【天文摄影小科普】天文摄影的改机

紫罗兰的叶栏

作者：@雅痞张（如无说明，图片也是源自 @雅痞张 ）

      说起天文摄影，不管是星野还是深空，很多人都听说过“改机”这个概念，更深一层，我们还会听到很多关于滤镜的词汇，比如LRGB、窄带、双窄带等等。
今天的时间，我们就来聊聊天文摄影中的改机。
【光谱和相机】
      天文摄影中，我们拍摄的目标与日常摄影大不相同，从星野摄影开始，我们会涉及到拍摄视场范围较广的银河、星座，而深空摄影则聚焦在视场更小的目标——星云、星系等。那么，为什么我们需要使用“改机”来拍摄这些目标呢？首先让我们从“光”说起。



使用天文改机加柔焦滤镜拍摄到的大熊座——北斗七星。

     下面这张图上展示了我们人眼可以看到的光，我们所说的七色光——赤橙黄绿青蓝紫，实际上是电磁波的一个波段范围，称之为可见光，是波长在380-760nm之间的电磁波。可见光和红外线、紫外线、无线电波、X射线等本质上是一样的，差别只在于波长不同。



电磁波谱图，其中只有很小的一段是我们人眼可以看到的光——可见光

     不管是单反还是现在越来越强大的手机，它们所使用的感光元件叫做CMOS（或者CCD），都可以感受到比我们眼睛看到的可见光范围更广的电磁波波段，甚至包括了紫外线和红外线。这些额外光线的感知会影响相片的正常的色彩（注意：这里正常的色彩指的是人眼所见的色彩），所以，在设计相机时，为了满足人眼色觉的需求，通常会在相机的感光元件之前加上一块红外/紫外滤镜。
      早期出于制造成本的考虑，一部分手机的摄像头并没有添加这个滤镜，所以当你用这些手机拍摄电视机遥控器时，你可以看到平时不可见的遥控器红外发射器，这也是为什么有很多公众号推荐出门在外时，可以在酒店里关灯用手机环视一周，防止探头偷窥隐私。不过随着技术进步，现在的手机都内置了这个滤镜，这个方法也不再有效了。



使用没有红外滤镜的手机可以轻松捕捉偷窥相机的红外光源。

     说回这个红外滤镜，一般相机内置的滤镜并不是一刀切的单纯过滤红外线，而是会捎带地把靠近红外线的红光也给过滤掉。比如宇宙中大量分布的氢离子所发射的波长就在656.6nm左右，在这个波段，普通相机的滤镜就阻挡了90%的光线（以尼康D5100等相机为例）。因为日常摄影的目标基本不含这些波长的光，所以就无所谓了。
      但是，在天文摄影中，这个波长的红光是非常广泛地存在于宇宙中的发射星云的，当我们使用一部普通的相机拍摄天文图像时，就需要花费数倍的时间才能累积到这个波长足够多的光线，拍摄出来的照片很难体现出这些星云的存在。而改机就是去掉这块滤镜或者用天文专用的滤镜代替。



红色曲线：红外滤镜对各个波长光线的透射率；蓝色曲线：天文滤镜对各个波长光线的透射

     最后还是要强调一个大家都会误解的地方：在天文摄影中，我们拍摄的依然是可见光，并不是说去掉了红外滤镜是为了拍摄到红外线。
【改机有多少种】
      在刚才的描述中，我们说明了天文摄影为什么要改机，接下来，我们把这个话题进一步延伸，聊聊常见的改机有多少种。
1. 裸奔改机，意思就是将单反内置的滤镜直接取下，不用任何滤镜替换，这就意味着相机可以采集到红外、紫外等光线，一般来说，这是不能直接用来拍摄深空的，必须要加入适合天文摄影的红外、紫外滤镜。因为去掉了这块滤镜而不用其他滤镜代替，会导致光线射入感光元件的时候，光程发生了改变，从而影响到图像的质量和焦点的位置。
2. BCF改机，就是将相机内置的滤镜用一块巴德公司生产的同样尺寸的滤镜代替，这块滤镜就是BCF滤镜。BCF滤镜可以阻隔红外、紫外光线，只让可见光通过，但是和原来的红外滤镜不同的是它并不会把靠近红外线的红光也给过滤掉，所以它是既可以过滤红外线又可以透射星云的红光，并且替换的玻璃厚度与原生滤镜的厚度一致，相机依然可以自动对焦，这是大部分爱好者改机的方法。
3.  L-pro、UCH等改机，将BCF滤镜替换为Lpro、UHC等光害滤镜，原理同BCF改机，只是说在滤镜的设计里把近似地面灯光波长的光线也给过滤了，这样就可以避免光害的影响。
4. 官方改机，如尼康D810a、佳能60Da、EOS Ra等，这部分相机提升了日常相机内置滤镜在Ha等天文波段的通过率，将原先10%的通过率提升到50%左右（D810A的官方数据），从而实现拍摄天文的目的，很明显，这样的透射率相比较BCF改机，仍然是比较低的。
5. 部分专业天文相机，比如Asi120之类的天文相机，因为在一部分行星摄影中，我们可能会用到只让红外线通过的滤镜（IR 685等），这样可以降低视宁度的影响。所以一部分天文专业相机就不能内置红外、紫外滤镜，这与裸奔改机相似。



尼康D750和D7000相机中内置的红外滤镜。

【改机常见问题】
      介绍了改机之后，我们把一些常见的关于改机的问题也在这里做个回答：

问一：进行天文摄影，就一定要改机吗？
答：如果只是星野摄影，拍银河、星轨之类的目标并不一定，但是如果要拍摄星云之类的深空天体，改机几乎是必须的——除非你愿意花费几倍于别人的时间进行曝光，还不一定能拍摄出相同的效果。
问二：改机之后的相机能不能进行日常拍摄？
答：改机只是改动了相机的滤镜，所以如果只是拍摄，那一定是没有问题的，但是要达到没有改机的色彩，一定是不可能的。改机之后相机可以采集到更多红色波段的信息，所以整体色彩偏红，即使重新自定义白平衡，也不能还原没有改机的效果。所以建议，改机就用来拍天文，拍日常还是不要改机。另外，近期有商家推出了改机还原滤镜，在镜头前使用一块与原先内置滤镜同样的截止滤镜来还原未改机的效果，可以尝试。
问三：如果要改机，用什么相机改机合适？
答：结合刚才所说的情况，我们建议使用高性价比的相机，宾得K5、尼康D5100、D610、D800几乎是最佳选择，这几款相机分别使用了索尼IMX 071、IMX 128、IMX094芯片，比如D800与D800E、D810、D810A使用相同芯片，但是价格低廉，自动对焦等功能在天文摄影中几乎不适用。不推荐佳能的原因是考虑到相机CMOS的宽容度原因。
问四：既然有官方天文相机，那为什么还要改机呢？
答：官方天文相机价格奇高无比，基本无货，比如D810A价格高达2万余元，使用同款CMOS的D800二手在3500元左右，价格相差悬殊；另一方面，官方改机是为了兼顾日常摄影的需要，实际天文波段的通过率并不如改机，所以我们推荐改机来拍摄天文，土豪请无视。
问五：改机之后，是否就不能还原了？
答：当然不是，改机只是替换了刚才图片中的滤镜，如果需要，再装上去替换了原来的滤镜就好了。
问六：刚刚说的几种改机，哪种最好？
答：对于新手，当然是BCF改机最好，性价比非常高；如果对于光害过滤有很高的要求，可以尝试Lpro改机；如果是老炮儿，最好是裸奔改机+望远镜安装UV IR CUT滤镜，这样避免光晕等问题的影响，当然配合镜头使用就不现实了。

从下图我们很明显地看到在M42的边缘位置上改机和未改机存在差异，马头星云在改机和未改机相机中的成像差异更明显。



上图为天文改机拍摄，下图为未改机拍摄；版权：酱油颜

小小的鼻祖

[赞同]我就打算把我的尼康d5600再用一年拿去改机，希望一年之后我也能攒出一个12” dob

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我也是D5600，打算攒到买全幅的钱就拿去改[笑哭]

xypkwg5156

请问在哪来改机？

刘moon

D5600不改机能用来拍摄星云吗