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深空摄影
我所喜欢的深空摄影,不是那种拥有豪华仪器,按一两个钮就能自动拍出顶级大片的体验;而是经过若干次研究与失败,不断去挖掘普通设备潜力的过程。入门仅3年,拍摄仅四次,踩了很多坑,却也颇有一点心得,希望可以帮到还在门口徘徊的人们。


  深空拍摄与导星

  深空天体很暗,暗到需要长达数分钟的曝光才能在照片上看得见,而很多细节则需要数十张甚至上百张照片叠加在一起后才会被表现出来。但是,由于地球的自转,我们头顶的星空是不停移动的,而一旦星星在曝光时有一点偏移,哪怕只有一秒钟,它便在照片上出现明显的拖线。所以深空拍摄的精髓,其实在于如何准确的跟踪。

  跟踪的核心仪器叫做赤道仪,赤道仪分很多种,但运行方式都是由电机驱动着两个轴(赤经和赤纬),承架着望远镜时刻朝着与地球自转相反的方向旋转,以此来抵消地球的自转。可赤道仪毕竟是机械装置,精度再好也有误差,很难在数小时内始终精准跟踪目标,所以需要可以修正误差的导星机制。

  导星的过程不难理解:在望远镜镜筒上架一个小望远镜,对准目标天体附近的一颗星频繁拍照。软件实时分析这些照片,一旦发现这颗星的位置发生异常,就发射信号给赤道仪,完成误差的校正。在这个过程里,那台小望远镜叫做导星镜,与导星镜连接负责拍照和传递数据的设备叫CCD相机。而在电脑中负责控制整个过程的是导星软件。


  拍摄现场

  这样,我就得到了下面这套设备列表:

  主镜 锐星CF90碳纤维版(口径90mm,焦距600mm,焦比6.7)。成像锐利,视野较大,性价比很高。有的配置里可装平场镜,很有用的一个装置。

  导星镜 裕众50mm

  导星CCD相机 QHY 5II MONO COLOR,黑白CCD跟踪效果要比彩色的好。

  赤道仪 iOptron ZEQ25。非主流赤道仪,但比主流的德式赤道仪占空间小,更便携。精度也不错。

  DSLR Canon 6D,佳能全幅相机里性价比较高的一款,高感性能不差。

  导星软件 PHD Guilding 1.0。一直在用,还不错。

  拍摄软件 DSLR Assistant。自动化拍摄必备,适合深空拍摄。

  拍摄步骤


  正在拍摄。左电脑控制相机,右电脑在导星。

  

  以下步骤以我的设备为例

  拍平场 如果这个时候天还没黑,如果你的主镜后面没有平场镜。那么赶紧把主镜接上相机,对着蓝天拍几张。照片只要能看出中间亮四周暗就可以了。后期叠加的时候使用平场照片可以消除暗角。

  调三轴 用25毫米目镜接导星镜和主镜,对准任意一目标,将主镜、导星镜、寻星镜的中心同时调到这个目标点。该步骤虽不必要,但如果三镜同轴,会为之后的校准与导星带来极大方便。

  调水平 赤道仪方向大致朝北,用绳子悬重物于极轴镜之前,透过极轴镜观察垂线,调整脚架直到极轴镜纵轴与垂线重合即可。调水平可以让极轴更精准。

  相机、CCD调焦 主镜接相机,CCD接导星镜,再接电脑和赤道仪,打开导星软件。对准任意一颗星点调焦。因为调焦的时候会改变主镜筒的伸缩长度,也会改变 CCD在导星镜后的位置,这些都是影响整体力矩的因素,所以要在调平衡之前先做好。

  绑线 将所有的线绑好,用胶带粘在镜筒上,另一端自然垂下,不要拽扯望远镜。绑线会有效减少导星时因风带来的误差。

  调平衡 解锁赤经旋钮,将主镜转到一侧,调整重锤位置直至将镜筒与重锤旋至任意角度时,松开手可以保持静止。调完赤经之后是赤纬,通过伸缩主镜遮光筒,甚至调整镜筒在鸠尾板上的位置来实现,目的是当松开赤纬旋转主镜时,主镜可以在任意角度保持静止。调平衡是保证导星精度最关键的一个步骤。

  设置赤道仪时间 赤道仪开机,待GPS定位后,选择Setup Controllor -> Set Time and Location,调整到你所在的时区与时间。设定之后,赤道仪会初始化内置的星图,让它与你此时头顶的天球大致相近。

  对极轴 将赤经赤纬归位锁好,透过极轴镜看北极,通过调整赤经与赤纬的微调旋钮,将北极星调到正确位置(可以借用APP来获取当时北极星的位置,也可以在赤道仪系统里寻找)。对极轴是校准的前提。

  单星校准 选择Align->One Star Align,然后选择离拍摄目标较近的一颗亮星,望远镜会GOTO到那个方向。如果此时已经调好三轴,便可以通过寻星镜来微调,目的是让这颗星出现在相机LED屏(或者电脑的Live View)的正中心,校准结束。深空摄影时,你只需关注目标天体所在的局部天区的准确性,所以用单星校准足够了。每次更换拍摄目标时,都需要重新单星校准一次。

  GOTO 选择Select Slew->Deep Space Objects 选择你要拍摄的深空天体(Messier,或者NGC, IC),输入该天体的序号之后,赤道仪会带着望远镜对准它。

  导星 打开导星软件,在屏幕里选择一颗清晰但不要太大的星点开始导星,软件会先校准,然后自动开启导星进程。此时你能听到赤道仪内的滋滋作响的声音,那是CCD与赤道仪窃窃私语。

  构图、试拍 除非你选择的是M42或者M45这些附近有大恒星的天体。否则最好先试拍一张,确定照片的构图。相机ISO最好不要超过1600(我以前用3200,但看过一个评测6D高感性能的文章后,根据建议调整到了1600),试拍300秒,同时观察导星的曲线。导星软件会展示两条线,分别是赤经和赤纬的误差情况。理论上这两条线越贴近中心越好,但其实它们有一些偏差倒也无妨,只要不是那种肆无忌惮的震荡,或是义无反顾的走偏,结果都还是可以接受的。

  开拍 重新校准导星,确定电脑、相机的电源线没问题,便在DSLR Assistant里设定拍摄任务。每次曝光时长300秒,曝光次数20次,就开拍吧。DA的好处是可以完全放手,开拍后你就可以想干嘛干嘛去了。

  暗场 所有的目标都拍完后,主镜归位,带上镜头盖,关上导星。用DSLR设定同样的曝光时长和ISO,连拍10张暗场。这些照片是在叠加时用来降噪的,别忘了记下当前的温度,如果下次拍摄时温度、ISO以及单次曝光时长都不变,那么这些暗场照片就还可以重复使用。

  照片的后期叠加可以在Nebulosity里做,具体步骤请参考我的城市深空拍摄最简教程。

  下面是我和好友@7yue一起合作拍摄的一些照片,虽然仍有很大的改进空间,但前期准备的时间越来越短,不必要的弯路也越走越少。所以今天写下来,希望对你有所帮助。

  M31


  M31

  M42


  M42

  M45


  M45

  NGC 2237


  NGC 2237

  NGC 7000


  NGC 7000

  M51


  M51

  M101


  M101

  M33


  M33

  NGC1952


  NGC 1952

  M81 & M82


  M81 M82

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