NPF規則:拍攝星空僅需一條公式,即可高精度測量最長曝光時間

瘋攝     2020年11月08日

當我們觀察夜空中的星星時,我們會將每一顆星星都看作是銳利的光點。所以當我們拍攝時,通常會把它們記錄成點星。但是由於地球的自轉,星星似乎在夜空中產生移動。往往在較長的曝光中,我們會看到這些恆星的軌跡出現在我們的圖像中,就像是一個個的小蝌蚪。

NPF規則:拍攝星空僅需一條公式,即可高精度測量最長曝光時間

想要通過長曝光拍攝出銳利的星空,一個最為常見的經驗法則是用500除以焦距,計算出可用的最長曝光時間,也被稱為500法則。有時出於你傳感器的不同大小,也會使用600規則或400規則以及其他一些參數。但是我們發現這並不是一個非常準確的規則。

其實所謂的500規則是針對於膠片攝影時期,使用較高ISO下的35mm膠片而設計的規則。但目前的數字傳感器解析度遠遠高於膠片。該規則並不考慮像素密度以及光圈和衍射的問題。該規則被極力推廣的原因,僅僅是因為相對容易被記住以及簡單的運算。

NPF規則:拍攝星空僅需一條公式,即可高精度測量最長曝光時間

為了大大提高星空攝影的快門速度控制精度,近些年通過一些職業攝影師的不斷努力,我們終於迎來了一種高精度的計算模式,這就是NPF計算規則。雖然這一模式相對複雜,但是對於一些追求高質量拍攝的攝影師來說,這的確是一個不錯的選擇。在本文我們將從它的原理出發進行深入了解,並通過一些案例掌握它在實際拍攝中的使用。

如何使用NPF規則?

NPF規則:拍攝星空僅需一條公式,即可高精度測量最長曝光時間

使用現代數位相機為了獲得最佳或更準確的結果,您需要更精準的曝光時間,並且必須考慮焦距和光圈以及傳感器尺寸和解析度。

所以,在NPF規則中:

N代表光學系統中的光圈。

P用於代表光點或像素密度或像素間距(兩個像素之間的距離)

F為焦距

實際的計算公式為:

(35xN+30xP)÷F=以秒為單位的快門速度

即:

(35x光圈+30x像素間距)÷焦距=以秒為單位的快門速度

注意:P(像素間距)=相機傳感器的物理寬度(以毫米為單位)÷以像素為單位的寬度x1000以微米為單位測量( μm)。

因此,例如,對於尼康D750相機

傳感器尺寸為35.9x24.0 mm

最大圖像尺寸為6016x4016 像素

所以像素間距P=(35.9÷6016)×1000 微米=5.967≈5.97微米

假設,要在D750相機上使用24mm的F/2.8的鏡頭,根據NPF規則進行計算,快門速度將大致等於{(35×2.8)+(30×5.97)} ÷24≈{98+179}÷24秒≈11.54≈12秒

NPF規則:拍攝星空僅需一條公式,即可高精度測量最長曝光時間

如果我們使用500規則計算曝光時間,那麼它將是500÷24=20.8≈21秒。使用此設置列印或在移動設備放大去看的圖像,會顯示一些星軌而不是點星。

為什麼要加入解析度的計算?

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隨著傳感器解析度的提高,這將導致像素密度的增加,星軌的出現將在像素級變得更加明顯。因此,隨著解析度的增加,需要減少曝光時間以消除星軌。

在這裡我們還需要了解一個概念,即像素容差。這是我們在圖像中選擇容忍的運動像素的任意數量。7像素的像素容差意味著畫面中的星星將移動最多7個像素的距離以獲得建議的快門速度。較大的像素容差將產生較長的星軌,而較小的像素容差將產生較短的星軌。

NPF規則:拍攝星空僅需一條公式,即可高精度測量最長曝光時間

我個人對星空攝影的可接受像素容差約為7像素。對於最常見的相機解析度(大約1600-2400百萬像素)而言,在常用的顯示器上以100%觀看時,7像素的像素容差幾乎不可察覺。即使列印出來,在正常觀看距離下,7個像素容差也並不明顯。想要更精確的星空的攝影師可以使用更低的像素容差,但是由於減少了快門時間會導致曝光噪點更大。(較少的光=較低的信噪比=更多的噪點。)大約3個像素的像素容差通常會產生幾乎完美的效果。

在日常拍攝中的實際測試

NPF規則:拍攝星空僅需一條公式,即可高精度測量最長曝光時間

理論很好。但實際的拍攝才是我們真正運用知識的地方。

此次我們選擇在郊外的沙丘上進行拍攝(主要目的是為了避開城市光污染),我們還選擇了一個傳感器較大且像素較高的尼康Z6和一顆IRIX 15mm F/2.4鏡頭。

500規則:500/15mm = 33秒

NPF規則:拍攝星空僅需一條公式,即可高精度測量最長曝光時間

這是我使用500規則進行的拍攝,它給了我33秒的快門速度(實際拍攝使用快門為30秒)。這迫使我使用F/2.4的光圈和3200的ISO。在Lightroom的標準視圖中看起來很好,如果發布到社交媒體上沒有任何問題。然而,100%的放大後會顯示相對明顯的拖尾,像素容差大約為15左右。

NPF規則=17.26秒

NPF規則:拍攝星空僅需一條公式,即可高精度測量最長曝光時間

在NPF規則下,給出的快門為17.26秒,在實際的拍攝中我們使用為20秒的快門速度,最終我們的ISO為6400,光圈依舊是最大光圈F/2.4。在100%放大中星星仍然是圓的,但是有點長圓形,在進一步的放大中我覺得這個結果也是完全可以接受的,實際的像素容差大約為6左右。

結語

NPF規則:拍攝星空僅需一條公式,即可高精度測量最長曝光時間

更先進的計算為我們提供了一個相對精確的快門時間。

通常情況下,您可以在全畫幅相機上使用「500規則」,在APS-C相機上使用「400規則」,而在M4/3相機上使用「250規則」。雖然這會產生較大的將像素容,但同時也產生了更長的快門時間,提供了更好的曝光環境。當您想要將星星的拖尾最小化到非常特定數量的像素內時,使用NPF規則進行計算的優點就尤為明顯。

對於最終不同計算方式的選擇,您可以根據自己可接受的像素容差範圍,在後期的拍攝實驗中確立。

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