如何拍摄星轨

wangbo

                               
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在《探索世界上最纯净的星空 -- 夜访ATCA澳大利亚望远镜阵列（Australia Telescope Compact Array）》一文中，除了有静止的银河以外，还有移动的星轨。（如题图）


【静止的银河例图】

                               
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很多朋友好奇星轨是怎么拍出来的，所以这里我就把拍摄的方法过程讲解下，供大家参考。


拍摄星轨的原理


首先解释下为什么星星会有尾巴：

大家都知道，地球自转啦，大家可以闭上眼，想象一下：如果我们在转动，星星不在转动（星星离开我们都太远，可以认为相对静止），那么我们用长时间曝光，就会出现了一条条星星划过的痕迹（注意喔，当然不是流星啦“所谓的拍的流星，基本都是飞机划过的线，流星的光芒＋划过星空的速度，无法令其在胶片或者CCD 或者CMOS上显影”当然彗星就另说了）那么这个夜空上在胶片抑或是CMOS上呈现出来的星星运动的轨迹，我们很俗的称其为星轨。

那么会有人问了，为什么在照片上的星轨基本都是弧形和圆形的呢？
就要解释另外一个进阶的知识了：北极星
那么会有同学说了：很简单解释啦，我们绕着北极星转。
其实不然，首先地球并不绕它转动，北极星看起来几乎不动，是因为地球的自转轴指向北极星附近。北极星看起来也不是不动，只不过它转的圈子很小----不到1度。其它天体看起来都有周日运动.绕转的中心是天北极(南半球看是天南极，不过，天南极目前附近没有亮星做南极星)，而不是北极星。这种绕转只是因为地球自转引起的视运动。而不是真正的绕转。

这就解释了一个很关键的问题，就是，我们如何来拍星轨。
1、指向北方
2、指向南方

因为这样可以把星轨拉的比较长，可以闭上眼想象下

                               
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最后进阶解释一下，为什么我们拍出的星轨不是纯白色的原因。波长不同（物理学过波长）。（星星的不同颜色是由它本身的温度所决定的。星星表面的温度不同，它发出光的颜色就不同。比如发白色光的星星表面温度很高，可达11500度以上；发红色光的星星，表面温度达2600-3600度；发蓝色光的星星，表面温度达25000-40000度。而太阳表面温度是6000度，看上去是黄颜色的。并且星星的一生也和人的一生一样，从诞生到衰亡经过青年期、中年期和老年期。星星从诞生到中年期，温度不断上升，直到中年期达到顶峰，中年期过后，可供热核反应的原料逐渐耗尽，温度开始下降，直到死亡变成白矮星。在这个变化过程中，恒星的颜色随着温度的变化而改变着。表面温度较低的恒星呈现红色，其次为黄色，表面温度高的恒星呈现白色和蓝白色。我国著名史书《史记》中记载，二千多年前的汉代，参宿四是黄色的，可是今天我们观测到的参宿四却是浅橙色的，说明参宿四的温度在逐渐降低，它正从壮年走向老年。  ）


接下来我们说说怎么拍

前期拍摄要点

在数码时代来到前，我们拍摄星轨照片，那是绝对是体力毅力各个方面极大的挑战。因为我们只能选择一张长时间曝光（比如3600s以上），而且因为更难取景和对焦，我们往往是天黑前就架好三脚架，对好焦，然后等至少一个小时以上，天完全黑了以后才开始拍摄，需要全摸黑操作，整个长时间曝光的过程中也绝对不能使用任何光源，在漆黑寒冷的荒野，漫漫的守着相机等待一两个小时以上的曝光，然后摸黑结束曝光，然后还不知道整个过程是不是都OK，怀着忐忑的心情抱着胶卷回到城市等待冲洗，几天以后才能看到结果。

所幸我们迎来了数码时代，数码的到来迎来了摄影界翻天覆地的变化。不但我们可以快速的调整参数，立即看到拍摄结果，我们的后期手段也空前强大。这里我给大家介绍的拍摄星轨的方法就是拍摄多张星空照片并合成。

相比原来只拍摄一张照片的方法，拍摄多张合成有以下优点：
1. 整个过程容错性更强。因为需要拍摄100+片子合成，所以其中如果有几张片子出了问题，往往对最后的结果不会产生不可接受的影响，所以拍摄的成功率大大提高。
2. 画质大幅的提高。因为不再需要超长时间曝光，所以热噪点的数量大幅减少。
3. 容易后期创意照片。因为是合成的星轨，所以更容易在合成的过程中应用不同的风格，添加创意（比如星芒彗星）

下面说说具体拍摄的要点：

整个过程就是在同一位置拍摄若干张静止的星空。关于如何拍摄静止的星空，可以参考前面一篇博文：
《如何拍摄星空》

不过值得注意的是，拍摄星轨，我们不是一定需要超广角镜头，而且越广的镜头，我们合成需要的片子越多。
按照别人经验，下面的数据供参考：
50mm = 大约需要拍摄一个小时的片量
28-35mm = 大约需要45分钟的片量
24mm以及更广 = 需要一个小时以上的片量

为了拍摄出圈状的星轨，我们往往会选择朝正北方向或者正南方向拍摄。利用手机app，我们可以比较容易的定位北极星，或者直接面向方向即可。

                               
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为了在同一机位拍摄多张，我们一般使用相机的连拍功能，或者快门线的程序设置连续拍摄多张，或者现在很多新的机器机内本身就自带了拍摄多张的功能。

在相机设置上，我们要注意将长时间曝光降噪关闭。因为这个设置会消耗和曝光时间一样长的时间去用来降噪，大大的延长了相片之间的拍摄间隔，让星轨看起来不够连贯平滑。
同时我们要将相机的相片保存模式设置为raw或者raw+jpg，这样我们就可以利用后期降噪。

此外，在寒冷的野外长时间拍摄，很容易耗尽电池，所以最好是使用手柄拍摄，这样电池容量更大。

还有，在野外拍摄那么久，要注意保暖，有条件的话，可以回到车里等待。

最后有一个并没有很好解决办法的问题，就是野外可能会有湿气雾气，这样拍久了镜头就会起雾，我在网上查了以后别人提到的方法也就是镜头外面包软泡沫，里面放暖宝宝，似乎这也只是一个权宜之计，只能抵挡小规模的湿气雾气吧。如果大家有什么更好的办法，请告诉我。

【镜头起雾以后的照片】

                               
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后期处理要点

好了，我们拍摄了一堆照片回家，我们要开始合成了。
首先，我们要利用软件降噪，我们打开raw文件（比如Lightroom，我用的是CaptureNX），然后调整降噪量、细节到合理的值，既抹除了噪点，又不丢失太多细节，保存设置，应用到所有我们想用来合成的raw，输出jpg。
【电脑上处理好的jpg文件】

                               
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然后我们利用StarSTAX软件进行合成。这是一个免费的软件，介绍和下载的页面如下：
http://www.markus-enzweiler.de/StarStaX/StarStaX.html
安装就是把压缩包copy到本地目录就可以了，执行程序我们得到如下界面：

                               
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把我们需要合成的照片拖拽到左边的栏里，右边的blending mode设置选择Gap Filling，并且勾上下面的Comet Mode，这样程序会自动修补我们照片间隔时间不够平滑的地方。
选择工具栏里的开始处理，或者快捷键Ctrl+P，就开始合成啦！

下面就是我们合成以后的照片，咦……怎么下面是这样的？
因为望远镜的头一直在动，所以合成起来就变成这样了。没关系，我们用另外一张照片再合成一下就好了。

                               
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放到Photoshop里面，我们选择另外一张下面望远镜拍的ok的照片作为一个图层，然后用蒙版擦出望远镜的部分。然后再调整自然饱和度、对比度、锐度，加Logo，就合成好啦！

                               
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【合成效果】

                               
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【处理成黑白的效果】

                               
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很多人问我，那你那张星芒的星轨是怎么做的呀？
这是利用Photoshop的StarSpikes Pro 3制作的星芒效果，然后再合成的。
StarSpikes Pro 3不是免费滤镜，但是有15天免费试用期。
下载链接如下：
http://www.prodigitalsoftware.com/StarSpikesPro3.html


我们选择合成的这组照片的最后一张，用StarSpikes Pro 3滤镜调出星芒效果，然后再合成，得到下图：

                               
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后面的处理手法就和前面一张一样了，最后得到下图：

                               
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参考链接：

如何拍摄星空

探索世界上最纯净的星空 -- 夜访ATCA澳大利亚望远镜阵列（Australia Telescope Compact Array）

How To Photograph Star Trails - And Post Process Them（youtube可能国内的朋友看不了）
https://www.youtube.com/watch?v=Ev88oj7rQtg


无忌星空摄影俱乐部——星空拍摄方法详解、交流星空摄影的经历与心得
http://forum.xitek.com/thread-932560-1-1-1.html

StarStaX
http://www.markus-enzweiler.de/StarStaX/StarStaX.html

StarSpikes Pro 3
http://www.prodigitalsoftware.com/StarSpikesPro3.html

catfelix

学习学习

wangbo

catfelix 发表于 3-7-2015 16:34
学习学习

sjtuyan

学习了

wangbo

sjtuyan 发表于 6-7-2015 08:45
学习了

sjtuyan

wangbo 发表于 6-7-2015 10:43

楼主你太不像话了，每张照片都拍的这么赞，害的我一个个的链接点过去，欲罢不能啊！
连你的blog都看了，一上午，一点活也没干，现在还没看完你发的文呢……

wangbo

sjtuyan 发表于 6-7-2015 11:50
楼主你太不像话了，每张照片都拍的这么赞，害的我一个个的链接点过去，欲罢不能啊！
连你的blog都看了， ...

又看到你了，校友，谢谢欣赏和关注

不急着看啊，有空慢慢翻我的博客吧，也可以关注，有空常来聊聊

sjtuyan

wangbo 发表于 6-7-2015 20:34
又看到你了，校友，谢谢欣赏和关注

不急着看啊，有空慢慢翻我的博客吧，也可以关注，有空常来聊聊

小名

我觉得多张照片合成星轨的方法违和感太强了，我比较喜欢长时间曝光的，宁愿噪点大一些。

wangbo

小名 发表于 7-7-2015 14:22
我觉得多张照片合成星轨的方法违和感太强了，我比较喜欢长时间曝光的，宁愿噪点大一些。

呵呵，后期也可以调出噪点的
就像可以做老照片效果一样的