太阳或月面拼图拍摄及图像处理流程(一)

[ 录入者:Wah | 时间:2012-04-13 02:53:15 | 作者:Wah! | 来源:原创 | 浏览:17165次 ]

何拍或月面要拼?

 

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月亮及太阳是在太阳系 中视面积最大的 天体, 若为了拍得整个月/日而缩短焦距, 表面细节便无法在呈现; 若增加了焦距把影像放大, 虽然得到了丰富的 细节, 但却没法拍得整个表面。

 

拼图拍摄和处理, 便能同时得到整个日/月表面, 以及呈现表面最丰富的 细节。

当然, 凡事总有利弊, 拼图拍摄也不是百利而无一害的 . 最明显的 缺点就是拍摄时间长以及图像处理时间长. 而拍摄时间长不但是花了拍摄者的 功夫, 更重要的 是长时间拍摄, 天体仰角可能变低或者天气有可能变坏, 使局部图片质量变差, 甚至无法完成拍摄整个拼图. 这些缺点和风险, 是拼图拍摄者需要认知和承受的 .   

 

器材预备

· 赤道儀

拍摄者需要预备一个带电跟的 赤道仪. 经纬仪并不适合拼图拍摄, 因为它会对长时间拍摄的 影象产生场旋的 问题, 使后期拼接的 工作难度倍增.

拍摄者首先需要对好极轴. 太阳摄影虽然在大白天, 但是可以在晚上先对好极轴, 做好记号, 等到白天放回记号位置就可以大致对好极轴了. 若条件不许可, 也可以利用指南针使极轴大至指向北方(南半球相反), 然后调整极轴仰角为当地地理纬度.

拼图是由多张局部的 相片拍摄而成, 所以每拍好一张相片, 便要改变视场进行下一张的 拍摄. 可行的 方法有以下几种:

1.      纯手动控制构图

部份原始的 赤道仪只有基本电跟功能, 没有控制器可以进行东南西北的 视场转移, 所以便需要使用赤道仪上的 手动微调进行. 这种方式, 拍摄者需要花较多精神进行拍摄, 也容易引起赤道仪较大的 震动. (这种也是笔者现时使用的 方式)

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2.      软件自动构图

較先進的 赤道儀可以透過內置GOTO功能, 配合電腦軟件進行構圖計劃並拍攝. 由於沒有相關的 經驗, 所以未能詳細描述過程. 相信在拍攝過程中會比較方便, 但在前期設置上也可能需要花較多時間校準和調整.http://www.minorplanetproject.com/images/Greiner%20Research%20Observatory%20Asteroid%20Astrometry%20Procedure.htm

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3.      按控制器构图

大部份流行的 赤道儀都已經加裝GOTO控制器. 透過按動控制器的 上下左右鍵, 便能輕松改變視場, 進行各個局部的 拍攝. 這種方法既比純手動調整方便, 也比軟件自動的 方式更快架設、學習和使用.

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无论用以上哪种方式拍摄和改变构图, 拍摄时摄影者仍需要专注屏幕, 以进行手动微调"导星 ". 特别是拍摄月面时, 由于月球东行速度很高, 同时也会有南北向的 漂移(与对极轴无关), 拍摄者更加需要留神, 莫使构图在拍摄过程中有大量的 位移.

 

·  远镜

光学系 统分辨率对于拍摄细节来说是极重要的 , 物理规则告诉我们, 望远镜口径越大, 分辨能力就越高. 所以我们最好选择赤道仪可承受(即重量轻)的 最大口径望远镜.

正如之前提到, 焦距长才能充份地把望远镜的 分辨能力发挥, 所以望远镜本身也是大焦比的 较佳.

综合重量轻、大口径和大焦比这几个特性, 卡式或斯卡望远镜会是较佳的 选择.

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·    增焦

为了使望远镜焦距进一步延长,  拍摄者最好能预备一个质量较好的 巴罗镜(barlow lens)进行延焦. 另外也有一些更高级的 增焦镜, 例如Televue Powermate. 增焦镜最好选取带ED玻璃的 , 可以减低色差的 引入而造成的 影像质量下降.

经验告诉我们, 拍摄日月的 合成焦比一般以 f/20-f/30 为宜. (相机的 感光特性和像素大小也会影响最适合成焦比选择.)

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  相機/感光

可能有人会问, 为什么不用高像素单反(DSLR)拍摄单张高解像度的 图, 反而要进行拼图那么麻烦呢?

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有几个重要的 原因导致DSLR未能成为首选:

-        "视宁(seeing)", 即是大气的 气流, 每份每秒都在变化. 由于气流会折射光线, 所以气流的 大小变化同时能影响相片的 清晰度. 越大面积的 天体, 越难在单一张相片每个角落都拍得清晰的 效果. 另外, 缩短快门时间能够减少气流对影像的 破坏, 但是ISO要相应的 增加, 讯噪比同时会降低.

-        "讯噪比(Signal to noise ratio)", 相片的 讯噪比越高, 越能承受后期锐化处理而不致突显噪点. 最常用的 提升讯噪比方法是进行叠加(stacking). 叠加使用的 相片数量越多, 合成结果讯噪比越高. 一般日/月使用的 叠加张数大约是300张以上, 对于DSLR有限寿命的 快门来说是比较沉重的 压力.

-        DSLR总像素量高, 但是对于叠加几百张相的 软件和电脑, 却是极沉重的 负担. 软件处理效率下降或是直接不支援大图.

 

建议使用天文摄像头进行拼图拍摄, 特性有几下几点:

-        像素量: 一般有640x480 至 1280x1024 原始分辨率的 选择, 建议用 1280x1024, 面积较大, 软件处理速度也不会太慢

-        感光度(QE, 量子效率): 虽然太阳和月亮都是比较明亮的 天体, 但是使用高感光度CCD/CMOS的 相机可以用较短的 曝光时间, 能更有效减少气流的 影响.

-        黑白/彩色: 拼图一般是为了对分辨率的 追求, 所以建议选用黑白CCD/CMOS 的 相机. 黑白CCD/CMOS的 感光度也大约是同型号彩色版本的 三倍左右.

-        速度: 无损(loss less 即无失真)帧率一般建议在全像素之下每秒拍最少10张, 最好能达到每秒30张或以上. 这是因为同一时间能拍到更多的 图片, 既能有效利用当时良好的 视宁, 同时也能叠加更多图片提高讯噪比.

-        动态范围(dynamic range): 一般摄像头输出值多数是 8bit, 少量可以达到10bit或更高. 此值越高越能保存画面的 最光和最暗的 细节. 但是bit数提高会相应减少输出帧率, 所以需要拍摄者权衡这方面的 利弊.

 


       笔者自己在使用ASI130MM摄像头, 在USB2.0的 摄像头当中属于最快的 一个, 大大提升拍摄效率.

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Tags:太阳 月面 拼图 拍摄 图像处理 流程

责任编辑:Wah

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