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《深空摄影经验分享》 Delphi(香港)

        我觉得现在不论网上还是本书上深空天体摄影的入门教学实在不少,但要拍摄出好的天文摄影,有很多经验是拍摄者所慢慢累积下来的,但这方面的交流实在很少,所以拟写此系列文章把自已的经验跟大家分享。但请注意这是一篇跟大家作交流的文章,而不是入门教学,读者得起码有一次或以上进行过导星摄影的经验才有意思。

 

深空摄影经验分享——器材篇

现在有很多国内的厂家以很低廉的价钱向同好提供着天文器材,如150口径的牛顿镜配上一个EQ4的赤道仪只要二、三千元就可以佣有,同好只要配上简单的接环就可以进行拍摄,但能拍不同于拍得好,这时很多同好就会认为我拍得不好是因为我的器材太栏了。

记得我很小的时候使用Mizar 的 new AR 赤道仪配合高桥的SKY90拍摄,这配置也不算太低级吧,可我就是老不满意拍出来的后果。

「坚如铁石」是我后来对器材的基本要求,星点给拉成线想必是很多同好都试过的事,导星不准只是星拉成线的原因之一,但有很大的因素是器材的机械强度不足,例如EQ4载150牛顿镜,这只能作为目视观测之用,如果你用的是EQ4或AR或GP这一级别的赤道仪,请你拆下你的望远镜,老老实实的装上300mm或以下的镜头来拍摄吧,不是你的赤道仪不好,而是不要让你的赤道仪工作在极限边缘,凡事「游刃有余」才可令你的赤道仪乖乖的工作,不然风一吹你的赤道也会打一下冷震,再来数数下余震,简中的震动不打紧,但要是十分钟的曝光中,震动超过十多次,那你的一张照片就要泡汤了。

选择赤道仪负载级别时不要只考虑摄星镜的重量,也得把导星镜、接环、相机、导星平台和导星设备的重量考虑进去。

以下是一些配搭的建议:

1.CG3、EQ3、TGSP这类级别的用100mm以下的镜头就好了。
2.CG5、EQ4、GP这类级别的用300mm以下的镜头就好了。
3.GPD、EM11这类级别的可以用80mm口径焦距在400mm至500mm左右的折射镜就差不多了。
4.EM200、EQ6、G11 载100mm至125mm口径的折射是没问题的了
5.NJP, Atlux 级的150折射或反射都没问题

不少同好喜欢用高精度的赤道仪,记得陈一平跟我说过,他用EM200导星,可以中途跑去喝口咖啡再回来,可在银根有限的情况下只要赤道仪在导星时不是随意乱跳可以了,只是导星时你可得专心一点,别跑去喝咖啡就是了,而且使用现在的自动导星技术,即使我那台国产的EQ6,我在设定好自动导星后,就可以跑回暖和的屋内看湖南卫视的明声大震了。(关于自动导星,将另文介绍)

除了赤道仪的强度,你也得关心一下你的平板和摄星镜和导星镜的强度,平板是指装左赤道仪上,用来负载摄星镜和导星镜的一块金属板,建议使用8mm以上的6061或2024或LY12 铝合金制作。

望远镜方面,一般来说弱点在对焦器,如果你用力办一下你的对焦器,如果有一丝丝、一点点、又或者你昨晚作梦觉得它会动的话,你最好考虑加强或更换你的对焦器。镜身强度,一般在大型望远镜才会有镜身强度不足的问题,但如果你的望远镜是申缩镜筒设计如Borg或Vixen的ss系列,那你只好用力扭紧你固定纙丝,然后听天由命......

对焦锁,对焦当然越紧越好,但以在下的经验这点不能大强求,因为即使是Astrophysics或TMB也不见得锁得特别紧,Vixen的更弱,国产货就要将就一下,不要用太重的相机和滤镜转盘就是了,提一下在对焦锁方面,高桥的也实在是无出其右了,当然这只是在下的意见。

导星平台,越结实越好,市面上如诚报社的也不错,高桥的太贵了,国内有些防制品其实也不错,但在下不支持防制就不介绍了,言而这类导星平台是装在导星镜底以作微调之用,把导星镜的重心升高了,整体强度就弱了,所以我较喜欢用导星环,导星环是两个圆环套住导星镜,以六支纙丝推压来微调导星镜的指向,轻巧结实重心又低,价钱便宜,在美国比较流行。

如果你自问导星时非常小心,但照片还是拉成线,你得认真捡讨一下你的赤道仪以上的东西的强度了。

赤道仪以下-脚架,还是那句:越结实越好,记得有一次在塔门拍摄时,我非常小心的导星,但后来拍出来的照片有像场旋转(Field Rotation),像场旋转一般是在极轴不准确的情况下作导星摄影所导致的,但我拍摄前花了半晚时间以接近法来对准极轴,应该是没理由极轴不准的,后来猜想可能是上半部的器材太重,过了一段时把脚架压得缩了回去。

 

深空摄影经验分享——对焦篇

拍摄深空时,星点肥大,先不要说望远镜不好,露水、大气扰动、对焦等都是星点肥大的原因之一,露水问题只要用发热包贴在镜旁一般都可以解决,大气扰动的话你只好另择吉日了,而对焦—正正是我要说的重点之一,很多朋友用单镜反光机,接上望远镜透过观景窗对焦、构图,然后拍摄......

事情当然没这么简单,要知望远镜的景深比一般镜头浅很多,单靠在观景窗对焦是不足够的,如果你是用菲林摄影的,在装入底片前,用手把一块毛玻璃压在菲林位置,然后使用一个10倍至20倍左右的放大镜来对焦,高桥有生产毛玻璃加放大镜的套装,想省事的可以去买,如果你像在下般银根短缺的话,可以去买两块36x24mm的2mm玻璃加上1200号金刚砂互磨,不要磨太多,1200号的粗幼很适合用来对焦,然后买一个十多倍的放大镜就成事了。

对于CCD和DSLR的用家来说,CCD的软件在对焦模式时通常会提供两个信息,一个叫峰值(Peak),另一个叫FWHM(full width at half maximum),峰值可是指最光点的亮度,当对焦越准,光度越集中,峰值也会越高,但由于大气扰动的影响,峰值波动太大,所以后来又加入了FWHM,FWHM是指星的亮度的一半位置的直径,单位元是像素,对焦越准,光度越集中时,FWHM值也会越小,而且受大气扰动的影响较低。而DSLR用家可以使用DSLR focus (http://www.dslrfocus.com)这软件来帮助对准,安装后连接你的DSLR设定ISO、画质和快门,(建议ISO设100或200,更高ISO的噪声会影响对焦,画质用fine)然后先拍一张,在拍好第一张后,找一棵亮度不要大高也不要太暗的星用鼠标点击一下,对焦窗口就会打开,然后在主窗口的工具条中会有一个向右的三角型,点击一下,软件就会不断拍摄,每次拍摄完,在对焦窗口就会显示新的Peak值和FWHM值。三角型旁右一个下拉选单,可以设定拍摄的间歇时间,当你完成对焦时,按下工具条上的正方型按扭就可以停止对焦。

提一下DSLRfocus软件,还可以作批量拍摄和自动对焦功能。

现在有很多望远镜可以配合软件作自动对焦,但是否实用就阁下自理了。

这篇文章是希望大家重视对焦,不要轻信观景窗,星点不清,先不要把责任推到望远镜身上,捡讨一下你的极轴、导星和对焦,这三点在导星摄影的要求都非常高,甚至到了吹毛求疵的境地,要了解高手们对对焦的重视有多高,从一些产品可以看得出来,高桥和Televue等都有在对焦器上装置平面规来反馈对位置,精度达0.01mm,有高档对焦器生产商供应一个温差补尝的对焦器,可以补尝镜身和对焦器在热涨冷缩时所造成的焦点变化,当然这是吹毛求疵中的吹毛求疵了。我最后还是一句说话:重视你的对焦。

 

深空摄影经验分享——廉价自动导星方案

自动导星已不是什么新鲜事了,自动导星产品琳琅满目,但性能却差别甚大,我冒被打的危险在这里评论一下,Vixen的AGA1由于灵敏度依赖于摄像头,固灵敏度低且其算法并不好,所以需要很长的导星镜才能得到良好的导星,Meade Pictor 的算法也不敢恭维,其中201XT的单键操作加上只有两个数字的显示令人摸不着头脑,我从来未成功用过201XT来导星,SBIG的产品一直有很好的评风,ST4是相当经典的导星器材,听说过有人用MiniBorg50来导C8作导星拍摄,导星镜的焦距只有摄星镜的1/10,相当疯狂,但我相信这是个别例子,那家伙不知在走什么的狗屁运,不过在导星镜的焦距只有摄星镜的一半的情况下使用St4导星的成功率很高,只是St4没有屏幕,操作不够人性化,后来SBIG出了STV,其中的Deluxe版是带屏幕的,配合自动校正功能和SBIG优良的算法,非常好用,至于StarLightExpress的产品我没用过,不敢乱说。

SBIG的产品虽好,可不是我等穷人玩得起的,在我离开以前单位后就没机会用了,所以很早就留意使用摄像头作导星的技术了,最早期有用平行接口的罗技摄像头加一个叫Guide的DOS软件作自动导星的,但我没机会用,要找到用平行接口的罗技摄像头有点太难了。后来把注意力放在astrosnap上,可经过数个月的使用,astrosnap的动作我只能用跳舞来形容,可能是我没把他调好,后来香港流行用一个叫guidedog的软件,有同好使用他来拍到不错的图片,但guidedog的表现也只能说中规中距,加上有一次我发email请教其作者时,其作者竟说我们香港人老投诉他的软件,而最终也没有解决我的问题。后来经KFTam介绍使用了一个叫GuideMaster的软件,试用后觉得这是作者伟大的贡献,使用上比2万元的STV更方便,后果大家可以看我拍摄的图片就是了,而且他是免费的,所以他将成为本文的主角。

我将为大家介绍这「导星大师」(我对Guidemaster的译名),作者是德国人Matthias Garzarolli,在下近来正尝试把其译成中文,这软件的算法相当好,似乎有做细分像素的处理(subpixeling)我用480mm导星镜导600mm摄星镜拍摄时表现不错,加上其有自动校正功能,十分方便。

准备:
1. 你得能把你的摄像头接上望远镜,这方面的信息很多,如果你是用TOUCam的,你可以买到现成的接环,其它摄像头的用家可以;
2. 你得能用计算机控制你的赤道仪,现在带GOTO功能的赤道仪,一般都能由计算机控制,但如果你的赤道仪没GOTO的话你就需要一个继电器接口了,原理很简单,一般赤道仪会有一个手控器,手控器会有四个控扭,每个按扭控制两个接点,例如你按下E的按扭,E的两个接点就会接通,赤道仪就会向东移动,在人眼导星时就是靠你的手不断按这几个按扭来控制赤道仪,现在继电器接口就是用来代替你按按扭的,以我的EQ6为例,虽然网上卖的继电器介面不贵,但得从外国订,有点烦,我就自已造了个,我拆开手控器,把继电器界面的八条线接到手控器内四个按扭的八个接点上就完成了。

好了,现在摄像头代替了你的眼,继电器接口代替了你的手,计算机就代替了你的脑。安装好导星大师后,先设定你的赤道仪点击Setup->Option,弹出Option窗口后,在Telescope分页设定,设定你的望远镜,由于我的继电器接口是使用LX200协议的,所以就选用了LX200,在右边选择我的通信接口,其它设定为预设就可以了,点击Save保存设定,设定就大致完成了,在开始导星前请先对好你摄星镜的焦点和构好图,然后安排一棵不要太暗的星在导星镜的视场中心,接上摄像头,还有一件很重要的事,请确定你的赤道仪的修正速度为最慢速,一般是2x或1.5x或guide speed,点击Camera->Start Camera连接摄像头,主窗口就会开始显示你的摄像头所拍摄的影像了,你可以看着影像进行对焦,完成对焦后,点击Telescope->connect连接望远镜,如果没有错误,就可以点击主窗口的Calibrate按键开始自动校正,一个窗口弹出来问你是不是自动寻找导星,选yes就可以了。完成后可能会弹出一个窗口警告你的纬轴空隙太大,不用管他,然后你就可以开始导星了,点击Guide,然后再点击画面中你想用来导星用的星,听到继电器接口发出达达达达的听音,表示自动导星已开始了。

(点击此处下载导星大师)

 

深空摄影经验分享——Guidemaster进阶应用

大致介绍了导星大师的使用方法后,这次就要介绍如何细调导星大师。

1.调节摄像头,一般来说,摄像头都会有几个参数给用家调教,

-分辨率:分辨率在 Camera->format 中设定,一般会有320x240 或640x480 给选择,越高越好;

-增益:增益在 Camera->option 中设定,如果你使用暗星来导星,增益对就得调高点,但增益调高的同时,噪点也会相随增加,噪点会影响导星精度,所以最好是用光星来导星;

-亮度:亮度在 Camera->option 中设定,和增益一样,可以调节画面亮度,调节标准是可以清楚看见导星,同时又不可以亮得饱和了,也就是说星点不可以变成白色;

-更新率,更新率是指每一侦的更新速度,一般摄像头可以有15侦/秒,好点的可以30侦/秒,但由于USB的频宽有限,在增加更新率的时后,画质就会降低,画质降低也会降低导星精度,所以你的摄像头有多低就调多低,以我的Toucam为例,我使用5侦/秒。

2.连接赤道仪,在这里得先介绍LX200、ASCOM和GuidePort。

-LX200资深的同好会知道LX200是Meade一个早期的叉式赤道仪,LX200可说是民用GOTO的先锋了,早期的民用GOTO市场几乎有LX200和日本Vixen的Skysensor,而LX200用来连接计算机用的命令层协议也就叫做LX200协议,一些天文软件如skymap pro,the sky也等纷纷支持LX200协议,随后期他厂牌都相继推出带GOTO的赤道仪,为了兼容市面上的天文软件都使用了LX200协议,时至今日LX200协议成为了赤道仪接计算机的命令层协议的大标准;

ASCOM 是一个篇程接口,虽然LX200是GOTO界中的大标淮,但有些个别厂商自行使用自家的协议,如高桥的天马协议,面对协议的增加和改变,天文软件设计者难以支持不同种的协议,故出现了ASCOM平台,天文软件设计者只需操控ASCOM,ASCOM会因应不同的望远镜使用同的协议,ASCOM目标是控制天文仪器而不只是赤道仪,ASCOM现在支持了不少电动对焦器、恒温控制等东东;GuidePort是一个6针的RJ11电话头,是由SBIG提出,专门用作自动导星的接口,导星仪方的GuidePort有一个公共脚和四个方向脚,公共脚通常为地,而方向脚在不作用状态是对地高阻抗态,而方向脚在作用时是对地低阻抗态,赤道仪方的GuidePort也有一个公共脚和四个方向脚,当导星仪指示赤道仪向某方向修正的时候就会把对应方向的方向脚的高为拉低,赤道仪就会相应作出动作,如果你的赤道仪有GuidePort但不带goto,可使用继电器接口来连接计算机作导星之用。到Setup->options的Telescope页面,在GuideInterface选你的赤道仪接口,如果你使用Meade的赤道仪或CSR的继电器接口,请选用LX200,如果你使用Shoestring的继电器接口请用GPUSB,如果你用其他的赤道仪请使用ASCOM,再在ASCOM中选用相应的驱动,最后在右方选定你使用的串口;页面中间部份有Do and DEC corrections at the same time 和 Don't do backlash correction,前者是指是否同时修定赤经和赤纬,一般来说是要勾选的,另一个是停止使用空隙修正功能,我的经验是不修正比修正好,大家可自行试试;

3. 在Setup->options的GuideingScope页面中有两个设定较关键,一个是Delay after Slew(在每次修正后暂停多久才作下次修正)和Max.Slewtime(最长修正时间),前者我会因应大气稳定度作不同设定,扰动大时我会把时间调到500ms,扰动少时我会用100ms或更少,后者我习惯用1000ms,这两个设定都得大家各自研究。

4.其它,在GuideingScope页面中还有些导星镜焦距等设定,Guiding imager也有像点大小的设定,其实作用不大,因为在自动校正时就算焦距和像点大小不对,软件所计算得的向量也把这错误包括在内,所以导星时还是准确的。