อะไรคือสาเหตุที่ทำให้ไม่ได้รับแสงที่ยาวมาก ๆ ในการถ่ายภาพทางดาราศาสตร์?

24

ฉันกำลังทำวิจัยเพื่อถ่ายภาพทางดาราศาสตร์

บทเรียนส่วนใหญ่แนะนำให้ถ่ายภาพซ้อนหลายภาพแล้วซ้อนภาพซ้อน

นั่นทำให้ฉันสงสัย: หากกล้องอยู่ในระบบติดตามทำไมไม่เปิดชัตเตอร์นานที่สุด

astrophotography long-exposure night

— Ruslan
แหล่งที่มา

2

บทเรียนเหล่านี้สมมติว่าคุณมีระบบติดตามอยู่หรือไม่?

— unperson325680

1

ฉันแนะนำหนังสือ "Deep-sky Imaging Primer" โดย Charles Bracken มันจะตอบคำถามเริ่มต้นส่วนใหญ่ สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมโปรดดูที่ฟอรัม Astro เฉพาะเช่นคืนที่มีเมฆมาก

— user71927

2

ที่เกี่ยวข้องในฟิสิกส์ : physics.stackexchange.com/questions/306036/...

— dmckee

43

@ Michael Clarkและ @ Itaiให้คำตอบที่ดี ความคิดเพิ่มเติมจากมุมมองของมือสมัครเล่นที่กระตือรือร้น:

เทคโนโลยีการติดตามไม่สมบูรณ์แบบและบางครั้งมันก็ดีกว่าที่จะทำงานภายใต้ข้อ จำกัด ในทางปฏิบัติของการติดตามที่มีอยู่แทนที่จะผลักดันให้ไกลเกินไป
การเปิดรับแสงนานมากอาจเล่นได้ไม่ดีกับมลพิษทางแสงในระดับสูง มีความสมดุลระหว่างการจับโฟตอนเป้าหมายให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้โดยไม่หักโหมกับสิ่งที่ไม่ต้องการ
การจัดการความเสี่ยง: หากคุณมีการเปิดรับแสงเพียงหนึ่งครั้งก็สามารถถูกทำลายได้อย่างง่ายดายด้วยแสงแฟลชจากภายนอกที่ดับลง การเปิดรับแสงที่หลากหลายและสั้นกว่านั้นหมายความว่าคุณสามารถทิ้งเฟรมที่ไม่ดีออกไปได้

— MartinV
แหล่งที่มา

9

เรื่อง "มีความสมดุลระหว่างการจับโฟตอนเป้าหมายให้ได้มากที่สุดโดยไม่ต้องกำจัดสิ่งที่ไม่ต้องการมากเกินไป": นั่นควรจะเป็นอิสระอย่างเต็มที่จากเวลาที่ได้รับแสง

— ปีเตอร์ - Reinstate Monica

2

+1 สำหรับการแสดงความคิดเห็นเทคโนโลยีการติดตามด้วยการจัดตำแหน่งขั้วโลกที่ขับเคลื่อนด้วยใบ้ฉันสามารถรับ ~ 3 นาทีที่ 300 มม. FL โดยไม่มีเส้นทางเดินของดาวก่อนหน้านี้ แต่มีโชคอยู่ข้างฉันเท่านั้น ขึ้นอยู่กับคุณภาพและความนุ่มนวลของชุดและเทคนิคของคุณคุณอาจทำได้ดีขึ้นหรือแย่ลง แต่การจัดตำแหน่งและเรียงซ้อนในโพสต์จะช่วยได้เสมอหากคุณพยายามหาวัตถุท้องฟ้าลึกด้วยชุดอุปกรณ์สมัครเล่น

— โจเซฟโรเจอร์ส

2

@ PeterA.Schneider มีผู้รบกวนเวลาที่แตกต่างกันเช่นอุกกาบาตเครื่องบินและเมฆ การถ่ายหลายภาพช่วยให้คุณละทิ้งสิ่งเหล่านี้ ปัจจัยอีกประการหนึ่งคือการอิ่มตัวที่เก็บโฟตอนของพิกเซลซึ่งมีขีด จำกัด ที่เรียกว่า "ความจุเต็มพิกัด"

— 71659

3

@ PeterA.Schneider นั่นไม่จริงจริงเว้นแต่ "แสงที่ไม่พึงประสงค์" อยู่ใกล้ค่าคงที่และแพร่หลาย หรือคุณไม่มีอัลกอริทึมในการทิ้งเฟรมที่ไม่ดี หากคุณมีการสัมผัสสั้น ๆ หลายครั้งคุณจะมีตัวอย่างจำนวนมากจากการแจกแจงบางอย่าง ดาวอยู่ใน (เกือบ) ในที่เดียวกัน (สมมติว่าระบบติดตาม) แสงที่ไม่ต้องการนั้นน่าจะปิดอยู่ (รถยนต์บ้านแม้แต่ไฟถนนทุกวันนี้) หรือไม่มีเครื่องเขียนเกี่ยวกับกรอบอ้างอิงการติดตาม ทั้งสองอย่างนี้ให้คุณกรองด้วยอัลกอริธึมอัจฉริยะ

— DRF

1

@ DFR คุณพูดว่า "ยกเลิกเฟรมที่ไม่ดี" และฉันไม่สามารถบอกได้ว่าคุณเห็นด้วยกับ MartinV's point # 3 หรือถ้าคุณอ้างถึงองค์ประกอบภาพดิจิทัลหลายภาพเรียงตามลำดับในการเปิดรับแสงนานจำลอง (เพิ่มอัลกอริทึมคำว่า ) ฉันไม่รู้เกี่ยวกับ OP แต่การเปิดรับแสงนาน ๆ ของฉัน [มือสมัครเล่นมาก] การถ่ายภาพดาราศาสตร์ทำด้วยแก้วหนาบนฟิล์มที่ซื่อสัตย์ต่อการดู คุณไม่สามารถคาดการณ์ความพร้อมใช้งานของกระบวนการล้างข้อมูลดิจิตอลในระยะยาวเว้นแต่ OP ระบุอย่างชัดเจนว่ามี

— Ruscal

18

มันเป็นอันดับแรกเพราะเราสามารถตอนนี้

การถ่ายภาพ Bulb สามารถถ่ายภาพได้หลายนาทีถึงหลายชั่วโมงขึ้นอยู่กับกล้อง การใช้กล้องฟิล์มนั้นการถ่ายภาพทางดาราศาสตร์ทำได้ด้วยการเปิดรับแสงนานมากและกล้องเหล่านั้นไม่ จำกัด เวลาเนื่องจากไม่ต้องการพลังงานในการใช้งาน

กล้องดิจิตอลสามารถใช้งานได้ในลักษณะเดียวกัน แต่การเปิดรับแสงหลอด จำกัด แบบไม่มีเลนส์ส่วนใหญ่อยู่ที่ 30 นาทีหรือหนึ่งชั่วโมงทำให้ไม่สามารถถ่ายภาพได้นานขึ้นดังนั้นจึงไม่มีทางเลือก

แม้ว่ากล้อง DSLR ส่วนใหญ่สามารถรับแสงนานกว่าหนึ่งชั่วโมงดังนั้นพวกเขาจึงสามารถเปิดรับแสงนานมากเพื่อให้ได้ภาพสุดท้ายในภาพเดียว อย่างไรก็ตามการใช้ภาพหลาย ๆ ภาพอาจมีประโยชน์ สิ่งสำคัญที่สุดคือความสว่างสูงสุดของแต่ละพิกเซลจะถูกขยายด้วย virtallu ในช็อตเดียวเมื่อโฟโต้ไฟอิ่มตัวมันจะถูกสัมผัสจนเกินไป ด้วยหลายช็อตเป็นไปได้ที่ความอิ่มตัวจะไม่เกิดขึ้นทำให้ซอฟต์แวร์มีความแม่นยำของข้อมูลมากขึ้นในการทำงาน ลดความซับซ้อนของภาพได้มากขึ้นแต่ละช็อตสองเท่าจะให้ความแม่นยำและช่วงไดนามิกที่กว้างขึ้น ดังนั้นใช้เวลาเพียง 4 ช็อตทำให้คุณได้รับช่วงไดนามิกมากขึ้น 2 เท่าเมื่อเทียบกับการรับแสงเดียว

การเปิดรับภาพซ้อนหลายภาพมีผลต่อเสียงเฉลี่ย วิธีนี้จะช่วยให้คุณได้ภาพที่สะอาดขึ้น แต่ภาพแต่ละภาพสามารถลดเสียงรบกวนจากซอฟต์แวร์ที่ใช้ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าการประมวลผลการเปิดรับเสียงที่ดังกว่านานกว่า

มันค่อนข้างยากที่จะวัดสำหรับการเปิดรับแสงนานมาก แต่ถ้าคุณมีภาพจำนวนมากคุณมีความยืดหยุ่นที่จะไม่ใช้ทั้งกองซ้อนหรือซอฟต์แวร์ควบคุมที่ผสมกันเพื่อหลีกเลี่ยงการได้รับแสงมากเกินไปโดยเฉพาะอย่างยิ่ง

ข้อเสียสองประการของการถ่ายหลายภาพเป็นเพียงเล็กน้อย สิ่งหนึ่งคือมันจะทำงานได้มากกว่าในภายหลังเนื่องจากต้องถ่ายโอนและประมวลผลภาพซ้อนโดยคอมพิวเตอร์แทนที่จะเป็นภาพเดียว อีกอย่างคืออาจมีช่องว่างเล็ก ๆ ถ้าคุณทำเส้นทางดาวในขณะที่กล้องใช้เวลาระหว่างการถ่ายภาพ (ให้แน่ใจว่าได้ปิดการลดเสียงรบกวนชัตเตอร์ยาวหากคุณไม่ต้องการช่องว่างขนาดใหญ่) ซึ่งขึ้นอยู่กับหลายสิ่งและ กล้องเฉพาะ

— Itai
แหล่งที่มา

18

ข้อได้เปรียบหลักของการสแต็กคือการหาค่าเฉลี่ยของการแจกแจงปัวซองแบบสุ่ม "สัญญาณรบกวนการยิง" ซึ่งอาจเป็นปัญหาในภาพที่มีแสงน้อยเช่นการถ่ายภาพทางดาราศาสตร์ ข้อดีอีกประการของการซ้อนกันคือการใช้เซ็นเซอร์ภาพขาวดำโดยเฉพาะในขณะที่ตัวกรองสลับสี (หรือที่เกี่ยวข้องกับดาราศาสตร์) ผ่านเซ็นเซอร์ทั้งหมดสำหรับการเปิดรับแต่ละครั้ง

— ไมเคิลซี
แหล่งที่มา

7

สำหรับเสียงรบกวนการถ่ายภาพซ้อนซ้อนการเปิดรับแสงหลายแบบเป็นแบบเดียวกับการใช้การเปิดรับแสงนานเดียวของเวลาสะสมที่เท่ากัน เราสามารถคิดได้ว่ามันเป็น "แอนะล็อกซ้อน" ดังนั้นไม่ใช่นี่ไม่ใช่เหตุผลว่าทำไมเราจึงใช้การสัมผัสหลายภาพ

— szulat

6

@szulat เฉพาะเมื่อคุณซ้อนการเปิดเผยหลายภาพโดยใช้การกรองเฉลี่ยแบบธรรมดาซึ่งตรงข้ามกับการตัดค่าเฉลี่ยหรือการกรองแบบมัธยฐาน

— jpa

1

@ jpa คำตอบระบุว่า "เฉลี่ย" อย่างไรก็ตามอัลกอริธึมเป็นเรื่องรอง กระบวนการรวบรวมเสียงในปริมาณเท่ากัน สิ่งที่แตกต่างกันคือด้านเทคนิคเช่นความสามารถในการรับช่วงไดนามิคที่ใหญ่กว่า (สัมผัสเพียงครั้งเดียว 14 หรือแม้แต่ไฟล์ 16 บิตมักจะไม่เพียงพอที่จะครอบคลุมการถ่ายภาพทางดาราศาสตร์ที่แตกต่างกันมาก)

— szulat

4

@szulat: จำ - แบ่งเป็นชนิดของค่าเฉลี่ย

— psmears

2

@MichaelClark ในด้านวิทยาศาสตร์เทคนิคเหล่านี้จะเรียกว่าซ้อนที่แข็งแกร่ง ถ้านั่นคือสิ่งที่คุณหมายถึงโดยเฉพาะคุณอาจต้องทำให้ชัดเจนในคำตอบ อย่างไรก็ตามฉันสังเกตว่ากองซ้อนที่แข็งแกร่งนั้นไม่ได้ดีไปกว่าค่าเฉลี่ยแบบง่าย ๆ ในกรณีที่มีสัญญาณรบกวนจากการยิง ข้อได้เปรียบหลักของมันคือมันช่วยป้องกันไม่ให้ผู้ผิดเพี้ยนอย่างรุนแรงมีอิทธิพลต่อผลสุดท้าย นั่นคือมันจะทำการลบอุกกาบาตที่ผ่านเฟรมในบางครั้ง เสียงรบกวนจากการยิงยังไม่รุนแรงพอและในความเป็นจริงแล้วอาจมีความแข็งแกร่งมากขึ้นเนื่องจากน้ำหนักไม่เท่ากันซึ่งการแบ่งซ้อนที่มีประสิทธิภาพ

— leftaroundabout

8

เซ็นเซอร์ดิจิตอลให้ความร้อนเมื่อสัมผัสเป็นเวลานาน ฉันมีการเปิดรับแสงเพียง 6 นาทีซึ่งมีการบิดเบือนสีที่มองเห็นได้ชัดเจนในมุมของเฟรม เรียกใช้ชิปอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหลายชั่วโมงโดยไม่มีการระบายความร้อนจากผู้เชี่ยวชาญและผลลัพธ์ที่ได้อาจไม่เป็นระเบียบ

— eftpotrm
แหล่งที่มา

ฉันทำงานที่หอดูดาวหนึ่งครั้งและฉันสามารถยืนยันได้ว่าเซ็นเซอร์ CCD ของกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ (สมัยก่อน) มีระบบทำความเย็นแบบเฉพาะ ฉันจำไม่ได้ว่าเป็นไนโตรเจน แต่มันเป็นอย่างนั้น

— Basj

โดยเฉพาะ astrocams ห้วงอวกาศมักจะมีการระบายความร้อนด้วยอุณหภูมิ 30-50C การแผ่รังสีของร่างกายดำเป็นสัดส่วนกับอุณหภูมิ (หน่วยเคลวิน) ต่อกำลังที่ 4 ดังนั้นแม้จะไม่มีเสียงรบกวนจากความร้อนลดลง ~ 99.5% ที่ LN2 สามารถให้ได้ก็ลดเสียงลงได้ประมาณหนึ่งในสามถึงครึ่ง ชั้นเสียงต่ำเป็นหนึ่งในเหตุผลหลักว่าทำไมคนถึงใช้มันแทน DSLR ทั่วไป

— Dan Neely

1

การเปิดรับแสงนานทำให้คุณมีความสามารถของซอฟต์แวร์ที่ติดตั้งในกล้อง ด้วยการถ่ายภาพจำนวนมากและปรับแต่งภาพภายหลังจากนั้นคุณสามารถใช้ซอฟต์แวร์ที่มีความสามารถและลำดับความสำคัญที่แตกต่างกันซึ่งอาจทำให้คุณได้ภาพที่ดีขึ้น

— Thorbjørn Ravn Andersen
แหล่งที่มา

(ซึ่งควรจะแสดงความคิดเห็น แต่ตัวแทนของฉันอยู่ในระดับต่ำเกินไป)

— Thorbjørn Ravn Andersen

1

เมื่ออ่านคำตอบอื่น ๆ ที่นี่และด้วยการประกาศข่าวซูเปอร์บลูมูนบลูในสัปดาห์ก่อนฉันตัดสินใจทดลอง ฉันยิงดวงจันทร์ในช่วงเวลาสั้น ๆ ในเมฆเมื่อฉันไม่ได้ทำงานหรือนอนหลับ ฉันถ่ายมือถือเพราะมันเป็นแค่การทดลอง กล้อง Olympus E-520 ของฉัน (วางจำหน่ายปี 2008) มีชื่อเสียงโด่งดังและเลนส์ 70-300 มม. ที่มีคุณภาพค่อนข้างธรรมดาเมื่อกดไปที่ขีด จำกัด แต่ขนาดเซ็นเซอร์สี่ในสามทำให้มุมมองเทียบเท่า 600 มม.

ฉันถ่ายภาพหลายภาพที่ F9.0 1 / 40s iso800 300 มม. ป้องกันภาพสั่นไหว

ฉันเลือกประมาณ 5 และลองใช้ Darktable, Gimp, Siril และ Hugin เพื่อประมวลผลไฟล์ ภาพที่แสดงที่นี่มีกรอบสีเดียวที่ไม่มีการรบกวนและภาพคอมโพสิตที่ประกอบขึ้นจากช็อตที่คล้ายกัน 5 ช็อตที่จัดเรียงและผสมผสานแล้วแปลงเป็นขาวดำและคมขึ้นเล็กน้อย คุณสามารถเห็นมุมของภาพขาวดำซึ่งภาพที่จัดเรียงไม่ซ้อนกันเผยให้เห็นเอฟเฟกต์ที่เลเยอร์เพิ่มเติมมีต่อจุดรบกวน

ไม่ว่าฉันจะหาค่าเฉลี่ยของเลเยอร์ใน Gimp (แม้ว่าการจัดตำแหน่งและการหมุนเลเยอร์ใกล้จะเป็นไปไม่ได้) หรือใช้ Hugin หรือ Siril เสียงก็ลดลงอย่างเห็นได้ชัดในพื้นหลัง

— dmkonlinux
แหล่งที่มา

0

การเปิดรับแสงนานมากเทียบเท่ากับการเฉลี่ยค่าแสงที่สั้นกว่าหลายค่า เมื่อคุณใช้การรับแสงสั้น ๆ หลายครั้งคุณจะมีตัวเลือกในการเฉลี่ยเพื่อเลียนแบบการเปิดรับแสงนาน ๆ หากคุณต้องการ แต่มันยังทำให้ตัวเลือกอื่น ๆ อีกมากมาย (นอกเหนือจากค่าเฉลี่ย) มีให้คุณด้วย

— Aqib Ejaz
แหล่งที่มา