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星空摄影全攻略-2021版

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发表于 2021-10-24 09:22:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
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网络上星空摄影教程多如牛毛,但大多数都太碎片化、不全面或者干脆有错误,下面月光先森将结合自己的经验,整理成系列教程, 全面地讲解星空摄影的前期拍摄技术和后期处理思路。
本教程将分为上中下篇系统讲解:


上篇:前期策划
------------------------
一、相关天文知识
(一)南北半球银河特点及差异
(二)如何利用月光为照片增色
二、拍摄条件


中篇:银河及地景的拍摄技巧
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三、拍摄器材
四、银河拍摄技法
(一)星空拍摄参数
(二)四种利用光源拍摄地景方法
(三)手动对焦技巧
(四)景深合成


下篇:降噪方法比较及堆栈降噪实例
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五、降噪处理
(一)噪点类型及特征
(二)五种常见降噪方法适用情况
(三)堆栈降噪

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 楼主| 发表于 2021-10-24 09:45:53 | 显示全部楼层
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上篇:前期策划
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星空摄影可以大致分为两大类:深空摄影(天体摄影)以及星野摄影。深空摄影一般情况下指以拍摄深空天体为主要目的的摄影门类, 包括月亮,太阳,星云和星团等,又可分为纯深空天体和广域深空两大类,需要使用昂贵的特殊专业设备,诸如导星设备、赤道仪、冷冻CCD、天文望远镜等等。此类题材属于天文摄影,在此不做深入讨论。
星野摄影主要是以拍摄地景加星空(银河、星轨、流星雨等)的拍摄方式,风光摄影中的星空摄影通常是指这一类。相比深空摄影,星野摄影的起点并不高,更注重构图和后期调色等技巧。

一、相关天文知识
为什么别人的照片漫天繁星闪烁银河璀璨,而你兴致勃勃跑到同样的地点去拍银河,照片中却是星光疏落,连银河的毛都没有,原因何在,根本的原因就是你不懂天象。星空摄影是较为特殊的题材,不仅需要精湛的前期和后期技术,了解相关的天文知识是拍摄成功的关键。

    我们从地球所见的星星都是一样的,只是有些地方看不见的有些地方却能看见的区别!因为地球是圆形的,所以北半球能够看见的星星,南半球有些地方就不可以看见了。如北半球的北极星,南半球是看不见的。
    因为恒星距离我们遥远,所以在地球上乃至其它行星上所见的星星样子都是一样的,没有什么不同。要说区别,有一点就是我们地球的圆形的,你在地球的地面所能见到的星星是有限的,因为你不能看见地面以下的星星。如北极星,你在北半球的任意位置都能看见北极星,而如果你去南半球了,就看不见它了,因为它在地平线以下了,且不会随地球自转而升起可见。
    由于天体距离我们如此遥远,因此随意观察天空并未提供有关其实际距离的信息。所有的天体看起来都是一样遥远的,就好像固定在一个大而未知半径的球体内,它似乎在头顶上向西旋转;同时,脚下的地球似乎保持静止的。对于仅关注天体方向的球形天文学而言,如果实际情况是这样的话,或者如果地球在天球静止时旋转的话,那么则没有什么区别。
    天球的半径可以被认为是无限的。 这意味着其中的任何一点,包括观察者占据的点,都可以被视为一个中心。 这也意味着所有平行线,无论是相隔毫米还是相互横跨整个太阳系,看起来都会在一个点上与球体相交,类似于图形透视的消失点。 所有平行平面似乎都在一个重合的大圆(一个“消失的圆圈”)中与球体相交。
    我们跟随地球的赤道与极点,可以在夜空中映射出星星的位置,这类似于地球的地理经纬度划分。因此我们可以得到一个天球坐标系(夜空星星位置划分),地球赤道对应的正上空的位置,也就是沿着赤道一圈的位置,定义为赤纬0度。和地理纬度类似,向上为北递增,向下为南递增。赤经虽然和地理的经度类似,但是0度的初始线和地理的不一样,这里是以春分点作为0度。因此我们就可以得出一个星星的具体位置,如赤经和赤纬两个分量。这样我们就可以将天球分为北天球和南天球之分了。
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银河、黄道与赤道坐标系统的方向,投影在天球上,显示出银河赤道(黑色)、银河北极(NGP)、黄道(橘色)、黄道北极(NEP)、天球赤道(蓝色)和天球北极(NCP)。太阳和地球未依比例显示,但是正确的呈现太阳环绕银河中心的轨道方向,和地球环绕太阳的轨道方向


(一)南北半球银河特点及差异
     银河(Milky Way)是指横跨天空的一条乳白色亮带,是无数恒星发出的光,各部分的亮度和宽窄不等,最窄只有 4~5°,最宽约 30°。其实一年四季的夜晚都可以看到银河,但由于银心是最明亮壮观的部分,拍摄银河在摄影的概念中通常是指拍摄银心部分。
     有过星空拍摄经验的朋友都知道,银心在夜空中出现的方向和时间在每个月和每个季节是不同的,拍摄前的周密计划是拍摄成功的保证。在北半球,夏天的夜晚可以看到银河最璀璨的银心,而冬季只能看到暗淡的悬臂部分,南半球反之。为什么会有这种时间和方位的差异呢?首先我们需要了解地球、太阳系和银河系之间的关系。
     大家都知道月亮绕地球转动,地球及其他行星绕著太阳旋转,太阳和其他星系绕着银河的中心旋转。但是太阳系和银河系不在同一平面,由于旋转角度的关系,所以在不同季节我们看到的银河的位置是不断变化的。但是如果拍摄点不变,相邻几天的同一时间, 银心在天空的出现位置是基本相同的,每一天位置的微小变化可忽略。
    总体来说,北半球大部分地区三月至十月可以拍到银心,南半球大部分地区二月至十月可以拍到银心,其它月份只能拍到银河的悬臂部分。但每个月的拍摄时间都不一样,平均每月向后延迟两小时左右,所以在二、三月份凌晨银心从地平线升起,而十月份是日落之后银心会逐渐落到地平线之下。 在北半球的冬季和南半球的夏季,由于银心是在白天时段升起,我们自然是看不到的,这是因为地球公转的位置使太阳和银心在一条线上。

    由于地理位置和地轴偏角的关系,南北半球看到的银河形状和方位都是不同的。星空摄影要符合自然规律,照片中的景象应该是在自然界的某一时刻会出现的,切忌不可后期PS成不符合自然规律的画面,闹出笑话。

拍摄银河,南半球的自然条件比北半球略好,不同之处可归纳为以下几点:
(1)在赤道是可以看到所有的星座,越往北看到的南天星空越少,越往南看到的北天星空越少,所以南半球的大小麦哲伦星云在北半球是看不到的。
(2)4月-7月是拍摄银河最合适的季节,此时北半球是春夏季而南半球是秋冬季。
(3)南半球在东南方向和西南方向拍摄到的银河形状呈反向,而北半球只能拍摄到同一形态银河。
(4)北半球的银心位置通常能与地景很好地结合,但是在南半球随着银心升高到一定位置,就不能与地景结合,不利于构图。特别是从八月至10月天黑之后,东南方向银心已经离开地平线很远,除非地景有高山否则很难与前景结合,但是可以向西南方向拍摄银河,银心形态呈反向。

(二)如何利用月光为照片增色

    星空摄影是在夜晚,这就不可避免地涉及到月亮。由于月光的亮度很强,当一轮明月高悬夜空的时候,很多星星被月亮的光芒覆盖,可见的星星寥寥无几,月朗星稀就是指这样的景象。如果在这样的情况拍摄星空,月光会直接影响银河的亮度,拍出的效果非常不理想。如何确定最佳拍摄日期,了解月相是星空摄影的必修课。
    很多人以为月亮是晚上升起来的,这个概念是错误的。月亮每天升起的时间比前一天大约推迟50分钟,所以月升月落并不和白天夜晚同步,有时月亮会在白天升起,这也就是为什么会出现日月同辉的场景。这样在每个月中都会遇到整夜没有月亮的日子,也会出现整夜都有月亮的情况。
    “人有悲欢离合,月有阴晴圆缺”,这里的圆缺就是指“月相变化”,是在地球上所看到的月球被日光照亮部分的不同形象。月相按照形状来分,总共有八种。周期是一个月,按数序来分别是(如图):新月→娥眉月→上弦月→凸月→满月→凸月→下弦月→娥眉月(残月)→新月。

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新月(约在农历三十或初一)
娥眉月(约在农历的初三、初四)
上弦月(约农历初七、初八)
渐盈凸月(约在农历十一、十二)
满月(农历十五或十六)
渐亏凸月(约在农历十六——农历二十二左右)
下弦月(约在农历二十二、二十三)
残月(约在农历二十四左右——月末)
  拍摄银河时如何避开太强的月光,一是可以选择在月升之前或月落之后拍摄;二是在峨眉月的时期,这也是比较理想的拍摄条件,月光不是很强,对银河的影响不大,同时又可照亮地景,起到补光的作用。
  善用月亮这个自然元素会令你的照片增色不少,一种比较高级的拍摄方法是在月升的时刻拍摄银河,画片上呈现银河与月亮共存的景观。月升和日出的感觉相似,都是红光四射,但在黑夜中看着温暖的光芒洒向大地,那种感觉更为奇幻。 由于只有短暂的几分钟拍摄时间,月亮升起后就会严重影响银河的亮度,因此这种拍法要求精密的前期策划和娴熟的拍摄技术。

二、拍摄条件
(一)天气
晴朗无云或者略有薄云的夜空,参考天气预报和卫星云图
薄云有柔光罩的作用,令画面中的星光呈现梦幻效果。
(二)地点
城市光污染会影响拍摄,因此需要寻找光污染较少的地方,同时大气也会影响拍摄,海拔较高的区域空气更为纯净。
下面几个网站可查询全球光污染情况:
www.lightpollutionmap.info
http://darksitefinder.com/maps/world.html
https://blue-marble.de/nightlights
(三)时间
首先要确定大的时间范围,即银河拍摄季节,其次要查询当前银心升起或落下时间,然后结合月相判断适合拍摄的最佳日期和时间。
手机中的APP星空预测软件PlanIt!  For Photographers,  Photopills,  Distant Suns,  Stellarium 等都有非常精确的银河及月亮的信息,在拍摄前就可以做出周密的计划。




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 楼主| 发表于 2021-10-24 09:56:17 | 显示全部楼层
中篇:银河及地景的拍摄技巧
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三、拍摄器材
(一)相机
高感全画幅相机,相对APS画幅相机最大的优势之一就是高感画质,因为星空摄影要用到ISO3200-6400,甚至ISO12800,高感表现力对画质非常重要。
(二)镜头
大光圈超广角镜头,星空摄影需要把地景和星空都拍摄进画面,超广角镜头视角宽阔,有利于构图。
尼康14-24mm F2.8、蔡司15mm F2.8是很好的星空摄影镜头。
大光圈定焦广角镜头,诸如Sigma 14mm F1.8, 老蛙12mm F2.8等等,都是星空摄影的利器。
当然这些镜头也有价格昂贵,畸变控制不好,太重等等弊端,还是要根据自己的情况和能力综合考虑。
也有一些性价比非常高的大光圈广角镜头,比如三洋14mm/F2.8
(三)三脚架
星空摄影都需要长时间曝光,稳固的三脚架和球头是必须的。
(四)头灯/手电
为了避免光污染,星空摄影的拍摄地都在远离城市的偏远地区,在黑暗的环境中照明设备非常重要,任何时候安全第一是首要原则。
这是常常被掉以轻心的附件,头灯和手电的另一作用就是给前景补光,并有助于对焦。
(五)其它
快门线、GPS、御寒衣物、驱蚊液等也是必备附件。


四、银河拍摄技法

    星空摄影我们应该拍什么?很多人认为拍到银河或星轨就成功了,忽略地景是普遍问题。在本章的开端就已介绍过,星野摄影不是天文摄影,属于风光摄影之中的一类,因此和风光摄影中其它题材的概念是一致的。前景(地景)的选取直接关系照片的成败,银河就像太阳和云彩一样,只是照片中的大环境,构图时要和地景配合。最常见的误区就是一味追求星空的细节,而忽略了照片的整体构图。
    从拍摄技术上来讲,星空摄影的前期和后期相比于其它题材较为复杂。因为光污染会影响星空的亮度,我们会选择黑暗的地区拍摄,在弱光环境下如何拍摄出曝光正常的照片成为最大的挑战。虽然长时间曝光可以解决拍摄地景的问题,但是由于地球的自传导致星星在天空中的位置不是固定的,而是相对地球旋转。如果曝光时间过长,会出现星星“拉线”而产生星轨的问题。那么如何保证星星不拖尾又能曝光正常呢?下面就星空和地景两方面分别说明。


(一)星空拍摄参数

    首先要用手动拍摄模式M档预设好参数,重点要控制曝光时间以确保星星不会变成星轨,可以应用500法则,即曝光时间(秒)小于或等于500除以镜头焦距(mm)。比如拍摄的镜头焦距16mm, 500除以16 约为30秒,那么拍摄时间不要超过30秒。如果想更好地控制边角的星星拉线,建议应用400法则400/16=25秒。注意以上适用于全画幅相机,如果是APS画幅相机曝光时间要再除以系数(比如尼康为1.5,佳能为1.6)。
    如此黑暗的环境用这么短的曝光时间导致很多人拍出的照片一片漆黑,这就涉及到另外两个参数的组合了,大光圈和高ISO是拍摄出亮丽银河的保证。ISO建议3200-6400,这么高的感光度不是会使画面布满噪点吗?这个问题会在后面的降噪部分列举几种方案,现在各种降噪大法已经完全可以解决这个问题。光圈最好是F2.8以上,F4是底限,光圈越大拍摄出银河的细节越多。


(二)四种利用光源拍摄地景方法

在没有任何辅助照明的情况下,用上面的参数组合拍摄地景会曝光严重不足,漆黑一片没有细节,如何解决这个问题?
1. 最好的办法是在峨眉月前后的夜晚拍摄,利用月亮给地景补光,大自然的光源最为均匀自然。
理论上月面不超过1/3都是较为理想的情况,但是月光也会影响到银河的细节,月光越强银河细节越弱。
2. 实际情况常受客观条件限制,并不是每次都可以选择有峨眉月的夜晚,有时要在月升之前或月落之后拍摄,这时我们可以利用照明设备如头灯或手电等对前景进行人工补光。这种补光技术需要反复练习才能做到自然均匀,不可太过生硬。
3. 另一方式是利用不同时段(通常在蓝调时段Blue Hour和夜晚)分别拍摄星空和地景后期合成,
可以日落后先拍地景,银心升起之后再拍星空,或先拍星空,黎明时分拍摄前景。这种方法的好处是低ISO拍摄地景,画质大幅提升,但前提是确保相机的位置要在拍摄时段内不移动。如果是在海边拍摄,要提前查询拍摄时段的潮汐涨落情况。
4. 除了补光,还可以根据情况对地景进行几分钟以上的长曝光,后期在Photoshop中利用蒙版分别取天空和地景两张合成。但是高ISO和长曝光会产生大量噪点,建议打开相机中的长曝光降噪或多张堆栈并拍摄黑场降噪提高画质。这种拍摄方法无论前期拍摄和后期处理都比较耗时。


(三)手动对焦技巧

在黑暗的环境中相机不能完成自动对焦,星空摄影要转换成手动对焦模式,打开实时取景把图像放大,调节对焦环,直到星星清楚。当对前景对焦时,如果显示屏看不清楚细节,可以用头灯照亮前景帮助对焦。
这里介绍一个偷懒的小技巧,前提是前景离相机不可太近,至少3米以外,用16mm的超广角镜头拍摄,根据超焦距原理,只要对焦在5米以外,画面中的景物都是清晰的。为了保险起见,我一般对焦在7-8米左右的位置。

(四)景深合成
    大光圈拍摄的弱光环境下,如果前景很近,单张拍摄很难满足景深的需求,可以用景深合成技术来解决这个问题。分别手动对焦星空和前景拍摄两张照片,一张星空清晰前景模糊,另一张前景清晰星空模糊。后期各取两张图片中清晰的部分在Photoshop中加蒙版合成。


知识点总结
1.银河季大致为每年3月-10月,其中4月-7月为最适宜拍摄月份
2.挑选无云或少云天气,远离光污染地区拍摄,并尽量避开月光干扰
3.器材:高感全画幅相机 大光圈广角镜头 三脚架
4.参数:ISO3200-6400,F2.8 - F4, 25-30秒
5.构图时注意星空和地景的结合,选取适当方法给地景补光
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 楼主| 发表于 2021-10-24 10:17:33 | 显示全部楼层
下篇:降噪方法比较及堆栈降噪实例
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五、降噪处理
    由于星空拍摄的高感光度和长时间曝光,随之而产生的噪点对画质的影响是极大的,降噪成为星空摄影必不可少的一个环节。在多种降噪大法中,选用哪种方式最适宜,我们要先来了解噪点是如何产生以及种类和特征才能对症下药。
    数码相机的感光元件尺寸是影响噪点表现的重要因素之一,噪点的多少因传感器构造以及处理器差异而不同,各品牌各种型号的相机对噪点的控制能力也不尽相同, 但噪点问题是现在所有数码相机都没能完全克服的问题。
    数码相机的噪点主要是指CCD/CMOS将光线作为接收信号并输出的过程中所产生的图像中的粗糙部分,也指图像中不该出现的外来像素,经常由电子干扰产生,使图像看起来就像布满细小的糙点。亮部接收到的信号多,信噪比高,所以噪点少,反之暗部噪点多。所以暗光环境是噪点产生的根源,使用高ISO拍摄其实并没有真正提高相机的感光度,只是将原定的电子信号放大,同时噪点也会被放大。

(一)噪点类型及特征
明度噪点和彩色噪点均为随机噪点,其位置和分布皆为随机;而热噪点为固定噪点,相近的拍摄情况下,出现的位置是相同的。
1. 明度噪点
明度噪点呈现为颗粒状,没有颜色,和传统胶片上的颗粒十分相近。
2. 彩色噪点
彩色噪点的大小会是亮度噪点的数倍至数十倍,呈现为色斑,通常为洋红色或绿色,由于信噪比决定了彩色噪点的多少,导致这类噪点主要存在于图像中的暗部。
3. 热噪点
热噪点呈现为带有颜色的亮点状,它是由于长时间曝光产生,感光元件长时间运作,致使温度升高,图像就会于某个固定位置出现光点。

(二)五种常见降噪方法适用情况以下几种降噪技术是实际操作中比较行之有效的方法,通常会视情况结合2-3种使用以得到更好地画质。
1. 机内降噪
    机内降噪分为高ISO降噪和长曝光降噪,高ISO降噪只适用于JPEG格式,而且损失细节,对RAW格式不起作用。长曝光降噪对减少噪点有一定作用,但是拍摄时间会增加一倍。例如:打开长曝光降噪功能,30秒曝光,之后相机马上会进行30秒降噪;如果五分钟曝光,就意味着要再等待五分钟降噪时间。所以如果计划拍摄多张堆栈降噪,不可同时开启长曝光降噪功能,否则拍摄间隔时间过长,后期图像无法对齐。

2. Adobe Camera Raw /Lightroom降噪
    Adobe Camera Raw (ACR) 和 Lightroom 的降噪设置和参数是一致的,一般情况下,彩色噪点的参数默认设置不需要更改,明度噪点的参数不超过20,过高的参数会影响图像的锐度和细节。

3. 插件降噪
    Nik Dfine, Noiseware, Topaz Denoise都是不错的降噪插件,界面均提供了更为精细的手动选项,操作简单,其中Nik Dfine可以免费下载使用。


4. 多张平均值堆栈降噪
    本文中提及的所有降噪处理中,这是一种操作复杂但是效果最好的方法,这种技术在深空摄影中早已被广泛使用。机位不动的情况下,连续拍摄6-10张,堆栈的照片越多效果越好,但是它的效应是递减的,前四张照片堆栈降噪后画质大幅提升,5-6张以后的效果就没有那么明显了,所以没有必要耗费时间拍摄太多张,我通常用4-6张堆栈降噪。由于星空的相对转动,要利用蒙版分别对天空和地面降噪,否则地面对齐后,星星就成了拉线状。


5. 拍摄暗场降噪
    这种降噪方式主要针对长时间曝光产生的热噪点,拍摄完成后,在同一环境,扣上镜头盖,使用相同参数再拍摄一张暗场照片。拍出的照片就是一张全黑图片,但仍会有热噪点的的彩色亮点。利用热噪点是固定噪点的特性, 在Photoshop中导入两张照片,正常照片在下,暗场照片在上,然后的图层模式选择“差值”,就可去除热噪点。
    注意:暗场虽然只是一张全黑的照片,但必须和其它照片在同一时段同一环境拍摄,因为热噪点的产生和拍摄环境温度以及传感器温度有直接关系。

(三)堆栈降噪





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