由于CMObobsports官网S传感器技术的快速发展,天文摄影是一种迅速受到欢迎的爱好。十多年前,用于天体摄影的光记录材料主要是化学乳剂。bobsports官网它的低灵敏度使它很难记录来自深空的微弱信号。此外,缺乏实时反馈也是新手的一大烦恼。像失焦这样的操作错误,只有在冲洗完胶片后,经过几个晚上的艰苦工作才能实现。在90年代中期,冷却CCD相机的出现为灵敏度和实时反馈问题提供了解决方案。然而,它们高昂的价格和可怜的小传感器面积限制了它们的用途,只有少数几种天文摄影和非常热情的天文摄影师。bobsports官网虽然ccd彻底改变了天文学研究,但这项技术从未真正改变过业余天文摄影的现状。bobsports官网真正的转折点发生在2002年。在富士发布了FinePix S2Pro数码单反,并展示了这款相机拍摄的惊人天文照片后,人们开始认真探索用于天文摄影的单反。bobsports官网 DSLRs can provide real-time feedback, which is very important for beginners. They have sensitivities not much worse than CCDs, and DSLRs with large sensors (APS-C) are quite affordable nowadays. Today’s landscape in astrophotography is shaped by a series of CMOS-based DSLRs from Canon, but DSLRs and mirrorless cameras based on Sony sensors are gaining popularity very quickly.
由于我的工作,我有机会使用各种各样的成像仪器,从大型专业望远镜上价值数百万美元的CCD相机到业余CCD相机和单反相机。我在天文研究方面的训练也为我提供了量化评估传感器性能的工具集,并了解它们的真实极限。这不仅对我的研究有帮助,而且对我一生的爱好——天体摄影也有帮助。bobsports官网在业余爱好方面,我主要使用单反相机(佳能5D Mark II和尼康D800),因为它们性能优良,价格实惠。为了获得最好的天体照片效果,数码单反的内部滤镜经过了修改,使其在深红色区域有更高的吞吐量,这样它们就能更有效地记录宇宙中电离氢气发出的红光。除了滤镜的修改,用于天文摄影的数码单反和我们日常使用的数码单反没有什么不同。bobsports官网
使用单反拍摄天文照片的一个常见问题是传感器产生的热噪声。CCD相机冷却到零下20度甚至零下40度就没有这样的问题。然而,近五年来生产的CMOS传感器都具有非常低的热噪声。在相同的传感器温度下,它们的热噪声实际上比天文相机中常见的ccd低得多。另一个被很多人忽视的重要因素是传感器中除了热量之外的噪声源,其中之一就是天空本身产生的光子噪声。在许多情况下,对于最新的dlsr,天空光子噪声经常压倒热噪声,使得冷却变得不必要。只有在既热又暗的地方(比如美国西南部的沙漠),才需要降温来充分利用黑暗的天空。
一般程序
天体摄影的工作流程与日光摄影有很大的不同。bobsports官网因为我们的目标非常微弱,我们需要曝光几分钟甚至几个小时,从我们的目标收集足够的照片信号。然而,天空背景通常很高,当曝光时间超过10分钟左右时,它会使图像饱和(在光污染的天空下尤其如此)。因此,我们所做的是将长时间曝光的图像分解为许多更短的(几分钟到10分钟),以避免饱和,然后在后处理中对短时间曝光的图像进行堆栈(平均),以组合它们的信号。这就相当于一个非常长的曝光的结果。
在望远镜上,一旦赤道座安装好并对准北极星,我们通常会先用一颗明亮的恒星来对焦。这曾经是一项非常具有挑战性的任务,但现在有了单反的实时取景功能,这就变得非常容易了。然后我们移动我们的望远镜/镜头指向我们的目标。如果我们使用广角或短长焦镜头,我们通常可以很容易地通过相机的取景器看到我们的目标星座。另一方面,如果我们使用长焦镜头或望远镜拍摄深空物体,目标通常太微弱而无法直接看到。一些测试短曝光与非常高的ISO可以帮助验证我们的框架。完成后,我们只需通过电脑或定时快门释放多次长时间的灯泡曝光。如上所述,典型的曝光时间从几分钟到10分钟不等,这取决于我们的镜头有多快以及天空有多暗。一个非常常用的ISO是1600。然而,对于最近的带有索尼传感器的单反,使用ISO 800甚至400也可以在后期处理后获得非常好的效果。 The advantage of lower ISOs is of course their higher dynamical range. It goes without saying that we always shoot RAW.
除了空中曝光,我们还拍摄了许多“校准”图像,以消除来自天空、光学和相机的不需要的信号。例如,我们在均匀亮度的物体上曝光(如无云的白天或黄昏的天空,或大型LED面板)。这样的图像(称为“平场”)可用于校正镜头/望远镜在天空图像中引起的晕晕,以恢复均匀的背景亮度。在夜晚的开始或结束时,我们完全覆盖镜头/望远镜,当相机处于与天空拍摄相同的温度下时,我们进行“暗”曝光。这样的暗图像可以用来去除天空图像中的热信号。这本质上与大多数单反的相机内长曝光降噪相同,但我们手动操作,以避免浪费宝贵的夜间时间。当镜头被完全覆盖时,我们也会进行极短的曝光(1/8000秒)(称为“偏置”),以考虑相机在没有光线时产生的任何信号,也没有时间让热信号积累。像在天空曝光,我们采取多次(从几个到几十个)平曝光,暗曝光和偏置曝光,并平均它们来击败图像中的任何随机噪声,以提高信号质量。有很多软件包(如DeepSkyStacker,是免费的)可以处理天空、平场、暗场和偏置图像,并将校准的天空图像堆叠起来,形成非常深、干净、高动态范围的图像。所有这些都必须从RAW文件中完成,因为JPEG图像不是线性的,不允许准确地删除那些不需要的信号。
在基本的校准和图像叠加之后,我们使用Photoshop等软件对叠加后的图像进行进一步处理。通常需要很强的曲线和饱和拉伸来呈现叠加的天文图像中模糊的细节。这也需要大量的技能和经验来实现这一点,同时仍然保持准确的颜色和图像的自然外观。它本质上就像手动从零开始处理RAW图像,不依赖于任何原始处理引擎。我们在处理图像上花费的时间比曝光时间还多,这是很常见的,而后期处理通常是区分顶尖天体摄影师和普通摄影师的关键。
广角的例子
天空深处的例子
这篇客座文章是由在台湾国家研究所工作的天文学家王伟浩贡献的,他目前正在访问夏威夷大岛上的加拿大-法国-夏威夷望远镜。他还是一名天体摄影师,1990年开始这项爱好。在这里可以找到他最近拍摄的天体照片在这里.
王伟豪代表了天体摄影的卓越高度。bobsports官网在很多方面。不仅他的形象无与伦比,而且他慷慨地愿意帮助我们其他人获得一些熟练程度,无论是与公众的交流,还是一对一的交流——他不止一次地与我交流——令人惊讶和欣慰。他是这个星球的财富。
Sigma 24 1.4艺术如何与Astro一起工作?我发现了一些评论,但大多数人都是根据两年前的测试站点的图表说话,没有太多的真实世界经验。
你好,
我想知道拍一张5分钟曝光的照片然后复制40次然后叠加和拍40次5分钟曝光然后叠加有什么区别?它们肯定是一样的,或者你是通过像素平均随机噪声吗?我涉猎天文摄影,但要学的东西太多了bobsports官网。这是一个全新的宇宙,原谅我的双关语。
你好,我想学习如何做天体摄影和延时摄影,你能帮助我吗?我有一个佳能t3型相机,我有两个镜头1bobsports官网8-55毫米和一个55-250毫米的个人三脚架,它工作得很好,我有一个遥控器,我试着自己做,我不认为我有什么。我是加利福尼亚州弗雷斯诺市的弗雷斯诺城市学院的一名学生,我的课程不教天体摄影或延时拍摄,所以我试着教自己怎么做,请告诉我该做什么。bobsports官网天体摄影和bobsports官网延时摄影只适合在晚上做吗我的意思是我想试着让白天好一点你们知道我在问什么吗
“这看起来更像是初学者使用的。”
真的吗?
下班后读到这篇文章很兴奋!谢谢你的工作,王伟豪!
不错的文章,但是堆栈中更多的图像(更短的曝光图像)不应该提供更好的最终图像,因为更多的平均,从而更多的噪声降低吗?为什么要曝光几分钟而不是几百秒呢?短时间的暴露也会消除可能的运动问题……
看起来你在我写作的时候删除了你的评论-但既然我麻烦了,这里是一个答案;-)
你需要足够长的曝光时间来让你极其微弱的信号舒服地高于噪声底,同时也需要足够短的曝光时间来让天空通量和光污染不饱和你的图像。这取决于你的目标、齿轮、视力、成像地点的天空通量等细节。对于我来说,有了相机,我可以在我的位置冷却到零下25摄氏度,5分钟曝光似乎适合LRGB成像,15分钟曝光适合窄带成像。我在这方面还是新手,所以这些数字可能不完全正确,但它们显然是在球场上。事实上,当你做得正确时,我还没有做,你输入所有相关数据:天空通量,读数噪声,目标亮度,光圈等,输入一个公式,它会告诉你最佳曝光时间。你可以堆叠图像来获得更多的信号,并提高信噪比,这是一个SQRT(#图像)的函数。从1次曝光到4次曝光,信噪比翻倍。理论上,你可以继续拍摄图像,但这在时间上是非常昂贵的,而且你的回报开始递减。20似乎是一个常见的点,大多数人认为信号的改善不值得额外的时间。要意识到另外5帧可能会花费你15分钟* 4个滤镜* 5帧> 5个小时,因为你需要时间定期调整焦点、抖动、处理子午线翻转等。 The other reason is that if you are using a computer to control your mount and guide it by the stars, you can easily dither your frames. So, between each shot the mount is instructed to move the image randomly by an adjustable amount in right ascension and declination — say +/-10-20 pixels. That way defects in the sensor will not always sit over the same spot in the image and the process of integrating the images can basically make small scale defects disappear — its like magic ;-)
理查德,谢谢你详尽的解释。我在写完之后就删除了我的评论,因为我意识到你一开始就处理了微弱的信号,所以曝光时间太短会产生更多的噪音。
你好。如你所说,短时间的曝光有助于避免追踪问题。然而,这可能是短曝光的唯一优势。这与传感器的“读出噪声”有关。每当相机从像素中读取光电子以生成数字化图像时,图像上就会添加一个噪声。我们读得越多,这样的杂音就会在最终的图像中积累得越多。例如,假设我们需要1小时来积累一定量的光子,进行6次10分钟的曝光将比进行60次1分钟的曝光更好,因为朗读60次比只朗读6次产生更多的噪音。
更准确地说,我们要做的是在每次曝光中使用光子洗去读数噪声。当光电子数远大于读出噪声时,读出噪声的影响可以忽略不计。一旦达到这个标准,读出噪声就不再出现在最终图像中。这就是为什么我们需要让每次曝光的时间足够长。在一个相当黑暗的地方,用F4光学相机和最近的ISO 1600的单反相机,我们大约5到10分钟的曝光就可以达到这个效果。在明亮的地方,读数噪声可以忽略不计所需的曝光时间可以短得多,但与此同时,克服光子噪声要困难得多。在大多数日光摄影或在非常高的isobobsports官网下的短曝光夜间摄影中,我们处于读出噪声是主要噪声源的情况下。我们希望在深空天文摄影中避免这种情况。bobsports官网
如果您有兴趣了解每个摄像机的读出噪声有多大,您可以查看www.sensorgen.info.在那里,你可以点击进入每个相机,看看它的读数噪声如何随ISO变化。这很有趣。
谢谢你Wei-Hao,在我写完这篇评论后,我很快意识到,当你的信号足够强时,在较高的iso下进行短时间曝光,只有通过平均来消除噪声才有意义,但你的信号太弱了。
一位年轻的数学天才写了一篇伟大的定焦透镜文章,我在这里写了一篇文章。做得好!你的文章是由一位教授朋友建议的,虽然我认为大多数狂热者最终会迁移到ccd(其余的大多数人因为处理而放弃),但这是打开天体摄影可能性之门的一个很好的入门。bobsports官网
正如我在对定焦镜头文章的评论中所说的那样,向这个令人印象深刻的网站致敬,因为它的高质量。祝作者在夏威夷的工作好运(也祝冰岛项目的主要镜头年轻人好运)。
读了这篇文章和一些好的评论,我想我需要早点退休,和我的妻子离婚,才能有时间做这件事。
作为一个最近被美联社漏洞咬了一口的人,我必须说,我想反驳一个评论,即你需要大量的资金才能达到这样的结果。虽然OP展示了一些相当昂贵的东西的图片,但你不需要这些来获得一些优秀的图像。如果你有一台相当现代的DLSR,能够拍摄干净的高ISO镜头和一些不错的镜头,你就成功了一半。众所周知的公式(及其多种变体)是,你必须将三脚架上的曝光限制在500/FL秒以内,以避免星拖。所以,你的谈话<30秒,这将让你得到一些不错的图像,但不像OP展示给我们的那样好。不过,只要花不到500美元,你就可以买到一款可以在恒星时间内旋转相机的Polarie或SkyTracker。如果你仔细地进行极线对齐,你现在可以将曝光时间从<30秒的范围移动到分钟的范围——多少分钟取决于你对极线对齐做得有多好。你可以从那里升级到一个漂亮的便携式钻机,称为AstroTrac (IIRC),价格约为750美元,它可以做同样的工作,但更精确,也能承受更多的重量。我听说AstroTrac 5分钟曝光很实用。但如果你觉得有一天你可能想要一路走下去,你可以花不到1000美元买到像iOptron ZEQ25这样的东西——比我们买很多镜头的钱还少。 This is a full motorized, goto, equatorial mount capable of tracking in both RA and DEC and capable of fairly precise tracking with the eventual addition of a guide scope and camera (these watch a star and tell the mount how to correct its position if the the star drifts due to errors in tracking — which on any consumer affordable mount will happen). This mount only weighs a bit over 10# and will carry a 27# payload (although the general rule for AP is to stick under 1/2 the rated capacity, even so, at 13.5# we can put most of our camera gear on the mount without wondering if we are overloading it.)
我的意思是:你可以在星空下,从今晚开始带着你的三脚架和单反。如果你有兴趣,喜欢你得到的东西,你可以花大约350美元,得到基本的跟踪,从半分钟曝光到几分钟曝光。如果你花了1000美元,你就可以制作出接近王先生发布的图像-当然,你要花无数个小时学习如何处理你捕捉到的所有图像;-)我相信王先生已经花了数百个小时学习如何制作他展示的梦幻般的图像。天体摄影是bobsports官网一种非常不同的东西。我去参加一个航展,可能会拿出1600帧——可能是400张照片,每小时我可能想要20张(需要一堆照片来捕捉蓝天使的交叉飞行)。我真正喜欢的那些我可能会花10分钟来处理。我刚拍完第一张真正的天体照片。玫瑰星云的图像。我用3个窄带滤镜各照了20张,每张15分钟。我拍了60个平面帧。 I took 200 bias frames. I took 60 dark frames. I never added it up but there is probably 20 hours of imaging there. I bet I spend 8 hours processing the data (this was not computer limited, this was lots of newbie not sure what to do time). So, including set up/tear down, and polar aligning the mount I probably invested 32 hours in one stinking image — 0.03 images/hour, just a tad less than 400/hr — and you know what — I loved it and I’m very happy with the result. It is sure not in Mr. Wang’s league, but it is not too shabby either. If you like being outside, if you like math, if you like working for your results this might the be hobby for you — and did I mention the heavens are beautiful?
我不能告诉你用单反相机能做什么,因为我决定走瞄准镜/冷却CCD路线,在做了一堆研究后,我决定做窄带成像(我使用7到9nm宽的滤光片,在氢α,氧III和硫II光谱线周围),但我可以告诉你,我见过许多杰出的天文照片,它们是用消费型单反相机或经过修改的单反相机拍摄的,以便更好地响应氢- α谱线(这个mod的成本约为300美元)。
这是我第一次尝试的链接。
我们在设备上投资了1万美元。如果有不同的选择,我可能会得到接近一半的结果。有更多的技巧,谁知道呢?