✨ 星轨

堆叠星轨:软件端的完整流程

示意图:多张短曝光通过变亮混合叠加,形成连续的星轨

堆叠星轨才是如今那些平滑发光的星空圆弧照片真正的拍法——不是靠一次马拉松式的长曝光,而是在软件里,把一叠普通的短曝光照片一帧一帧叠加出来。一旦理解了背后那条唯一的混合规则,整套流程就会变成一门可以重复执行的手艺。

星轨,说到底就是地球在恒星下方转动时,恒星画出的那条路径——天空大约以每小时 15 度的速度转动,所以一段 30 分钟的拍摄序列里,整片天空会转过大约 7.5 度。每颗恒星自己的弧线看起来有多长,取决于它相对天极的位置:靠近天球赤道的恒星几乎划过完整的角度,而靠近天极的恒星几乎不怎么动,这也是为什么星轨会围绕天极弯成一个个同心圆(详见如何找到天极指南)。记录这些弧线有两种办法:让快门整整开上半小时,或者拍很多张短曝光,之后再用软件把它们拼合起来。第二种方法不知不觉成了主流做法,原因在于一个几乎简单到有点不好意思的操作。

真正起作用的那一个操作:变亮混合

堆叠星轨完全建立在变亮混合——也叫最大值混合——之上。规则是这样的:把所有帧完美对齐(相机没动过,所以它们本来就是对齐的),然后逐个像素位置地过一遍。在每一个像素位置上,软件比较所有帧在这一点的数值,只保留最亮的那一个,其余的全部丢弃。

现在想想这对一颗移动中的恒星意味着什么。第一帧里,这颗星位于 A 点,比周围漆黑的天空亮得多。到第二帧,它已经挪到了 B 点;第三帧,挪到了 C 点。当变亮混合处理 A 点时,来自第一帧那个明亮的星星像素会胜出——尽管之后所有帧在这一点都只是黑暗的天空。B 点、C 点,以及路径上的每一个点,都会发生同样的事。因为恒星在它经过的每一点上都比背后的天空更亮,它在每一帧里留下的那个明亮像素都能在混合中存活下来,弧线就这样一点一点,自己画出了一条连续的曲线。

恒星之间的黑暗天空之所以保持黑暗,是因为没有任何一帧曾在那里放上过一个明亮的数值。这就是全部的窍门所在。这里没有什么高深的运动建模,不过是“无论在哪里,都只保留最亮的那个值”。

为什么堆叠胜过一次马拉松式的长曝光

如果一次长曝光就能记录出同样的弧线,那何必费劲拍几十个文件?三个实实在在的理由。

  • 可以丢掉任何一张被毁掉的画面。 一架飞机划过天空、一辆车的车灯扫过前景、一片云飘过——如果是单张长曝光,这一个事件会永远烙进整张照片,这一晚只能从头再来。而在堆叠模式下,只需要在混合之前删掉那张出问题的帧。它对弧线的贡献就此消失,而由于相邻帧之间是重叠的,弧线会几乎无缝地在那个缺口上合拢。
  • 噪点少得多。 一次长曝光会让传感器持续发热整段曝光时间,而这份热量会以噪点和放大的热噪像素显现出来。一叠短曝光的每一张都不会曝光足够久到“煮熟”传感器,所以最终结果更干净——尤其是在暗部。
  • 附赠一份延时视频。 因为手上是一张张独立的文件,完全可以从同一次拍摄里导出一段星轨逐段生长的延时动画。一次拍摄,两份成果。

这里的取舍也很实在:堆叠需要一个整理好的文件夹和几分钟的后期处理,而不是一键搞定。但对大多数摄影师来说,这笔交易很划算。

完整的端到端流程

现场那一半——构图、间隔拍摄的设置、朝哪个方向拍——已经在如何拍摄星轨指南里讲过了。软件这一端的路径很短:

  1. 拍一段没有间隙的连续序列。 通常每帧大约 30 秒,一张接一张连续拍摄,中间不留空当。帧与帧之间的间隙,会在最终的弧线里变成看得见的虚线,所以目标是连续覆盖。
  2. 把这些帧导入选用的堆叠工具。
  3. 对整组照片执行变亮/最大值混合。 这里有两条路可走。专门的星轨堆叠软件(很多是免费的)一次就能完成混合,通常还附赠延时视频导出功能。另外,普通的图像编辑软件也可以把这些帧当作图层叠起来,把每个图层的混合模式设成“变亮”——文件多了会比较慢,但胜在都在一个熟悉的软件里完成。
  4. 检查并剔除。 挑出任何被飞机、卫星闪光或杂光毁掉的帧,再重新跑一遍混合。
方面 单次长曝光 堆叠多张短曝光
会被一次意外毁掉吗? 会——整张照片都没了 不会——丢掉那一帧就好
噪点 更高(传感器持续发热) 更低
能做延时视频吗? 不能 可以,用同一批文件
后期工作量 无 几分钟

能让效果更进一步的实用技巧

一次干净的堆叠已经不错,但再加几个小动作,效果会明显更好。

  • 拍一张暗场。 盖上镜头盖,用和拍星空时完全相同的快门、ISO 和温度,拍一张曝光。它记录下的是传感器本身固定不变的热噪点模式,没有任何真实光线;把它减掉,就能去掉那些原本会在变亮混合里存活下来、被误认成小星星的顽固亮点。
  • 前景单独处理。 星轨下方的地面,在各帧之间几乎不会变化,所以把它也一起堆叠进整叠照片,只会不断累积噪点,却增加不了任何细节。更好的做法是,从一张干净的画面——或者一张在蓝调时刻拍的、更亮的照片——里取出前景,单独把它混合进来,这样它就能干净利落地衬在弧线下方,而不是被淹没在堆叠出来的噪点里。
  • 有意识地取景。 弧线弯曲的方式,取决于天极落在画面里的哪个位置;对着天极附近取景,就能拍出同心圆的效果。如何找到天极指南会告诉你,在开始一整晚的拍摄之前,该如何在南北半球分别定位天极。

规划这段序列的时长、帧数和时机,正是 Viewpoint 的星轨和延时工具要解决的问题——出发前就清楚,拍出目标弧线到底需要多少帧。

快速上手清单

  • 拍一段没有间隙的短曝光序列(每帧约 30 秒),相机固定不动。
  • 拍一张暗场(盖上镜头盖,参数不变),用于减去热噪像素。
  • 导入所有照片,对整叠照片执行变亮/最大值混合。
  • 剔除任何被飞机、汽车或云朵毁掉的帧,再重新混合。
  • 从单独一帧里混合出干净的前景,而不是用整叠照片堆叠前景。
  • 用同一批文件导出一段延时动画,作为额外的一份成果。
Viewpoint 应用中的“星轨计算器”界面
Viewpoint 中的星轨计算器:设定总时长和单张曝光时间,就能看到需要拍多少张,以及天空会转过多少度。