这是一部系统的天文摄影教程。涵盖了从前期拍摄到后期处理的全过程，所有步骤都讲得很详细。为传播拍摄知识，打破技术壁垒，本人将本教程予以发布。--译者
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图像拍摄
CCD是一种用于感光的电子元件。作为用于天文摄影的CCD相机，要收集非常微弱的光线。我们会看到这如何影响到CCD相机的操作。
CCD使用了很薄的硅涂层芯片。这个芯片充满了千百万的微小的对光敏感的正方形（有时候是长方形），被称作感光单元。每个感光单元对应着图像中一个单一的像素，并且感光单元也常常被称为像素。简单地说，感光单元是在感光芯片上，而像素是在图片上。每个感光单元都被非导电的，在曝光过程中向感光单元中归集电压的边界所包围。
上图：CCD芯片包含着一个感光单元的阵列（正方形），并且通过一个串行寄存器读出图像数据。
那么，那些在曝光过程中被归集到的电压是哪里来的呢？
答案是：光电效应
年，阿尔伯特·爱因斯坦获得了诺贝尔物理奖的原因，并非是因为他著名的相对论，而是如何解释光电效应。这就是CCD芯片为何会在感光单元中产生电压的原理。当一个光子撞击到金属物质表面时（例如CCD芯片上的硅涂层），光子所携带的能量会从金属中释放出一个电子。在CCD当中，这个电子被感光单元之墙包围并储存起来。经过一段时间的曝光，来自宇宙天体的光子之雨不断撞击到CCD的感应元件上，并形成图像。感光单元就像井一样开始逐渐被电子充满（光子碰撞CCD芯片产生的）。
上图：感光单元（顶部的正方形）收集光线并将其转换为电压。那些“墙壁”开始被电压逐渐充满。亮的区域（浅灰）比暗的区域（深灰和黑色）充满的速度要快。
在CCD的某个区域中会形成一个亮的部分，比如：星点（积累了许多光子）。那个区域的感光单元，就会比感应某些类似星云或者黑暗天空那样区域的感光单元收集到电子的数量多很多。（我们很快就会看到即使感光单元感应的是黑暗的天空，到最后也仍然会保存几个电子的原因）
一旦拍摄结束（通常是关闭相机上的快门），那些被收集的电压必须被从CCD当中传输出去，并显示在电脑屏幕上。
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数据读出
感光单元每次一行，被读入位于CCD阵列底部的串行寄存器。串行寄存器然后将每个感光单元的电压传输到一个输出节点。从那里，电压被输出到相机的电子元件中，电子在那里被数字化。
上图：第一行的感光单元被切换进入串行寄存器并被读出
上图：每一行都被切换到下一行的感光单元中。最下一行被传输到串行寄存器中并被发送到电脑中。
上图：处理过程持续进行，直到所有的感光单元都被读出。
每个感光单元中的电压都被赋予一个数值，数值的大小基于每个感光单元中储存的电子数量的多少。这个数值被送往电脑不断进行处理，直到每个感光单元的电子数都被转换成像素值，并且以RAW格式图像的形式显示在电脑屏幕上。
上图：一张未被校准的m51涡状星系的照片，有很多暗电流产生的斑点，下面将进行解释。
这张图片是“原始数据”，因为它是未被任何软件处理过，并且原原本本反映了CCD当时的状态。图像处理软件会去除很多原始信息。下图就是处理过后的图像。
上图：经过校准和增强的前面的m51图像版本
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暗电流
因为天文用的CCD被设计用来拍摄很暗的天体，所以必须极其灵敏。影响灵敏度的一个原因就是感光单元会收集因为相机内部发热而产生的电子。为了使这种效应最小化，天文用的CCD装备了冷却系统。这个系统可以将CCD的运行温度降低到低于环境温度20-60度。即使如此，也无法彻底消除暗电流的影响。为此，CCD相机需要拍摄暗场照片。暗场照片是在相机快门关闭或盖住镜头盖的情况下拍摄的。这个照片探测到的都是发热产生的电子杂讯。
下图显示的是与上面raw格式图片曝光时间相同的暗场照片。
照片处理软件随后可以从图像中减去暗场（并且去除电子杂讯）。一些比较新的CCD芯片拥有很低的内部噪声水平，可以不需要拍摄暗场。但是，对大多数CCD相机来说，内部产生的暗噪声依然是个问题。
翻译：whiteshaik
编辑：虫虫
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