马赛克深空摄影入门进阶

马赛克深空摄影入门进阶

马赛克，其实就是平时摄影里面说的接片。在望远镜视角不够的情况下，马赛克可以提供更大的视角。同样的对象，更小的镜子可能一张就可以搞定，马赛克就是用更大的镜子接片来拍摄。这样可以提供远远更多的细节，即使缩图后也可以一眼看出来。同时对器材星点的要求也要低很多。进入深空马赛克摄影这个领域也有半年多了，被它的地狱难度折磨之余，也因为它的魅力一直坚持着。可是网上讲解马赛克的文章很少，就算有介绍基本技术流程的，也大都着眼具体步骤的操作而没有更实战的内容。在这篇文章里，会比较详细地介绍一下马赛克摄影中间可能会遇到的问题，以及如何解决。希望可以成为一个比较完备的入门进阶的资料。

前期

在开始拍摄之前，需要考虑什么样的器材最适合马赛克摄影。马赛克的优势主要体现在分辨率和信噪比上。分辨率方面，口径越大的镜子光学分辨率就越高。马赛克信噪比的分析与一般对象不同，通常从etendue的角度进行计算。etendue是光学系统集光能力的度量，不仅与口径相关，也与传感器面积相关。在拍摄小对象时，传感器通常能完整容纳对象，因此信噪比主要取决于口径。但在马赛克摄影中，需要同时考虑传感器面积。经过计算，最终结论是在使用相同相机的情况下，马赛克系统的集光效率仅与焦比相关，焦比越快的镜子效率越高。因此，在进行广域巡天时，通常会选择焦比较快且成像圈较大的镜子。具体需要计算镜子的etendue（通光面积 x 视野）。

有了合适的器材后，马赛克摄影的拍摄计划会比一般拍摄更为复杂。不再是对准一个地方连续拍摄，而是需要制定一个复杂的拍摄计划。可以使用ZWO的多目标拍摄功能或NINA的高级序列功能来处理。有许多网站和软件可以辅助规划马赛克拍摄，比如Telescopius，或者NINA内置的功能。Telescopius是一个功能强大的平台，可以兼容电动CAA和非电动CAA的情况，对高赤纬的兼容性也较好。其使用直观，可以导出csv文件，直接导入到拍摄软件中生成拍摄计划。NINA的工具虽然可以直接生成目标，但对高赤纬的兼容性较差。

高赤纬兼容性问题涉及天球坐标系。天球坐标系类似于地球坐标系，有赤道、赤纬（纬度）和赤经（经度）。每条纬线平行，但经线在天球的南北极相交，不平行。在低纬度区域，经线可以近似为平行，但在高纬度区域会有明显偏差。即使相机角度固定，比如90度，相机的x轴平行于经线，但在高赤纬区域从一条经线移动到另一条经线时，相机的x轴实际上会旋转。这会导致马赛克规划中横排的相机视角不再是平行矩形，而是带有倾角。如下图所示。这种倾角可能导致图像中出现未拍摄到的区域，形成黑色补丁。因此，在高赤纬区域拍摄时，需要特别注意，可以通过增加帧与帧之间的重叠或使用电动CAA来纠正。

马赛克摄影中还有一个需要注意的问题是中天翻转。在拍摄大面积区域如4x4马赛克时，这个问题尤为明显。为避免中天翻转带来的困扰，建议按列拍摄，即固定赤经，沿赤纬方向拍摄。通过估算每列拍摄所需时间，确保拍摄速度与天球转动速度差异较大，可以避免赤道仪反复横跳的情况。

综上所述，要拍好马赛克不仅需要更繁琐的步骤，还需要对etendue、天球坐标系等基本知识有深刻理解，以确保前期不出错或提高效率。因此，马赛克摄影是天文摄影中相对进阶的内容。接下来将介绍一些后期处理的内容，这些要点也会对前期拍摄产生影响。

后期

马赛克摄影的后期处理推荐以下基本流程：在PixInsight（PI）中使用WBPP进行校准叠加；对master图像进行处理，如剪裁、DBE等；然后在Astro Pixel Processor（APP）中进行马赛克处理，输出每个通道的master图像；最后回到PI进行正常后期处理。为什么不用PI进行马赛克处理？因为PI处理速度慢且效果不佳。为什么不用APP进行叠加？因为WBPP的效果更好。WBPP可以使用grouping keyword（分组关键字）自动将马赛克图像分成多组，每组分别对齐叠加。例如，将帧编号放在目标名称中，如Panel_1_xxx.fit、Panel_1_yyy.fit、Panel_2_xxx.fit、Panel_2_yyy.fit。在WBPP中将"Panel"设置为grouping keyword，就可以实现前两个图和后两个图分别对齐叠加，输出多张master图像，非常方便。具体使用方法有很多细节需要注意，这里不再赘述，可以查找相关教程。

在马赛克后期处理过程中，批量处理是一个非常重要的技巧。例如，4x4 LRGBSHO的马赛克，光master就有112张。PI输出的是xisf文件，但APP不支持xisf格式，只能使用fits格式。为了避免一张张转换，可以使用PI中的ImageContainer进行批量处理。具体步骤是：使用Ctrl+Alt+I打开ImageContainer，加载需要处理的文件，设置输出路径和文件名（注意扩展名要设置成.fit）。然后将Resample过程拖动到ImageContainer图标上，PI就会开始批量处理所有指定的文件。需要注意的是，Resample可能会报错，需要将代码中的noGUIMessages设为true。

马赛克处理后，一个常见问题是图像出现格子状条纹。这通常是由于校准不完美导致的，可能是平场拍摄不当，或者在拍摄时有眩光进入（如大月亮时拍摄）。解决方法包括：前期确保平场和亮场拍摄条件完全统一，避免在大月亮时硬拍；有条件时可以将每个通道分散在几个晚上拍摄，以减少平场纠正的缺陷；后期可以对每个master进行DBE或LocalNormalization处理，但一定要使用DBE而不是ABE，否则可能会出现不自然的大尺度反差。

有些特殊天区还存在特殊挑战。例如，猎户座区域亮星较多，容易产生"圣光"（视野外亮星的光打到某些组件，如CMOS针脚，辗转反射进CMOS感光区域的光）。这种情况可以通过增大拍摄重叠区域，后期裁剪圣光来解决。但要注意同一视野（panel）不同通道的裁剪方式要完全相同，否则可能出现通道对不齐的情况。在天赤道附近，同步卫星较多，这些卫星相对于恒星移动很快，在赤道仪中会拉成一条线。因此，在天赤道附近拍摄时，应避免使用长曝光，而采用稍短曝光并增加张数来排异。

展示

完成后期处理后，展示方式也是一个挑战。直接上传到图片分享网站效果不佳，因为大多数人在手机上浏览时只会快速扫过，无法欣赏到马赛克的细节之美。这种大图更适合像轰炸一样把所有细节一次性展示出来，让观众迷失在细节的海洋中。因此，实体打印或灯箱展示是比较好的选择。打印一个1米长的图挂在家中感觉很爽，现在还在打印一个2米长的图，等有结果了再来更新。

如果需要网络分享，可以采用逐层渲染（progressive rendering）的技术手段，就像百度地图一样，随着放大不断加载新的细节。在Photoshop中可以直接选择文件->导出->Zoomify来实现。

以上简述了一些马赛克摄影过程中可能遇到的挑战，以及如何在实战中解决这些问题，包括相关的理论知识。希望可以让大家在开始拍摄第一张马赛克时少走弯路。目前正在进行更大规模的天球马赛克项目，遇到了更复杂的问题，比如需要了解不同球面投影方式来进行坐标换算，编写程序生成每天的拍摄计划（几百个panel），使用更复杂的可视化软件实现VR观星等。等有更多进展再来分享。