抵销星体周日运动造成的移动.

叠图的好处是二重的:首先,就算没有赤道仪,也可以达到长曝的效果;

再者,星点(讯号)每张是相同的、杂讯则张张不同,所以叠合起来就可以提高讯噪比.

理论上如果拍摄X张,讯噪比会提高为一张的√X倍,也就是拍四张就有两倍的讯噪比.

拍摄时相机用稳固的脚架固定,镜头先用自动对焦对著远处景物对焦後,

切换到手动对焦,然後用M模式固定光圈快门,开启连拍模式,

按住快门(或用快门线固定快门)即可进行连拍.

由於星体周日运动,每拍一段时间要检查欲拍摄的星体有没有跑掉,

若星体偏离画面中央过多,以致接近画面边缘,

就要调整脚架继续追踪星体(所谓「人肉赤道仪」).


我最常用的叠图软体是DeepSkyStacker,免费而且有中文介面.

大家比较疑惑的大概是除了影像档以外还有一堆有的没的档是干麽的,

我就大概解释一下:

light frame(影像档)就是星体照片本身;

dark frame(暗场/暗电流)是用来拍摄过程中感光元件产生的杂讯,

可将镜头盖上後用拍摄星体照片相同的设定(焦距、对焦、光圈、快门、ISO)拍摄之.

flat frame(平场)是用来消除镜头或望远镜周边失光用的,

要找均匀的光源拍摄下来,让软体得知镜头周边失光要做多少补偿,

才会让整个画面的亮度均匀.

拍平场方法很多,例如用白T-shirt平整包住镜头前方然後拍摄天空,

或拍白天户外照度均匀的纯色墙壁,或把镜头贴住看底片用的灯箱来拍.

平场拍摄时快门和ISO不必与星体照片相同,甚至不一定要是白色或灰色,

只要确保焦距与光圈与拍摄星体时的设定相同,而且不要过曝即可.

dark flat frame(平场暗电流)是消除拍摄平场时感光元件产生的杂讯用的,

把镜头盖起,然後用拍摄平场完全相同的设定拍摄即可.

bias frame(偏压档)则是用来消除每张照片曝光後,

读取感光元件感光资讯时的微弱直流电流产生的杂讯,

要拍摄偏压最简单的办法,就是保持与拍摄星体时相同的设定,

把镜头盖上,然後把快门速度调到最高(如1/8000秒)来拍摄,

这样可以确保拍摄到的资讯大多来自读取时的电流而非外来的光源.


通常以上这几种图档都可拍摄多张来做平均,以使精确度提高;

当然以上这些如果缺了一种或全部也是可以叠图的,只是叠出的效果会较差.

另外若要拍摄品质优良的暗场跟偏压,最好让相机保持在与拍摄星体照片相同的温度,

因为温度会影响感光元件杂讯的数量(温度越高杂讯越重).

--我昨晚拍完五百多张M31准备拍暗场时,才发现忘了带镜头盖出门,

又懒得再跑一趟,由於外面气温约摄氏5度,回到房间拿了镜头盖之後,

就索性把相机冰进冰箱冷藏库里拍暗场...


读取全部图档後要先勾选全部,侦测星点让电脑知道怎麽叠,

点选「侦测勾选影像中的星点」後有几个地方要设定的,

首先是「自动侦测热像元」,热像元是感光元件上特别亮的杂讯,

勾选此选项可避免软体把这些杂讯误判为星点而造成计算上的困难.

我不习惯侦测完星点後马上叠合,而通常会一步步来,

如此若有地方出问题可以做相应的调整.

再来第二个tab上有「星点侦测临界值」,数值越低侦测到的星点越多,

可更准确计算偏移量,但也有侦测到更多杂点的风险.

还有一个选项「用中位数滤波降低杂讯」是在侦测前先降噪处理,

以降低把杂讯误判为星点的机会.

确认後软体就会先把暗电流平场偏压什麽的处理好,之後才开始侦测星点.


侦测完之後按「计算位移量」,然後就可按「叠合勾选之影像」叠合了,

这时会跳出对话框秀出各种设定的摘要,

一般而言可以按「推荐设定」照软体推荐的设定就行了,

或者按「叠合参数」做进一步设定,通常这边我只会注意两件事,

一是「结果」tab中的标准模式、马赛克模式、交叠模式、自订方形区域,

这要看你最终想要叠合出的影像□围做不同的选择.

电脑记忆体或硬碟空间有限的人可以选择自订方形区域,

在这之前点选其中一张星点照片,等待读出後按右边的自订方形区块模式,

把想要的地方框出来,这样叠图处理时就可只处理那一块.

再来就是「暂存档档案夹」,记得选一个有足够硬碟空间的地方.


之後的事情交给电脑去做,可以去泡杯咖啡,

叠完之後就会自动秀出最终结果的32位元TIFF档.

首先RGB/K水准线是调整红绿蓝三色的色阶用的,右边有直方图可以看,

通常把三个色彩调到一样就可以了,

在这里调会比之後进Photoshop等软体调白平衡要方便.

之後明度是比较不直观的地方,我就简单介绍一下:

要了解这个的用法就要看直方图,除了红绿蓝三色的□围之外,

上面还有一条曲线,其中x轴是输入的明度、y轴是输出的明度.

暗部、中间调、亮部各有两个数字,

暗部跟亮部的两个数值基本上都是调整曲线斜度,

第一个数字越大就越斜、第二个数字越大则越平,

但第一个数字比较是调较暗的暗部和较亮的亮部,

第二个主要是调暗部或亮部跟中间调过渡的区域.

斜度较斜反映出的效果,是输出图片的暗部和亮部会比较多细节跟层次,不会太多死黑死白.

但暗部第一个数字太高也会造成天空背景比较「不黑」.

中间调第一个数字越小才是越斜(陡),

反映出效果就是中间调的对比会随著第一个数字减少而提高,

也就是数字越小,星点看起来比较清晰但太暗的星可能会变得几乎看不见.

而中间调第二个数字就等於是在调整体色阶的明暗程度.

通常我会调到曲线在直方图区域(也就是天空背景的主要亮度)附近开始缓升,

过了直方图之後就陡升(但也不要太接近90度,否则输出图会很不自然)

然後很平顺地慢慢趋向最高点,

这样的好处是可以使背景杂讯看来不明显、显现最多的星点、较亮的星点又不会过曝.

调整完毕後储存影像,建议存为16bit的tiff档,可保留较多资讯以供後制使用.


..说要简单介绍结果讲太多了,大家自己玩玩看吧,深空摄影很好玩的~

(若想了解DeepSkyStacker更多的技术性资讯,可以看以下说明:

 http://deepskystacker.free.fr/english/technical.htm )

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