宇宙的色彩 深空摄影与天文图像处理全解析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] Dr.Travis A.Rector 著

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• 深空摄影
• 天文图像处理
• 宇宙
• 摄影技巧
• 图像处理
• 天文观测
• 星云
• 星系
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店铺： 唐人文化图书专营店

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115453396

商品编码：14054335417

包装：平装

出版时间：2017-06-01

编辑推荐 你的iPhone手机里美丽的星空背景图是怎么拍出的？ 为什么无心之作“创生之柱”能得到无数公众的惊叹目光？ 为什么即使是对天文并不熟悉的普通人也能从照片中切身体会到宇宙之美？ 本书将逐一为你揭秘天文图像处理全过程！ 这不仅是一本单纯的深空摄影技术指导手册，更是一本大气磅礴的宇宙艺术画册，让我们伴随着作者的故事一起体会宇宙与星空的波澜壮阔。  内容简介 随着经济及技术水平的发展，各种天体的照片越来越多的出现在社会生活的各个角落。它们不仅仅作为各种天文新发现的介绍配图，也常常充当许多图像广告及视频节目的绚丽背景。天文照片不再是自然科学领域的专属，也开始融入社会成为一幅幅精美的艺术作品。关于这些作品背后的故事，不仅是关于天体本身，更重要的是这些天文照片的获取、处理及传播。身负科研重任的各大专业天文台，甚至运行于空间中的哈勃、钱德拉等太空望远镜为何要去耗费宝贵的时间去拍摄这些颇具艺术气息的作品？为什么无心之作“创生之柱”能得到无数公众的惊叹目光？为什么即使是对天文并不熟悉的普通人也能从照片中切身体会到宇宙之美？在本书中三位专业天文工作者会逐一为你娓娓道来。这不是一本单纯的深空摄影技术指导手册，更是一本大气磅礴的宇宙艺术画册，让我们伴随着作者的故事一起体会宇宙与星空的波澜壮阔。本书适合天文爱好者及天文专业人士阅读。 作者简介 特拉维斯·A.雷克托博士（Dr. Travis A. Rector） 阿拉斯加安克雷奇大学的物理学和天文学教授。他利用双子天文台、基特峰国家天文台、国家射电天文台及其他天文台共只做了超过200张天文照片。 金伯利·科沃尔·阿坎德（Kimberly Kowal Arcand） 致力于将NASA的钱德拉X射线望远镜数据进行可视化处理，任职于位于剑桥的钱德拉X射线中心（CXC）。 梅甘·瓦茨克（Megan Watzke） 钱德拉X射线天文台的公众事务官员。因个人和团队工作获得过NASA和史密松学会的嘉奖。她将大部分精力都用来拓展公众对于科学之美的认识。 目 录 前言 5

序 6

致谢 7

第一章 人与天文望远镜——望远镜与眼睛的对比 8

眼见为实 8

天文望远镜所作的三件事 10

第二章 这不是自拍照——望远镜和相机是如何工作的 13

光学天文望远镜是如何运行的 13

星光，相机，行动吧！ 17

相机的校准 18

第三章 色彩宇宙：宽带摄影与颜色应用 21

看到真实的颜色 21

如何得到彩色照片 22

天文照片中的色彩 24

宽带滤光片 26

第四章 色彩即知识：科学家能从宽带滤镜中发现什么？ 28

不同颜色的恒星 28

钻石和尘埃 31

星系的颜色 32

第五章 天文图像简史——天文图像的拍摄方法及意义 37

照相底片时代 38

天文台的发展 40

数字相机的崛起 40

在1994年 42

不断向前的未来 44

直到现在 45

第六章 氢的奇迹——如何观测这*重要的元素？ 48

元素周期表第*位 48

恒星的诞生 49

新诞生恒星的喷流 52

颜色的选取 54

第七章 感知红色——如何识别及利用颜色？ 56

眼睛是如何感知色彩的 56

颜色的解释 58

温度的意义 58

近与远 59

并不是数字绘画 61

第八章 窄带成像——由减而加 68

音符之间的空白 69

氧 70

恒星生命殆尽时 71

五十种不同的红色 73

不只是“哈勃色” 75

大质量恒星的爆发 78

第九章 值得铭记一生的夜晚——使用全世界*大的望远镜进行观测 81

这些都是专业级 81

需要预约？ 83

从黄昏到黎明 83

远程观测 84

第十章 彩虹之外——电磁波与不同类型的光 87

电磁波谱 87

射电，射电 89

微波：不止是微波炉 90

红外：你感觉到热吗？ 91

可见光：你能看到的那一小部分 94

紫外：照亮前路 94

X射线：不止在牙医诊所里 95

伽马射线：光的极限 97

见到不可见 97

第十一章 后期处理——天文学家做什么？不做什么？ 103

从数据到图像 104

进入Photoshop 105

清洁图像 106

哪些是不能做的？ 110

第十二章 天体物理中的美学——宇宙的构图 113

照片的清晰度 113

色彩对比度 114

图像构图 119

结构和细节 125

自然的与超自然的 131

图像解剖：创生之柱 135

科学与艺术 136

后记：看到上帝之眼（和手）：想象力与照片中的形象 138

注释 148

资源 150

作者介绍 151




媒体评论 “天文照片在许多图书中都会出现，但迄今为止介绍如何拍摄这些照片的书籍只有这一本。《宇宙的色彩——深空摄影与天文图像处理全解析彩》一书回答了公众关于天文照片的一系列常见问题，例如：什么是伪彩色？为什么天文学家还会用hotoshop？……通过一幅幅激动人心的天文照片，本书将带你深入了解天文数据是如何一步步变成精美的摄影作品的，在此期间或许还会引发你对科学与艺术更深刻的思考。” ——艾米丽·拉克达瓦拉，行星学会资 深编辑 “在《宇宙的色彩——深空摄影与天文图像处理全解析》中你将能够欣赏到三位作 书摘插画

《宇宙的色彩：深空摄影与天文图像处理全解析》 内容提要 本书是一本面向天文摄影爱好者、天文学研究人员以及对宇宙奥秘充满好奇的读者而精心编撰的科普读物。它系统地介绍了如何通过深空摄影捕捉遥远星系的壮丽景象，并深入浅出地解析了天文图像处理的关键技术与流程。从最基础的摄影器材选择与搭建，到复杂的天文数据采集与降噪，再到最终将冰冷的数码信号转化为令人惊叹的宇宙色彩，本书将引导读者一步步揭开宇宙的面纱。 第一部分：窥探星辰大海——深空摄影入门 在本部分，我们将踏上星空摄影的奇妙旅程。首先，我们将从头开始，介绍进行深空摄影所需的基本装备。这包括但不限于： 望远镜的选择与原理： 详细讲解不同类型的望远镜（如折射镜、反射镜、牛顿式、施密特-卡塞格林式等）的光学原理、口径、焦距、视场等关键参数，以及它们在深空摄影中的优势与劣势。我们会帮助您根据预算、拍摄目标和安装环境，选择最适合您的望远镜。 赤道仪的重要性与调试： 深入解析赤道仪在天体摄影中的核心作用——抵消地球自转，实现精确跟踪。我们将详细介绍赤道仪的类型（如电脑化赤道仪、手动赤道仪）、极轴的对准方法（极轴望远镜、极轴校正软件）、导星系统的选择与设置，以及如何进行精确的赤纬和赤经跟踪，确保长时间曝光下的图像清晰锐利。 相机与传感器： 探讨不同类型相机（单反、微单、专用天文相机）在深空摄影中的适用性。重点分析CCD和CMOS传感器在量子效率、像素尺寸、读出噪声、深冷性能等方面的差异，以及它们对最终成像质量的影响。我们将指导读者如何根据拍摄需求选择合适的相机和滤镜。 滤镜的种类与应用： 详细介绍各类滤镜的功能，包括： 宽带滤镜（如UHC、OIII）： 用于抑制光污染，突出发射星云的光芒。 窄带滤镜（如Hα、S II、O III）： 用于捕捉特定元素的光谱线，揭示星云的化学成分和结构。 光害滤镜： 针对城市光污染进行优化，提升信噪比。 IR-CUT滤镜/IR-Pass滤镜： 用于可见光与红外光的分离，以及红外天文摄影。 我们将讲解不同滤镜组合带来的色彩表现差异，以及如何根据拍摄目标选择合适的滤镜系统。 导星系统： 阐述导星在长时间曝光中的关键作用，介绍不同导星方式（如目视导星、导星镜+导星相机、OAG同轴导星、内置导星）的工作原理和优缺点。我们将提供详细的导星设置和校正步骤，以克服导星漂移问题。 供电与控制： 讲解不同供电方案（电池、电源适配器、户外电源）的选择，以及如何使用电脑、平板或专用的天文控制器来同步控制望远镜、相机和赤道仪，实现自动化拍摄。 掌握了基本装备后，我们将进入实操环节： 寻找理想的拍摄地点： 分析光污染、大气透明度、视宁度对深空摄影的影响，指导读者如何选择远离城市光害、拥有良好观测条件的地点。 拍摄前的准备工作： 详细介绍望远镜的校正（调焦、光轴）、相机的设置（ISO、曝光时间、连拍模式）、赤道仪的调试（找极轴、校正跟踪误差）。 对准与构图： 讲解如何使用星图软件和望远镜的寻星镜/搜星仪快速找到目标天体，并进行合理的构图，以达到最佳的视觉效果。 多帧叠加（Stacking）的原理： 深入剖析多帧叠加技术的核心思想——通过累积大量的短曝光图像，来提高图像的信噪比，减少随机噪声，同时保留天体的细节。我们将介绍不同曝光策略（如短曝光、长曝光、多滤镜曝光）的组合应用。 科学拍摄流程： 详细阐述一次完整的深空摄影拍摄流程，包括： 暗帧（Dark Frames）： 测量和补偿相机传感器在特定温度和曝光时间下的热噪声。 平场帧（Flat Frames）： 校正镜头阴影、灰尘斑点以及传感器响应不均匀造成的图像渐变。 偏置帧（Bias Frames）： 测量相机的读出噪声，这是所有曝光中都存在的固定噪声。 零点帧（Dark-Flat Frames）： 用于校正特殊类型的平场效应。 我们将详细解释每种校正帧的作用、拍摄方法和在图像处理中的应用。 第二部分：雕琢宇宙的画卷——天文图像处理艺术 获得原始的星空图像只是第一步，真正的“宇宙色彩”诞生于精细的图像处理。在本部分，我们将带领您进入天文图像处理的殿堂，掌握将原始数据转化为视觉艺术的技巧。 图像处理软件的选择与介绍： 广泛介绍当前主流的天文图像处理软件，如DeepSkyStacker、PixInsight、Siril、Nebulosity、Photoshop等，分析它们的特点、功能和适用场景。我们将侧重讲解PixInsight的强大功能和工作流程。 图像堆叠（Stacking）的进阶技巧： 预处理： 详细讲解暗帧、平场帧、偏置帧等校正帧的校准过程。 对齐（Alignment）： 介绍自动和手动对齐方法，如何精确地将多帧图像重叠，以应对导星误差或视场变化。 叠加算法： 讲解不同的叠加算法（如平均叠加、中值叠加、Sigma Clipping叠加、Winsorized Sigma Clipping叠加）的原理和应用，如何有效去除异常值（如飞机、卫星划痕）并最大化信噪比。 权重分配： 探讨如何根据图像质量（如清晰度、信噪比）为不同帧分配权重，以获得最优的叠加结果。 降噪处理： 噪声的种类与来源： 深入剖析热噪声、读出噪声、宇宙射线噪声、光污染等各类噪声的产生机制。 降噪算法： 详细介绍各种降噪技术，包括： 模糊降噪（Blurring）： 如高斯模糊、中值滤波。 小波降噪（Wavelet Denoising）： PixInsight中的MureDenoise、ATrousWaveletTransform等工具，通过分层处理图像信息，在保留细节的同时有效去除噪声。 AI降噪： 介绍一些基于机器学习的降噪方法。 平衡降噪与细节： 强调降噪过程中避免过度平滑，保留星体和星云的精细结构。 去卷积（Deblurring）与锐化： 理解点扩散函数（PSF）： 讲解PSF在天文图像中的意义，以及如何估计和应用。 去卷积算法： 介绍如Richardson-Lucy去卷积、Max Entropy去卷积等技术，用于恢复图像中因望远镜光学性能或大气扰动造成的模糊。 后期锐化： 讲解如何通过局部对比度增强、明暗对比（Unsharp Masking）等技术，进一步提升图像的清晰度和细节表现。 色彩校正与合成： 白平衡的设定： 讲解如何根据天体本身的辐射特性或已知参考星体来设定准确的白平衡。 RGB合成： 介绍如何将不同曝光的RGB图像合成为全彩图像。 窄带滤镜数据的合成： 重点讲解如何将Hα、S II、O III等窄带滤镜数据合成为具有独特艺术风格的“假彩色”（False Color）图像。例如，著名的“哈勃色”合成方法，以及如何根据不同的化学元素分布进行色彩映射，以揭示宇宙的组成和物理过程。 色彩平衡与饱和度调整： 讲解如何通过曲线、色阶、色彩平衡工具，以及HSL（色相、饱和度、亮度）调整，来优化图像的色彩表现，使其更加生动、真实或富有艺术感染力。 背景处理与动态范围扩展： 背景平滑与色调统一： 讲解如何处理图像中不均匀的背景光，使其平滑自然，避免出现色带或突兀的光斑。 动态范围调整： 介绍通过曲线、色阶、HDR（高动态范围）技术，来平衡图像中最亮和最暗部分的细节，使其在显示器上能够展现出更丰富的信息。 细节增强与艺术化处理： 局部对比度增强： 介绍如“金色梯度”（Starnet++）等工具，用于分离星点和背景，对星云细节进行独立的增强。 星点优化： 讲解如何处理过大或过小的星点，使其更加自然美观。 最终的艺术创作： 鼓励读者在掌握了基本技术后，发挥创造力，通过光影、色彩、构图的调整，赋予图像独特的艺术风格和情感表达。 第三部分：案例研究与实践指导 在本部分，我们将通过具体的案例，将理论知识转化为实践经验。 经典深空天体拍摄与处理流程演示： 星云类天体（如猎户座大星云、马头星云）： 演示如何使用宽带和窄带滤镜进行拍摄，以及如何进行RGB合成和窄带合成，展现星云丰富的色彩和结构。 星系类天体（如仙女座星系、涡状星系）： 演示如何利用长曝光积累微弱的星系光芒，并进行精细的背景处理和细节挖掘。 星团类天体（如昴星团、球状星团）： 演示如何处理高动态范围的星团，突出星体的细节和色彩。 实用的问题解决指南： 如何处理光污染严重的环境？ 如何应对导星不稳定的情况？ 如何判断图像是否处理过度？ 如何选择合适的后期处理参数？ 进阶主题展望： 天文摄影的时间序列与动画制作。 多波段天文图像的合成与解读。 利用AI技术辅助天文图像处理。 天文摄影的科学意义与艺术价值。 本书特点： 体系完整： 从硬件选择到软件处理，全方位覆盖天文摄影的各个环节。 通俗易懂： 采用大量图文并茂的示例，将复杂的原理转化为读者容易理解的语言。 实践导向： 强调动手操作，通过详细的案例分析和步骤演示，帮助读者快速掌握核心技能。 前沿技术： 融入最新的天文摄影与图像处理技术，为读者提供更广阔的学习空间。 激发灵感： 旨在帮助读者不仅掌握技术，更能体会到探索宇宙的乐趣，并创作出具有个人风格的天文艺术作品。 阅读本书，您将能够： 自信地选择和配置您的天文摄影装备。 掌握科学的深空拍摄方法，捕捉清晰锐利的天体图像。 熟练运用主流的天文图像处理软件，将原始数据转化为令人惊叹的宇宙色彩。 理解不同滤镜和处理技术对图像色彩和细节的影响。 最终，用您的镜头和双手，描绘出属于您自己的宇宙画卷。 无论您是刚刚踏入星空摄影大门的新手，还是希望提升技术水平的资深爱好者，本书都将是您探索宇宙之美、创作精彩天文图像的得力助手。让我们一起，用镜头捕捉那些遥远而神秘的光芒，解密宇宙的色彩密码。

评分☆☆☆☆☆

读《深空之境：星辰的低语与宇宙的画卷》有感 我一直对浩瀚的宇宙充满了好奇，尤其着迷于那些从遥远星系传来的、经过无数光年旅行才抵达我们眼帘的绝美画面。读完《深空之境：星辰的低语与宇宙的画卷》，我仿佛进行了一场身临其境的宇宙探索之旅。书中详细介绍了如何捕捉那些转瞬即逝的星云、暗淡的星系以及璀璨的星团，从前期的设备选择、拍摄技巧，到后期的图像叠加、色彩校正，每一个环节都讲解得细致入微。作者用通俗易懂的语言，将复杂的专业术语化为读者能够理解的概念，哪怕是初学者也能从中找到入门的钥匙。我尤其欣赏书中对不同类型天文目标的拍摄指南，比如如何处理明亮恒星的溢光，如何捕捉暗淡星云的细节，以及如何区分和合成不同滤镜下的数据。书中大量的案例分析，更是将理论与实践完美结合，让我能够看到实际操作中可能遇到的问题以及解决方案。每次翻阅，都能有新的发现，仿佛又回到了那个寂静的夜晚，手握相机，仰望星空，期待着捕捉属于自己的宇宙瞬间。这本书不仅仅是一本技术指南，更是一次对宇宙深沉之美的致敬，它激发了我探索未知的热情，让我对宇宙的认识上升到了一个新的高度。

评分☆☆☆☆☆

《星尘画布：天文摄影的艺术与科学》——不止于记录，更是创造 这本书带给我的震撼，远超预期。我原以为它会是一本枯燥的技术手册，但《星尘画布：天文摄影的艺术与科学》却将科学的严谨与艺术的浪漫完美融合。作者不仅仅是传授拍摄技巧，更重要的是引导读者去理解和感知宇宙的“情感”。书中对色彩的运用，对光影的处理，以及对天文现象背后科学原理的阐释，都让我茅塞顿开。我从未想过，那些冰冷的科学数据，能够通过摄影师的双手，转化为如此富有生命力的画面。书中对后期处理的讲解，更是把我从“堆砌数据”的误区中拉了出来，让我明白，好的天文图像，是经过精心的构思和艺术的加工，是对宇宙之美的再创造。例如，书中关于如何通过色彩来表达星云的温度和密度，如何利用对比度来突出星系的轮廓，这些技巧的掌握，让我对后期处理有了全新的认识。读完这本书，我不再仅仅满足于“拍到”星星，而是开始思考如何“表现”星星，如何用影像去讲述宇宙的故事。它让我明白，天文摄影不仅仅是记录，更是一种与宇宙对话的方式，一种用光影描绘心中宇宙图景的艺术创作。

评分☆☆☆☆☆

《窥探宇宙：从入门到精通的深空摄影指南》——一场技术与美学的双重盛宴 我是一名天文爱好者，一直渴望能亲手拍摄下那些令人惊叹的深空景象，但苦于缺乏系统性的指导。《窥探 প্রতার宇宙：从入门到精通的深空摄影指南》无疑是我寻觅已久的“宝藏”。这本书的编排逻辑清晰，从基础概念讲起，层层递进，直至复杂的图像处理技术。我特别喜欢书中对不同类型望远镜和相机的详细比较分析，这帮助我根据自身情况做出了更明智的设备选择。更令我惊喜的是，书中对图像处理的讲解，简直是“手把手”的教学。那些曾经让我头疼的“噪点”、“星轨”和“背景光害”等问题，在书中都得到了详尽的解答和有效的处理方法。我反复研读了关于“色彩平衡”和“锐化”的章节，并尝试运用书中的技巧，惊喜地发现自己的图像质量有了质的飞跃。本书不仅提供了技术支持，更在字里行间传递着作者对宇宙的热爱和敬畏，这种情感的注入，让阅读过程充满了动力和乐趣。读完这本书，我感觉自己已经具备了独立完成一次深空摄影项目的信心和能力，迫不及待地想去实践了！

评分☆☆☆☆☆

《天体之语：天文图像处理的奥秘与挑战》——让冰冷的数据“活”起来的魔法书 一直以来，我对那些由天文望远镜拍摄的、科学严谨但色彩稍显“朴素”的图像心存遗憾，总觉得它们未能完全展现宇宙的壮丽。《天体之语：天文图像处理的奥秘与挑战》彻底改变了我的看法。本书将“天文图像处理”这一听起来颇为高深的领域，变得生动有趣且极具实践指导意义。作者深入浅出地剖析了不同类型天体图像的特点，以及如何在尊重科学真实性的前提下，通过精妙的后期处理，赋予它们独特的艺术生命力。我尤其惊叹于书中关于“假彩色”的运用，它不仅仅是为了美观，更是揭示了天体隐藏的物理信息，比如温度、化学成分等。通过书中提供的各种案例，我学会了如何调整色彩饱和度、对比度和亮度，如何去除图像中的瑕疵，如何让遥远的星系焕发出夺目的光彩。这本书让我明白，天文图像处理并非简单的“调色盘”，而是一门需要深厚科学素养和艺术感觉的综合性技艺。它让我看到了冰冷数据背后隐藏的无限可能，也让我重新认识了宇宙的“色彩”本身。

评分☆☆☆☆☆

《星空的回响：影像的诗篇与宇宙的叙事》——一次触及灵魂的宇宙之旅 我想，并非所有与宇宙相关的内容都只能是冰冷的科学知识，《星空的回响：影像的诗篇与宇宙的叙事》就是这样一本让我惊喜连连的书。它没有直接灌输技术，而是通过一个个引人入胜的故事，带领我走进了天文摄影的世界。作者用诗意的语言，描绘了星云的诞生与消亡，星系的碰撞与演化，以及那些隐藏在深空中的神秘力量。每一幅图像，都仿佛被赋予了灵魂，在诉说着宇宙亿万年的变迁。在欣赏这些绝美画面的同时，我也逐渐理解了背后所需的摄影技巧和处理方法。书中对“曝光补偿”、“白平衡”等概念的介绍，不像传统的教科书那样枯燥，而是融入了场景的描绘，让这些技术术语变得鲜活起来。我尤其喜欢书中关于“构图”的讲解，它让我明白，一张好的天文图像，不仅仅是技术上的完美，更是情感上的共鸣。它让我开始用一种全新的视角去审视星空，去感受宇宙的宏大与孤独，去聆听那些来自远方的“回响”。这本书，让我对宇宙的敬畏之心油然而生，也点燃了我用影像去记录和讲述宇宙故事的渴望。