夏天了，一起去拍银河吧

困在家里不出门但今年打算接着浪 2655 浏览 2022-07-05 发布

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夏天到了，一起去拍银河吧｜计划篇

困在家里不出门但今年打算接着浪

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银河本身比较暗淡，即便在最暗的地方，银河也只是隐约可见。拍摄银河需要一定的方法，以获得较为理想的效果。

噪点来源

在暗光、高感光度下拍摄时会产生很多噪点，拍摄星空、银河一类题材时也不例外。在具体介绍器材、参数、拍摄方法以前，先简单谈谈噪点的来源。

通常理解是高感光度导致了噪点的产生，其实这一说法并不准确。使用高感光度的环境通常光照不足，光照不足导致了照片中的噪声和信号强度差距缩小，从而噪声得以显现。噪点存在于每一张照片中，在光照充足时，传感器收到的信号强度够大，在照片中噪声就几乎不可见。所以，噪点源于信号（光照）不足。

银河作为暗光被摄物体，我们需要各种方法来提升信噪比。实际拍摄中噪声来源很多，大致可以分为固定噪声和随机噪声。固定噪声可以完全消除，随机噪声可以想办法减少。

固定噪声

底噪：每一块传感器读取时会有一个固定的噪声，如下图（图片源于网络）。所幸的是，这类噪声可以通过拍摄暗场（dark frame)或偏置场(bias frame)来解决。偏置场(bias frame)的拍摄方法是：将镜头盖盖上，相机设置为最快快门速度（一般是1/4000或者1/8000)，感光度设置为和实际曝光时相当，然后拍摄，可以通过连拍模式来提升拍摄效率。一般拍50张左右即可。

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热噪：与温度和相机设置有关。相机长曝光时会由于发热和暗电流在传感器上留下噪点，如下图。该噪声可以通过拍摄暗场（dark frame）来消除。很多相机的机内长曝光降噪功能即是在拍摄完一张长曝光后，拍摄一张相同曝光参数的暗场照片，将其从图像中减去，以减少热噪和底噪。但该方法并不是很完美，原因则是后文所提到的随机噪声。暗场(dark frame)的拍摄方法是，在拍摄完银河后，将镜头盖盖上，其余参数和实际曝光一致，然后拍摄。一般拍摄10-20张即可。

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灰点和镜头暗角：CMOS、镜头的灰点也会出现在照片上，成为噪声的一部分。该噪声可以通过拍摄平场(flat frame)来解决。平场(flat frame)拍摄方法是保持光圈不变，将镜头用白色T恤或纸巾盖住，将镜头指向白光光源，推荐使用光圈优先模式拍摄。

随机噪声

读噪声：该噪声源于读取信息的不确定性。例如有5个光子到达传感器，实际读取可能会读成3个光子，或者6个光子。增加感光度可以提升信号强度，降低读取的不确定性，同时拍摄多张照片堆栈降噪也可以降低读噪声。

器材

三脚架和相机是必备的，同时建议带上手电筒和红光灯。红色在夜晚照明对眼睛比较友好，不会产生强烈炫光致盲，便于夜间看清星空。红色头灯在亚马逊上10-20刀即可买到。

提升信噪比的方式包括使用信噪比高的传感器、增大进光量、增加曝光时间。这几点也就是器材选择的方向。首先全画幅传感器比APS-C和M43收集光的能力更强，更容易得到干净的画面，但这并不是说M43和APS-C就不能用来拍银河，适当的拍摄方法能缩小传感器的差距。

其次，大光圈镜头能让更多的光照到传感器，但大光圈通常会导致画质下降，而大光圈高画质的镜头一般都很贵。一般来说F2.8及更大的光圈都可以用来拍摄星空。但除了镜头锐度，星空拍摄还需要注意镜头的慧差(Coma)，它会影响图片边缘附近星星的形状（如下图）。具体镜头的选择可以参考你的相机品牌对应镜头的天文摄影的评测。

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地球自传会导致星空相对运动。最长曝光时间对于同一相机和焦段来说相对固定。超过该时间，星星会产生明显拖尾。赤道仪可以辅助抵消地球的自转，大幅提升曝光时间。Star Adventurer之类的赤道仪相对精确，但比较笨重，不太适合旅行使用。MoveShootMove家的赤道仪对于广角镜头来说基本够用，价格和大光圈高画质镜头相比零头不到。当然，使用赤道仪需要对天空和地景分别曝光，增加后期成本。本文暂时不介绍赤道仪的使用。

参数

焦段

拍摄星空的焦段一般集中在14-24mm，35mm焦段可用于星空全景接片，而50mm乃至更长焦距的焦段通常用于深空天体拍摄。

曝光时间

最长曝光时间由焦段和相机传感器像素密度决定。经验上常常提到的是500法则，即最长曝光时间为500 / (镜头焦距*裁切倍数)。但对于现代数码相机而言，500法则还是会使星星产生明显的拖尾。故又有400法则、300法则。而当前接受度比较广的是NPF规则，即最长曝光时间由当前的镜头焦距、像素密度、光圈值决定。PhotoPills App上Spot Stars工具可以辅助计算最大曝光时间（如图）。用户可以选择自己的相机，输入镜头焦距、光圈，即可得到最大曝光时间。该选项会输出两个值Default和Accurate，一般来说选择Default即可，实际使用时，还可以通过放大所拍照片，来找自己能接受的星星拖尾程度，适当增加曝光时间。

Screen Shot 2022-07-05 at 9.44.54 AM.png

光圈

光圈决定进光量和画质。对于一个镜头，选择自己能接受画质的最大光圈。对于狗头而言，通常光圈收缩1档左右能显著提升画质，例如F1.8镜头再选用F2.8光圈时锐度、慧差都会明显改善。但不建议使用F4及更小的光圈，除非有赤道仪，否则会导致传感器收集到的光太少。

感光度

感光度的选择有一定的讲究，可以通过经验或者查阅数据来决定。经验上通过试拍，查看直方图，调整感光度使直方图最亮部分接近一半处，但尽量暗部不要撞墙，这样后期相对空间会比较大一些。

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而数据上，前文提到过，感光度提升会导致读噪声下降，同时感光度提升会降低可用的动态范围。我们要做的就是在这两点之间取一个平衡。Photons to Photos提供了很多相机传感器的数据，以我的Olympus EM 5 MK III 为例(蓝线)，在感光度2000左右，由于另一条放大电路被激活，读噪声有一个很大的下降，而从2000往上读噪声下降就不明显了。故感光度2000是一个较为合理的选择。但还需要结合实际情况，如果场景对动态范围需求很高，例如有明显高光或者光污染，还是建议使用低一些的感光度。而对于索尼A7R4而言，在感光度300左右读噪声就不再下降了，故理论上可以选择这一段的任意数值，但后期提亮的操作难度会不一样--很多软件只允许最多提亮3-5档。

Screen Shot 2022-07-05 at 9.46.13 AM.png

如果进行单张拍摄，看直方图会相对合理，而拍摄多张堆栈，则通过ISO数据图来设定会更有效。

对焦

除了极少数相机外，银河拍摄需要使用手动对焦。很多相机都有增强实景预览的功能，能提升取景器/屏幕看到的画面的亮度，该功能有助于取景和对焦。放大某一颗比较亮的星星，转动对焦环使其处于最小最亮状态即对焦成功。

使用RAW格式

银河拍摄往往后期都会有比较大的动作，拍摄RAW能大幅提升后期空间。

人工光照

拍摄银河时前景会比较暗，适当的给前景一个光可以增加画面层次。需要注意的是，由于感光度、光圈曝光时间都比大，这个给前景的光往往很微弱即可取得理想的效果--当然，你也可以选择强一点的光源，然后控制前景被照射的时间。下图中我用红色头灯给前景小船打了个光。

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拍摄多张堆栈

拍摄多张进行堆栈能有效降低画面噪点，可以参考下图对比，左边是索尼A7R4 Sony 20mm F1.8 G单张拍摄的银河局部，右图是60张Olympus EM 5 MK III Laowa 7.5mm F2拍摄的照片堆栈之后的效果。很明显可以看到虽然奥林巴斯是M43传感器，虽然Laowa镜头比索尼20mm F1.8G便宜了近一半，但堆栈之后的画面细节、噪点都完胜单张索尼A7R4照片。所以有时间就尽量拍摄多张堆栈降噪。