Безперервні вибухи багатьох коротких експозицій порівняно з кількома довгими експозиціями для астрофотографії?

Читаючи багато джерел, які стосуються астрофотографії, я часто бачу поради зробити кілька експозицій та скласти їх, а не одну тривалу експозицію. Часто причиною цього є те, що довше опромінення призводить до збільшення шуму через накопичення тепла в сенсорі, що викликає гарячі пікселі . І все ж мені здається, що зйомка однієї короткої експозиції за іншою практично без періоду охолодження між кадрами зробить дуже мало, щоб зменшити загальне накопичення тепла в датчику протягом серії. Хоча є користь від використання декількох кадрів щодо випадкового шуму, який часто називають шумом пострілуЧи є користь від використання набагато коротших кадрів, ніж було б від використання меншої кількості довших кадрів за той самий загальний проміжок часу? Якщо так, чи пов'язана якась із цієї користь тепло?

Якщо я, наприклад, хочу зробити 2-годинну експозицію нічного неба для створення зіркових стежок, чи була б помітна різниця в шумі, якби я поєднав двадцять чотири п’ятихвилинні експозиції, ніж якби я поєднав 240 тридцять секундних експозицій? Якщо так, чи буде будь-який із цих вигод пов'язаний з теплом? Або все це було б результатом більш усередненого шуму від пострілу?

Що стосується фотографії та укладання нічного неба, то реального SNR (співвідношення сигналу до шуму) немає. Ви можете практично покращити SNR, склавши сотні дуже коротких експозицій (наприклад, уклавши 720 10-секундних експозицій), але результат ніколи не буде таким самим, як якщо б ви склали, наприклад, сорок трихвилинних експозицій. Зберігати купу експозицій на 30 секунд краще, і ви можете отримати те, що шукаєте, проте чим довше ви можете піти від експозиції, тим краще в довгостроковій перспективі.

Для зоряних кадрів слід витримати довше. Ви можете скласти газильйон коротших 30-секундних експозицій, якщо припустити, що 30-секундне опромінення фактично створює сліди. Під час укладання зіркових стежок викриття хоча б на пару хвилин, мабуть, краще, оскільки ви дійсно отримаєте кілька пристойних стежок на місці. Під ширшими кутами (тобто 16 мм) ви можете виставити на 45 секунд або навіть трохи довше БЕЗ будь-якого помітного сліду (ви просто отримаєте трохи довгасті зірки). Більш довгі фокусні відстані зменшили б мінімальну експозицію, необхідну для початку створення видимого сліду.

Укладання та міцність сигналу

Що стосується укладання, то чим сильніше фактичний сигнал зображення в кожному, тим краще. Для цього є кілька причин. По-перше, читання шуму від електроніки камери стає вищим співвідношенням короткої експозиції, ніж довше. Експонуйте довше, і ви збільшуєте коефіцієнт сигналу зображення до коефіцієнта читання. Сам сигнал зображення все ще має шум, який називається шумом фотонного пострілу, однак знову ж таки ... довша експозиція також зменшить його.

Далі вам потрібно виставити досить довго, щоб сигнал був досить сильним, щоб створити хорошу кольорову вірність. Хороша вірність кольору відбувається в середньому тонульному діапазоні ... від найвищих тіней, аж до підсвічування. Найкраща точність кольорів спостерігається в середніх тонах основи, короткий діапазон - близько 18% сірого. (Технічно кажучи, цифровий датчик лінійний, але навіть транзистори мають криву відгуку, а широкий діапазон між верхніми тінями та нижніми підсвітками пропонує найкращу реакцію.) Більш глибокі нюанси кольору від туманності тощо можуть взагалі ніколи не з’являтися взагалі. за винятком випадків, коли власне SNR кожного з ваших кадрів, який буде складений, є достатньо сильним, щоб відобразити принаймні деякі з них. При коротшій експозиції слабкий колір зазвичай втрачає шум, і жодна кількість укладання ніколи не відновить його.

Нарешті, для повного вирішення більш тонких, темних нюансів деталей, таких як пил та глибокі червоні нитки, часто присутні в туманності, або більш тонкі деталі в галактиках, вам потрібен достатньо повний сигнал, щоб охопити всю область неба, з якою ви зображуєте принаймні деякий сигнал для кожного пікселя в нижній півтоні. Складання безлічі дуже коротких експозицій може призвести до зображення, яке охоплює весь предмет, але якому не вистачає повноти, оскільки кожен кадр є більш рідко вибіреним, і в якому весь сигнал, ймовірно, нижче цього нижнього середнього тону. Більш довгі експозиції, що створюють більш високий SNR, дають більш повністю вибірені кадри, такі, що при складанні всі темніші нюанси деталей стають сильнішими.

Шум

Шум фотонного пострілу відбувається за розподілом Пуассона, яке слід за стандартним відхиленням, що є квадратним коренем сили сигналу. Як гіпотетичний приклад, якщо ви виставляєте дві хвилини на ISO 800 на 5D III для отримання майже насиченого результату, максимальна сила сигналу складе близько 9000e-, тоді як шум фотонного шуму буде ~ 95e-. Якщо взяти дванадцять 10-секундних експозицій при ISO 6400, потужність сигналу становить 900e-, а шум при пострілі складе ~ 30e-. Якщо сказати більш очевидно, то шум з двохвилинним опроміненням становить 1/95 частки сили сигналу, де шум з десятисекундною експозицією дорівнює 1/30-й силі сигналу. Якщо не брати жодних інших питань, укладання десяти секундних експозицій повинно дати результат, майже однаковий двохвилинній експозиції.

Однак є й інші питання. Шум читання також є більшим відсотком сигналу з десятисекундною експозицією. Таким чином, кольоровий шум та інші артефакти, спричинені електронним зчитуванням сигналу зображення, будуть вищими з десять секундних експозицій. Якщо припустити, що ви використовуєте необхідні темні та зміщені кадри, які будуть використовуватися з укладанням, багато чого можна усунути, але не повністю (укладання може йти так далеко, щоб видалити шум із розріджених, галасливих зображень). Тепло, що є ще одним фактором тіньового шуму, не буде суттєво відрізнятися при більш тривалій послідовності коротших опромінень порівняно з коротшою послідовністю більш тривалої експозиції, якщо припускати постійну зйомку.

Надійність кольорів з десятисекундним знімком ISO 6400 не буде настільки ж хорошим, як при 120-секундному знімку ISO 800. Камера, як 5D III, має повну ємність свердловини понад 67 000Е-. При ISO 800 максимальна потужність сигналу - 9055e-, а при ISO 6400 - 1079e-. Обидва знаходяться нижче ідеального середнього рівня, проте 9055 на порядок краще, ніж 1079.

Зоряні стежки

Я знаю, що ви прямо запитували про фотографії зіркових стежок. Вірність кольорів тут не буде першочерговою проблемою, а також не захоплює такі глибокі, слабкі кольори та темні елементи деталей, як пил. Однак, щоб скласти зображення для створення однієї з таких фотографій зіркових стежок, де зірки обходять небо, потрібно виставити досить довго, щоб насправді створити стежки ... навіть якщо вони короткі.

При більш широких кутах, таких як 14 мм і 16 мм, ви можете виставляти довше 30 секунд і насправді не отримувати ніяких слідів. У 20 мм і 24 мм вам слід почати бачити зірові доріжки приблизно за 30 секунд, припускаючи, що ви використовуєте датчик APS-C з меншими пікселями. Можливо, ви можете почати бачити зірові сліди з датчиком ПЧ на 24 мм і лише 30-секундною експозицією. До 35 мм ви повинні отримати короткі стежки із 30-секундною експозицією ... проте 35 мм дійсно починає звужувати поле, тож ви повинні переконатися, що це саме ви хочете.

Щоб отримати пристойні стежки, рекомендую виставляти протягом більше хвилини. Вам не потрібно виставляти протягом усієї тривалості дві години одним пострілом, але викриття протягом приблизно двох-трьох хвилин повинно отримати вам кілька приємних доріжок, які при складанні дадуть хороший безперервний стрілочний трек. Потім ви можете скласти стільки кадрів, скільки вам потрібно, щоб отримати потрібну довжину стежки. Земля обертається приблизно 15 ° на годину, тож двогодинна послідовність складених знімків стежок призведе до дуги 30 ° у ваших слідах.

Шум від пострілу залежить лише від кількості надходить світла, таким чином, якщо загальний час опромінення буде таким самим, ви не отримаєте нічого в плані шуму від пострілу шляхом усереднення коротких експозицій (довга експозиція ефективно робить усереднення для вас).

На практиці зйомка декількох експозицій призводить до збільшення шуму зчитування від датчика в тіні (якщо у вас є один із новіших датчиків Sony, який знайдеться, це шлях до різних тіл від Nikon, Pentax та Sony, шум читання настільки низький, ймовірно це не проблема).

З того, що я читав на форумах з астрофотографії, найкращою практикою виглядає зйомка декількох експозицій (довга з темними рамками для зменшення шуму), що дозволяє сенсору достатньо охолонути між знімками, хоча це, як правило, роблять люди, які мають модифікували їх камеру, щоб додати активне охолодження. Залежно від температури навколишнього середовища ви не можете досягти достатнього охолодження, якщо не залишати камеру тривалий час між експозицією.

Якщо ви зробите довгий знімок, датчик стає тепліше, і у вас з’являються гарячі точки. Отже, багато одиночних шортних кадрів краще.

Ще краще, якщо ви можете покласти кілька секунд паузи між ними, щоб датчик охолонув.