译者注:该测评由日本天文组织“天文リフレクションズ”的编辑部写作,首次发布2020年2月24日。征得作者同意后,ZWO进行翻译。本文内容仅代表作者观点,不代表ZWO官方立场。

文章篇幅较长,内容全面,共计8865字,涉及EAA电子观测、ASIAIR PRO和SharpCap在实时叠加方面的对比、实操、校准技巧等多方面内容。为方便阅读,我们进行了拆分,分上下两篇,请持续关注。

以下为作者测评内容:

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“实时叠加 ”是ASIAIR的新功能,只能在硬件升级了的二代ASIAIR PRO上使用。本文中使用的是ASIAIR应用1.4.1测试版。请注意,文中信息可能和ASIAIR最新版本有差异。

本篇目录:

  • 一.ASI AIR PRO的实时叠加功能
  • 二.EAA-实时叠加
  • 2.1 追求实时感的EAA电子观测
  • 2.2 数码相机实况视频
  • 2.3 PC软件SharpCap实时叠加
  • 2.4 ASI AIR PRO实时叠加
  • 2.5 单张图像的EAA观测
  • 三.ASI AIR PRO 实时叠加EAA示例
  • 3.1 在阳台上进行EAA
  • 3.2 使用相机镜头的EAA观测
  • 3.3 固定摄影中的实时叠加

一.ASI AIR PRO的实时叠加功能

本测评为系列文章,在第2期中,我们有简单概述了ASIAIR PRO实时叠加的基础内容,这里不妨回顾一下。

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首先,你可以在屏幕右侧的主功能切换界面,看到“实时叠加”功能,它和“预览”、“计划拍摄”等功能并列。

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与PC软件SharpCap不同,“不用想太多就可以使用”是ASIAIR的实时叠加的一大特点。只需和正常拍摄一样,设置主相机的增益和其他参数,然后设置亮场(*)的曝光时间即可。

(*)设置好平场和暗场可以获得更高质量的图像,稍后我们将详细说明。

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尽管这里舍弃了大约1/3的帧数,但主要应该是因为我的极轴没有对好。正常情况下,成功率应该在95%。

点击右侧的“开始拍摄”圆形按钮后,您就可以把手机放一边,一旁看着就行了。

它会持续拍摄,叠加图像,不停更新屏幕画面。您可以在适当的时候,点击右下角的保存图标,叠加后的图像将保存在ASIAIR应用中。

那么具体该如何使用实时叠加呢?让我们往下看。


二.EAA-实时叠加

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本次测试使用的器材:EF135mm f2.0 +小型赤道仪

最近,《星际导航》(Star Navi)刊登了数字时代的天文摄影新玩法 “EAA ”(电子辅助观测)。色彩鲜艳的生动图像简直超出了肉眼的极限。

将这些图像投射到大型显示器上,可以让更多人看到它们。更进一步的话,您可以通过WiFi远程控制您的设备,这样就能在家里一边享受被炉的温暖,一边将享受着在天文摄影的乐趣。

这种新玩法的趣味性和多种好处最近吸引了很多人的目光。

这种玩法的核心当然还是实时叠加。从广义上讲,实时叠加既是EAA的关键要素,也是天文摄影的手法之一。下面就让我们来看看吧。


2.1.追求实时感的EAA电子观测

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虽说是EAA,在设备选择和使用方法上也多种多样。上图以 “ 实时感 ”和“难易度 ”两种属性为标准,对EAA的几种方法进行了划分。

实时感具体由图像的帧率的高低来决定。帧率越高,在手机屏幕上实时录像的感觉就越强,但是,每帧的曝光时间越短,微弱暗淡的物体的“捕捉—展现效果”就会越差。如果有一个ISO为1000万的无噪声相机的话,所有问题都将得到解决^^,不过现实生活中不存在这样的相机。

因此,以5~60秒的曝光时间拍摄目标、将图像进行叠加的话,实时感会比较强,有实况录像的感觉。


2.2.数码相机实况视频

▲视频播放地址▲

这是手持索尼a7s拍摄的超高灵敏度的“观看视频”。有点遗憾的是噪声有点大,但是您可以实时“观看”星云和星团,几乎和肉眼观测的效果一样。甚至还能看到不少颜色,比肉眼观测能看到的东西更多呢^^

首先,实时感最强的是索尼 a7s这样的高灵敏度的数码相机、拍出来的实况视频。使用a7s拍摄时,您可以将单帧的曝光时间设置为1/4秒。这样的帧率很快,足够称得上是“实况视频”。

▲视频播放地址▲

如果您使用灵敏度较高的镜头,将ISO值提高到100,000,那么就算你以30fps(每秒30帧)的速度,您也能看到北美星云的图像。此外,您还能捕捉到飞机和卫星的痕迹,同时记录到声音,得到最有真实感的实况视频。

但是,在录制视频时,您需要减少每帧的曝光时间(以提高帧率),这样的话,您可能就不能拍摄一些比较微弱暗淡的星体了。此外,ISO 100,000视频中存在很多噪点,与经过长时间曝光的图像之间的差距很明显。并且,这样的做法,对我们的光学器材要求更高。

因此,有趣的数码相机EAA观测,只能针对那些相对比较明亮的星云,比如说M42、M48,还有其他一些亮度较高的行星状星云、星系和球状星团。亮度较高的天体往往较小,因此大口径、长焦距的器材自然更有优势。从这个意义上说,设备的门槛其实非常高。


2.3.PC软件SharpCap实时叠加

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ShapCap实时叠加截图(版本3.1),使用ASI294MC。右侧有很多操作面板,但是如果您不了解它的所有功能,那么您将无法获得全面的性能。它的门槛比较高。

第二个实时感比较强的是PC软件SharpCap的实时叠加。根据运行的PC环境不同,如果在SharpCap上将曝光时间设置为4秒,那大约每4秒就会更新一次叠加图像。

如果缩短曝光时间,实时感会增加,但是由于该机制与数码相机的实况视频根本不同,因此就算您将曝光时间设置得很短,图像也不会变得更生动。

多数情况下,很多人会将曝光时间设置在2-30秒,这样即使目标比较微弱,也能捕捉到图像。

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ShapCap的优点之一是图像可以灵活调整,比如亮度调节、白平衡调节以及直方图拉伸等等。就像上面的图片一样,自由度很高。调节得好的话,即使是非常微弱的目标也能展现出来。

然而,操作SharpCap绝非易事。无论是相机设置还是图像调整,SharpCap都具有很高的自由度,要想能100%的利用好它,您需要好好了解每个细节的使用方法(*)。不过,一旦您清除了学习障碍,您将能够获得目前最强大的实时观测体验。

(*)SharpCap实时叠加设置中有一些参数设置,很难理解,比较难直接上手。但是,比起您在天文摄影上需要学习的种种知识来说,SharpCap还是比较可爱的^^


2.4.ASIAIR PRO实时叠加

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在ASIAIR的实时叠加中,您只需要关注页面上显眼的这些图标,其他的都不需要操心,不需要进行其他额外的操作。您可以通过手指缩放图像大小。如图,我正在放大猎户座星云的核心。

ASIAIR PRO的最大特点是操作简单明了。基本上您只需设置增益和曝光时间即可。选择“自动”图像将根据算法自动调整。最重要的是,您可以使用智能手机或者平板电脑进行操作,在室内享受最轻松舒适的EAA体验。

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实时叠加的成像和叠加过程是在ASIAIR PRO小盒子里执行的,在将图像下载到软件并显示出画面之前会有一点点滞后时间。

与CPU处理能力较强的PC相比,ASIAIR PRO的实时叠加速度会稍微受到一点限制。假如您将曝光时间设置为5s,那么你大概需要15s才能看到ASIAIR叠加出它的第一张图像。需要稍等一小会儿(*)。

(*)考虑到叠加处理的等待时间,我认为将曝光时间设置得长一点,大概在15秒-60秒比较好,这样可以使画面看起来更漂亮,成功率也更高。此外,上文所说的第一张图片出来的等待时间,取决于诸位的智能手机性能和WiFi通讯速度。我所述的15s只是我当前所处环境的个例,不具备代表性。

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点击“自动”,ASIAIR会自动帮您处理图像,既简单又强大。此外,您还可以通过拉伸直方图有效地调整图像效果,滑动直方图上(*)的上端和下端图标即可。(*)

(*)两个滑块代表亮部和暗部,这里没有SharpCap那样的中间滑块。也许这是因为在智能手机上滑块之间距离太近,无法使用。这应该是ZWO的设计理念,不过我认为,如果可以将滑块增加到单独的窗口中,或许也是一种不错的解决措施。

(*)在ASIAIR1.4.1中,新增了“非线性拉伸”选项,但可自由摸索的程度仍然不高,还是趋向于帮您自动处理图像。可以想象自由度一旦放开,不仅会使实时叠加变得十分复杂,而且ASIAIR和SharpCap之间的区别也会缩小。(从1.4.2版本开始,非线性拉伸默认启动)


2.5.单张图像的EAA观测

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EF135mm f2.0, 单张,曝光30秒,使用了ZWO 双窄带滤镜

实际上,我认为使用实时叠加的EAA电子辅助观测,和只拍一张照片(不叠加)直接观测,这两者之间的区别是比较模糊的。如果在实时叠加时,等待第一张图像刷新出来的这段时间比较长的话,那么也可以尝试一下在“预览”里直接拍一张图片进行观测。

上图是使用明亮的相机镜头拍出来的单张图像,可以看到马头星云和巴纳德环都很清晰得展现出来了。对我来说,这样的程度就很不错,我可以简单地受到EAA电子辅助观测的乐趣。因此,在预览里拍单张图像,对于EAA来说,也是一种可行的手段。


三.ASIAIR PRO的实时叠加功能

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在晚餐吃汉堡肉时,ASIAIR PRO处于实时叠加中^ ^

实时叠加的最大优势是“简单”。把镜筒对准拍摄目标后,ASIAIR就会自己开始工作,精美的图片显示在手边的智能手机或者平板上,每次曝光都会变得更漂亮……

下面介绍几个使用场景:


3.1.在阳台上进行EAA

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镜筒是Sky-Watcher的反射望远镜BKP130,入手时大概花了3万日元^^

虽然我的阳台在光污染比较严重的地方,但是也可以在EAA时完整地观看到深空目标。今晚我的目标就是冬天的王者——猎户座大星云。

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即使只曝光5秒钟,猎户座星云也非常明亮。这里一开始我设置增益390,直方图将近饱和。对于EAA电子辅助观测来说,这样已经很好看了。

下面我们尝试一下把增益设置到最低值0。

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当增益设置为0时,预览图像变得非常普通。理论上讲,即使改变增益,只要后期处理得当,我们都能获得不错的图像结果。

不过,在ASIAIR PRO的实时叠加上,当你使用自动调整(Auto)时,增益和曝光时间还是会很大程度上左右图像美观程度。

特别是如果你正在进行EAA观测,建议最好将增益调到最大,并延长曝光时间,以获得较好的手机实时观测享受。

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捏住屏幕将图像放大,放大直方图并拉伸。可以看到,由于降低了增益,这里的猎户座变得更加清晰了,你可以看到中间很明显的四个星点。

你可以像我这样放大缩小图片、拉伸直方图、调整增益等等,一边看它实时叠加,一边玩。

译者注:目前的实时叠加功能一直在改进中,下图为1.4.2版本的12x60s叠加效果

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3.2.使用相机镜头的EAA观测

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这是一种叉架结构,其中Vixen的Mobile Porta Mount(移动便携赤道仪)直接连接到Sky-Watcher AZ-Gti赤道仪安装座。我们使用Kasai Trading的取景器底座来固定镜头。

从阳台转到野外,尝试EAA,仍然使用灵敏的佳能EF135mm f2.0。这次我能看到多少微弱的星云呢?

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增益390,曝光30s,叠加6张。使用了ZWO双窄滤镜(*)。

以EAA来说,这个程度已经足够了,巴纳德环很明显得显露出来了。

(*)该滤镜的红色波段较窄,比起QBP滤镜,能更多地增强HII区域的效果。我一直担心色彩平衡会变成绿色,但是ASIAIR自动白平衡的效果很好,几乎看不到绿色。

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因为难得出来野外一趟,我便把双窄带滤镜换成了LPS-P2光害滤镜,再次尝试。上图曝光时间依然30s,只叠加了1张,不过也已经很足够了。以f2.0的威力,总曝光只要30s就足够进行EAA观测啦,虽然看起青色有点突出就是了^ ^

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正如许多人最近指出的那样,在色差校正不足的情况下,相机镜头中可能会出现红色光晕和绿色光晕,特别是在单次窄带滤镜拍摄中。

在上图中,你可以看到ZWO的双窄带滤镜改变了焦点位置。滤镜轻微的差异会大大改变光晕外观(*)。

(*)在此镜头(EF135mmF2.0)的情况下,Ha和OIII的焦点位置不一样。

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这是当天保存的ASIAIR PRO实时叠加fits文件,总曝光时间120s。您可以看到,即使是这么短的曝光时间,一些相当微弱的部分也被捕捉到了。

这些微弱的细节很难在ASIAIR的预览页面直接看到,但是如果以后预览功能得到扩展的话,那么就能实现更吸引人的EAA观测了。


3.3.固定摄影中的实时叠加

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由于实时叠加基本都是短曝多叠,因此导星精度几乎不是问题。那么,在摄影时不跟踪的情况下,能拍多长时间呢?实际上我试过了。

断开赤道仪电源,设置曝光时间2s。

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虽然只有3x2s,不过马头星云的身影已经浮现了。

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33x2s,顺利叠加中,尚未发现错误。然而,随着昼夜运动,猎户座越来越向西移动,右边没有星星的阴影部分开始扩大。

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拍摄开始4分钟后(*),提示叠加错误。看起来这就是不跟踪的极限了,阴影部分已经越来越向中间扩散了。

(*)新的帧刷新出来的等待时间约为6秒。由于我设置的曝光时间是2秒,因此看来是每帧需要4秒的时间来叠加处理。在您使用ASIAIR PRO中进行超短曝光的实时叠加前,您需要了解一下这一时间开销。

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放大图片看,星点变得扁扁的,不圆了。在焦距135mm的情况下,2秒内传感器上的星点移动了20微米。严格意义上将这不算是天文摄影的成像作品,不过对于EAA观测来说,这个质量也足够了。

用稳定的赤道仪来跟踪目标当然更好,不过如果你的赤道仪不能自动追踪(即不能导星)的话,ASIAIR实时叠加的跟踪能力将会给你很大的帮助。

——TBC——

由于篇幅限制,这里只放出上篇,下篇明天发布,还请大家多多关注!


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