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天文摄影的滤镜

作者: 雅痞张 | 分类:天文资料| 发布:2021年03月01日
关键词(标签):滤镜 光害滤镜 双窄带滤镜 红外截止滤镜

【特别声明】 本文摘自网络,原文 作者/网站: 雅痞张

作者@雅痞张(本文中图片如无特别标注均来源于@雅痞张)

在之前的文章中,我们聊了天文摄影的光谱和改机,而这篇文章中,我们将更近一步,聊聊天文摄影滤镜

天文摄影的滤镜
电磁波谱图,图源网络

上次我们展示了电磁波谱图(上图),在这张图片里面,我们说到了波长在380-780nm的电磁波叫做可见光。为了阻止相机采集到不可见光,我们一般会用滤镜来阻挡这些光线,但是相机内置的滤镜为了日常拍摄需要,通常把宇宙中大量存在的Hα等波段的可见光线也给阻隔了,改机实际上就是取下或替换原本相机中内置的滤镜

【什么是天文滤镜?】

大家通常所理解的滤镜大概是下图那样子的

天文摄影的滤镜
滤镜下的高晓松,这里说的滤镜不是四大邪术之一的美颜滤镜,图源网络。

而我们说的滤镜是这样的滤镜:

天文摄影的滤镜
一套常用的36mm规格LRGBHSO滤镜和滤镜轮

【为什么要用滤镜?】
因为我们使用的相机感光元件本身只具备感受黑白的能力,我们需要使用特定颜色滤镜,让它感受某种特定颜色,再进一步按照三原色原理合成彩色。我们常见的彩色相机,实际上是在只能感受黑白的感光元件上增加了一个拜耳阵列(就是微型红绿蓝滤镜),再配合机器内置的插值运算,一次性的拍摄出彩色图像。这部分内容,我们暂时不做展开。

在日常摄影中,我们经常会使用中灰滤镜减光镜渐变镜实现特殊的拍摄效果,例如为了避免天空过曝,我们使用渐变滤镜,压暗天空的亮度,保证地面也能得到充分曝光;而使用柔焦镜则可以拍摄朦胧柔美的人像。在天文摄影中也是这样,我们经常出于特定的目的,或者为了拍摄特定的目标而使用某些滤镜。

天文摄影的滤镜
宇隆L-pro光害滤镜官方测试样张,左图没有滤镜,右图加了滤镜。图源宇隆官网。

【滤镜有几种?】

一般来说,结合之前的光谱图,我们根据带宽和用途将常用滤镜进行分类:

1. 宽带滤镜:最常见的就是UV/IR CUT滤镜了。这两个滤镜就是将紫外线和红外线采用一刀切的方式过滤掉,只让可见光波段通过,被相机采集。通常黑白相机所使用的LRGB滤镜,也可以归为此类宽带滤镜。日常摄影经常使用UV镜,因为在胶片摄影时代,胶卷对紫外光很敏感,所以通常要在镜头前加入这个滤镜,防止紫外线摄入而影响感光,但是现在的单反时代,在内置滤镜的加持下,这个滤镜已经失去了滤光的作用,相反因为在天文摄影中会引入奇怪的光晕,我们强烈建议在天文摄影前,摘掉UV镜。

像下图就是三种滤镜的波长通过率分布图,图中红线为普通单反内置滤镜的光谱通过率,可以看出波长600nm以上的红光通过率开始低于50%,蓝线为改机的UV/IR CUT滤镜的光谱通过率,600nm-700nm波段的红光都可以大量通过,标注H-Alpha的竖线代表这种滤镜只能通过宇宙中常见的氢离子的发射线,为656.3nm的红光,这样的滤镜因为透过的光谱很窄,我们就称之为窄带滤镜,而前两者就是宽带滤镜

天文摄影的滤镜
梦天改机的UV/IR CUT滤镜光谱图

2. 光害滤镜:为了阻挡人造光而制作的滤镜。人造光源对于天文摄影来说简直是致命打击,好在人类使用的光源大多是利用特定元素产生的光,比如高压钠灯,这些元素发出的光线的波长会集中在某个波段,我们只要用一个过滤这些波段的特质滤镜就可以解决光污染的问题,常见的有宇隆光电的Lpro、UHC、ClearSky滤镜、台湾STC的Astro Nightscape、Astro Multispectra、日本IDAS的LPS P2等等。但是随着LED这种全波段光源的普及,甚至于有的厂商专门开发出了模拟太阳光,覆盖360~780nm的全光谱LED,光害滤镜越来越难在城市地区起到作用了。

像下图所示,黄色竖线为常见人造光源的波长,如汞灯、钠灯,绿色竖线为天体常见的发射光谱,如Hα、Hb、Oiii等,红色曲线代表宇隆Lpro滤镜的光谱通过曲线。它可以既拦截人造光的波段,又让天体发射出来的光线通过,提高了天文摄影的信噪比。

天文摄影的滤镜
宇隆L-pro光害光谱图

而下面这张图则显示了不同的发光物体的光谱分布,我们看到太阳光是全光谱的,白炽灯的光谱集中在红光波段,高压钠灯集中在黄色光波段,荧光灯有绿色和橙红色两个高峰,LED则类似于太阳光,也是全光谱发光。这种LED灯可以模拟日光光谱,在室内培育植物领域有很大的作用,但是对于天文摄影来说,遇到这样的光源产生的光污染,我们用滤镜是解决不了的。

天文摄影的滤镜
国内某公司开发全光谱LED光谱和其他发光源的对比。

3. 窄带滤镜:只能让特定的波长通过的滤镜。我们在之前提到宇宙中大量存在的氢离子发射出的656.6nm波长的光线,同样的道理,每一种元素受激发光产生的光谱都是固定的(参见焰色反应),所以我们可以制造出一种只让这个波长光线通过的滤镜,这样一来,就可以避开其他杂光,只采集特定的光线了。但是因为制造工艺的问题,我们通常只能生产出以这个让一定区间的波长通过的滤镜,比如带宽7nm的Hα滤镜,可以通过的就是波长在656.6±3.5nm这个范围的光。一般来说,我们将以某个特定波长为中心、带宽40nm以内范围的滤镜都叫做窄带滤镜。由于窄带滤镜通过的光谱特别“窄”,它也成为了避免光害的一个很好的方法。

天文摄影的滤镜
宇隆7nm SHO窄带滤镜光谱。

4. 特殊滤镜:除去刚才所提的深空滤镜外,我们还会使用一些特殊的滤镜来拍摄行星、太阳,或者特殊场合使用,比如拍摄海王星和天王星常使用IR610滤镜;为了改善视宁度可以使用IR 685/IR 742滤镜(红光或者红外光受视宁度影响很小,使用红色波段的光可以有效提升视宁度);再有拍摄太阳使用的巴德膜ND减光镜等也是滤镜,这些都是属于在特殊情况下使用的滤镜。

【滤镜常见问题】

问1:什么情况下需要使用滤镜呢?使用什么滤镜?
答:如果使用裸奔改机、部分深空相机(如ASI 294mc pro)这类没有自带红外紫外截止滤镜的相机时,就需要使用UV/IR CUT滤镜了。尤其是294mc pro,因为索尼在研发此CMOS时主要应用是监控相机市场,因此这个相机在红色波段特别敏感,不使用红外紫外截止滤镜常常出现很严重的色偏。
问2:什么时候使用Lpro、UHC等,什么时候使用UV/IR CUT?
答:在普通情况下,使用UV/ IR CUT就可以了,这样的颜色是最自然的,当轻度光害的时候可以使用Lpro滤镜。对于星野摄影,Lpro滤镜的效果非常好,但是深空摄影中可能会出现一定的色偏,至于UHC,因为这个滤镜在蓝色区域几乎完全截止了,所以基本不推荐使用。至于为什么截止蓝色,或者什么时候使用双窄带,我们下期会再进一步展开。
问3:是不是使用了光害滤镜,就可以在城市拍摄了?
答:不管使用什么滤镜,都不是100%的隔绝人造光害,所以不论使用什么滤镜,我们都不推荐在城市光害严重的地区拍摄,即使可以拍,效率也很低。
问4:为什么你总是用宇隆的图和滤镜做案例?是不是恰饭?
答:不是,是因为穷,买不起更贵的,如果可以的话,欢迎打赏。

最后送上一张天文美图:

天鹅座NGC 6888——眉月星云,使用信达小黑、Asi071cool相机拍摄,累计曝光2.4小时,使用UV /IR CUT滤镜。版权:厦门天文摄影爱好者@丗堺冠軍

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01 03月

2021-03-01 09:05:50

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