Каковы причины не брать сверхдлинные выдержки (часы) в астрофотографии?

24

Я занимаюсь исследованием астрофотографии.

В большинстве уроков рекомендуется делать несколько снимков, а затем складывать их.

Это заставляет меня задуматься: если камера находится в системе слежения, почему бы не оставить затвор открытым как можно дольше?

Руслан
источник
2
Предполагается ли в этих руководствах, что у вас есть система отслеживания?
unperson325680
1
Я рекомендую книгу Чарльза Брэкена "Учебник для изучения глубины неба". Это ответит на большинство вопросов начинающих. Для более подробной информации обратитесь к специализированному астрофоруму, например, облачные ночи.
user71927
2
Связано по физике : физика.stackexchange.com
questions/

Ответы:

43

@ Майкл Кларк и @ Итай дали хорошие ответы. Еще несколько мыслей с точки зрения энтузиаста-любителя:

  • Технология отслеживания не идеальна, и иногда лучше работать в рамках практических ограничений доступного отслеживания, а не слишком далеко

  • Очень длительные выдержки могут плохо сочетаться с высоким уровнем светового загрязнения. Существует баланс для захвата как можно большего количества целевых фотонов, не переусердствовав нежелательных

  • Управление рисками: если у вас есть только одна длительная экспозиция, она может быть легко разрушена вспышкой внешнего света. Многократные, более короткие выдержки означают, что вы можете просто выбросить плохие кадры

MartinV
источник
9
Re: «Необходимо достичь баланса между захватом как можно большего количества целевых фотонов, не переусердствовав нежелательных»: это должно быть совершенно независимо от времени воздействия.
Питер - Восстановить Монику
2
+1 за комментарий по технологии слежения, с немым управляемым полярным экваториалом, который я смог получить ~ 3 минуты на 300 мм FL без звездных следов до сих пор, но только с удачей на моей стороне. В зависимости от качества и мягкости вашего комплекта и техники, вы можете делать лучше или хуже, но выравнивание и укладка в посте всегда помогут, если вы пытаетесь найти объекты глубокого неба с любительским комплектом.
Джозеф Роджерс
2
@ PeterA.Schneider Есть изменяющиеся во времени источники помех, такие как метеоры, самолеты и облака. Делая несколько изображений, вы можете легко отказаться от них. Другим фактором является насыщение запаса фотонов пикселем, предел, называемый «полная емкость лунки».
user71659
3
@ PeterA.Schneider На самом деле это не так, если только «нежелательный свет» не является почти постоянным и вездесущим. Или у вас нет алгоритма сброса плохих кадров. Если у вас много коротких экспозиций, у вас есть много выборок из некоторого распределения. Звезды остаются (почти) в одном и том же месте (при условии, что система слежения), нежелательный свет, вероятно, будет либо выключен (автомобили, дома, даже уличные фонари в наши дни), либо не будет неподвижен в отношении системы отсчета слежения. Оба из них позволяют вам фильтровать его с помощью умных алгоритмов.
DRF
1
@DFR вы говорите «отбрасывать плохие кадры», и я не могу сказать, согласны ли вы с пунктом 3 MartinV или подразумеваете цифровую композицию из нескольких последовательных изображений в симулируемую длинную экспозицию (добавляя слово алгоритм, я думаю, что последнее ). Я не знаю об ОП, но моя [очень любительская] астрофотография сделана с использованием тяжелого стекла на честной пленке. Вы не можете предполагать доступность процессов цифровой очистки при длительной экспозиции, если ОП явно не говорит, что она есть.
Ruscal
18

Во-первых, потому что мы можем сейчас.

Съемка с лампами действительно может снимать экспозиции от нескольких минут до нескольких часов, в зависимости от камеры. Используя пленочную камеру, астрофотография выполняется с очень длинными выдержками, и у этих камер нет ограничения по времени, поскольку они не нуждаются в энергии для работы.

Цифровая камера может использоваться таким же образом, но большинство беззеркальных ламп ограничивают экспозицию 30 минутами или часами, что делает невозможным съемку с более длинной экспозицией, поэтому выбора нет.

Большинство зеркальных фотокамер могут выдерживать экспозицию более часа, поэтому они могут сделать очень длинную экспозицию, чтобы получить окончательное изображение за один снимок. Однако использование нескольких снимков может быть выгодным. Самое главное, что максимальная яркость каждого пикселя практически расширена. В одном кадре, как только фотосайт будет насыщен, он будет передержан. При наличии нескольких снимков возможно, что насыщение не произойдет, что обеспечит программному обеспечению большую точность данных для работы. Чрезмерно упрощенное, каждое удвоение кадров дает вам дополнительную точность и приблизительный динамический диапазон. Так что сделайте всего 4 снимка, и вы получите еще 2 ступени динамического диапазона по сравнению с одной экспозицией.

Многократные воздействия имеют эффект усреднения шума. Это даст вам более чистые изображения для работы, но к каждому изображению может быть применено программное шумоподавление, которое более эффективно, чем обработка более длинной и более шумной экспозиции.

Это очень трудно измерить для очень длинной экспозиции, но если у вас много изображений, у вас есть гибкость, чтобы не использовать весь стек или управлять программным обеспечением смешивания, чтобы избежать передержки, особенно если вы включили некоторый передний план в вашу композицию.

Два недостатка многократного захвата изображения незначительны. Одна из них заключается в том, что позже будет больше работы, так как стопка изображений должна передаваться и обрабатываться компьютером, а не одним изображением. Другая причина в том, что могут быть небольшие промежутки, если вы делаете звездные следы, в то время как фотокамера снимает время между кадрами (обязательно отключайте функцию подавления шума при длинных выдержках, если вы не хотите огромных промежутков), что может зависеть от ряда факторов и конкретная камера.

Итай
источник
18

Основным преимуществом стекирования является усреднение рандомизированного распределения пуассоновского «дробового шума», которое может быть проблемой для изображений при слабом освещении, таких как астрофотография. Другим преимуществом стекирования является использование специальных монохромных датчиков изображений, в то время как чередующиеся цветные (или связанные со специализированной астрономией) фильтры по всему датчику для каждой экспозиции и последующее их объединение в пост.

Майкл С
источник
7
для многократного воздействия шума при съемке шума точно так же, как при использовании одной длительной экспозиции за одно и то же накопленное время. мы можем думать об этом как о «аналоговом накоплении». так что нет, это определенно не причина, по которой мы используем многократные экспозиции.
Сзулат
6
@szulat Только если вы сложите несколько экспозиций, используя обычную среднюю фильтрацию, а не усеченную среднюю или медианную.
JPA
1
@jpa ответ гласит «среднее значение». во всяком случае, алгоритмы являются вторичными. сам процесс собирает такое же количество шума. что может отличаться от технических, например, возможность получить гораздо больший динамический диапазон (чем единичная экспозиция. 14 или даже 16-битных файлов часто недостаточно для охвата огромных контрастов астрофотографии)
szulat
4
@szulat: Помните - медиана является типом среднего .
psmears
2
@MichaelClark в науке, эти методы называются надежной укладкой . Если это именно то, что вы имеете в виду, возможно, вы должны сделать это прямо в ответе. Тем не менее, я бы отметил, что надежное суммирование на самом деле не намного лучше, чем простое усреднение в случае шума выстрела; его главное преимущество заключается в том, что он предотвращает влияние экстремальных выбросов на конечный результат. Т.е. он полностью удалит метеор, прошедший через кадр. Шум от выстрела не является достаточно экстремальным, и на самом деле может оказаться сильнее из-за неравных весов, которые присваивает робаст-штабелирование.
оставил около
8

Цифровые датчики нагреваются при длительных выдержках; Я выдержал всего 6 минут, демонстрируя очень заметные искажения цвета в углах кадра. Запускайте чип непрерывно в течение нескольких часов без специального охлаждения, и в результате вы получите бесполезный беспорядок.

eftpotrm
источник
Однажды я работал в обсерватории, и я могу подтвердить, что ПЗС-датчики большого телескопа (в те времена) имели специальные системы охлаждения. Я не помню, был ли это азот, но это было что-то подобное.
Basj
Специализированные астрокамеры глубокого космоса обычно имеют термометрическое охлаждение при 30-50 ° С. Излучение черного тела пропорционально температуре (в Кельвинах) до 4-й степени. Таким образом, несмотря на то, что LN2 не дает снижения теплового шума на ~ 99,5%, они уменьшают его примерно на одну треть или половину. Низкий уровень шума является одной из основных причин, почему люди используют их вместо обычных зеркал.
Дэн Нили
1

Кроме того, выполнение длительных выдержек оставляет вам возможности программного обеспечения, встроенного в камеру. Взяв много изображений и постобработав их впоследствии, вы можете использовать программное обеспечение с различными возможностями и приоритетами, которые могут дать вам лучшую картину.

Турбьерн Равн Андерсен
источник
(Это должен быть комментарий, но мой представитель слишком низок)
Торбьерн Равн Андерсен
1

Прочитав другие ответы здесь и на прошлой неделе объявляя о событии «супер кроваво-голубая луна», я решил попробовать эксперимент. Я снимал луну во время одного из кратковременных облаков, когда я не был ни на работе, ни во сне. Я снимал с рук, так как это был всего лишь эксперимент. Моя камера, Olympus E-520 (выпущена в 2008 году), заведомо шумная и 70-300 мм объектива довольно обычного качества, когда она выдвинута до предела, но размер сенсора в четыре трети делает это поле обзора эквивалентным 600 мм.

Я сделал несколько снимков при стабилизации изображения F9.0 1 / 40s iso800 300 мм.

Я выбрал около 5 и попытался использовать Darktable, Gimp, Siril и Hugin для обработки файлов. Изображение, показанное здесь, имеет единственную цветную рамку без обработки шума и составное изображение, состоящее из 5 одинаковых снимков, выровненных и смешанных, затем преобразованных в черно-белые и немного заостренных. Вы можете видеть в углах черно-белого изображения, где выровненные изображения не перекрываются, показывая эффект, который дополнительные слои оказывают на шум.

Независимо от того, просто я усреднял слои в Gimp (хотя выравнивание и вращение слоев было почти невозможно) или использовал Hugin или Siril, шум на фоне заметно уменьшился.введите описание изображения здесь

dmkonlinux
источник
0

Очень длительная экспозиция эквивалентна усреднению нескольких кратких экспозиций. Когда вы делаете несколько коротких экспозиций, у вас всегда есть возможность сделать среднее, чтобы имитировать длинную экспозицию, если хотите. Но он также делает доступными многие другие варианты (помимо усреднения).

Акиб Эджаз
источник