🌌 银河与星空
500 法则与 NPF 法则:怎么把星星拍成点

星星并不老实——夜空每小时大约转 15 度,快门一直在跟这个转动悄悄赛跑。两个简单的公式就能算出:一个光点拖成一条线之前,快门到底还能开多久。这两个公式一学会,星点锐不锐利就不再是运气问题。
锐利的星点不靠手稳,也不靠运气好,它是一道算术题。地球在转,天空看着也在转,快门能开多久有一条硬上限——超过这个时间,每颗星在传感器上走过的距离就足以拍成一条短线,而不是一个点。好消息是:这条上限完全能从焦距、光圈和传感器推出来。估算它有两个法则,一个又快又宽松,另一个更较真,放大到像素级看时也诚实得多。
星星为什么会拖尾:夜空每小时移动约 15°
这一切都源于一个事实。地球相对恒星自转一周是一个恒星日——约 23 小时 56 分钟——换算下来大约是每小时 15 度的天空视运动。听起来慢,可相机会把它放大。透过镜头,一颗星在画面里一秒一秒地挪,一旦挪过一两个像素(或者超出照片上肉眼能容忍的程度),光点就成了短线。
所以“星点”快门时间说到底是在回答一个问题:星星要移动多久,才会糊到超出能接受的程度?广角镜头撑得住更长的曝光,因为每颗星每秒在画面里挪过的比例更小;长焦镜头把这点位移放大,可用时间随之大幅缩水。这个取舍正是两个法则共同的出发点。同样的原理反过来用,就是如何拍摄银河里故意让星星拖出弧线的做法。
500 法则:快速、简单、宽松
经典的入门方法是 500 法则。以秒为单位的最长曝光时间,大致等于 500 除以等效焦距:
t_max ≈ 500 / (焦距 × 裁切系数)
裁切系数用来修正比全画幅小的传感器(大多数 APS-C 机身约为 1.5×,M4/3 为 2×)的影响,因为更小的传感器会裁切画面,把位移放大得就像用了更长的镜头一样。几个实例:
| 镜头与机身 | 等效焦距 | 500 法则给出的快门时间 |
|---|---|---|
| 14 mm,全画幅 | 14 mm | ≈ 36 秒 |
| 24 mm,全画幅 | 24 mm | ≈ 21 秒 |
| 16 mm,APS-C(×1.5) | 24 mm | ≈ 21 秒 |
心算很容易,用一台像素不高的相机随手拍一张也够用。但要留意它没算什么:光圈,还有传感器上像素排得多密。1200 万像素和 6000 万像素的传感器得到的答案一模一样——这显然不对,因为高像素机身会把同样的位移解析成更长、更扎眼的拖尾。500 法则定型于像素不高、照片只小尺寸出图的年代,放到今天的机身上就偏乐观了。
NPF 法则:更严格、按传感器调整、更精准
NPF 法则是现代的修正版本。目标不变,但纳入了 500 法则忽略的两项——光圈和像素间距(每个像素的物理尺寸有多小):
t_max ≈ (35 × N + 30 × p) / 焦距
式子里 N 是光圈值(例如 2.8),p 是以微米为单位的像素间距——大致等于传感器宽度(毫米)除以横向像素数,再乘以 1000。传感器越密,p 越小;镜头光圈越大,N 越小。两者都会把允许的曝光时间往下压,因为放大到像素级看时,它们都让拖尾更容易露馅。(完整版公式还会按星星的赤纬——它离天球赤道的角距离——做微调,靠近赤道的星走得最快,靠近天极的几乎不动;这一步应用会自动算好。)
代入真实数字看看。以一支 20 mm f/2.8 镜头装在一台 2400 万像素全画幅机身上为例,像素间距约为 5.9 微米:
t_max ≈ (35 × 2.8 + 30 × 5.9) / 20 ≈ 13.7 秒
同一支镜头,500 法则给的是 25 秒,NPF 法则给的是不到 14 秒。缩到网页尺寸看,两张都还行;在屏幕上放到 100%,25 秒那张能看出细细的线,14 秒那张还是点。传感器越密,这个差距越大——这正是高像素机身必须用 NPF 法则的原因:它们的解析力会把老法则当年根本看不见的位移全暴露出来。
选择哪个法则——以及它带来的取舍
一个简单的记忆方式:
- 500 法则——心算快,适合分辨率较低的传感器,或者只会小尺寸浏览照片的场合。把它给出的结果当作一个宽松的上限。
- NPF 法则——只要会裁切、放大打印,或使用高像素机身,就用它。两者结果不一致时,以较短的时间为准。
但快门变短是有代价的。感光时间少了,就意味着进光量少,只能开大光圈、提高 ISO 来补——而 ISO 一高,噪点(暗部那种颗粒状的斑点)就跟着来。这就是单帧星空摄影的核心矛盾:锐利的星点或干净明亮的画面,很难两头都占。
出路是堆栈。噪点是随机的,星星和暗弱的细节不是。用能保住星点的 NPF 快门时间,拍多张取景完全一致的照片,再叠加平均——随机噪点相互抵消掉一部分,真实信号原样留下,干净程度大致按帧数的平方根提升(四张约少一半噪点,十六张约少四分之三)。这样既拿到长曝光的亮度,又保住了锐利的星点,因为每一张单帧都待在自己的拖尾极限之内。拍摄全程让相机纹丝不动,后期才对得齐。
这些都不用在野外戴着头灯手算。应用会按手上的镜头、光圈和传感器,同时算出 500 法则和 NPF 法则的时间,旁边还有拍夜空要用的其余摄影计算器——到现场之前,快门时间心里就有数了。
Viewpoint 如何帮上忙
星点曝光计算器会按你的机身和镜头,同时算出 500 法则和更严格的 NPF 法则的上限,不必摸黑心算,直接读出星星开始拖尾前的最长曝光时间。计算器免费使用。
快速上手清单
- 记住根本原因:夜空每小时移动约 15°,快门越短越安全。
- 用 500 法则快速估个数:
500 ÷ (焦距 × 裁切系数)。 - 机身像素高,或者打算裁切、放大打印,就用 NPF 法则再收紧一步。
- 两者对不上时,取较短的那个,再开大光圈、提高 ISO。
- 对准一颗亮星仔细手动对焦,用 RAW 格式拍摄,并锁紧三脚架。
- 按锐利星点的快门拍出来太暗,就把多张设置相同的照片堆栈起来压噪点。
