流言:天文照片都是直接直接用相机拍摄的。
真相:直接用相机拍出来的天文照片那真的是不能看,要经过大量后期工作。
很多天文美图,看上去辽阔深远又通透清澈,但实际上,原图都是点点划划惨不忍睹的。
比如下图是笔者在2015年冬天拍摄的猎户座大星云,谈不上是张好片子,因为是户外随兴拍摄,手边只有一个白天拍鸟的长焦相机,也没有赤道仪用来消除地球自转造成的星光拉丝,只好把相机的感光度调得很高很高,以缩短曝光时间。但相机感光度一高,噪点就噌噌噌地上去了,让人无法分辨一些亮点究竟是真恒星呢,还是卫星或太空垃圾呢,还是相机自己的噪点呢?
这时,就需要叠图来增强信号抑制噪点了。
请留意图中圈出的4个光点。
猎户座大星云,2015年12月。曲炯拍摄
我拍了十几幅照片,选了几张质量不错的,仔细地在PS里把它们的亮星对齐,然后,我把上面几个图层设为“变暗”——也就是说,对于每个像素,只显示所有图层中最暗的那个。如果那里有一颗真恒星,它应该在所有的图层的同一位置都是亮的,最终会显示出来。如果那只是一颗卫星、一架飞机、一个高感光度造成的噪点,那么它就会被其他图层投票“拉黑”,消失在深色的背景中。
叠加合成的照片如下,画面干净许多,真星星都留下来了,上图圈出的亮点不见了。我检查了一下,每幅照片里都有它们,在恒星的背景下缓缓移动,可能是卫星吧。
叠图后的合成照片,是不是已经清爽了许多?
严肃的天文观测中,图像叠加技术当然要比这个“五分钟PS教程”复杂得多, 再以前面提过的哈勃深空为例,这张照片是1995年底拍摄的大熊座内一个极暗的天区。除了前景里的几颗银河系恒星之外,可看到的3000多个天体几乎全是遥远的星系,直抵百亿光年以外。如此遥远暗淡的星光,迫使“哈勃”望远镜用了10天时间,环绕地球150周,对着同一天区累计曝光141小时。最终,选取342张照片叠加,去除宇宙射线和地球散射光干扰,增强真正的信号,才合成了我们今天看到的哈勃深空图像。
哈勃深空(及按惯例缺失的右上角) | 图源NASA
除此之外,天文照片往往还要后期上色才会比较好看,并传达更多的信息。
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