久居城市的天爱狂喜！不用跑郊区，近红外就能拍银河

摘要：在城市夜空下，我们正被日益严重的光害所包围。抬头望去，万家灯火映亮天际，却让银河的身影愈发遥不可及。许多人因此感到迷茫：在这样被灯海笼罩的天空里，我们还有可能重新触及银河吗？答案可能来自一条全新的路径——近红外城市银河摄影。

在目不可及的波长彼端，文明光辉黯淡之处

——LED谱线边缘之外，星空仍孤自闪耀

At the far end out the reach of eye,

In the dimming of civilization's brilliance,

Beyond the edge of LED spectrum,

The starry sky still shines alone

本期，我们特别邀请到天文爱好者夜尘，分享他在新加坡城市中心用QHY5III585C拍摄近红外城市银河的经历与感受。

从光源演化的科普，到器材选择的心得，再到现场拍摄的真实震撼，他用镜头验证：哪怕身处光害最严重的白区，银河依然可以触手可及!

特别感谢南大的HIP5447同学最先发布的红外银河拍摄视频，点燃了大家对于城市红外银河摄影的激情。

下面，就让我们跟随夜尘的文字与影像，一起走进这场穿越城市灯火与星河重逢的奇妙旅程。

在城市夜空下，我们正被日益严重的光害所包围。抬头望去，万家灯火映亮天际，却让银河的身影愈发遥不可及。许多人因此感到迷茫：在这样被灯海笼罩的天空里，我们还有可能重新触及银河吗？答案可能来自一条全新的路径—— 近红外城市银河摄影 。

我们从 城市照明方式 变迁的全新视角出发，思考 近红外天文摄影一夜间流行现象中埋藏的历史机遇必然性 ，并由浅入深地探讨城市红外天文摄影的诸多可能。

从1879年爱迪生发明灯泡至今，人类的电灯照明技术围绕效率螺旋上升，从白炽灯、卤素灯过渡到CFL紧凑荧光灯管，最终迈向LED全面普及。虽然电灯点亮夜空的历史已有百年，但我们 抛弃白炽灯全面拥抱节能光源的历史，其实不过近十多年 间的剧变。

在城市夜空的主角还是白炽灯时，这些光来自高温灯丝的黑体辐射，它的大部分能量都落在近红外区域。典型的钨丝温度在两三千开尔文，辐射峰值早已跑到一微米附近，换句话说，它发出的红外光比可见光还要多得多。如果不加红外截止滤镜，摄影时大量进入的近红外不仅会破坏色彩平衡、让星点变粗，还会让画面染上一层厚重的红雾。那时的光害并不只局限于可见光，近红外本身就是一道厚墙。

后来，在需要更高亮度的公共照明场景，白炽灯逐渐被高压钠灯、汞灯和金属卤化物灯取代，这些气体放电灯虽然以可见光的谱线为主，但依然有显著的近红外延伸。

例如，高压钠灯在820nm附近就有一个明显的辐射峰，其光害依然延伸到了我们今天拍银河所依赖的红外波段。曾经在公共照明中大量使用的汞灯和金属卤素灯，也在近红外波段有相当高的发射。虽缺乏当年直接的数据支撑，但可以猜想如果在10年前LED照明普及的早期，即使我们尝试在城市中心用近红外捕捉星空，被近红外高发射的诸多光害包围，其效果或许也不如今天这般立竿见影。

（图为城市路灯常用的高压钠灯HPS的发射光谱，可以看到可见光与近红外能量几乎平分秋色，820nm 附近有强烈峰值）

（图为汞灯和金属卤素灯的发射光谱[1]，可见其在红外段都有相当可观的发射。时至今日，部分公共照明仍在使用寿命极长的汞灯；大量老款汽车装配的卤素大灯，仍然会在路过时把我们拍摄的红外照片彻底摧毁）

真正的转折出现在近十几年，随着 LED光源 全面普及，城市照明的 光谱结构 发生了根本性变化。白光LED的光谱由蓝光LED灯和荧光粉的二次激发组成。它的能量几乎都集中在400nm到700nm的可见区，超过800nm之后，亮度就迅速衰减，几乎不再有红外辐射。组成彩色景观照明的彩色LED发射光谱也几乎不覆盖近红外。这就意味着，在光害密布的城市上空，虽然可见光范围的夜空污染比以前看似更加连绵无懈可击，但在800nm以上的近红外区，却意外地干净起来。

（图为常见冷色和暖色白光LED，彩色LED的发射光谱[1]）

也正因为如此，LED作为10年前开始令我们基于气体光源设计的光害滤镜纷纷失效的“麻烦制造者”，当其成为城市照明中的绝对主导时，反而“塞翁失马”般的为我们制造了最清澈的观测窗口。红外光一转从需要严防死守的洪水猛兽，成为了穿透灯海的一条暗径。

近红外银河之所以在今天突然走红，正是因为它抓住了时代变迁悄悄打开的一扇窗。 这场近红外城市银河的拍摄热潮大概要从南大同学HIP5447在网络上发布的红外银河拍摄视频开始 ，点燃了不知多少久居城市、因忙碌而难以抽身的天文爱好者的激情。

毕竟不需要昂贵的设备和复杂的技巧，只需要付出很低的成本拥有一台小小的导星相机，银河就能随处触手可及。只要加上一片长波通滤镜，就能屏蔽掉城市光源的大部分干扰，让银河重新出现在我们眼前。

值得注意的是， 由于以高压钠灯为代表的光源仍然在城市照明中占据相当的地位，这场“LED革命”在严格意义上并未完成 。文献[2]基于对SDGSAT-1卫星夜光遥感数据的PBGR四通道多光谱图像的分析，制作了LED和高压钠灯（HPS）光源类型分布的分析。以下图北京市的城市照明光源类型分布为例，代表高压钠灯的粉红色线条密布着几乎每一条路网，这意味着一些城市的街灯仍然以HPS为代表的传统照明光源为主。

（图为北京市夜间照明灯光类型的分布[2]，粉红色为高压钠灯照明的分布）

而在国内主要一线城市中，最先发现并开始进行城市红外天文摄影尝试的广东广州地区，恰好是LED照明推广进程较快，传统HPS照明占比较低的区域。有充分理由相信，相比其他仍保留大量早期照明基建的城市，基于在这些新兴城市测量得到的红外天光光谱数据，会得到预期相比其他城市更为乐观的成果。

（图为基于夜光遥感数据，全国四个一线城市的HPS、LED照明占比分析[2]）

同时，由于通过夜光遥感分析照明光源类型，进一步优化城市照明效率的研究趋势仍处于早期阶段，而传统的基于VIIRS夜光遥感（没有提供红外多光谱数据）和地面天空SQM测量测绘的暗空地图只能提供基于全色的天空亮度分析，并不能进一步分离红外光谱基于现有数据对所有城市的红外光害进行标定。所以，即使存在不同地区照明类型引起的夜空红外亮度差异，爱好者们在未来的一段时间内，可能只能因地制宜地实地考察自身城市的观测环境。

我们只能期待未来更多诸如SDGSAT-1、启明星一号类型的多光谱夜光遥感卫星投入使用，并获得更高效全面的全球夜光遥感数据，为我们将来绘制红外光害地图，将天文摄影的疆界真正拓展到可见光之外的领域提供更加全面系统的指导。我们也期待LED照明的进一步广泛普及，替换现有的城市传统照明光源，在提高能源利用效率的同时，使得在文明的光辉下兼容更纯净的星空成为可能。

除此之外，手机用于人脸识别解锁和对焦辅助的红外补光灯、汽车辅助驾驶传感器使用的激光雷达发出的强红外光，也将对红外星野摄影造成极大的挑战。

（图为笔者拍摄过程中遇到的游客手机发出的强红外光，左侧为激光测距对焦灯的闪光；右侧人身上的斑点为face ID解锁红外点阵的光斑。这为在城市地标附近进行红外星空摄影提出了很大的挑战）

（图为相同曝光参数下相邻拍摄的两张照片，上半为仅LED环境光源和LED大灯汽车在附近开过，下半为开过一辆装有金属卤化物大灯的汽车的情景）

器材的选择上，综合考虑成本和效益，相比更激进的750nm截止，我更推荐使用高截止深度的850nm长波通滤镜，以尽可能普适地在更多城市规避820nm附近高压钠灯发射线的影响，牺牲部分效率换取更高的反差。

传感器和镜头选择方面，具有夜间红外补光功能考量的安防相机CMOS和监控镜头，恰好具有良好的近红外QE、红外增透镀膜和近红外成像校正设计。而由于其巨大的市场需求和产量，又同时具备了低价易得的宝贵特点。诸如IMX462、IMX662、SC2210、IMX678和IMX585这些设计之初为了在行车记录仪和安防摄像头上使用而特别强化了红外响应的CMOS及其配套红外增强镜头，意外的非常适合红外天文摄影。

（图为IMX585芯片的相对响应曲线，可见在近红外仍有较高的效率）

而天文相机凭借其能读出常用格式的RAW数据进行预处理和拥有更大的调参操作空间，使用起来非常便利。

在了解了城市照明光源的演化历程，以及LED普及为近红外天文摄影带来的历史性机遇后，我们不仅明晰了近红外银河摄影在当下走红的底层逻辑，也看到了不同城市因照明基建差异而呈现的观测环境区别。而要将这份 “理论机遇” 转化为 “镜头里的星河”，器材的选择与实地拍摄的实践则成为关键 —— 毕竟即便是在红外光开辟的 “暗径” 中，如何挑选适配的设备，依然需要结合实际拍摄场景不断探索。

接下来，我想以自己的拍摄经历作为切入点，和大家聊聊这场穿越灯海与星河重逢的奇妙之旅。

可能是困在新加坡这座灯火通明的小岛上太久了，我已经整整一年没有见过银河。那天在校园楼下架起小小的相机，当银河透过灯火与薄云，悄然出现在屏幕上的一瞬间，就像邂逅了久别重逢的朋友，那份悸动，几乎与我第一次见到银河时一模一样。

作者：夜尘

相机：QHY5III585C

镜头：2.8mm F/1.0

抱箍：3D打印行星相机抱箍

拍摄使用设备

相机：QHY5III585C（Q博签名版

）

镜头：2.8mm F/1.0

抱箍：3D打印行星相机抱箍

整个周末恰逢无月的晴夜，我便兴奋地带着朋友们四处奔走，把坡岛的著名地标打卡了个遍。近红外城市银河摄影让我重新拾起了当年在郊外，用砖头垫着手机拍到银河踪影时的那份心跳，而如今，这条遥远的星河竟能与城市地标同框，仿佛在提醒我们：即使灯海炽烈，它依然存在。

新加坡鱼尾狮公园鱼尾狮近红外银河

作者：夜尘

相机：QHY5III585C

镜头：2.8mm F/1.0

抱箍：3D打印行星相机抱箍

新加坡裕华园云霄塔

作者：夜尘

相机：QHY5III585C

镜头：2.8mm F/1.0

抱箍：3D打印行星相机抱箍

新加坡滨海湾花园CBD天际线

作者：夜尘

相机：QHY5III585C

镜头：2.8mm F/1.0

抱箍：3D打印行星相机抱箍

现场拍摄花絮

在光害满级的白区，当我在实时预览画面里看到银河的那一刻，内心的震撼就像在河底泥沙间忽然发现一颗闪着光的玛瑙——这简直就是魔法！

我相信，不久的将来，随着越来越多热情洋溢的爱好者投入创作，各地的著名城市地标与银河的合影必将如雨后春笋般涌现。这些影像会把更多久居樊笼的人们带回那种久违的心动——仿佛在夜色中，与一位老友重逢，目光再次投向那无垠而悠远的星空。

这次拍摄所用设备是 QHY5III585C（Q博士签名限量版，骄傲.jpg） 搭配IR850nm长波通红外滤镜，再加上一支130元购入的2.8mm F/1.0 安防监控镜头（同店还能买到M22.5转CS卡口转接环，可直接装到行星相机上），以及一只3D打印的行星相机抱箍（如果对品质要求更高，QHYCCD也有CNC加工的 1.25 英寸版本，省心省力）。

QHY5III V2系列天文相机本身就有 紧凑简洁 的设计， 后截距兼容性好 ， 稳定性也不错 。

个人认为， QHY585系列在一众红外增强相机中，凭借较高的动态范围和较好的红外响应，是最适合拍摄这种大光比城市星空摄影的相机之一 。相比之下，其他一些体积臃肿、后截距过长的相机在搭配镜头时总要战战兢兢，而QHYCCD的设计则显得干净利落、颇为“眉清目秀”。更值得一提的是，其中 部分型号 出厂就 标配了850nm长波通红外滤镜（如QHY5III678、 QHY5III 585） ，能直接替换原厂保护玻璃，省去了为复杂规格的工业镜头再去寻找匹配滤镜的麻烦，几乎可以说是真正意义上的“一步到位，到手开拍”。（抛开这台相机上Q博士的签名情怀不谈，它的确好用。我在公园拍摄时，旁边一位老先生看了直夸好，当场就被种草，现场就买了一套回去折腾，确实是一站式轻松上手。）

感谢所有读到这里的人！

近红外城市摄影，已在这片文明灯火中，为我们开辟出一条重新通向星空的小径。如今万事俱备，只待东风，让我们一起用这种全新的视角，重新点亮城市上空隐形的星河！

参考文献：

[1] Christopher D. Elvidge, David M. Keith, Benjamin T. Tuttle and Kimberly E. Baugh,

Spectral Identification of Lighting Type and Character

Sensors 2010, 10, 3961-3988; doi:10.3390/s100403961, ISSN 1424-8220

[2] Zhuoran Lv, Huadong Guo, Lu Zhang, Dong Liang, Qi Zhu, Xuting Liu, Heng Zhou, Yiming Liu, Yiting Gou, Xinyu Dou, Guoqiang Chen,

Urban public lighting classification method and analysis of energy and environmental effects based on SDGSAT-1 glimmer imager data,

Applied Energy,Volume 355,2024,122355,ISSN 0306-2619

[3] Qiming Zheng, Karen C. Seto, Yuyu Zhou, Shixue You, Qihao Weng,

Nighttime light remote sensing for urban applications: Progress, challenges, and prospects,

ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing,Volume 202,2023,Pages 125-141,ISSN 0924-2716