漂亮的照片那些漂亮的星云照片是怎么拍出来的？

大家可能会觉得这些照片都是直接照的如上图，那些星云是那么的五彩斑斓，让人叹为观止。但事实上，每一张图片都经历了从一开始捕捉图像数据到最终出现在我们的彩色屏幕上的多层处理和加工。而那些在泰国之外的巨人空可能实际上并没有你想象的那么美好。

图1是马头星云IC 434(右上)和NGC 2023星云(左下)的两张照片，上面这张和我们通常看到的大多数星云照片一样经过处理。另一张是所谓的“自然色”照片，它基本上记录了人眼观察马头星云时的样子。

对比两张图，你可能会有点失望。我想问为什么科学家，媒体，编造了图1中这么华丽的颜色来欺骗我们。其实不是这样的。细心的人可能会发现这两张图包含的信息是不一样的。上方左下角的NGC-2023星云显然包含了许多细节。也就是说上图不是从下图修改过来的，我可以肯定的告诉你，多余的细节不是人画的。

那么这些细节是从哪里来的呢？还有下图中艳丽的紫色是怎么从上图中消失的？从什么是颜色开始。

所谓的颜色，其实只是对光波长的一种感知，也就是电磁波。我们称波长为620–750纳米(10-9m)的光为红色，570–590纳米为黄色，450–495纳米为蓝色，依此类推。此外，还有许多波长的光超出了我们肉眼可以看到的范围。比如红外线，紫外线，等等。

对于天文学家来说，其他波长的光和可见光一样重要。其他波长通常可以提供可见光无法提供的信息。举个例子，一个黑洞在可见光下是完全黑暗的，但是它边缘高速加速的物质释放出的X射线我们可以探测到。

图1上面的图片实际上是用三个近红外窄带滤光片拍摄的。换句话说，这张图片的三种颜色，红、绿、蓝，实际上代表了三个波长范围，但这三个波长范围不是原来红、绿、蓝代表的三个波长范围，而是属于红外线的三个波长范围。

所以，其实第一张图并没有任何骗人的成分，只是因为它原本的三种颜色我们看不见。为了让我们看到，我们只能用红、绿、蓝来代替原来的颜色。

大部分星云照片拍摄的时候，其实拍了好几次。每次拍摄都将使用不同的滤镜，只有特定波长的光才能通过，并分别获得灰度照片。从黑色到白色的灰度代表照片曝光时由该网格的光敏元件检测到的光子数量，也称为光强。黑色表示完全没有光，白色表示大量光子被那个格子的感光元件探测到。天文学家大部分时间只分析这些灰度照片。图2显示了猎户座星云在不同滤镜下的三张照片。

乍一看可能感觉差不多，但仔细看就会发现不同波长提供的细节不同。图3列出了哈勃望远镜上配备的滤光器。

所以我们看到的每一张哈勃望远镜的照片，其实都是通过不同滤镜拍摄的几张照片的合成。在这个合成过程中，一个重要且主观的步骤是给不同的波长范围添加颜色。为了达到最漂亮的效果，可能分配的颜色不一定是红、绿、蓝，而是棕色和奶油色。

但是请不要因为看到的颜色不是真的颜色而感到沮丧。虽然后来添加了颜色，但是单个滤镜拍摄的照片永远不会被分配两种颜色，不同的颜色肯定代表同一张成品照片中不同的波长范围。也就是说，成品图片所表达的信息与灰度图片是一样的，只是表达方式变得更为大众所接受。在不同的波长范围内加入不同的颜色，让我们可以看到这些肉眼无法直接看到的“颜色”，这不是很神奇吗？

拍摄星云主要有两种滤镜:窄带和宽带。星云发出的光的波长是特殊且固定的，很容易与城市光害的光区分开来。窄带滤光器是指仅通过小波长范围(通常小于22纳米)的滤光器。宽带滤波器允许更大的范围，但两者都可以有效地消除卤素灯和荧光灯发出的光。宽带滤光片不能有效消除部分LED灯发出的光，但对于一些昏暗的目标，在地面观察时窄带滤光片提供的成像光太少。所以，两者各有利弊。

除了波长，拍摄过程中还有其他需要担心的事情。首先，因为大多数被拍摄的物体都很暗，所以当照片曝光时，光敏原件需要更长时间才能捕获足够的光子。但是因为地球是旋转的，时间长了就会偏转。为了保持望远镜对准同一个目标，需要使望远镜随物体移动。另外，为了减少光学色差，哈勃望远镜这种更精确的望远镜是不能拉远拉近的，因为会改变镜头的排列，所以每次能照亮的范围通常是固定的，而且这个范围通常很小，所以要得到一个大的，很多小块必须拼接在一起。

你看，我们最后看到的每一张成品图片都要经过漫长的拍摄过程，拍摄后还要经过上色、拼接等后期处理。说了这么多，希望以后看到那些天文照片的时候，不仅能感叹宇宙的伟大与壮丽，也能看到背后的人所付出的努力。(本文由@Mangle Kuo提交)

以下两分钟视频，以螺旋星系NGC3892为例，向我们展示了哈勃图片从拍摄到制作的完整过程，由@柚子木字幕组翻译制作

来源:

一:维基百科:“天文滤镜”

http://en.wikipedia.org/wiki/Astronomical_filter

二:哈勃望远镜网站:“天文图像处理导论”

http://www . space望远镜. org/projects/fits _ liberator/impoc/

三:哈勃官网:“图片背后:颜色”

http://Hubble site . org/gallery/after _ the _ pictures/meaning _ of _ color/

四:罗素·克罗曼天文摄影网:“马头星云IC 434和NGC 2023自然色星云”

http://www.rc-astro.com/photo/id1071.html

五:安的天文新闻:“马头星云IC 434和NGC 2023星云”