「干货」FayPang:手把手教你用手中相机见证中国航天历程(完整版)

2023-07-13 10:04
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目前很多朋友留言问我国际空间站凌日月怎么拍,今天我就手把手从零开始教大家怎么拍摄空间站或者其他人造天体进行凌日凌月的拍摄。


庞笑飞(FayPang)8KRAW签约摄影师、结构工程师


阅读本文需要三分钟,请收藏后查阅


我们先通过百度图片具象的了解一下中国空间站(China space station)和国际空间站(International space station)的结构吧!


中国空间站(CSS)

图片来源于百度

国际空间站(ISS)

图片来源于百度


先发张我自己拍摄到的空间站凌日的照片开启这次手把手教程。


下图可能是我目前能拍摄到的最清晰的国际空间站凌日的画面,配合百度出来的国际空间站结构图我将每一个部分全部标注在我拍摄到的空间站画面中!检索结构图也是一个学习的过程,iss国际空间站已经持续服役20余年,完成了不知多少任务,据说会在将来的几年内终止服役。


拍摄器材:索尼a1+索尼 FE 200-600mm F5.6-6.3 G OSS+2.0倍增距镜/增倍镜(SEL20TC)

拍摄参数:1200mm f13

拍摄地点:上海张江拍摄时间:2023年4月22日


拍摄空间站凌日凌月你需要了解的有以下几件事情


1.需要什么设备

2.在哪查凌日凌月时间地点

3.需要什么天气

4.什么样的凌日凌月值得拍

5.什么时间按下快门


我们一样一样说


一. 设备



相机

首先:你需要一台连拍速度过得去的相机和足够长焦距的镜头,一般我们拍摄的空间站凌日月都在0.6秒以内,上图这个空间站穿越太阳的总时间是0.56秒,这就意味着在这0.56秒中能够连拍数量越多,你获得的空间站画面就越多,有些大佬拍摄的凌日合成之后会变成这样婶儿的,所以你的连拍速度越快,你拍到良好状态的空间站画面的可能性就越大,我这张照片使用的是索尼A1,每秒最多拍摄30张,所以在0.56秒的时间内,拍摄到了了17个空间站的凌日画面,最后通过堆栈合成在了一张图中呈现出这样的画面。


你的相机除了需要连拍速度高以外,还需要有足够的分辨率,不管在其他题材上分辨率重要性如何,在空间站的拍摄中分辨率绝对是重中之重,哪怕你拍摄的速度不够,但是足够的分辨率必然意味着更多的细节,就以下图这为例,太阳能板的中间这条缝,如果你的分辨率不够,可能你根本无法拍摄记录下来,这个道理相信大家不难理解。拥有的细节不够多,自然也就不足以让追求极致的你满意。个人认为4000万像素的相机是这个题材的入门规格。



所以目前主流的无反相机4000万像素以上的相机我们捋一下(不准确不负责统计)


这张表中我们可以看出索尼A7R4和A7R5的分辨率最高,各品牌的最高端机器的每秒连拍数都是最高的在30,20左右。个人觉得表中主流机型都可选,追求更加极致可以用钱解决买尼康Z9,索尼R5(侧重像素)、A1(侧重速度)。



镜头

说完了相机,我们说说镜头,这个题材是越长焦距越好,超长焦,超超长焦都不为过,三厂无反的主流长焦镜头如下:


焦距越长越好,光圈越大越好。以200-600mm镜头为例,增距2倍后等效1200mm,打开机内super35加上1.6的倍率后等效焦距为1920mm。当然钞能力强大的选择10万级别的定焦大光圈镜头是绝对爽歪歪的,但是给预算不充裕的伙伴们的建议是:


1.索尼在这个题材上能选原厂尽量不选副厂,由于索尼相机目前不支持副厂镜头的增距,所以如果你想拍摄空间站题材,不建议使用副厂镜头而且200600这支索尼镜头加持x2增距镜,我个人直观的感觉是画质非常让人惊艳。个人也请教过几位大佬,都说索尼在200-600这支镜头的长焦端加增距镜可能有特殊优化。


2.尼康今天发布了NIKKOR Z180-600mmf/5.6-6.3VR,而且你要知道索尼就是你最大的副厂,有一个神奇的转接环Etz-02,只有1mm+厚度,但是可以把所有索尼E口镜头转接成尼康,所以恭喜你,尼康用户成为拥有最全镜头组的尊贵用户。

NIKKOR Z 600mm F4 TC VR S这个镜头我觉得有必要单独拎出来聊聊



有趣的是这个镜头内置1.4增距镜,所以再外置一个x2.0增距,镜头本身就可以获得全画幅1680mm焦距11.2/f光圈的变态数据。只能说非常变态了(虽然别人也能1.4+2.0叠叠乐)。


3.佳能原厂有啥买啥,800f11太香了。


说完镜头,咱们聊聊必备的配件



配件--脚架

由于这个题材是超长焦,脚架的不稳定会放大任何小小的抖动,所以你必须有一个能够稳定使用的三脚架,脚架的架设高度也不建议太高,一般我最多展开两节,记得架得太高再好再贵的架子稳定性也会有问题。



云台比脚架更重要。多数时候我们拍摄空间站仰角都接近90度,所以你的脚架需要可以竖直指天。个人认为齿型云台对于超长焦指向的调整最为方便。在选择的时候注意看前后俯仰这个参数,尽量接近+90度。这里借用某品牌的某款齿型云台示意图进行示例。



其实在购买云台之前有一个体验挺重要的,带着相机镜头去专卖店代理商处试一试,云台旋钮拧紧试试看,会不会有很大的旷量,会不会在锁紧时候对构图有比较大的改变,这些都还比较影响整体的使用体验。



配件--太阳滤镜

如果你拍月亮,可以无视本条

如果你拍太阳,这条是重中之重!!!



我的示例图是拍摄凌日,太阳那么亮那么热,如果没有足够的减光镜,直接怼太阳相机镜头烧坏只需一瞬间。


本图使用了索尼官方200-600镜头镜组示意图为了方便大家理解,示意性的画了个光路(完全非真实光路)


相信大家都曾经做过放大镜聚光实验,同理当我们把太阳光聚集到CMOS表面,你只会得到烧焦的CMOS,光圈,快门帘。 


以上两张图片均为网图来源https://imgur.com/gallery/vdJHu


所以请打开某宝某东,你的选择有两种:巴德膜,ND100000滤镜



先说巴德膜,市场上常见的是3.8和5.0两种,我的经验是,直接购买5.0的,别问为什么,下面的透光率参数只是为了让我的教程显得更加专业而已。


D= 0.1 = 80% 透光率 ( percent of transimission )

D= 0.25 = 56% 透光率

D= 0.4 = 40% 透光率

D= 0.5 = 32% 透光率

D= 3.8 = 0.0158% (两万分之三)透光率

D= 4.0 = 0.01%  (万分之一)透光率

D= 5.0 = 0.001% (十万分之一)透光率

D= 6.0 = 0.0001% (百万分之一)透光率


事实上说明一下为啥买5.0,因为一般来说朋友们的DIY能力没那么强,事实上如果是我们常规拍摄,3.8可以将ISO降的更低,但是3.8的巴德膜成品市面上很少有卖,所以如果你动手能力强,某宝买一块3.8的巴德膜,另购一个与你镜头口径一致的UV镜支架,DIY一把也是一种不错的选择,但是如果你DIY能力一般或者不想费那个劲儿,那还是老老实实的买5.0的巴德膜,或者那块传说中的ND10W。


⬛  玻璃滤镜ND100000(等效16.7档巴德膜5.0)



NiSi ND100000 太阳滤镜


我的前两篇文章《手把手教你拍空间站凌日凌月-滤镜》中写到了NiSi的ND100000太阳滤镜。



其实最开始我拿到这东西的时候我有点怀疑它存在的意义,毕竟200左右就可以找到这滤镜的平替—巴德膜。但是当我用了之后,我发现,太爽了也。


ND与巴德膜的区别主要在于以下几点:

可靠!双面纳米镀膜

坚硬!精度高不易破损更耐用

平整!高清光学玻璃材质

小巧!收纳方便占据更小空间



相信用过巴德膜的人都会懂这个动图,拍好盖上镜头盖儿就走人是多舒服。


请千万注意我以下说的话!比使用合适的滤镜更加重要的!!

拍摄之前的操作顺序为:先装滤镜再找太阳!!!

拍摄结束的操作顺序为:先拆相机再卸滤镜!!!


写上面这些话的原因就是因为就在今天2023年6月21日。有个朋友就因为拍完了把滤镜一拆,没想到镜头还怼着太阳,直接快门帘报销!就算你关了相机,但是凸透镜永远在那里!



配件--快门线

这个没啥要求,只要能用就行



在哪查凌月时间地点


说完设备我们正片开始

聊聊怎么测算在哪查


测算

目前常用的查询凌日凌月有两个方式:


第一种测算方式:transit-finder网站

网址在这里https://transit-finder.com/


点开网页你会看到这样的界面,界面是啥意思我都用红字解释了一下



确定测算范围圆心很重要,只有这个参数确定,你才能在自己成功筛选自己能力范围内的凌日月发生时机。当你选择Select from map后出现的界面如下,你可以用鼠标随意点击,确定测算范围的圆心,离开这个界面看好右上角Save&Close,这个网站所有的地图进入后都是通过右上角按键进行退出的,朋友们记得就好。



当你确定所有测算条件后,就可以点击这个CALCULATE,进行测算



经过短暂的计算,便会出得到为你筛选的凌日月时机



下图为测算完成的界面,预览图并不准确,真实情况你需要点击红色箭头指向的SHOW ON MAP进行查看,如果你点击蓝色箭头指向的MORE INFORMATION,你会得到更多关于此次凌日月的信息



下面由我给大家翻译一下本图内容(自动图片翻译哈,我就不校准了,大家大致了解一下即可)说明一下,你可能看到过亮的空间站或者是黑的空间站,这个主要就是看最后的那一行里(the CSS will be illuminated-空间站将会被照亮



点击SHOW ON THE MAP


你会看到本次凌日月的详细信息,包括中间的蓝色粗线(可观测到凌日月的范围)蓝色粗线中心线(可观测到空间站飞过太阳正中心线的位置)绿色虚线圆圈(以你在前面界面确定的测算范围中心,及测算范围车程划定的筛选区域)以及我们的红线框出的预览框包含本次凌日月状态预览以及主要参数。



对我们来说最有意义的有几个参数:


1.CSS/ISS尺寸/角大小(红色箭头指向)后均称“角大小”,这是观测者所看到的天体大小所用的角度、角分或角秒叫做角大小。这个参数越大,就说明拍摄的空间站越大。最直观的体现是我的范例图,这个空间站的角大小约为60”。


2.CSS/ISS凌日月总时长(蓝色箭头指向),这是空间站划过日月的总时间,为3.25秒


3.凌日发生的准确时间(黄色箭头指向),这是空间站划入日月表面的24小时制时刻。由于状态较好的凌日月时间非常短,所以你需要非常确定这个时间并提前1到2秒用高速连拍档位进行拍摄。


4.凌日月可观测的范围(蓝色粗线,以及粗线中心线),粗线的中心线是理论上空间站穿过日月正中心的观测位置。粗线就是可以观测到的大致范围。你可以放大地图,查看细节选定拍摄点位。有一个需要注意的事情是,空间站会因为很多种原因改变轨道,所以哪怕在规划拍摄的当天,都需要保持更新多次重新计算确认。



时间

关于时间这件事儿,我们需要展开说说,由于我们的手表,手机,电脑的时间显示其实都并不是准确时间,我们需要一些辅助软件进行时间的准确指示,这里推荐一个网址:https://time.is/ 进入后界面为下图



你需要做的是提前预判太阳或者月亮的移动方向并在时间到达测算发生时间之前1秒到2秒开始按住快门线,相信我,如果你做到了以上,你一定可以拍到。记得我们用的是1200mm或者等效1960mm,太阳和月亮会以肉眼可见的速度在你的镜头里移动,要及时调整及学会预判太阳和月亮移动的方向。


第二种测算方式:天文通app



在微信小程序里找到天文通软件,并点击白色箭头指向



这时候空间站凌日月预报功能就会被你发现



测算方式类似,网站可以单独选择前目标(中国空间站,国际空间站,哈勃)。



至于凌的天体,那天文通可就厉害了!如下图所示,可以测算凌各种天体,最近已经有几位大佬在拍摄凌土星,金星等等了,只能感叹太卷了,也感叹工具也太强大了!


浦石老师 中国空间站凌金星


郭辰洋,路越老师拍摄的国际空间站凌土星


郭辰洋,路越,刘凯老师拍摄的中国空间站凌木星


郭辰洋,路越老师拍摄的中国空间站近掠木星


郭辰洋,路越,刘凯老师拍摄的中国空间站凌织女星


看到这几张的时候,我唯一的内心波动就是,噗通。。膝盖疼!


天文通凌天体的界面如下图,大家可以尝试一下,不过这些天体就未必是普通无反相机和镜头可以完成的了



天文通经过测算会给出一些凌日月时机,大家只需要使用同样的方式即可到达位置拍摄。



当前主流的测算方式除了TF和天文通,还有巧摄,https://satshadow.top,都可以达成目标,大家可以自行选用。重要的是一定要记得在拍摄前尽量频繁的刷新测算,我们曾经经历过在拍摄前4小时空间站变轨的情况。


请提前1~2个小时到位,因为光看地图你无法确定场地是不是真的适合,可能有树,有楼遮挡。



需要什么天气


什么?

你以为学会了这些就能拍到空间站凌日月了?

不好意思,还差的很远

想要做一个合格的摄影师

你还需要会看天气

那么我们来聊聊什么天可以拍!

光板天!没有云!


对,用屁股想想都能知道,云挡住了太阳月亮还拍个der的凌日月,对吧?


所以我们怎么才能知道后面几天有没有云,适不适合拍摄呢?这里推荐两个软件给大家,meteoblue 和 windy,排名不分先后,都很牛批,相信我,学会了这两个软件,你可以独立预测火烧云!



我们今天就来简单的给大家科普一下这两个软件天气查询方法和云图信息的读取,在正式开始前,希望大家可以了解到,不管是哪种题材的摄影,我们需要掌握的不光是当前的气象状态,还需要了解天气的发展趋势,它的变化过程和变化趋势是让我们可以更加准确掌握分析软件数据的重要因素。


meteoblue


软件打开界面可以看到这些信息,蓝色箭头标识是默认获取当前位置,红色框内可以点击进去输入地址,由于这个软件是英文版,你需要输入拼音,比如陆家嘴,就输入lujiazui;苏州,就可以输入suzhou;福建,就可以输入fujian。



接下来我们来看看云图怎么看吧


蓝色框里面意思是云的密度,通过这里的灰色深度与云图匹配可以判断云的密度多少,图中颜色越深的灰色,代表云密度越大,红色箭头指的是高度,单位是公里



我们可以看对应时间下的云顶部的高度,比如下图红色竖线对应的时间,就代表大概晚上6点钟,高云密度大概在70~80%左右,属于密云,底层云的顶高度大概在300米左右可能会有云雾缭绕的感觉的低云



下图中红色的箭头是风速你可以看到6点左右风速很低的,基本上6~8公里每小时,紫红色的那个是风向,上北下南左西右东常规操作



所以这样看来,我们拍摄空间站最喜欢的是下图这种没有灰色云层的天,太阳无遮挡。当然也并不是有云就完全无法成功,但是在凌日月的时间上空出现比较密的厚云,就不建议去赌了,记得meteoblue查到的是你设置的坐标位置的正上方云层状态



windy


windy的界面可能更直观一些,蓝色框框里面是云的界面,你可以通过高中低云的切换来看各层云的状态,也可以通过左下角的播放键观察云的运动趋势,通过趋势的判断就可以大致了解当天的云相会向好还是劣化。记得哦,每层都需要看一下,否则高云是没了,低云满满的你也啥都看不到。





视宁度

除了天气,有一个非常重要的指标是叫做视宁度。视宁度指望远镜显示图像的清晰度。空气在不同高度和位置温度的差异导致气体的强烈对流,对流就会产生空气密度差,进而发生折射率的差异,于是穿过空气的光线就不再稳定了。用大家能听得懂的话来解释就是:空气虽然是透明的但是气流仍然会影响拍摄效果,你肯定见过电视剧里夏日马路上抖动的画面,就算你选择一个万里无云的天气,太阳无任何遮挡,你可能都拍不到理想的细节。

一般来说南方视宁度比北方好,海边城市的视宁度要好于内陆地区,海拔高的地方视宁度比海拔低的地方好。我们需要一个稳定的温度梯度的环境来保障良好的视宁度。


来来来,我们说说怎么降低视宁度对你拍照成像的影响:


1.热平衡-预热,没错你没听错,拍照也需要预热(这个预热不光是让机器热起来,也包括让设备冷下去)。所谓的预热就是需要尽量降低相机设备与环境的温差,不要怕设备被日晒风吹,提前十分钟才宝贝的把设备拿出来架相机。早点到位,让镜头相机接受环境温度,不管是炎炎夏日还是酷冷寒冬,都一样,30分钟的热平衡工作会让你获得更好的成像效果。


2.选址,这里我随手查了几个我们国几个天文台选址,大家可以观察一下有啥相同之处。


深圳市天文台


江南天地天文台


上海望舒天文台



香港天文台


紫金山天文台


没错,要么全都离水不远,而且有些在山上!人家天文台都这么建,总归有它的原因。


如果白天拍摄,边上的湖泊就像是一个温度的调节器,水的比热容大,白天升温缓慢,不容易形成热气流上升干扰,而且水面上的空气灰尘较少,垂直方向透明度更高。在夜晚也是一样,水边就像一个热源把白天吸收到的热量在夜晚散发出来,同样可以平缓温度梯度,最终形成更好的视宁度,但是我们不要忽略水面的水汽蒸发,这个因素可能也会对夜间的视宁度造成一定的影响,关于夜间水边视宁度,我没有理论依据,没有找到佐证,如果大家有文献可以参考欢迎留言联系本人提出。


特别想说的


不要以为我说要海拔高好就跑去楼顶,去阳台上开窗拍摄。记得楼顶和阳台是很大的热交换处,大家可以试试看在阳台打开窗拍摄太阳或者其他天体,你可能获得的是扭曲抖动的状态。空调外机,建筑物排风口,热力管道附近,都需要避开!


核心技术已经分享完毕了

我们来看看什么样的空间站凌日月值得拍吧



什么样的凌日月值得拍


其实空间站这个题材就像拍火烧云,第一次拍不管怎么样的云,都觉得好,但是拍的越来越多,你想要的就越来越高,普通的火烧云就满足不了你的胃口了。我们来看看各种大小的空间站凌日和太阳大小的比例,这样有利于朋友们提前了解自己是不是可以获得自己想要的画面





上图角大小9.48,为沈老师 5月13日拍摄的css凌日,凌日时间0.56s


因为目前中国空间站的大小比国际空间站小一些,所以虽然凌日时间一样,但是空间站与太阳的比例完全不同,朋友们可以参考这个尺寸进行选择拍摄,还有角大小3~4的,个人觉得基本上没有太大拍摄必要。


以下是panda老师拍摄的三次凌日月,并附上具体参数,大家可以观察一下角大小来判断大致成片状态。自行选择是否拍摄。







2022-10-21,04:19:26.08•凌月

国际空间站角度尺寸:37.57“;距离:735.48 公里

角距:2.5′;方位角:90.5°;海拔:31.8°


总结


凌日月时间1~3秒这种,个人不建议拍摄

ISS(国际空间站)凌日月1秒以内可以考虑尝试,0.6秒以内属于绝佳

CSS(中国空间站)0.6秒内状态比较好,否则实在太小


如果你耐心看到现在,我想你已经大致知道拍摄的思路和一些必备的知识了。在文章的最后我想介绍一下一些小技巧,或者说是一些避坑的点:


1.Super35:我在前面说过很多次相机的super35模式,开super35目前看对画质是没有太大影响的,而且由于太阳月亮占画面比例更大了,我们对焦也会变得更加方便。所以在你的焦距不够的情况下可以考虑打开相机的super35模式。


2.对焦:对焦是最重要的,一般来说焦距锁定太阳或者月面,空间站一定是合焦的状态,但是有一点小小的经验告诉大家,索尼的200-600镜头有一定的几率在合焦情况下偶发性的脱焦,所以大家记得拍摄的时候务必在三确认对焦。别问我怎么知道的


3.脚架云台:云台是重中之重,重中之重!我们用的是超长焦,云台一点点问题都会被无限放大,锁不紧,不稳定,调节费劲都是缺陷。


4.拍摄参数:这个题材主要是要保障空间站清晰,显而易见,相机像素量越高快门速度要求越快,目前的经验是索尼A1的5010万像素,1/3000快门速度是安全的,R4和R5的6100万像素大致需要1/3200,常规计算其实都比此快门速度要更快一些,大致1/4000~1/5000。具体的计算方法见后面专题。拍摄时候朋友们按经验拿捏一下即可。由于200-600mm的镜头多数在600mm焦距是6.5光圈,所以增距2倍后,焦距变成1200mm,光圈变成13。拍摄这个题材最最重要的就是快门速度,第一优先级是保障快门,ISO可以适当提高!


关于快门速度咱们展开说说



什么时间按下快门


我做了这样一个动图,图中黑色的主体假设为空间站,黄色区域假设为太阳或月亮表面,每一个方格代表一个像素。



我们拍摄空间站希望得到的每一个瞬间固定下来的都是无拖影的瞬间,去除一切动态模糊。所以如果空间站穿过日面的总时间为0.52秒,日面直径占3000个像素,我们可以假设空间站穿过天体表面最大距离(正中),显然通过计算得到每一个像素通过时长为0.52/3000=1/5769 s,所以我们理论上需要的快门速度应该比1/5769更快,才能够保证去除动态模糊的效果。


那么接下来我们如何确认自己拥有的相机,镜头搭配获得的天体直径像素量有多少呢?这里有一个简单粗暴的估算方法:


先使用自己的设备进行一次日面或者月面的拍摄,导入photoshop,如下图在软件中使用红色箭头操作进行裁切,裁切时要注意四个白色箭头均需要贴合日面外廓。接下来在蓝色方框位置可以看到本次裁切剩余的像素量,也就是我们所说的日面直径所占像素量。得到了这个像素量,再结合已知的穿过日面时长0.52s(例),可得0.52/2600=1/5000 s。




本案例使用的是索尼A1,5010万像素,搭配1200mm焦距进行的拍摄,日面直径像素量为2600,0.52秒凌日时长,理论上合适的快门速度为1/5000s。


后面两款相机在相同焦距,下日面直径的像素量采取等比推算


索尼A7r4,6100万像素,搭配1200mm焦距进行拍摄的日面直径像素量推算为2860,0.52秒凌日时长,理论上合适的快门速度为1/5500s。


索尼A7r3,4200万像素,搭配1200mm焦距进行拍摄的日面直径像素量推算为2394,0.52秒凌日时长,理论上合适的快门速度为1/4603s。


拍摄时机:一定要记得提前2秒按住快门线用最快连拍模式,当然也不要提前过久,索尼A1的最高连拍时间大概4秒~5秒!其他相机也有一定的高速缓存限制,所以提前过久也会造成连拍速度突降,你需要提前了解自己相机的拍摄和缓存能力。



感谢大家有耐心看到这里

希望朋友们都可以拍到

自己心目中的最美空间站凌日月!

让我们一起见证中国和世界航天历程!


图文/FayPang

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NiSi耐司隶属珠海川富光学技术有限公司旗下品牌之一,作为专业电影及相机光学滤镜品牌,与单词”NICE”的发音相同,寓意产品质量精益求精。一直自主研发创新,拥有近二十多项专利技术(部分全球专利)。NiSi耐司涵括了圆形滤镜、方形滤镜、滤镜支架、电影滤镜等。