大家經(jīng)常能在網(wǎng)上看到漂亮的星云照片,,我們也經(jīng)常會推送這種照片,。有人不禁會問,照片上這么豐富而美麗的顏色,,是真實的嗎,?
圖1. 哈勃空間望遠鏡拍攝的獵戶座大星云核心區(qū)照片
(圖片來源:NASA,ESA,,Hubble Legacy Archive,;后期處理:Francisco Javier Pobes Serrano)
我們知道,光學三原色為RGB(紅綠藍),,它們通過不同比例混合,,就能呈現(xiàn)出我們看到的各種顏色。那么,,數(shù)碼相機如何拍攝彩色照片呢,?相機的圖像傳感器其實只能感受到光信號的強弱,所以如果不經(jīng)過特殊處理的話,,拍到的照片應該是黑白的,。但是,在傳感器前加入RGB濾鏡(拜耳濾鏡),,傳感器就知道紅、綠,、藍三種光線的強度分別是多少了,,再通過算法將這些信息混合,就得到了彩色照片,。
天文攝影,,如果直接使用彩色相機進行拍攝的話,得到的天體顏色,,當然是真實的,,這樣的照片也叫真彩色照片。只不過,這些顏色信息特別暗弱,,只能通過長時間曝光拍照呈現(xiàn),。如果肉眼直接通過望遠鏡觀測一些暗弱的天體,基本上是不可能看到顏色的,。
好一些的天文相機,,以及科研級的天文相機,都是黑白的,,要想拍攝彩色照片,,需要在傳感器前輪流使用特制的RGB濾光片分別拍攝不同顏色通道的照片,后期在電腦上進行復雜的處理,,才能得到彩色照片,。
還有一種彩色照片,叫做偽彩色照片,。偽彩色照片是怎么來的,?一開始是出于科研目的,有時候科學家對天體的真彩色不感興趣,,更關注某些元素發(fā)射的特定波段的發(fā)射線強弱,,比如SII、Hα,、OIII這些波段,,于是他們使用對應波段的濾光片拍攝天體的照片。拍完以后的素材,,除了用來科研以外,,是不是也可以弄漂亮一點用于對公眾展示呢?于是,,有人把這些波段的照片,,分別作為R、G,、B的顏色通道混合在一起,,這樣得到的彩色照片,就叫偽彩色照片,。照片的顏色不是真實的,,不同顏色體現(xiàn)的是對應波段發(fā)射線的強弱。不過,,這樣的照片意外的好看,,所以很多天文愛好者也開始拍攝這樣的照片。這種照片最開始是哈勃空間望遠鏡的團隊搞出來的,,所以這樣的偽彩色又有一個俗稱叫“哈勃色”,。
圖2. IC1795魚頭星云
(圖片來源:北京天文館2019天文攝影師大賽,;作者:付崢)
隨著后期處理理念的進步和技術的發(fā)展,現(xiàn)在真彩色和偽彩色也有一定程度融合的趨勢,。比如,,某個星系的照片,總體上是真彩色的,,但為了體現(xiàn)星系旋臂上的發(fā)射星云,,一定比例混入了Hα通道的數(shù)據(jù)(這個通道下發(fā)射星云的表現(xiàn)力最好)。又比如,,為了體現(xiàn)一個天體的復雜,,有時會把可見光信號、紅外信號甚至射電信號混合在同一張圖上,,這樣的圖就既是真彩色,,又是偽彩色的了。
圖3. 開滿小紅花的宇宙島
(圖片來源:北京天文館2020天文攝影師大賽,;作者:廖睿)
比如,,圖1的照片,作者沒有詳細說明數(shù)據(jù)來源的波段和后期處理的方法,,不過看起來應該是真彩色的,。圖2是典型的哈勃色星云照片。而圖3這張旋渦星系M33的照片,,是一張典型的真彩色混合Hα通道信號的照片,,Hα信號主要為了體現(xiàn)旋臂上小紅花狀的發(fā)射星云。
即便是最簡單的RGB真彩色照片,,也會因為白平衡的設置,,或者后期處理的風格問題,導致同一個天體,,不同人拍出來顏色會有一些 差別,。
所以,我們欣賞一張美麗的天文照片時,,不用過于糾結(jié)它的顏色是否真實了,。我們更需要知道,不同的顏色,,代表了不同波段信號的強弱,,以及后期處理者的個人風格。
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