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相機

天文攝影中,常用的相機大約分兩大類,一是數位相機,二是天文專用冷卻相機,大概可以從幾個面向去分析:

 

1.解析度(畫素)
現代的相機(除非你使用底片相機…),感光元件使用CCD/CMOS將光線轉換成數位訊號,畫面的解析度取決於每一格感光元件的大小,一般來說當然是畫素越多越好、每格畫素大小越小越好。
可以通過計算望遠鏡焦距來對應天空中的視野範圍落在感光元件上的大小,其實在多數情況下,相機的感光元件精細度是遠超過大氣擾動、望遠鏡光學解析度的極限的,因此比較需要主要考慮的是CCD/CMOS的總面積,這決定了單一一張照片的視野,就這一點來說,全片幅數位相機有著36*24mm的優勢,這是一般天文專用冷卻相機不容易達到的(或是很貴!)。

 

2.感光能力
當光線落在感光元件上時,究竟有多少比例的光線可以轉換成訊號,當然我們希望全部的光都能轉成訊號最好。
這實際上會牽扯到許多事情,第一就是CCD/CMOS的量子效率,這是最直接的指標,表示光子轉換成電子的效率,通常天文專用冷卻相機會有該數值的標示,峰值60~90%都有,而數位相機一般而言量子效率較低(50%上下,但數位相機較少標示該性能,大多是額外的測評而來)。
第二是雜訊,在拍攝過程中,溫度越高越容易產生熱雜訊,這點具有冷卻降溫功能的天文專用冷卻相機獲勝,不過若考慮拍攝地點,實際上為求減少光害、大氣干擾,而到海拔2-3000公尺的高山的話,夜間溫度可能只有10℃上下,現在的數位相機在該溫度的熱雜訊已經相當的低了。相機本身在讀出訊號時,也會產生讀出雜訊,這點在不同相機間特性較為不同,總之當然是選雜訊較少的佳。
最後是要考慮顏色,為了拍出彩色照片,相機需要對紅/綠/藍色分別曝光,一般的彩色數位相機是在感光元件每一格像素前排列RGGB的濾鏡,再將拍得的訊號進行內插,一次獲得彩色影像,但這樣勢必會降低實際的解析度(只有原本的一半);天文專用冷卻相機則通常會切換不同的濾鏡,一次只拍單色的影像,雖然較為費工夫,但影像的解析度以及紅/綠/藍影像的曝光時間分配可以更有效率,拍攝窄頻濾鏡的效率也較佳。

 

3.操作方便性
天文專用冷卻相機基本上必須要利用電腦進行控制,這點大大的侷限了移動能力,若是要到戶外、高山進行拍攝,通常現場是不會有電源的,如何為設備供電是一大問題。
數位相機在簡便性上則是完美,2-3顆電池即可供應整晚的拍攝,機身本身就包辦了所有的相機拍照設定,通常也不需要更換濾鏡等等,再外加一條快門線定時拍攝,設備複雜性遠低於天文專用冷卻相機。

 

綜合以上幾點,如果你是剛入門的天文攝影者、希望拍出廣範圍的天體照片,可以優先考慮數位相機;如果已經有熟練的技術、使用各種濾鏡拍攝不同波段、較小範圍的天體照片,可以往天文專用冷卻相機邁進。

※如果是要拍攝行星類的目標,則建議使用行星攝影機,特點是CCD/CMOS每格像素較小(但總面積小、視野小)、短曝錄影能力強,適合利用錄影幸運成像的方式拍攝行星。