一张深空摄影图的诞生——猎户座大星云&马头星云

作者:雅痞张 (本文的图片若无另外说明,作者也是雅痞张)  


     坊间有云:夏拍星野,冬拍深空。这句话虽然不完全正确,但实际上说明冬季可以拍摄的深空天体数量众多,其中深空天体扎堆出现的区域当属猎户座。

 

【聊聊猎户座的深空天体】

     在小海豚的天象预告里面,我们和大家聊过猎户座的重要目标,今天的时间,我就来一起看看这个美丽的星座。

    Stanislav Volskiy 累积曝光212个小时的猎户座,这里就是一个星云的集合体

    说到猎户座的深空天体,天文摄影爱好者第一时间一定会想到“猎户座大星云”,这个梅西耶天体编号M42的深空天体,是北半球最亮的深空天体之一,是每一个入门深空爱好者必拍的目标;

    不远处的马头星云(IC434),则是一个非常著名的暗星云,能拍到马头星云,成为检验深空摄影师的技术标杆;

    对星野爱好者来说,一定会想到“巴纳德环”,这个巨大的发射星云穿过猎户座的腰间,能拍摄到巴纳德环,相比拍摄银河核心区域,难度更高,几乎必须要求天文改机长曝光,所以成为了星野摄影师一个重要的技术和设备门槛。

      给大家标注一下我们刚才提到的那几个天体


     除了刚才我们提到的这些著名目标外,猎户座里还有M42北边的M43;编号IC434的马头星云旁边、参宿一东边还有一个火树星云(NGC 2024);在马头星云和巴纳德环中间,还夹着一个M78星云,也就是俗称的奥特曼星云。

    在这其中,M42和马头星云是发射星云反射星云的集合体,火树星云则属于发射星云,M78和M43属于反射星云,马头星云还有一个暗星云映衬在红色的发射星云之上。

    发射星云是星际气体(主要是氢)受激发光而可见的,可以使用宽带或者窄带滤镜进行拍摄,反射星云则是反射附近的星光而可见,一般只能用宽带滤镜进行拍摄。暗星云则是不发光也没有反射星光的星云,只能通过背景的衬托而可见。所以,猎户座具有这么多目标,又具有这么多种类型的星云,不同的目标拍摄方法各有不同,让整个猎户座的深空摄影充满了乐趣。

 

【拍摄工具和准备】

     在拍摄猎户座的时候,我们的构图方案非常多,本次我们选择了一个比较不常见的构图方式,我们不单独拍摄某一个目标,而是将猎户座马头星云和猎户座大星云全都包含在内。所以,这套设备成为了非常好的选择:


      2.jpg


主镜:天虎Sky Rover 70sa,焦距350mm,口径70mm,焦比f5;

赤道仪:艾顿 iOptron Cem25 Pro,这是一款非常便携的高精度深空赤道仪

主相机:Zwo Asi 094mc Pro,3600万像素全画幅彩色天文制冷CMOS相机,相机采用了尼康D810A同款的IMX094芯片,有着非常高的宽容度和极高的分辨率

导星系统:Asi224mc、ZWO mini导星(30mm口径f4焦比)

对焦系统:ZWO EAF电动调焦器

 

    在350mm焦距的视野中,猎户座大星云(M42)和马头星云(IC434)可以很轻松的同框出现。M42本身的亮度达到了4等,而附近的恒星——参宿一更亮,为了不让M42的核心区域过曝,我们选择了一个最低的增益(ISO)参数,在制冷方面,均衡能耗和降噪效果,我们选择制冷控制在0°C;单张曝光时间选择300s,这也是适合野战党拍摄比较合适的时长:因为如果单张时间更长,星云的亮部就容易过曝,而且星点拖线等不确定因素就有一定概率出现;曝光时间更短则会大量增加后期的处理量,信噪比也会有一些降低。

 

【拍摄成果】

    前期拍摄总共拍摄了54张,共4.5小时,剔除一些质量不高的素材,我们最终选择了其中48张正好4个小时的素材进行叠加。

 

我们先一起来看看原始图片:


     我们可以发现,这个单张的原始图像细看有不少的“马赛克”。这时候因为我们使用了一个彩色相机(One Shot Color),在经过插值转色(Debayer)之前的图像,就是有这样马赛克的图像。在完成转色之后,这样的马赛克就会消失。和单色相机不用,彩色相机是一次成像的,不需要人为的进行RGB三色的合成,也是因为这个原因,彩色相机更适合新手上手。

这是原始图像,是不是和想象中的天文摄影不一样,不要急,慢慢来,看我们怎么变魔术。

       同时各位也发现,我们的图像上M42的核心区域已经完全过曝了,但是马头还几乎看不到。这是因为现在这张图是“线性”的图像,也就是说,拍摄目标的亮度和画面上展现出来的亮度(对应的ADU读数)是成正比的,但是人眼的视觉识别方式则是“非线性”的,物体的实际亮度和我们感知的亮度是对数关系,所以我们需要做一个简单的“拉伸”操作,使得图像的显示符合我们人眼的需求,于是,我们看到这张图(注意!这里只是预览,而不是我们处理天文图像的必要操作):

进行拉伸之后的图像,画面的亮部暗部都明显了,图片上的直线为卫星轨迹。

     猎户座位于天赤道附近,这里是人造卫星高频经过的区域,所以在叠加的过程中,我们采用了一定的排异算法,用来剔除每一张图像上的卫星之类的“错误”信息,于是有了以下的图:

图上的线条都是人造卫星的轨迹,在最后的成果图中,这些线条会被软件算法抹除。

       和所有的深空摄影图像一样,单张图像的信噪比是非常低的,几乎看不出色彩,亮度低的区域充满了密密麻麻的噪点。在经过图像的校准、转色、对齐、叠加等预处理之后,我们基本上已经得到了一张可以进一步处理的图像了。短短四个小时,已经体现出了很高的信噪比。接下来,我们对图像继续进行降噪、结构强化、色彩强化一系列的操作。最终,我们得到了这张图:(不是我们不想讲清楚,而是这个操作过程可以写上一本书)

 累计4小时的M42 & IC434成品图。

      画面中,除了M42、IC434之外,我们还可以看到背景充满了灰色的暗云气,分布在画面的整个区域中。得益于ASI 094的高分辨率,我们可以充分你的展现每一个目标的细节,让我们一起放大来看看这些充满神秘的星云吧。

M42 & M43,红色的发射星云和蓝色的反射星云很漂亮。

NGC 2024 & IC 434火树和马头星云。马头星云附近还有好几个蓝色的反射星云。

 

   好了,最后让我们借助Pi 1.8的标注功能,把图片中的重要目标都标注出来吧。

图中标注了这个画面里一些著名的深空天体编号及名称。

     

 最后的小提示:在拍摄M42时,切忌太长时间曝光,或者将增益(ISO)开太高,否则很容易中心区域过曝,导致中心区域失去细节。如何判断是否过曝呢?如果图像中M42核心区域的四合星还能看到,那画面就是没有过曝的(使用制冷相机的话,我们需要检查没有拉伸过的图像)。

 

好了,这一期的深空摄影就和各位聊到这里。我们下期再见。

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