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用数码相机进行天文摄影
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Edwin L.Agairre 文 Shea 译 |
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古希腊哲学家赫拉克里特斯（Heraclitus）曾经说过，“只有运动才是永恒的。”现在，日新月异的数码成像技术充分说明了这一点。近几年，为了迎合市场的需要，这些技术革新的直接结果就是数码相机。简洁、轻巧、个性化，使得数码相机不仅受到业余摄影爱好者的垂青而且专业摄影师也十分青睐它们。但是，数码相机究竟能拍出怎样的天文照片呢？  在分辨率和色彩精确度上，摄影底片仍然胜过数码相机。与使用冷却技术的专业天文CCD相机不同，消费者手上的数码相机中的CCD在长时间曝光中会产生令人不悦的“噪点”。因此，数码相机的曝光时间最多一般不会超过几秒种。对于月亮和行星这些明亮的天体，这已经足够了。但是对于即使是最亮的恒星，仍然显得太短。所以更不要对星系和星云有所奢望。数码相机通常需要计算机来操纵和打印照片，但是随着数码成像技术的飞速发展，市场上已经有了可以独立于计算机的打印机。 那么，数字化究竟给我们带来了哪些好处呢？最明显的好处是，你在瞬间就可以看到你的拍摄结果——无需等待你的照片从冲印店送来。你可以保留那些你想要的照片，删除你不需要的。这可以节省花在底片上的钱，而且更有利于长期保存。储存照片的多少取决于数码相机存储芯片的容量，但有一点可以肯定，其容量必定超过任何一卷胶卷。  因为数码相机的输出已经数字化了，一些计算机程序，例如，Adobe Photoshop，就可以对照片进行处理。这些软件可以通过“增加”曝光时间来提高照片质量，或是把许多独立的照片拼接出一幅大视场照片。同时，这些照片也十分有利于在互联网上传播，你可以用电子邮件把它们发到你的朋友处，或是直接将它们放在网页上。这些照片也很易于编辑、整理，而且比起相册节省了不少的空间。[图片说明]：行星也是数码天文摄影的主要目标。这样照片是使用8英寸f/10施密特-卡塞格林望远镜加12毫米目镜接尼康Coolpix 990所拍摄的金星。照片版权：Edwin Aguirre。 同时，数码相机也还有多种用途——它们可以使印刷品数字化。或者，它们可以与双筒镜相连接来拍摄野生动物，尤其是鸟类。最后，高分辨率数码相机的价格也在不断地下降。这些特点都使得数码相机对于天文摄影来说很有吸引力。 无焦点方法 因为绝大多数消费者层次的数码相机都没有可拆卸的镜头，所以通过望远镜拍摄照片的唯一方法就是无焦点方法，也就是把数码相机的镜头直接对准望远镜的目镜。你可以用手握住相机，或者用一个独立的三角架撑起它，或者做（买）一个托架。还有就是使用一个接口把数码相机接到目镜上。与许多目镜投影方法类似，无焦点方法可以显著增大图像的大小，但是相应的，它会大大地减小望远镜的相对口径。你也可能会拍到一些晕光或是变形的照片。晕光是指照片边缘的暗带。当相机离目镜太远或是相机的视场超过目镜的视场时，晕光现象就会发生。但是，当你拍摄行星或是其他一些黑暗天空中的小天体时，这并不是大问题。为了减小晕光，你可以把数码相机尽可能近得对准目镜。同时选择一个有宽大眼罩的目镜——一些短焦目镜的眼罩会妨碍数码相机的拍摄。通过试验你可以找到最佳位置。  增大放大倍率（它会减小数码相机的视场）可以减弱晕光现象（但不要使用“数字放大”，它会降低CCD的分辨率）。变焦也可以增加放大倍率，而且可以使调焦变得简单。 目镜和数码相机光学系统的共同作用可能导致图像的变形。图像的中央区域很清晰，但是周边部分却散焦了，这大大限制了可用视场的大小。请务必让相机图像平面对准望远镜，并且与望远镜的光轴垂直。同时，确保目镜和相机镜头的清洁，否则灰尘和污迹会降低图像的质量和对比度。 
用一个独立的支架支撑数码相机可以减少望远镜的摇晃。而且这样的布局有利于快速将数码相机对准目镜。用一块黑布或是纸板罩住目镜和数码相机可以保证摄影过程中不受杂光的影响。[图片说明]：图像处理软件可以改善最后的拍摄效果。这张照片使用14英寸的施密特-卡塞格林望远镜加6.7毫米目镜接尼康Coolpix 950所拍摄。事后使用Photoshop叠加9次曝光并且经过虚化和增强处理。照片版权：Canon Lau/Eric Ng。 尽管不是必需的，但是一台驱动望远镜的马达会带来许多方便，当你在调焦或是曝光时它可以确保天体位于视场的中央。对于那些没有驱动马达的望远镜，如果你只进行短时间曝光，同样也能拍出精彩的照片。首先确定天体的运动方向，然后将其放在视场的边缘并且确保它会通过视场的中央，当它滑动到视场中央附近时，就可以开始曝光了。 调焦 
对于使用底片的天文摄影，你需要极其精确的调焦，因为任何的偏差都会显著的反映在照片上。你可以从目镜的调焦开始（如果你有近视，请代上眼镜），然后将数码相机的焦距调到无穷远。如果数码相机无法手动调焦，那就使用它的自动对焦模式即可。数码相机的LCD显示屏可以帮助你确定天体的位置以及调焦的情况，但有人发现它实在太小了，而对调焦的精确度只能作粗略的判断。如果你的数码相机可以影像输出，你可以把它接在一个大显示器上，这样通过观察大显示屏你就可以精确的对焦了。而且实时的影像也十分有用，当某些现象是暂现的时候，你可以用它判断何时是拍摄的最佳时机。[图片说明]：最简单的方法就是拍摄者手持相机，直接对准目镜。如果有支架的也可以使用支架。图片版权：Sky & Telescope / Craig Michael Utter。 通过望远镜拍摄太阳需要合适而安全的太阳滤镜。请将相机的取景框遮住。在强烈的日光中通过LCD调焦往往靠不住，因此要把数码相机置于阴影中或是使用外接的显示器（也有些人用一块放大镜绑在LCD上来帮助调焦）。 在天文摄影中，一架高质量的寻星镜对于望远镜的定位十分有益。对于高放大倍率下的摄影，有照亮十字叉丝的导星镜可以帮助你精确地调整主镜，使之精确地对准那些较小的目标，例如，行星。  拍摄 
不像传统的单反相机，数码相机中没有反射系统，而单反相机中的反射镜在曝光中会使得相机振动。但是即使如此，当你在按数码相机的快门时也会造成一些振动。为了避免这些振动，如果可以的话，你可以用自拍或是遥控曝光装置。否则，你不得不极为小心地去按动快门。[图片说明]：消费者使用的数码相机无法长时间曝光，只需要几秒钟就会有噪点出现。这是使用6英寸使用马克苏托夫-牛顿望远镜加30毫米目镜接尼康Coolpix 990拍摄的猎户座星云M42。可以看到照片中有不烧的噪点。照片版权：Dennis di Cicco。 许多数码相机没有手动模式，你无法控制曝光的时间以及光圈的大小。所以你只能使用自动曝光模式。这一模式在拍摄面积大、亮度高而且均匀的天体（例如，月亮）时，效果十分好。但是，数码相机在拍摄新月或是行星时会曝光过度或是曝光不足，因此你必须使用数码相机的曝光补偿功能（±2档）来校正曝光时间。记住要对曝光进行分类。预览在LCD显示屏上的结果，选择影像最清晰的那一幅。不要害怕对曝光补偿进行试验——试用±2档之后，你就能找到最佳的设置。  对于行星必须进行反复试验才能找到最佳的曝光时间。例如，对于典型的施密特—卡塞格林望远镜，木星和土星的曝光时间一般为1/4-1/2秒。缩短曝光时间有利于消除大气湍动对影像的影响。 曝光的次数取决于你数码相机的存储容量。图像文件可以存储在数码相机的记忆棒或是存储卡里。当存储空间不够的时候，你可以通过其他的卡或是高速USB接线将文件转移到计算机上。之后，图像可以存放在硬盘、软盘、ZIP盘，抑或是CD-ROM上。  在保存图片时，请使用最低分辨率。这样可以把图像的压缩率降到最低。大多数的数码相机使用JPEG格式来压缩图像，以提高图像的存储量，但是压缩率越高，照片的质量就越差。所以使用最低压缩率或者不使用压缩格式是有好处的。如果你发现在低压缩率的情况下，你甚至可以储存比平时更多的照片，你也不必奇怪。由于天文照片的背景大多为黑色，比起一般照片，它更有利于压缩。如果有黑白摄影模式，你可以尝试一下。由于CCD的工作原理，用黑白模式拍摄照片可以使影像更锐利。  能源要求 数码相机会消耗大量的电能，尤其是在使用LCD时。如果你能找到外接电源，那问题就很容易解决。但是一般的电池仅能提供半个小时的电力，而且在寒冷的冬夜里耗电量会快速的增加。连续更换碱性电池或是锂电池成本很高，所以充电电池是理想的选择，例如，镍－镉电池。镍金属氢化物（NiMH）电池价格较高，但是它能提供长时间的电力，对长时间的曝光很有利。 尽管数码相机还有一些不尽人意的地方。我相信，未来几年，数码成像技术将会有更大的变革，同时也会变得更便宜。但是这绝不意味着现在你可以放弃尝试使用数码相机，毕竟这是一种令人兴奋的天文摄影技术！ |
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出自：Sky & Telescope
发布日期：2005-01
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2001-2009 火流星工作组制作
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