制作你自己的哈勃图片
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积极参与天文摄影活动有时会遇到难题，例如长时间的天气不佳或者工作忙碌无暇顾及。不过摄影者可以用创造性的方式保持多产和提高自己的图像处理技术，而不必放弃爱好。借助于哈勃资料库来制作精美的图片就是一件令人振奋的事。
建立哈勃资料库（Hubble Legacy Archive，HLA，http：//hla.stsci.edu）的构想，作为空间望远镜科学研究所、空间望远镜欧洲合作组织（ST—ECF）和加拿大天文数据中心的一项合作计划，提出于2006年5月。它的主要目的是将以前的各种哈勃观测档案转化为用户界面友好、数据结果易于获取、便于科研使用的档案。
得益于HLA，你可以在几秒钟之内获得哈勃空间望远镜的已校准过的数据，而不是以往通常需要的几小时或几天。HLA还有一个为不同档案设计的合理有序的检索系统，连带一项“Footprints”（选择区域）服务，允许使用者指定天空中的一点或一块区域，检索有没有可用的哈勃数据。这个新系统的数据格式可使你的电脑能以交互方式将哈勃数据显示成星空图，而不是数据表格。目前的HLA档案库兼容火狐、Safari5、IE7、IE8和Google Chrome等浏览器。
在你进入HLA寻找“哈勃”图片进行合成之前，应该记住，绝大多数“哈勃”图片都不是为制作“漂亮”的彩色图片而拍摄的。我们看到的所有漂亮图片，通常最初都是科学家为研究某种天体物理过程或某个天体而获取的科学数据，后来才被加工成了艺术作品。
“哈勃”图片是天文学家通过多种不同的探测器及滤光片获得的，但多数情况下这些图片并不适于制作漂亮的图片。制作彩色图片最有用的探测器是“哈勃”的宽视场行星相机2（WFPC2）、宽视场行星相机3（WFPC3），以及高级巡天相机（ACS）。制作彩色图片最好的宽带滤光片分别是：F435W、F439W、F450W、F555W、F606W、F675W、F702W、F79lW和F814W。常用的窄带滤光片有F437N与FS02N（氧III）、F656N（氢α）、F658N（氮II）和F673N（硫II）。这些数字表示滤光片的通带中心波长，单位为纳米。
只要有三张宽带的曝光数据，而且滤光片的带通接近于人眼红、绿、蓝光的接收灵敏度，就能根据“哈勃”数据制作出近乎真实色彩的图像。
哈勃资料库指南
HLA初看令人生畏，但检索数据却相对简单。当你第一次登录，主页面会解释HLA目前可提供的所有数据。它还列出最近的更新，并提供多种方式链接到对你非常有用的常见问题解答页面（FAQ页面）。你可以使用页面顶部或底部的链接“EnterSite here”进入搜索页面。你可以从那里开始搜索进程，只需在搜索框中键入天体名称或天体的赤经、赤纬坐标。
就在搜索框下面有个搜索例表。如果点击链接“more…”，将会打开一个详细的指南页面，介绍查找特定天体的多种方法。该指南值得一读，因为某些数据集需要特殊的搜索参数。单击高级搜索链接文本（“advanced search”），就可以来指定观测仪器（女HACS、WFPC2、WFC3等）、光谱要素等等。
搜索例表的下方是些选项卡，它们提供多种查看搜索结果的基本通道。左边第一个是“Inventory”
（详细目录）选项卡，该选项卡用列表形式显示结果。单击某个标题列就可以对搜索结果根据所选标题如探测器、滤镜或曝光时间等进行排序。
接下来是预览图片的“Image”（图像）选项卡。它详细标注每次预览的天体名称、仪器和滤镜等拍摄信息。它还有些特定链接，可允许你将数据加到“Cart”（购物车）中，以便后来下载。或者，你只需右键单击“download data”，然后选择“save target as”来下载图像。互动显示功能允许你在下载之前缩放和移动图像。
第三个选项卡是“Footprints”
（选择区域），它以互动方式显示每种仪器数据集叠加在拍摄区域后，在数字化巡天（DSS）彩色合成图像上的视场。“Footprints”显示功能使你能通过缩放和摇摄来概览可用数据，并允许你用图示方式选中或取消选中某个探测仪器。
最后一个选项卡是“Cart”，它包含多个你已选中要下载的数据集，并存为压缩文件，按目标分组。有一些专有数据集不能通过HLA直接下载，但可以通过另一种下载方法检索。检索这些专有数据
适用的软件
HLA中提供的所有未加工数据都以FITS（Flexible Image Transport System）格式保存，这是天文图片的标准格式。下载了你选中的文件之后，就需要进行加工处理才能制成彩色图像。
在以前，传统的图像软件如Adobe Photoshop等是打不开FITS文件的。专业的天文图像软件则可以处理这些图像，不过处理“哈勃”数据时还有另一种选择：FITS Liberator软件（/projects/fits_liberator/）。这套免费软件是欧洲空间局、欧洲南方天文台和美国宇航局的图像专家们开发的，最初是在2004年作为Photoshop的附加组件公布的。它赋予业余天好者熟练处理过去只有科学界才能使用的专业天文数据的能力。今天，FITS Liberator已是一个独立的软件，不再需要附加在Photoshop里。
FITS Liberators的使用既直观也很容易。当你打开一幅图像时，软件的主要功能是设定图像的背景水平和峰值水平，然后压缩其动态范围，以便同时显示最亮和最暗的细节。我使用FITS Liberator的目的通常包括应用一个扩展函数，以增强阴影和中等水平的数据，同时避免毁坏最亮的区域。在扩展函数选项中，你会发现有个预设表，包括诸如ArcSinh（x）和Log（x）一类的对数函数，以及求根函数。每种预设函数的效果都取决于图像。默认的扩展函数是线性函数，它对于低动态范围的数据集而言是个不错的选择，比如行星图像。我发现ArcSinh（x）预设函数往往对高动态范围的图像能产生最好的效果。
预设扩展函数后，我会在直方图窗口调整滑块来细化黑白点。你也可以使用“图片预览”左边的吸管工具手动设置背景和峰值水平，或者点击“auto—scaling”按钮自动设置。
我还发现了FITS Liberator中的另一个非常有用的工具，那就是它的重置按钮，如果我要重新开始处理，它会将图像返回至最初的默认设置。检查“Freeze”设置盒恢复先前你打开应用程序时的设置，这对同类型数据集的处理非常有用。将图片数位保持在缺省值16。我的最后一项任务是将扩展后的结果保存为一个16位的TIF文件，这样就可以在Photoshop里打开它进行另外一些调整了。
制作彩色图片
正如前文所述，对于任何一个天体，很少具备一套完整的彩色数据。制作一张彩色图片有一个简单的经验法则，那就是以色彩顺序来合成单色图像：将最短的波长指定为蓝色通道，将中等的波长指定为绿色通道，而最长的波长为红色通道。
要构成一幅漂亮的三色图像，使用的一组理想的滤光片应该为F435W（蓝）、F606W（绿）和F814W（红）。采用F656N（氢α）滤光片得到的窄带图像对于星系图像特别有用，因为F814滤光片无法很好地显示氢II电离区。对于一个指定的探测器，常常只使用两个滤光片通道，比如F435W和F606W，或者F606W和F814W，这是因为科学家们原本计划作星族测光观测用的。
要想用这些数据集制作一张三色图，我们需要设法创建第三条通道。有多种方式可以实现。我们可以指定最长的波长为红色通道，最短的波长为蓝色通道，然后平均这两个通道，创建一个替代绿色通道。或者，你可以将单种滤色数据集用于两个颜色通道。例如，假如你有F435W和F606W数据，你可以平均两者从而创建一个缺失的颜色通道，也可以复制F606W的数据集，绿色通道和红色通道都采用它。
通常，给定数据集里的合成曝光图像在HLA中都有“detection”（探测）标记。这可当作“白光”合成图像，代表该观测可用的所有滤色曝光的总和。在这种情况下我有时使用这种“detection”图像作为缺失的颜色通道。这一策略在制作漂亮的三色图像时常常表现得异常出色，尽管有些两通道合成的图像比别的更好。
我在最后进行颜色合成时，为了达到各通道之间的色彩平衡，常用FITS Liberator对每一张滤色图像数据进行相同的拉伸。这对相似的宽带曝光图像的合成很有帮助。如果图像数据使用不同的曝光或是宽带和窄带的混合数据时，我通常需要用另一个程序对结果进行色彩平衡处理。
一旦各个单色通道的16位TIF文件准备并存储完毕，你便可以用选定的图像软件合成出最终的三色图像了。我喜欢用Photoshop软件准备单色通道图像，然后用MaxIm DL软件（http：//）合成出RGB三色图片。最后我回到Photoshop作最终调整。
我利用HLA数据制作的很多图像都是拼接的，这是因为单个数据集通常是不完整的。天体有可能不在探测器中心，或者在使用WFPC2相机时，视场的形状很奇怪。幸运的是，通常可以找到互有重叠的几个不同数据集，这样就可以拼合成一张完整的图像。
拼接带来了特殊的挑战，因为重叠的数据集罕有三种合适的颜色通道。另一个问题是，用“哈勃”望远镜不同仪器的数据集进行合成时，必定遇到像素尺度不同的问题。在这种情况下我使用RegiStar软件（http：//）来依据不同大小排列图像，校准尺寸不同的图像。
当拼接彩色图像的时候，我建议先在FITSLiberator中进行数据扩展，然后在RegiStar中确定各块小图片的相对位置关系。将每一个寄存过的小图片保存好，然后在Photoshop中将每个颜色通道的小图片合到一起。在合并各个图层、制作最终的彩色合成图像前，你应该完成互有重叠的小图块的最后调整与并合。
哈勃资料库是一个不同寻常的数据库，存放经过完全校准而且随时可用的“哈勃”图像数据。这一资源为利用极佳的天文数据合成图像提供了前所未有的机会，而以前它们只供专业天文学家研究所用。在未来，创造性的制作策略和方法将使勇于创新的制图者进一步开发出这个庞大数据库的潜能。
——译自《天空与望远镜》（2012年7月号）