【天文摄影】入坑介绍 · 选购设备和拍摄

本文主要介绍了天文摄影的基础知识，包括曝光三要素（ISO、光圈、快门速度）、不同类型的摄影器材（如镜头、望远镜）及其适用场景，以及拍摄行星和深空天体的基本技巧。天文摄影需要理解设备的性能与拍摄目标的匹配，例如低焦比望远镜适合深空摄影，而高焦比望远镜则更适合行星拍摄。此外，文章还介绍了不同类型相机（彩色和黑白相机）的特点及其在天文摄影中的应用。

摄影/成像/器材基础

曝光三要素

虽然这个知识更多属于普通摄影，但是相机的原理都差不多，天文摄影也需要了解一下。

摄影参数有三大要素：ISO，光圈，快门。

1. ISO增加，画面更亮，噪点更多
2. 光圈增加，F后面的数字变小，画面（主要是背景）变模糊，进光量变高

image.png

如果有比较晕的地方，视频会解释的更好。B站有很多视频，例如https://www.bilibili.com/video/BV1z94y1P7Rh/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click

镜头型号（光圈，焦距）

我不建议一步到位的购买方式，最好先买一台便宜的试试看。因为即使你自以为了解了很多，依然还有很多知识和经验你是没有的。只有在真正上手了之后，才能体会设备不同型号的参差。本人就是一上来买了星特朗8se，自以为做足了功课，结果发现它只适合拍行星。

但是不管是购买什么镜头或者望远镜，都会面临以下的选择：

光圈/口径

光圈数（f后面的数字）=焦距➗口径。

image.png

普通镜头之所以可以改变光圈是因为拍摄时候，相机会控制进光量：

image.png

而望远镜不能控制进光量，因此他的光圈是固定的。比如说这一款望远镜的焦距比是10（在图片右边也写着F/10）：

image.png

除此之外，他的焦距也写着— 2000mm。我们可以从焦距和焦距比推断出他的大致口径：2000mm/10=200mm=20cm，8英寸。

注意一下，口径比跟光圈通常讲的是一样的概念，只是光圈更多用于数码领域。因为焦距是改变不了的，所以很多时候光圈和焦距比可以换着用。

在普通摄影里，光圈更多影响的是”景深“，即背景模糊不模糊。但是在天文摄影和望远镜中，它会有很多影响：

• 聚光能力：低焦距比（=大光圈，例如f/4）可以能够收集更多的光线，这对于天文摄影和观测暗弱天体非常有利
• 焦距比较低的望远镜通常具有更宽的视场，适合捕捉天空的大面积区域（放大倍率小）
• 景深：高焦距比（例如f/10）能够提供更大的景深，这对于行星观测非常有利，因为它能使更多的图像保持在焦点范围内。

总结：

• 低焦比适合宽视场观测和深空摄影；高焦比通常更适合高放大倍率的行星观测。

焦距

焦距影响的是放大倍率。

image.png

焦距影响的还有一大因素——最长曝光时间。由于地球自转，星星会缓慢移出镜头。如果在过程中持续曝光，星星会“拖线”。所以星轨拍摄本质上就是严重拖线。

焦距越长，拖线更明显。这是因为地球自转对相机视角的影响变得更加明显。因此，对于长焦，我们只能牺牲曝光时间来保证星星不拖线。

‌400法则‌可以来确定拍摄星空时的安全快门时间：快门时间（秒）=400➗焦距（毫米）。例如，如果使用16mm的镜头，计算方法是400除以16，得到的结果是25秒。这意味着在使用16mm镜头拍摄星空时，曝光时间不应超过25秒，以避免星星拖线。从经验来讲，通常合适的曝光时间比这个算出来的会少几秒。

拍摄器材

有了以上基础之后，可以自由搭配相机和镜头了。器材是最容易踩雷的，所以即便自学之后有了自己的见解，一定要问专业的人有没有额外的建议。以下是一些选器材时可以运用的基本逻辑，但是不管怎样，最后也是一定要请教过来人的经验。

我不建议一步到位的购买方式，最好先买一台便宜的试试看。因为即使你自以为了解了很多，依然还有很多知识和经验你是没有的。只有在真正上手了之后才能体会设备不同型号的参差。本人就是一上来买了星特朗8se，自以为做足了功课，结果发现它只适合拍行星。

以下介绍的器材都是最基础的，目的是解释不通目标拍摄的基本逻辑。后面真正入坑了，配件会越来越花。

星野

如果要拍大角度（一张照片能装的东西多）的照片，就选择广角（非常短的焦距）相机。如果要拍细节（个别天体轮廓，如月亮的陨石坑、银河中的灰尘和个别深空目标），选长焦相机。

长焦相机拍摄时必须要短曝光，不然星星会拖线。这时候可以上赤道仪（查看深空篇中对赤道仪的解释）。有了长焦+赤道仪的配合甚至还可以拍摄个别深空天体，也算是半脚踏入深空了。

行星

为了凸显细节，行星望远镜普遍焦距比深空望远镜长。深空目标之所以看起来细节比行星摄影多是因为它的细节是以几光年算的。例如，仙女座的目视大小是满月的两倍，所以很多时候深空相机拍出的分辨率不如行星相机。但是因为行星相机拍摄的目标天体本来就很小，所以图片看不出来设备的区别；有时候甚至会觉得深空的更炫。

望远镜

市面上销量高的望远镜都适合行星摄影，因为主要功能为目视。目视当然要放大看到细节了，而且深空天体肉眼看起来很无聊。

行星望远镜普遍外观粗大（口径额外地大），差不多这样：

image.png

行星相机

专业的天文相机（行星和深空）都分为黑白或者彩色。黑白相机需要滤镜辅助，才能形成有颜色的图像。从性能上黑白大于彩色。这是因为黑白相机每个像素仅用于捕捉光的强度（亮度），而彩色相机的每个像素被分为红、绿、蓝像素来捕捉不同波长的光。这意味着彩色相机的每个像素中，只有一部分光子被用来记录目标的特定颜色波段，导致光子利用率降低。

行星拍摄没有必要入黑白相机，因为行星发出的光足够多，即便在彩色相机浪费一些光子的情况下也问题不大。

如果想入坑行星，摄影设备选择可以看这条视频：https://www.bilibili.com/video/BV1qh411B7gH/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click

深空拍摄

深空拍摄需要三大主要部分：望远镜，赤道仪，深空相机。在实际拍摄中，深空摄影和行星摄影有一个最大的区别：曝光时间。行星都是很亮的，金星甚至占据了第三亮的天体，排在太阳和月亮后面。因此，拍摄行星实际上是拍摄多次短曝光的照片，然后利用堆栈增加信噪比。而深空天体非常的暗，大部分肉眼甚至都看不见。这时候我们需要依靠长曝光来增加一张照片含有的光量。例如，一次深空拍摄的曝光可能会是4分钟，而行星拍摄的曝光通常少于一秒。

望远镜

深空望远镜短而小，整体长宽比通常会比行星望远镜高：

image.png

赤道仪

深空拍摄的长曝光所带来的弊端是显而易见的。由于地球的自转，星星会缓慢移出视野。赤道仪或者经纬仪可以抵消地球自转。但是，赤道仪的精确度更高（具体原因这里不过多阐述），在长曝光的深空拍摄中更靠谱。

红色取景框是经纬仪的；黄取景框是赤道仪的。可以看到黄色框才真正做到了抵消所有相对运动。

深空相机

就像天文摄影一样，相机也分为行星，深空和星野。星野的相机就是普通摄影单反/无反，行星相机和深空相机都分为彩色相机和黑白相机。深空相机会有许多额外功能。例如制冷，这会使相机在长时间曝光中有较少的热噪点。

性能上，深空>星野>行星。因为行星专业的相机没有太高级，行星望远镜+深空相机（例. 黑白冷冻相机）或星野相机（例. 单反）也可以用。但是相反，行星相机用于星野效果就不大好了。

如果想入坑深空，摄影设备选择可以看这条视频：https://www.bilibili.com/video/BV1AL411n75e/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click

拍摄技巧/过程

手机+望远镜拍摄：

这个方法适合目视新手在没有买专业相机的时候尝试拍摄。这种拍摄要加手机支架（搜索天文望远镜手机支架），再把手机怼到目镜上。对准的时候可以用手电筒从手机后面照向手机摄像头，这样就能看到目镜和摄像机有没有对准（看目镜在手机屏幕上是不是处于中间）。

行星

干货

• 你有两个拍摄选择——视频或者图片。视频是由帧/图片组成，所以在相同时间内视频可以拍更多帧。除了测试拍摄效果，可以无脑选择拍摄视频
• 很多后期处理软件只允许一个视频生成一个照片，不能多个视频导入生成一个照片。因此，你只能在确保望远镜跟好的情况下视频拍长一点。

拍摄机制和场景问题

根据望远镜跟踪天体目标（简称电跟）的效果设定你要拍摄多长时间。长度通常为2-3分钟。对于木星这样的自转较快的行星，建议拍摄时长不超过3分钟，以免行星的自转影响最终图像的清晰度。土星和火星可以拍摄更长时间（5分钟左右）。

增倍镜（Barlow Lens）： 增倍镜可以将望远镜的焦距乘以2倍、3倍甚至5倍，从而放大行星的影像，展示更多细节。

图像颜色偏差： 当行星颜色偏离正常时（太阳是紫色的/月亮是红色的），需要调整图片的“白平衡“。

星野摄影

1. **曝光时间：**用400法则找出
2. 尽量使用镜头的最大光圈（例 f/2.8，f/4），让更多的光线进入相机，拍摄到更亮的星星和银河
3. ISO： 从ISO 1600或3200开始，根据现场光污染和相机性能进行调整
4. 对焦： 将相机设为手动对焦模式，放大画面，选择最亮的星星作为参考，手动调整焦距直到星星看起来最清晰为止
5. 拍摄模式： 使用连拍模式或者间隔拍摄来拍摄一系列照片，方便后期堆栈减少噪点

深空摄影

1. 极轴校准： 在开始拍摄之前，赤道仪的极轴必须校准到与地球的自转轴一致。准确的极轴校准是深空长时间曝光成功的关键。
2. 深空摄影中天体的光是极其难得的。因此为了保证最高光字利用率，黑白相机会更合适。
3. 为了尽可能增加信噪比、减少拍摄过程中出现的噪点，深空摄影还需要在正常拍摄天体的基础上拍摄校准帧（calibration frames），包括：
   • 暗场（dark frames）： 消除热噪点。
   • 平场（flat frames）： 校正镜头或望远镜中尘埃、暗角等问题。
   • 偏置帧（bias frames）： 纠正相机传感器的读出噪声。
   • 具体拍摄方法可以参考https://crazygame12345.github.io/tutorial.html

常见问题

1. 跟踪误差： 由于长时间曝光，即使使用赤道仪和导星设备，也可能会有微小的跟踪误差。可以通过缩短单次曝光时间或加强极轴校准来减少这种误差。
2. 光污染： 如果有滤镜的运用，很多时候深空摄影的光污染承受度甚至比行星摄影更高。可以使用光污染滤镜（如CLS滤镜）来减少光污染的影响。

---

到这一步了，下一个文章自然是后期处理。后期处理将重点介绍如何对不同的天文图像提升图像质量，呈现出更加震撼的细节。后期处理至关重要，因为每个天文摄影作品很大部分的细节都是通过后期压出来的。