銀河、星軌、深空...天體學博士長文乾貨教你如何拍星空

作者：王卓驍

清華大學天體物理學系，外行星、行星形成領域博士生，擅長天體攝影、星野攝影。

只要你有單反和配套的鏡頭或者更高端的拍攝機器，拿個三腳架，快門線就可以做很多事情。星空攝影在這一兩年突飛猛進，越來越多的人深入星野攝影的行列，並且出現越來越多的星空美圖。深空攝影也有越來越多人置辦器材紮根郊區。

我首先把星空攝影作一個簡單的介紹，然後講講具體如何拍攝，去哪拍攝，拍什麼，做什麼準備。

本文分為四部分：

：星空拍攝的三大類

：如何拍攝

：準備什麼

：一些思考及更新

1.1 星野攝影

星野攝影是以星空 地景為元素的攝影，通常都是廣角偶爾有中長焦。比如北半球夏季銀河為星空主題的照片，比如流星雨、星軌、簡單亮星為星空主題等等。往往都需要很棒的地景作為照片的加分項，很看重「攝影」技巧，比如構圖，顏色等等。而且，只要有三腳架、單反或者更高端的拍攝機器、快門線，你就可以拍攝很美的星野攝影作品。

星野攝影在國際上有著名 The World at Night (TWAN) in Photos and Videos 每年也舉辦星野攝影比賽這裡是真正的大師雲集，在國內去年果殼的 Steed 老師發起了以中國人拍攝的星野攝影網站 夜空中國/星空攝影/天文攝影/星軌/星夜/銀河/流星/風光/夜景 夜空中國，網路了中國星野攝影大師的各路優秀作品，可以模仿學習。星野攝影，也正是大部分心中的星空攝影，而且起點並不高，有時間了出門多拍拍，就一定有提升。

用一個發現美，還原美，再現美的態度可以拍攝很多美麗的星野攝影作品。這個主題更加推進了大家對星空的認識，每個人都擁有頭頂，為什麼卻看不到星空。關於去哪拍攝星空，在介紹完深空攝影之後我再來講吧。

1.2 深空攝影

深空攝影是拍攝那些星雲、星系，在肉眼直接看到的都是很小很小的目標，鏡頭通常是長焦大口徑的望遠鏡，拍攝端是單反、冷凍ccd。另外星空是每時每刻都在運動的，因為地球大約 24h 自轉一圈，所以星空在眼睛看來大概是以北極星為圓心，24h 繞北極星勻速旋轉一圈。剛才說深空用的都是長焦距的，長時間曝光呢，拍攝的目標運動帶來的「拖線」已經非常顯著，所以我們需要赤道儀來跟蹤星空的運動。就是讓拍攝端以正確的軸（叫做極軸）正確的速度跟蹤星空，由於極軸選取的誤差和電機跟蹤的誤差我們還需要一套導星設備指導赤道儀。

這是一套完整的深空攝影器材，拍攝端的單反沒有放上去，忘了擺比例尺，設備高度大概 1.8m 吧

深空攝影可以去 AstroBin | AstroBin 或者 牧夫天文論壇（中國最早的天文論壇，致力於天文和望遠鏡的科普交流平台）分別是世界愛好者們和中國愛好者分享交流的論壇。我的深空攝影諸如這樣：

然而深空攝影是個無底洞，看到剛才那麼大的器材了嗎，每次出去都太費勁了。。拍攝時一個目標單張拍攝 5mins，拍它 50 張才說可以結束了，還有後期所需的時間應該要超過拍攝的時間，除了最核心的疊加降噪，處理平場暗場 bias，還有拉曲線調色，每一項都是一門大學問。但依然還有無數深空的愛好者義無反顧的紮根郊區，真正享受拍攝深空天體，有時候你不去滿天繁星的地方待一晚真的不會明白人類的渺小。 1.3 深空技法的星野

深空技法的星野是由於大家拍攝星野的時候總要開高 ISO，相應的畫質就差很多了，於是衍生出了星野攝影的高級版本（注意還是星野攝影），星空部分疊加降噪，地景部分疊加降噪，最後在滿足事實的基礎上將星空、地景疊合起來，完成作品。這樣的好處不由明說，畫質提升非常高，比如下面這個對比：

下面這張是單張，上面那張星空部分疊加了 20 張。可見如果我們每張都這樣做，再花費了大量時間的代價下卻可以獲得更好的星空攝影作品。

2.1 星野攝影

--單張星空--

--星軌--

--銀河拱橋--

--長焦星野--

引用 Neptune 小鬍子的這張照片使用星野赤道儀，用一半速度跟蹤。這樣在不長的曝光下，星空和雪山都是將拖線未拖線的。需要在足夠曝光時間下，又不能太長曝光時間。

2.2 深空技法的星野

2.3 深空攝影

深空攝影近年出現了純深空天體和廣域深空兩大派:

--純深空--

--廣域深空--

還可以一個角度拍完，移動一個角度拍攝相鄰的位置，將多幅疊加完的照片拼接，比如下圖，是 4 張 135mm 疊加完的拼接。

比如下圖，5 張 50mm 疊加完的照片拼接。

3準備什麼

器材是首先的了，還有要保證安全！其次是去郊區哪裡拍攝星空比較純凈，天氣怎麼樣？路線怎麼走？3.1 器材篇

艾頓星野赤道儀

信達星野赤道儀，自重都是1.5kg左右

3.2 觀星位置

推薦一個查詢光污染的地圖（自行走到牆外...）：darksitefinder.com/maps/east-asia.html

紫色部分就是肉眼可以看到壯觀銀河的位置了，當然越黑越好。（長三角的小夥伴我真的真的救不了你了。

如果有北京的小夥伴有一份大禮：vdisk.weibo.com/s/aWvbqPo0w3SHB

這是北京天文館詹想老師的京郊觀星攻略，就是講京郊哪裡適合觀星、怎麼走怎麼住等等。

3.3 天氣問題

4一些思考及更新

死亡谷暗夜公園銀河拱橋。

D750 適馬art 35，f/1.8, iso2000, 13s, 21張拼接

Credit: 王卓驍

4.1 關於拍攝

一到北半球夏天，位於北半球的大家都來拍銀河，為啥，因為漂亮。實際上更重要的原因沒有「漂」，而是「亮」。相對於背景星空有一大片對比鮮明的「雲」、「塵埃」。但是即使所謂的亮，單純數碼單反相機長曝光以 30s, f/2.8, iso3200 為例，星空實際還遠遠未能「曝光」充足。這裡我將「曝光」加了引號，因為感光度 iso 實際上僅僅是信號放大，和真實的曝光量毫無關係，反而會使原本的隨機雜訊以，與接受信號相同放大比率而放大。但是先進的CMOS晶元和機內預處理演算法讓越來越新的數碼單反在高iso（比如>1600）放大的隨機雜訊可以一定程度的「抹去」，從而讓你感覺上提高了信噪比。

但是又來了，從物理的角度來說，隨機雜訊在放大之後是熵增的，再好的演算法也不會違背熱力學第二定律，Mr.信噪比，在高感光度區間，隨感光度提高而下降是沒說的了。所以我並不推薦iso3200，6400，12800，雖然損失的信息可以暴力提取，分離處理，然而這樣的方法會一味的迷失在自high的後期中，不知所往。

另外，非破解單反的預處理過程，也徹底斷掉了單獨扣除暗電流的思路，所以也並不可取純iso200流這樣的另一個極端。我這張銀河拱橋以 適馬art35 拍攝，f/1.8, 13s, 曝光量只是略大於 f/2.8, 30s，因為當時沒有星野赤道儀所以也只好避免脫線而曝光13s。這就引向另一個拍攝方面的話題：跟蹤。星野赤道儀半速跟蹤，可以讓廣角、超廣角帶地景的拍攝，曝光時間x2，星空地景還不至拖線。當然只有星空的話，全速跟蹤的曝光3mins, f/2.8星空的信息也不會過曝(在正常的iso1600附近)，反而當環境不佳時，受燈光影像，背景天光是會過曝的！

從曝光量角度再來看看Mr. 信噪比。一般來說在溫度不變，電流穩定時得到照片的隨機雜訊的強度，是固定的，那3mins曝光得到的信息必然比30s得到的星空信息量要多大約6倍，信息多了6倍，雜訊不變，Mr. 信噪比就會提升6倍。所以足夠的曝光量，是追求優質星空信息最重要的！但是星野攝影有時候離城市過近，背景天光在某些波段已經相對亮於大多數星空信息，這時足夠的曝光量也沒有意義啦，只能減少曝光。

但是有些特定波段，燈光是不會超過星空信息的（喂！別對著霓虹燈拍攝星空！），比如紅色氫alpha，這也給了「光害濾鏡」可用之處，擋掉黃色為主的燈光波段，留下紅色藍色這些星空信息較強的波段，結果自然會「偏色」，這個矛盾以後再談。

Stéphane Guisard, 52張拼接

王卓驍，4張拼接

首圖銀河拱橋採用的 35mm 好多張拼接，這是關於拍攝角度的另一個話題：拼接。同樣的 field of view，長焦距拼接再縮圖，比相同解析度廣角拍攝的照片要好。什麼好？星點細膩程度好，也就是細節。簡單來說因為長焦看到的星空本身視角解析度提高了，星點拍攝出來就「小」了，所以拼接起來再縮圖，細節亦是足夠細膩的。

再來數學角度分析一下，一個廣角鏡頭比如 20mm 焦距，在全畫幅相機上一個像素的視角就是 60 角秒，而 40mm 焦距的鏡頭，一個像素就是 30 角秒，明顯提升一倍解析度。這裡對於 200mm 焦距以下的鏡頭不必擔心衍射極限趕上像素解析度，可以這麼估算一下，通光口徑大約 5cm，衍射極限角解析度是 5 角秒，都是小於像素解析度的。（更不必擔心大氣視寧度極限，那個通常都是＜5角秒的）。

所以有時間的話，可以通過拼接來提高星空質量。上面兩張圖可以簡單展示一下高解析度拼接再縮圖的細膩程度，第一張明顯強於第二張，星點少了很多，實際上就是星點變小了，星雲更立體了。強烈推薦找來第一張的原圖仔細觀察一下。另一個拼接的話題，是大家常常拍攝銀河拱橋，全景拼接，這個角度其實沒什麼說的，不論什麼投影方式，你用 ps 還是 PTGui，無所謂，都是一種對曲面投影的展示而已。

Lee 2號柔焦鏡，改機D610 適馬art35 星野赤道儀半速跟蹤25s，f/1.8

Credit: 王卓驍

另外還有柔焦的使用，首圖由於低空薄雲，火星變的明亮巨大，其實還有十幾顆亮星都多少受到薄雲影響，而產生天然柔焦效果。星野攝影，柔焦鏡的使用是強烈推薦的，可以讓亮星更亮而且彌散還能顯得稍大，很暗的星可以擋掉，使畫面整體趨近目視效果，比如上圖獵戶座7顆亮星、南河三還有城牆孔里的天狼星，都有柔焦加成。當然沒有柔焦有趕巧的薄雲也是好的！關於星芒，由於反射式望遠鏡鏡筒前有十字架使得那些深空照片中，亮星有明顯的十字星芒，注意只對星點有，星雲是沒有的，而且星芒長度是和星點亮度正相關的，現在有一些插件，可以手動添加星芒，注意服從原有的星點亮度。另外就是多邊形光圈葉的衍射星芒，還有使用自帶狹縫陣列的前置星芒濾鏡。

4.2 顏色調整

有時候人們刻意的追求「美」，然而不同的人審美的是不一樣的，審美是可以跟風的。於是乎有些人說要「真實」，然而真實顏色也僅僅是不同波長的強度大小，肉眼沒有長曝光功能的天然缺陷，讓我們根本不能體會星空的顏色，所以反駁的人會說無所謂。但是如果你的眼睛直徑10cm，就像拿個大雙筒替代眼睛，這種曝光效率，看星空就有顏色了，相機的長曝光和我們腦補放大眼球直徑，得到的光信息量是一個意義，還是存在一個所謂的「真實」。不論你關於顏色有什麼看法，我不介意，這裡只是我想說的：如何自然。白平衡和色調調整至中性灰，有時偏藍一點尤其在太陽高於地平線-18度，這樣日光已經散射到頭頂的天空時更顯著些。在ps camera raw或者Light Room，自然飽和度和飽和度，拉一拉會讓星空「五彩斑斕」，但是某些星雲根本沒有這麼強的發射線，深空攝影也看不出來，拉一拉飽和度就出來了，這樣確實不自然。同時對比度滑塊也會明顯改善顏色，莫拉太狠。

有時還需要單獨調整幾個顏色的色相、飽和度、明度，對於星空，綠色滑動會改變低空氣輝，黃色橙色會改變光污染還有銀河，還有一些黃色亮星的顏色，紫色和洋紅會改變其中紅色星雲，尤其銀河裡有不少這樣的亮星雲。輕微移動會讓畫面更「硬」，更自然，但拉的太多，比如之前說的飽和度，那些星雲雖鮮艷但已然矯枉過正。此外，新版的ps有去霧霾滑塊，相當於一個「強力對比度」，可以輕微移動是星空更「通透」。Google那款Nik Collection插件Color Efex顏色處理可以五花八門，對於自然的顏色，並無大用。

4.3 後期處理

星空攝影記錄的是頭頂的夜空，現在這個時代的機器，沒有顯著光電轉換效率的提升和零雜訊的 CMOS，單張的曝光量通常都是不足的，暴力處理可以增加星空信息的「直觀感受」，但是得到的改變是表層的，徒增雜訊，細細看 Mr. 信噪比 慘不忍睹，總使星空攝影和白天攝影相比，畫質差很多。所以如何後期處理照片成了一個關鍵的話題。然而轉頭再仔細想想，現在的機器比二十年前已經好了太多，跟著時代技術一起走會慢慢進步的，雖然周期有點長，但這就是時代。思考太多後期炫技反而有點浪費時間嘛，有更多時間應該看得更高一些，去找更好的位置、角度和真正做這件事的意義，也許僅僅是為了好玩，擁抱一下大自然，看到了在城市裡看不到的美景，也許你已經悄悄在人類探索太空的征途上貢獻了一己之力。說的可能有些主觀了，接下來具體看看後期處理。

剛才一直說曝光量不足，所以 「曝光」(Exposure) 通常要增加一些的，有時背景天空過亮到是需要降一些。「對比度」(Contrast) 可以讓亮部更亮暗部減暗，對於銀河這種面光源可以被提亮，背景天空變暗這也卻是我們想要達到的，但是同時會提亮地面燈光。「陰影」(Shadow) 拉的很多，可以把地面提亮，但是沒有燈光月光補光時，稍暗弱的地面其實稍自然一些。「白色」 (White) 滑塊可以顯著提高銀河的亮度，和「曝光」滑塊一樣，但是同時把背景星空和隨機雜訊也提亮了，拉的太多讓畫面很噪。「清晰度」(Clarity) 滑塊，正向拉動首先會把雜訊拉起來，降一些清晰度，貢獻給對比度滑塊多拉一點，比清晰度多拉一點，雜訊控制要稍好。拉低「黑色」(Black) 滑塊，可以稍許提高星空信息的對比度，也就是背景天空會暗下來，但是後果是地景也暗了，需要在矛盾中折衷。

對於雜訊，有不少降噪插件可以「降噪」，比如 Nik Collection 中的 Dfine，Noise Ninja，還有 Camera Raw。但是對整體外觀並無顯著改善，而且由於 Mr. 信噪比 只降不增，非雜訊的亮場信息，實際也被破壞了一些。輕微的降噪可以在微觀上改善。於是引向另一個話題，星空地景分開曝光，隨後合成。這是一個巨大的話題，使用星野赤道儀儘可能的獲取長時間的星空信息，平均值或者中位數疊加，來減弱隨機雜訊，單獨拍攝地景，合成。每一步都要注意很多，曾經也有過不少的爭論。

f/2.8，20mm，星空60s跟蹤曝光，地景30s並稍有提亮

Credit: 王卓驍

原文出處：www.zhihu.com/question/19561587/answer/52648789

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