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在上一期中，我们说了关于滤镜的使用和常见滤镜的选择，这一篇作为天文滤镜的最后一篇，我们继续说说天文中使用的宽带窄带滤镜。
单色相机和彩色相机
要聊今天的内容，让我们先从相机说起。
因为我们使用的相机，不论是CMOS还是CCD感光元件，都只能采集到单色图像，我们需要用一定的手段让相机能采集彩色的图像，最常见的两种方法就是单色相机和特定颜色滤镜，或者采用拜耳阵列一次成像。
彩色相机拜耳阵列示意图，图源网络。
彩色相机，又叫做OSC相机（One Shot Color）一次成像，相机厂商在感光元件上集成这样一个拜耳层，在一个2*2的像素矩阵内，让2个像素采集绿光，1个采集蓝光，1个采集红光，再加入插值运算，生成彩色图像了，这一步一般在相机内部直接进行，部分天文相机需要在后期中转色。
黑白相机+滤镜的方案，则是让黑白相机通过特定的滤镜，一次采集一种颜色的图像，在后期进行合成，这一步基本上都依靠后期软件合成。
那么为什么黑白的图像可以最终合成彩色的呢？让我们先了解一下人眼看到的光。
摇滚大师Pink Floyd专辑《the Dark side of the moon》封面，图中白光经过三棱镜折射成七彩的光。图源网络。
我们知道太阳光可以分解成这样的彩虹色，相反，人眼看到的光也正是由这些光按比例混合而成的，我们把最基础的三种颜色——红（RED）、绿（GREEN）、蓝（BLUE）叫做光学三原色，这三种颜色根据不同比例混合可以形成我们能看到的任何颜色，包括无色系的黑白及中间的灰色——当RGB三个数值都为0时，就形成了黑色，都是最大值就是白色。
我们所看到的大多数显示器，实际上都是利用这个原理展现各种颜色的。如果将每一种颜色通过8bit二进制数值来表示深浅，把三原色的每一个颜色根据深浅从0到255总共256个等级来表示，那么三原色合在一起就有256^3=16,777,216种颜色，也就是我们常说的1600万色。
图：我们在PS中画出三个纯色的圆，每个圆分别是255纯度的红绿蓝三色。三色交叉的地方就是白色。
总的来说，红，绿，蓝三色，各自对应的波长分别为700nm，546.1nm，435.8nm，红绿蓝三色在一起可以合成任何我们能看到的颜色。所以当我们在拍摄时单独采集这三者的信息，后期根据固定的科学比例进行合成，就可以还原这个目标原本的颜色。
宽带滤镜和LRGB
结合刚才我们说的基础知识，在拍摄某个天体的时候，我们用单色相机，分别采集红绿蓝三色，再进行合成，就可以还原目标的色彩。
所以这里使用的滤镜就是RGB滤镜，。这里使用的RGB滤镜和之前所说的UN IR CUT滤镜类似，在这个波段采用一刀切的方式，比如R滤镜，就让大约580-680nm之间的光，其余的光一律阻隔。
可以看出，这里的带宽达到了几十上百纳米，远超过我们之前所说窄带滤镜个位数纳米级别。单色相机所拍摄某一个滤镜得到的图像，我们通常称为某个通道的信息。
图：宇隆LRGB滤镜光谱曲线图，图源宇隆官网。
在先前的文章中，我们说到窄带滤镜是针对某个特定光谱，通过带宽很窄的滤镜。所以我们可以得知，7nm Hα窄带滤镜，是一个以Hα的656.6nm波长为中心±3.5nm，总共7nm为带宽的滤镜，而这个滤镜对应的光谱，整体上都落在了红色（580-680nm）这个区间。
与此相同，深空摄影常用Sii、Oiii滤镜，Oiii属于蓝绿色，Sii属于红色。
而在后期合成中，我们根据波长从长到短依次将S\H\O三个通道的信息对应成R\G\B三种颜色，我们叫做SHO合成，这就形成了我们常说的哈勃色，如果将H\O\O通道的信息对应成RGB三原色，则称为HOO合成，HOO的合成方式更为接近真实色彩。要注意，因为不管是SHO还是HOO，这都并不是这些元素的真实色彩，所以我们一般将窄带合成的图像成为伪色彩。
图：NGC 7635 气泡星云，使用Antlia SHO窄带滤镜，哈勃色合成，累计曝光12小时。
使用窄带滤镜，因为通过的光线被集中在了特定而狭窄的光谱上，所以形成的图像通常来说有着非常漂亮的反差，星点也相对更为细腻，加上哈勃色的独特色彩，让窄带深空摄影拥有无法比拟的吸引力。但如果使用彩色相机拍摄，每个2*2的像素矩阵中，只有特定的1-2个像素可以接收到光信息，效率极低，所以在早先，窄带滤镜几乎是黑白相机独享的特权，随着技术发展，适合彩色相机使用的窄带滤镜也随之出现了。比如STC的Dual-Nrarrow band、宇隆的L-enhance、IDAS的NB1滤镜。
这些滤镜都有一个共同的特点，并不是单独的选取某一种元素的光谱，而是将多个光谱结合，一次性的让彩色相机的所有像素都能感光。而这其中，最常见也最有科研价值的Hα、Hβ、Oiii就成为了被选择的元素，我们也把这类窄带滤镜叫做双窄带。
图：宇隆L-eNhance双窄带滤镜光谱图，图源宇隆官网。
图中竖线除了标明了常见的Ha、Hβ、Oiii、Sii谱线外，还将常见的城市汞、钠等光害阻隔在外。从而让彩色相机可以一次性的拍摄高质量、高反差、星点细腻的窄带图像。
图：使用Asi294相机和宇隆L-eNhance双窄带滤镜拍摄的NGC 6992面纱星云局部，主镜信达小黑，累计曝光约2小时。图：@阿锋。
宽带/窄带滤镜常见问题
问1：如果说使用窄带滤镜可以有效避免城市光害，是不是我直接在市区，无脑用窄带滤镜拍摄就可以了？
答：当然不可以，首先，即便是窄带滤镜Hα波段几乎不受光害影响，但在Oiii（或者其他靠近蓝光）的波段受光害影响还是非常重要的，不要说城市光害了，即使是不同月相的影响，也会让Oiii的信噪比有很大差异。其次，并不是所有的目标都适合使用窄带拍摄。
问2：那什么类型的目标适合宽带或窄带呢？
答：一般来说，典型的发射星云，例如NGC6960面纱、M8礁湖、M16鹰状星云等纯发射星云都适合用窄带来拍摄，一些既包含发射又包含反射星云的目标就不太适合了，如M42、IC434马头星云，纯反射星云和星系完全不可以使用窄带来拍摄，只能用窄带提高一部分细节。
图：L通道和Hα通道下的M33三角座星系，Hα突出显示了星系中正在诞生的恒星，而整体细节基本是没有的。
在高级的合成手法中，我们会将窄带信息与宽带信息混合，来突出某些部分的细节。因此，能将星系拍出小红花成为了“高手的标志”。
问3：窄带滤镜的带宽比宽带滤镜窄很多，那是不是窄带需要更长时间的曝光？
答：我们需要明确，不论宽带还是窄带滤镜，R滤镜和H滤镜，在Hα元素656.6nm波段的信息都是相同的通过率，所以相同时间内采集到的特定元素信息是相等的。从视觉效果上看，在这些元素扎堆出现的星云上，同等时间曝光的窄带图像显得比宽带图像信噪比和反差都更高，例如马头星云。而拍摄一些星系时，窄带图像的信噪比远不如宽带。所以，决定曝光时间的，更多是拍摄目标而不是滤镜。但要注意，因为窄带滤镜通常星点更细更小，所以在自动对焦、解析这类操作时，窄带确实需要更长时间的曝光。
问4：说了这么多滤镜，能不能简单的总结一下？
答：其实非常简单，宽带是适用于所有目标的滤镜，窄带（不管是黑白的SHO还是彩色的双窄带）都只有一部分目标适用。窄带是为了采集特定光谱、拍摄特定类型图像（如哈勃色）而使用的滤镜。从带宽上来说，UV/IR CUT或LRGB通过的光最多，适用于光害条件比较好的环境。Lpro之类的光害滤镜过滤一部分光害，大部分情况可以当做一个L或UV/IR CUT滤镜使用，窄带通过光最少，是特定目标使用的。最后，使用了窄带就不用Lpro之类的光害滤镜了，使用了光害滤镜，也就不再用L或UV/IR CUT了。
最后，让我们看一张宽带和窄带的对比图像作为整个滤镜系列科普的结尾吧。
图：高桥Fsq106和Atik one 6相机拍摄的M16鹰状星云，使用巴德LRGB滤镜，累计曝光时间4小时。图：@猎兔犬
图：天虎102Apo Pro和QHY695A相机拍摄的M16鹰状星云，使用Antlia SHO窄带滤镜，累计曝光12小时。图：@雅痞张
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