如何拍摄银河

没想到在西雅图的郊区也能看到壮美的银河。

Milky Way 1

Milky Way 2

Milky Way 3

在做任何事情以前,都要想清楚目标是什么,或者说做成什么样算是“好”的。对拍照这种事来说,当然没有一个“正确”的目标,或者说什么照片就是“好”的。对我而言,因为没什么文化,我在看到银河的时候只有连呼卧槽。所以我在照片里也想把这种卧槽的思想感情表达出来,希望也能感染观众。让看到的人也说一句卧槽,这个照片就成功了。作为一个理工男,我也希望在技术上这个照片是没有错误的,或者说照片的瑕疵要少,经得起放大:星星没有拖尾,整个幅面的星星看起来都是一个个点而不是糊成一坨,照片干净没有噪点没有杂色。此外,我也希望这个照片有点意思,最好是一组组图,从不同的角度表达卧槽的思想感情。比如不要只是单纯一个星空,最好有点有意思的前景,或者有银心特写等等。

定义好了想要实现的目标以后,下面就是具体实施了。因为这个目标比较宽泛复杂,我们需要进行一定程度的分解。具体地说,我们可以把目标分成三个阶段:

  • 要把银河拍出来
  • 把银河拍清楚
  • 把银河拍的有意思

下面我们一个一个分析怎么实现。

要把银河拍出来,基本有天时地利即可。所谓天时是晴天,新月,银心足够高,大气宁度高。地利是光污染小,视野开阔。天气月相和银心位置在一些摄影app或者网站上都能查到,我用的是PhotoPills,安利一发。光污染有专门的地图,直接bing上搜light pollution map就有。视野可以用卫星图和街景来看。大气宁度主要受大气对流的影响,大概的说是晴天高温对流大,水陆交界对流大。尽量避开这两种条件。满足天时地利以后,随便找个入门相机,放三脚架上长曝一把,基本都能拍出来银河。

把银河拍清楚需要一点技术。首先我们要理解为什么会拍不清楚。这主要有三方面的原因:第一,地球在自转,星星在跑。曝光时间一长星星就拖尾了;第二,暗光下曝光信噪比有限,同时长曝会引入热噪音;第三,镜头有慧差(入射光角度与光轴角度偏差过大时成像的不完美,PSF类似彗星所以叫慧差)。这三个问题的解决是彼此矛盾的。要解决第一个问题往往需要降低曝光时间,但降低曝光时间又会降低信噪比增强噪点和偏色。要解决第三个问题往往要降低光圈,但降低光圈又会降低信噪比。一般来说,工程上有两种解决方法,一种暴力简单效果好,一种复杂且效果略差:

  • 方法一:堆器材,买买买。买赤道仪/星野赤道仪/极轴镜解决长曝,买冷却大幅面CCD解决信噪比,买牛逼镜头在大光圈的同时解决慧差。效果立竿见影,"只"要几万美元,不需要什么额外操作就可以出技术上完美的片子。
  • 方法二:基本上是拍深空的那一套,向右曝光爆ISO,平场暗场亮场拍起来,n张合成以实现信噪比sqrt(n)级别的提升。搜索关键字是深空天体摄影或者DeepSkyStacker。适当缩小光圈把慧差控制在可接受范围。几个小坑要注意:第一,500 rule或者600 rule是胶卷时代的东西了,不适用于现代高密度数码相机。感兴趣的话可以用像素密度,焦距和赤纬自己算曝光时间,懒人可以直接上网用app算。再安利一发PhotoPills。第二,有防抖的镜头或机身上三角架的时候记得关防抖。第三,对焦和曝光都需要长曝确认,不要拍了一晚上回来发现星星都是一团就傻逼了。

关于慧差多说两句,它的本质是镜头的成像面是曲面。当我们用一个平面的CCD去截取的时候,边缘部分自然就糊了。如图所示。

Coma

另外,下面是一个合成降噪的例子。第一是向右曝光的原片:

Original photo

这样可以让传感器搜集尽可能多的光,降低shot noise。因为我打开了相机内置降噪,所以相机自动帮我拍了暗场并修正了,这里基本没有热噪声(thermal noise)。在Lightroom中修正曝光并裁剪以后可以得到下图:

Revised1

可以看到颜色和纹理都出来了。但总体噪音还是很大。什么叫噪音大呢,就是整体泛白,纹理不显著。要是强行升高对比度,你希望它黑的地方反而会更亮,而不是变黑。因此我拍了16张图,用DeepSkyStacker进行了叠加:

Revised2

可以看到明显更清澈了,该黑的地方黑,该亮的地方亮。但因为长曝的原因,对齐了星空之后树木产生了拖影(这也是为什么开始要把下面的前景裁掉的原因,为了避免干扰对齐)。所以在Photoshop中再重新加入前景,得到最终成图:

Revised3

把银河拍得有意思就更属于创意方面的范畴了。这里只是提出几个问题,抛砖引玉。

  • 为什么网上很多教程说要用广角?这是技术的考量还是美学的考量?如果是技术,广角是必须的吗?如果是美学,有其他途径吗?
  • 拍银河要想表达卧槽的思想感情,直接拍银心或者银河都是合理的。如果有其他想法想表达呢?前景应该如何选择?可能有哪些方式?
  • 夜晚有哪些其他的玩法?光绘,LED动画光棒能否加入?
  • 能不能把照片拓展到视频呢?

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