合成明星ps炮照片(什么？天文照片全是PS过的？！)

凌平影画

2022-04-20 11:07:34

很多人对天文感兴趣，被壮观的天文美图带入坑中。但是你知道这些美图是后来做的吗？

有些朋友的反应可能是一脸震惊，什么？天文学也玩网络名人的游戏。回到坑里...

不要走。天文“p图”不是用几个滤镜自拍的事情，而是一项既需要科学知识又需要艺术造诣的精细工作，还能帮助人们更直观地了解宇宙。接下来通过几张名图，和大家聊聊天文美图的“p图”基本功。

为什么这张图形状这么奇怪？

以旅行者1号拍摄的太阳系全家福为例。当时，1990年2月，旅行者1号已经飞行了64亿公里。它回头看了看太阳系，拍下了这张著名的照片。

怎么ps合成照片

太阳系的全家福，1990年2月14日，由“旅行者1号”拍摄。来源NASA

为什么这张图的形状这么奇妙？当然是谜题。

图片的主要部分实际上是由39张独立的照片拼接而成的。其中每个字母标注的地方都是一颗(基本看不见的)行星，比如J代表木星，E代表地球，V代表金星等等。

有拍照经验的朋友可能会问，为什么不直接在这里用广角镜头拍全家福呢？这是因为天文观测的视野通常非常非常小。我能拍下这些照片多亏了探测器想拍下这颗行星的全身照。出发的时候，我带了一个视野稍微宽一点的相机。从天文观测的角度来看，每一张小照片都已经是“广角”了！它周围的六张小彩图是探测器在同一位置用视野更窄的相机拍摄的。

“旅行者1号”拍摄这一系列照片时，需要多次调整镜头方位和设置曝光参数。合成地面时，需要忠实地再现这些变化，以便将画面拼接到正确的位置。

为什么这些图的右上角会有一块缺失？

在下面这些图片中，右上角有一个可疑的缺口。这是怎么回事？其实还是个拼图锅。

三张图分别是:胞衣M100，IC 2944(取鸡星云)，哈勃深度空。来源NASA

有些拍摄任务不需要改变望远镜的方位空，但是由于当时的设计或者技术限制，我们还是要完成拼图。比如“哈勃”望远镜，从1993年到2009年，使用的是第二代广域和行星相机(WFPC2)，有4个800×800的CCD感光器。我们看到的最终照片都是由四张图片组成的。

四个CCD中有一个是不同的。它的视场比其他CCD的小，但它有同样多的像素，所以它可以用来拍摄天体的一部分，供天文学家研究细节。例如，老鹰星云“创造之柱”的照片应该是这样的:

“创造之柱”，1995年4月1日，由哈勃望远镜拍摄。来源NASA

但是，当你把它展示给大众看的时候，你就不得不减少用来放大局部区域的角度，让它和其他三个角度拼接成一个平滑连接的画面。如下图所示，右侧的星云柱上下完美衔接:

有得有失，画面衔接流畅，却造成了没有内容的落差。天文学家是有底线的。他们不会在这里制造假背景。所以哈勃望远镜的很多照片都有这个标志性的阶梯状暗角。直到2009年更新使用了第三代广域相机(WFC3)，这个黑暗的角落才消失。

[S2/]03

在这张图片中，直接相机会烧坏...

除了视力的问题，有时候，画面拼接是因为拍摄对象的条件太极端，一下子看不全。

比如在下面的日冕物质抛射中，SOHO太阳探测器的LASCO光谱仪拍摄到了羽状物质，但是LASCO一直不敢在太阳遮挡的情况下观测日冕。因为如果它在没有遮挡的情况下直接“看”太阳，那将是最后一眼——设备会当场烧毁。下图中间的太阳是探测器上的EIT望远镜在极紫外波段拍摄的。与正常尺寸相比，它被放大并在中间填充，以增强画面效果。这两个仪器，一个看不到太阳，一个看不到外日冕，各拍一部分自拍，合在一起，还挺好看的。

日冕物质抛射，2002年1月8日，SOHO。来源NASA

正常尺寸图片中间的太阳更小|来源:ESA/NASA/SOHO

“磨皮”天文照片绝对是件苦差事...

很多天文美图看起来浩瀚深远，透明清晰，其实原图都是惨不忍睹的。

比如下图是猎户座星云，作者在2015年冬天拍摄的。这不是一部好电影，因为它是愉快地在户外拍摄的。白天只有长焦相机拍鸟，没有赤道仪消除地球自转带来的星光牵引，只好把相机的感光度调得很高，缩短曝光时间。但是相机感光度一高，噪点就上去了，导致无法分辨一些亮点是真的恒星、卫星还是[/k0/]垃圾，还是相机本身的噪点。

这时就需要重叠图像来增强信号，抑制噪声。

请注意图中圈出的四个光点。

猎户座星云，2015年12月。瞿炯派
作者拍了十几张照片，挑选了几张质量较好的，在PS中仔细对齐它们的亮星，然后将上面的图层设置为“变暗”——也就是说，对于每个像素，只显示所有图层中最暗的一个。如果那里有一颗真正的星，它应该在所有层的相同位置都是亮的，最终会显示出来。如果只是一颗卫星，一架飞机，一个高灵敏度造成的噪音，就会被其他图层涂黑，消失在黑暗的背景中。
合成照片如下，画面干净很多，留下了真实的星星，上图圈出来的亮点都没了。我检查过了。它们在每一张照片里，在星星的背景下缓慢移动，也许是卫星。

叠加后的合成照片是不是清爽很多？
在严肃的天文观测中，图像叠加技术当然要比这种“五分钟PS教程”复杂得多。以前面提到的哈勃深度空为例。这张照片是1995年底在大熊座拍摄的非常黑暗的天空区域。除了前景中的几颗银河系恒星，可见的3000多个天体几乎都是遥远的星系，达到数百亿光年。如此遥远昏暗的星光迫使哈勃望远镜花费10天时间，绕地球150周，在同一区域曝光141小时。最后叠加342张照片，去除宇宙射线和地球散射光的干扰，增强真实信号，然后合成了我们今天看到的哈勃deep 空图像。

哈勃空(以及传统上缺失的右上角)|图片来源NASA

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给天文图片上色，既需要审美，也需要知识

光拼叠图片是不够的，上色也很重要。因为各种探测器和望远镜空拍出来的照片其实都是黑白的，如果要看彩色照片，后面就要上色了。

那为什么原始照片是黑白的？这并不是因为技术落后，收集的信息差，事实恰恰相反，因为信息量太大。因为电磁波谱很广，而人眼和大脑能识别的颜色非常有限。在可见光波段之外，你看不到你的手指。仪器在可见光以外的波段拍摄的图像是什么颜色？

所以探测器只是简单的用明暗来表达它看到的东西，附上波长信息，用袋子扔给人类:“这里，这个在微波波段，这个在红外波段，这个在红色波段，这个在绿色波段，蓝色波段，紫外线波段，X射线波段，都是黑白胶片。你自己去看看吧，只要能说清楚就行。”

画的时候怎么画？在天文照片中，每个像素的颜色都要以事实为依据，不像过去照相馆里的老照片，只是涂个红脸红嘴的问题。

上色的时候要权衡三个问题:是真的吗？科学？漂亮吗？三个问题的答案分别对应一种着色方法，当有(jρng)时，(cháng)会冲突，下面会详细讨论。

如果照片最初是在可见光波段拍摄的，着色就非常简单。太阳系各大行星及周边卫星的彩色照片大多是这样的。只需挑出蓝、绿、红三原色对应的黑白胶片，渲染成蓝、绿、红三种颜色。一旦叠加，一张“如真如假”的彩色照片就出来了。这种在可见光波段的着色称为“自然色”。

土星，2013年7月19日，由卡西尼号拍摄。来源NASA

在可见光之外，我们不得不用物理加哲学的思路。例如，以下四幅太阳极紫外图像分别拍摄于17.1纳米、19.5纳米、28.4纳米和30.4纳米。紫外线一开始并不是颜色，但是为了快速识别这些波段，我们不妨按照可见光的波长顺序，从蓝色到红色进行着色。这个色序符合电磁物理，所以非常容易理解和记忆，而且还挺好看的！