用改进的数码单反相机拍摄星空

如果您欣赏过近年来拍摄的美轮美奂的星系、星云、彗星图像，或是天地景结合图片，毫无疑问，您会注意到有越来越多的照片是使用改进后的数码单反相机拍摄的。数码单反相机如今已经风靡整个摄影领域，那么到底是出于何种考虑，一部分天文摄影家要对这些性能优异的相机进行改造呢？

为回答这个问题，让我们首先了解一下相机的设计目标。数码单反相机的设计思路主要是模拟人眼对于光的感知，这一点和以前的彩色胶片相机相似。实际上，我们的眼睛只对于电磁波谱的一段很窄的范围敏感，从紫色到深红色。数码单反相机就是尽可能地模拟人眼的敏感范围，最准确地复现人眼在日常生活中所见之景物。

然而，相对于人眼来说，数码单反相机内的CMOS传感器对电磁波拥有大得多的敏感范围——从紫外波段到红外波段。可是如若这些波段的信息完全被相机接收，反倒会让图像看起来不自然了。比如，植物的枝叶在红外波段比可见光波段更明亮，直接拍摄就会使成像结果出现色彩失衡。为了消除这种差异，相机制造者会在光敏元件前面加上一层玻璃滤光片，用来滤除这些不需要的光，以便更好地模拟人眼的视觉效果。

对于人物、景观，或是其它地面上的事物，数码单反相机中的现成滤光片效果极佳，但对天文摄影来说，就会带来问题了：很多天体在其它波段发射的光都会被这些滤光片所阻挡。特别是大面积电离氢云发出的荧光，处在光谱的深红色区域，是波长656.3纳米的氢α谱线。除了个别专业型号，几乎所有数码单反相机的内置滤光片都会将氢α谱线削减至20%以下，这样，除了银河系中的少数最明亮星云的光芒，氢α谱线在图像中几乎完全不可见。

为了解决这个问题，喜欢改装机械的爱好者通常会卸掉相机中的内置滤光片，或者换上更适合天体摄影的滤光片。这会大大提高相机对于氢α谱线及其它波段的敏感度。更换相机滤光片的步骤说明可以在网上找到，不过，如果您缺乏微电子技术的经验，我建议最好不要轻易尝试自己替换。因为，仅仅一个小小的失误或者不期而遇的静电效应就可能彻底损坏相机！同时，要知道，一旦私自打开相机机身，厂家的保修就会失效。对于没有能力自己打开相机的人，一些有经验的高手（包括我自己）可以提供帮助，其中包括多种可以大大扩展数码单反相机性能的改动。现在，让我们仔细看看这些改进选项都有哪些效果。

选择适合相机的改良

对于天体摄影来说，有三种改进数码单反相机的主要选择途径。第一种是彻底移除内置的滤光片，那是安装在光敏芯片前方的一小块薄玻璃片。虽然这种做法可以提高相机在全波段内的光谱灵敏度，但也会带来一些问题。

滤光片可以将会聚光束的焦距增加滤片玻璃厚度的三分之一。如果彻底移除滤光片，会改变镜头和传感器的有效光学距离，这就会导致某些镜头无法对远距离的景物聚焦。此外，自动对焦装置和取景器也将相对于CMOS传感器发生焦距失调。

对于专用于配接望远镜进行天体摄影的相机来说，这并不是问题。望远镜可以对焦到无穷远处，实际上天体的对焦是采用即时对焦模式，或者借助于外部电脑和专业软件。然而，如果没有屏蔽掉红外光，红外光依然会破坏图像的色平衡。此外，由于折射率的不同，会使红外光的焦点和可见光稍微有所不同，由于红外光的失焦，会使天体成像看起来有些“膨胀”。每一种望远镜，无论是牛顿式反射望远镜、施密特-卡塞格林望远镜，或是RC望远镜，都要通过一个大探测器以附加的矫正光学系统来产生良好聚焦的星像，所以没有一种望远镜可以完全避免这个问题。这时，就需要在光路中使用滤光片来阻挡红外光，同时允许氢α谱线通过。

第二种解决办法是将相机的原有滤光片替换为相同厚度、但是不会屏蔽紫外和红外光的透明玻璃片，允许所有波长的光线成像。这样可以保留相机的自动对焦功能，并允许红外光和紫外光，以及可见光和氢α谱线都能够被记录。不过这一办法也同样有缺陷：除了红外光失焦导致星像“膨胀”，还会使日光摄影出现颜色不自然的问题。这些问题可以通过光路中的额外滤光片加以解决。

第三种选项是将相机的内置滤光片替换为一种特殊滤光片，在阻挡红外和紫外光的同时，对于氢α谱线畅通无阻。这样可以允许使用所有类型的相机镜头，并进行日光摄影。尽管色彩还是会轻微失衡，不过通过在相机中设置自定义的白平衡方案，这一问题可以很容易地修复。在数码单反相机的用户手册里可以找到这一步骤的操作指南。

使用自定义白平衡设置，必须使相机处在某个程序模式或者手动模式中。替代办法是，选用外置在镜头上的色彩矫正滤光片，例如MaxMax网站（）提供的X-Nite CC1滤光片或者Astronomik OWB夹入式滤光片（www. ），这就可以允许相机如同改动前一样在全自动模式下使用。

全波段相机的拍摄

正如前文所述，改动后的单反相机可以比现成的单反相机拥有更多的功能。用不同种类的可替换滤光片来限制相机的光谱响应范围，一架全波段的改进数码单反相机（内置滤光片替换为透明玻璃）就能适用于天体摄影、红外摄影，以及常规的日光摄影等所有用途。

我经常使用加配Astrodon熔硅玻璃全波段改正滤光片的佳能EOS 40D数码单反相机进行日光摄影，包括在肯尼迪航天中心的火箭发射。为了用这种改正滤光片在日光下获取更自然的色彩平衡，我经常使用Astronomik OWB夹入式滤光片。更换一个稍有不同的Astronomik夹入式滤光片，还可以用同一相机进行天体摄影。不过需要注意的是，这种滤光片只适用于佳能系列相机，而且佳能的EF-S系列镜头不能采用夹入式滤光片。

专门摄影

全波段改进数码单反相机的光谱响应非常接近CCD相机，因此可以用它进行更专门的摄影，包括窄带摄影和红外摄影。与全彩色摄影不同，窄带摄影、红外摄影或是紫外摄影需要使用特殊的滤光片，以隔离出所需的特定电磁波段。红外摄影通过一个人眼完全不可见的波段，展现了我们周围的不一样的世界，它极其富于美感和艺术感。紫外摄影有一些专门的用途，特别是在法医鉴定中。

天体摄影中，氢α谱线的狭窄波段几乎不受人工光源或者月光的污染，这就让您在城市地区，或是当明亮的月光遮掩了大部分深空天体的时候，也能进行拍摄。Astronomik提供了一系列适用于佳能相机的夹入式滤光片，它们能够隔离出许多特定波段，使您在各种情况下都能进行天体摄影。

使用这些特定的窄带滤光片进行摄影时要明白，数码单反相机传感器使用了一系列红、绿、蓝滤光器（称为拜耳矩阵），每个像元只对这些主色中的一种敏感。这就将传感器划分为一个阵列，其中25%的像元是红色滤光器，50%是绿色滤光器，25%是蓝色滤光器；相机的电子系统会插入这些相应信息，生成彩色图像。因此，通过氢α滤光片的光只能被红色像元所记录；相应地，通过紫外滤光片的光线只能被蓝色像元记录。其它颜色的像素显示的都是噪点，所以在进行数据处理时，只能利用与窄带滤光片相对应的像元。很多数码单反相机天体摄影的专用天文处理软件，比如ImagesPlus（）和MaxIm DL（www. ），可以在色彩转换前分离出这些颜色通道。

正如数码单反相机革命性地改变了摄影技术，改动滤光片后的相机也可以极大地扩展摄影主题的多样性。虽然存在一定的风险，但越来越多的摄影者已经开始探索相机改动所提供的更高性能。这种高性能工具在拍摄天空以及我们周围世界时带来的实用性及灵活性，还会进一步得到提升。