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概述
堆栈的应用
堆栈的优缺点
堆栈原理
蒙版原理

概述

堆栈用于模拟慢门/叠加星轨/无损降噪/扩展动态范围等
蒙版用于辅助包围曝光的合成或对图像进行"分区"调整
以上两项技术涉及到的后期都可以用StarsTail来完成

堆栈的应用

不借助任何滤镜系统,只有裸机裸镜,在强光下玩超长慢门效果
让夜景、星轨的噪点彻底消失,从此不再惧怕高ISO和长曝噪点
这并非空穴来风,也不是什么神机妖镜,您和您手头的设备就可以做到!
你只需要不停地按下快门,剩下的会由后期搞定
这就是堆栈技术,也可以叫做连拍叠加法,或者俗点的说法就是:裸拍法 :D

堆栈技术的前后期都很简单,关键词:无ND、上脚架、多张连拍、后期叠加合成
一.无ND
就是不用在镜头前套一个或者多个中灰密度镜,正常测光,快门是多少就用多少
放心拍吧!剩下的交给连拍和合成

二.上脚架
其作用不必多说,但我想说的是,有时不用脚架也可以完成长曝效果,晕了吗?
这就是白日裸拍(白日裸拍是堆栈法的曾用名~ )的亮点之一:因为可以用后期图层对齐啊
当然这是个无奈之举,图像质量一定会有影响,对齐运算太耗时,而且未必成功

三.多张连拍(重点)
M档锁定光圈和快门,对焦也是M档,然后,用你的遥控/线控开始连拍吧!
这步之所以是重点,在于两次连拍之间的时间间隔的选择
根据拍摄的对象,分两种情况,移动的对象和同一位置多次出现的对象
对于重复出现的对象,比如海浪,要想雾化的话,其实间隔多长时间都可以,
甚至可以手动控制间隔时间,专门选择浪拍上来和退下去两个时间点,积累到一定张数即可
对于移动的对象,比如要做拉丝白云这道菜,那么就要根据云朵移动的速度来选择间隔时间
移动较快的话需要较小的间隔(比如一两秒或者更小),反之就间隔长点儿(比如十几秒),
这样多张合成后能看出运动的"平滑轨迹"而察觉不到运动的"停顿脚步"
至于一共要拍摄多少张,则根据情况和个人需求而定,几十或上百张(甚至几百张)都可以
想得到更好的降噪效果、更慢的慢门效果、更好的动态范围,那么就尽量多拍,多实践多总结
关于快门设定的方法在这里

四.后期叠加合成
有多种方法可以实现堆栈的合成,
方法一:用Photoshop自带的堆栈功能
 选择"文件"->"脚本"->"统计",打开所有连拍的文件,并选择堆栈模式为"平均值",
 点击"确定",经过一段时间的运算处理后,就生成了慢门效果的图像
 (如果堆栈模式为"最大值",则是通常用于星轨合成的方法)
 这个方法的缺点是速度很慢,而且必须是Extended版本的Photoshop才有"统计"功能
方法二:使用Photoshop的扩展工具:StarsTail
 用这个工具的话速度会快很多(合成星轨的话,花费时间最多只有PS堆栈的三分之一)
 (当然,实现慢门并不是StarsTail的唯一功能,详细请参见StarsTail)
方法三:除了Photoshop,一些免费软件也能实现同样的堆栈合成功能:
 StarStaX、StarTrails、DSS(DeepSkyStacker)、RegiStax、AviStack等等
 这些软件各有优缺点,不一一介绍,感兴趣的话可以自行网上搜索

快门设定方法
1.使用定时快门线
 这是很通用的做法,具有定时功能的遥控/线控都可实现
 但目前的定时快门线存在一个缺点:两次快门之间的间隔大于1秒
 有时候,1秒的间隔就可能导致画面面不连续
 不知道有没有间隔更小的定时快门线?

2.使用机身的定时拍摄
 这个方法不用快门线,比较方便
 但问题是并非所有机器都有这个功能
 而且他的最小间隔时间更长,2秒或者以上才可以
 不知道有没有拍摄间隔时间更小机型
 注:间隔都是指两次快门(曝光)之间的间隔时间,而不是一次快门(曝光)的时间

3.普通快门线+机身高速连拍模式
 快门线和机身都无法实现定时的时候,如何进行均匀地连拍呢?
 好在咱们的机器都有连拍模式,启用连拍模式,
 用快门线锁定快门,就可以实现间隔时间最小的连拍
 显然,单次快门时间短的话(不考虑缓存),
 一分钟就会拍出几百张,这没什么必要
 但是,我们可以将单次快门的时间设长一点,比如1秒或者以上,
 这样再连拍的话,连拍的速度就会明显放慢,
 而间隔时间还是最小,甚至更小,两张照片的连续性大大加强
 这是最完美的连拍方法,只需一根普通的快门线
 遗憾的是,N的很多机型有连拍100张限制,需要不时地重启快门

4.关于反光板预升(延迟曝光)
 使用反光板预升的话,会将连拍间隔延长0.4秒左右,需要注意
 其实也可以合理利用这个特性,实现间隔时间就是0.4秒的连拍
 (不同的机型,反光板预升到拍摄开始的时间可能不同,要合理利用)

堆栈的优缺点

堆栈实现慢门跟使用ND相比:
1.省金钱:ND2/4/8/400/...67/77/82...100*150...数字就是银子
2.省空间:兜兜里原来放滤镜包滤镜架的地方可放其他的必需品
3.省时间:或者说省力气,用滤镜的话或多或少有以下的问题
  购买滤镜前要做很多功课有木有
  一时搞不清ND4/0.6/2stop含义的有木有
  找不到放心店的有木有
  发现淘来的是山寨货的有木有
  测光,计算参数,构图,拧/夹滤镜...很繁琐有木有
  拧滤镜将脚架动了又要重新构图有木有
  神马?先装滤镜再构图?装上ND400后取景器里一团黑啊有木有
  手持滤镜扮雕像的有木有
  大灯泡不好找支架有木有
  拍到一半场景变了却不知道如何停止快门有木有
  一个意外画面导致半小时的长曝泡汤有木有
  电量耗尽而前功尽弃有木有
  滤镜导致画质下降有木有
  长曝产生大量热噪有木有
  暗角有木有?偏色有木有?漏光有木有?鬼影有木有
  后期调不准现场色温有木有?被迫转黑白有木有
... ...
裸拍吧!以上的问题都木有

堆栈法的缺点,也是显而易见的:
1.不可避免的问题就是最终画面可能会看出叠加的痕迹,尤其100%放大看
  但通过技巧性的间隔时间选择,可以将这个缺陷掩盖至最小,甚至不易察觉
  因为这个缺陷,对拍摄高速移动物体的适用性降低,
  比如慢门体育动作类,但也可能带来戏剧性的效果
2.对电脑的性能要求较高,还有硬盘空间
  好吧!还浪费快门,就算10万次换一个快门装置也得"好几百块"是不是
3.干脆缺点也凑成三个:后期处理耗时
  怎么说呢?可以让电脑自己在那处理撒!你可以去喝杯咖啡啊:)

当然,实现慢门并不是堆栈的唯一用途,也不是为了取代ND,
无损降噪及扩展动态范围才是其他工具不能比拟的优点,原理后面会介绍

裸拍的感觉是自由自在,但并非万能;使用滤镜则比较严谨,但存在限制和不便
两者不能完全互替,倒是可以结合起来使用,取长补短,物尽其用
也许有一天ND/GND什么的都会内置到相机中,堆栈功能也可以内置进去
或者动态范围接近甚至超过人眼...
到那时我们就不必成天跟噪点、ISO和动态范围什么的较劲了

堆栈原理

堆栈为什么能实现慢门效果,为什么会无损降噪?
先看看Adobe官方关于堆栈的描述(节选):
图像堆栈将一组参考帧相似、但品质或内容不同的图像组合在一起。将多个图像组合到堆栈中之后,您就可以对它们进行处理,生成一个复合视图,消除不需要的内容或杂色。
创建图像堆栈
要获得最佳结果,图像堆栈中包含的图像应具有相同的尺寸和极其相似的内容,如从固定视点拍摄的一组静态图像或静态视频摄像机录制的一系列帧。图像的内容应非常相似,以使您能够将它们与组中的其它图像套准或对齐。
堆栈模式
堆栈模式只基于每通道起作用,并且仅作用于非透明像素。例如,“最大值”模式将为像素横截面返回最大的红绿蓝通道值,并将这些值合并到已渲染图像中的一个复合像素值中。
最大值
所有非透明像素的最大通道值
平均值
所有非透明像素的平均通道值
对减少杂色有效
中间值
所有非透明像素的中间通道值
对减少杂色和从图像中移去不需要的内容有效
使用脚本创建图像堆栈
可以使用统计脚本自动创建和渲染图形堆栈。
1.选择“文件”>“脚本”>“统计”。
2.从“选择堆栈模式”菜单中选择堆栈模式。
3.将堆栈模式应用于当前打开的文件,或通过浏览以选择文件夹或单个文件。
您选择的文件将在对话框中列出。
4.如果需要,请选择“尝试自动对齐源图像”(等同于选择“编辑”>“自动对齐图层”)。然后单击“确定”。
Photoshop 将多个图像组合到单个多图层的图像中,并将图层转换为智能对象,然后应用选定的堆栈模式。

说说自己对几个参数的理解
"最大值"是星轨叠加时选用的参数,从字面就可以理解,
这个算法将堆栈中各图层中最亮的部分显示到了最终合成的照片上
假设有5张照片,对于每张同一位置的某个点,亮度分别是0、10、20、30、40
对这5张照片进行堆栈,应用"最大值",那么最终合成照片的中,
这点的亮度是:Max(0、10、20、30、40)=40
对于同一个星星而言,他在每张照片中的亮度假设都是50,
那么每张照片中的这个50都被"挑"了出来
而这个星星在每张照片中都会有一个小的位移,因此多个50就连成了一条线
如果你有上百张这样的照片,那么叠加后最终就形成了星轨

官方对"平均值"的说明:所有非透明像素的平均通道值
这意味着什么呢?
还是假设有5张照片,对于每张同一位置的某个点,亮度分别是0、10、20、30、40
对这5张照片进行堆栈,应用"平均值",那么最终合成的照片中,
这点的亮度是:(0+10+20+30+40)/5=20,计算结果是一个平均值
这正好跟相机的单次长曝效果一样,怎么个一样法呢?
假设对于实际场景中的某个点,第一秒释放了0个光子,第二秒10个...第五秒40个
相机用1秒的曝光时间的话,只能捕捉到0/10/20/30/40中的某一个
为了将曝光时间延长到5秒,在镜头前加了一个5档(笼统的说法)的ND滤镜
这样最终得到的光子数量是:0/5+10/5+20/5+30/5+40/5=20
上面两个推导虽然不能直接类比,但却可以说明"平均值"和长曝的关系
在两张照片拍摄间隔接近0时,多张拍摄的"平均值"等同于单张长曝的效果
也就是说拍5张1秒的照片合成后等同于单张长曝5秒的照片
以上是只从慢门效果的角度来说的,而堆栈在降低噪点方面显然是优于单张长曝的

不管什么样的噪点,都可将之归为两类:固定噪点或随机噪点
固定噪点出现在每一张照片的相同位置上,就像一群临时的坏点
堆栈模式的各种参数都无法除掉它(哦!堆栈原来不是神仙啊?),原因是:
对一堆相同的值,无论是取最大值还是平均值,结果都还是原来的值
好吧!堆栈有所为有所不为,固定噪点还是交给暗场吧!叠加后相减即可
其实这种噪点并不多,一般的风光摄影而不是深空摄影,可以不用理会
new!StarsTail最新版本中的"雪人降噪"工具已经可以消除这样的固定噪点

随机噪点才是平时接触最多的,产生的原因有多种,长曝、高ISO、后期等
但不管是如何产生的,只要是随机的,那就对不起,你死定了!
干掉噪点的这位超级杀手就是堆栈模式中的"平均值",从其原理可以看出,
噪点会因为平均运算中的分母增大而被抹平,被其他没有噪点的照片同化
而对于画面中固定的物体,每张的细节构成都是一样,平均后还是这些细节
由此可以看出,这个降噪过程相当于是无损的
所以,借助稳固的三脚架和连拍,用"平均值"能将噪点淹没,却不损失细节
理论上,这种方法没有将噪点彻底消除,而是将噪点的亮度降低
理想情况,合成后照片的噪点亮度跟堆栈的层数(拍摄张数)成反比
正因为噪点的急剧减少,那么后期时的可调整范围和程度也就随之增加,
相当于是同时提升了图像的动态范围,一举N得

"最大值"的原理决定了他也具有一定程度的降噪效果,
因为他把所有照片中最亮的噪点都找了出来(当然这个噪点不会比星星还亮)
如果整个画面都是这样密密麻麻的噪点,那么就不能称之为噪点了,
就像成千上万根细小的针捆在一起不会扎伤你,但几根针却很危险
因为"最大值"的这个原理,他的降噪效果就不如"平均值"了

小结:
随机噪点(高ISO等原因导致)可以通过StarsTail多张堆栈来无损消除;
固定噪点(长曝热噪)可以通过StarsTail中的"雪人降噪"来消除,有暗场无暗场都可以(有暗场比较完美);
而单张照片中的随机噪点(高ISO等原因导致),暂时只能借助其他专门的降噪软件来处理(有损)

StarsTail中蒙版的原理

灰度蒙版
之所以叫灰度蒙版而不是亮度蒙版,是因为它是用图像的灰度信息建立的
打开Photoshop的"图像"->"计算"功能,在通道列表中会找到一个叫"灰色"的通道
将源1和源2的通道都选成"灰色",混合模式置为"正常",生成的通道就是"亮调1"(H1)
将源1和源2的通道都选成"亮调1",混合模式置为"正片叠底",就会得到"亮调2"(H2)
同理"亮调2"和"亮调2"进行"正片叠底"就会得到"亮调3"(H3),其他亮调以此类推
将"亮调1"反相会得到"暗调1"(L1), "暗调1"和"暗调1"进行"正片叠底"就会得到"暗调2"(L2),其他暗调以此类推
将源1选成"亮调1",勾选反相,将源2选成"暗调1",勾选反相,混合模式置为"正片叠底",就会得到"中间调1"(M1)
同理"亮调2"的反相和"暗调2"的反相进行"正片叠底"就会得到"中间调2"(M2),其他中间调以此类推
将"亮调1"和"亮调2"的反向以"正片叠底"的方式混合就会得到"6"(Zone6)
而将"6"和"7"以"滤色"的方式混合就会得到"亮灰"...
这就是灰度蒙版中所有通道的来历,比用选区交叉或相减/相加法得到的通道更精确,更高效,更简单

色彩蒙版
跟模糊能实现锐化类似,用黑白信息能将图像中的色彩信息提取出来
①在图像上新建一个黑白调整图层,预设改为"最黑"(会发现所有颜色的滑块都会位于0)
②用计算命令,将当前的"灰色"通道保存(跟"亮调1"的建立方法同样),命名为"Base"
③将红色滑块拉倒100,打开"计算"功能,源1选"灰色"(跟上一步的灰色会有变化),源2选"Base",
混合模式置为"差值"(两通道中越相同部分的结果会越暗,反之越亮),确定后生成的通道就是"红"通道
将红色滑块复位到0,改变其他某个颜色滑块的话,同理就会制作出其他的颜色通道
将所有暖色调的颜色(比如红和黄)滑块拉到100,这时的灰度跟Base进行"差值",会得到图像中暖色调的区域
将所有的6个颜色滑块都拉到100,跟Base进行"差值",就会得到图像中高饱和的区域
(如果你自己要尝试建立这样的色彩蒙版,上述的参数不必都是0或100,可根据情况进行自定义)
用上述方法建立的色彩通道跟用PS的"色彩范围"建立的色彩选区(通道)基本一致,但精度更高、种类更多(比如饱和、冷暖色)
更关键的一点是,通过一系列蒙版(通道)来观察图像中各种颜色的分布会更加的直观

上述方法的思想就是将某种颜色提亮,其他颜色压暗,这样就将某种颜色的亮度提取了出来,从而形成一个通道
根据这个思想,同样还可以利用可选颜色来制作色彩蒙版:
①在图像上新建一个可选颜色调整图层,确保方法选项为"绝对"
②将"红"颜色的"黑色"滑块拉到-100%(最小),将所有其他颜色(包括白/中/黑)的"黑色"滑块拉到+100%(最大)
③用计算命令,将当前的"灰色"通道保存(跟"亮调1"的建立方法同样),就得到了"红"通道
同样,将"黄"的黑色改成-100%,其他所有颜色的黑色+100%,就会得到"黄"通道,其他颜色的通道以此类推
将所有暖色调的颜色(比如红和黄)改成-100%,其他所有都改成+100%,会得到图像中暖色调的区域;冷色调也是同理
将所有颜色(红黄绿青蓝洋)的黑色改成-100%,其他(白/中/黑)都改成+100%,得到的就是饱和通道
将上述参数反过来,得到的就是不饱和通道(需要注意不饱和并不是饱和的反相)
用黑白图层和可选颜色这两种方法建立的色彩蒙版虽不尽相同,但实际上使用哪种都可以,感兴趣可以自行对比
(ST中的色彩蒙版除了不饱和其他都是用黑白图层法建立的,因为从脚本的执行速度上考虑,黑白法更快)

注意:以上制作色彩蒙版时,计算里面的图层都要选择"合并图层"

StarsTail蒙版选项中的相交/相加/相减/叠加四种运算方法的原理:
◎相交:两个通道以"正片叠底"的方式混合就会得到这两个通道的交集
◎相加:两个通道以"滤色"的方式混合就会得到这两个通道的合集
◎相减:源1通道和源2通道的反相以"正片叠底"的方式混合就会得到这两个通道的差集(与直接"相减"并不同)
◎叠加:两个通道以"叠加"的方式混合,获得暗处(比128低)更暗亮处(比128高)更亮的新通道
比如"亮调1"与"亮调5"进行"相减"就会得到一个"没有最高光的高光区域"
比如"亮调1"与"红色"(色彩蒙版中建立的通道)进行"相交"会得到一个"只"同时包含红色和高光的区域
☆相交/相加/相减是基于集合的概念,用"计算"中的某种混合方式来实现的,并不代表这是它们唯一的功能

知道了这些蒙版建立的方法后会更加有利于StarsTail的使用,甚至相反:也可以摆脱StarsTail
而StarsTail的蒙版功能只是提供了几组快捷的预设,方便直接使用和替换,省去手动建立的麻烦
更灵活更强大的应用则是Photoshop的"计算"功能(还有"色彩范围"也能应付很多的情况)

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