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【科普时间】菜鸟也能看懂! 手把手教你看懂QHY268曲线(下)

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发表于 2020-1-2 19:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
之前我们已经以QHY268曲线为实例向简单科普了满阱、增益、系统增益、读出噪声等基本概念及其相互关系,接下来我们要解决上期遗留下的问题:
1.图表上的绝对数值意味着什么?
2.三种模式的区别在哪里?为什么要设计这三种模式?我们应该在哪种情景下使用何种模式?

0# PhotoGraphic DSO (摄影模式)
1# High Gain Mode (高增益模式)
2# Extend Fullwell (扩展满阱模式)
1.png

2.png

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为了能够更加直观体现数据的对比,这次我们请上我们自己家的产品——QHY168C。
QHY168C是APS-C画幅系列里一款非常经典的彩色cmos相机,优秀作品也数不胜数。

同为彩色c幅cmos相机,让我们看看二者的比较结果如何~
不过在这之前还要告诉大家一个横向对比不同型号的对比原则——不看横轴,只看纵轴。这是因为不同的传感器不同(受厂商、型号等影响),其gain值的可用范围以及调整gain值所带来的单位变化量均不尽相同。这就意味着传统的”横轴一定比较纵轴“的比较方法是没有意义的。我们只需要观察在gain值可用范围内纵轴的数据即可,因为这里面所有的纵轴数据都是我们可以通过操作相机获得的。

以此为前提,我们先看一下QHY168和QHY268在满阱方面的表现。
4.png

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可以看到QHY268的最大满阱在74ke-左右,而QHY168最大只能达到48ke-左右。之后由于满阱都会因为增益变大而递减,就不多做比较。

再来看一下系统增益:
6.png

7.png
上期我们说过一个结论:系统增益低于1是比较理想的,有助于提高光学测量的准确性。
通过上面两幅图像我们可以看到,在增益设置可用范围内,268C的绝大部分曲线都在1以下,而168C只有一小部分曲线在1以下。
8.png

9.png
最后我们来看一下读出噪声。168C的读出噪声在2.35-3.15e-左右,而268C的读出噪声在常用部分能够直接将读出噪声压制在2.5e-以下(摄影模式),而在高增益模式下可以压制在1.5e-以下,最低仅不到1个电子。

从上面的数据可以对比出,在所列出的方面,QHY268C都完胜了它的前辈。(真.我打我自己)
当然,这只是所列出的方面,还有很多重要数据我们并没有提及。比如,268C在名字上就战胜了168C。(???????)
10.jpg

咳咳,这个是真的。
QHY部分相机是按照芯片的像素数命名的。168对应着1680万像素,268对应着2680万像素。所以名字的胜利没毛病。当然大家也应该都清楚像素数不代表一切。对比像素数量与单个像元大小的关系,将会是另一个新手科普坑。

扯远了扯远了。让我们继续回答下一组问题:三种模式的区别在哪里?为什么要设计这三种模式?我们应该在哪种情景下使用何种模式?

关于三种模式的区别,读出噪声这幅图里的差异是最为明显的:
11.png

0# PhotoGraphic DSO (摄影模式) 1# High Gain Mode (高增益模式)2# Extend Fullwell (扩展满阱模式)

1.摄影模式:即为为天文爱好者所设定的最设深空摄影的模式,适用于大多数深空天体拍摄场合。
为什么摄影模式下曲线会有明显的断档呢?这是我们所采用的一种硬件优化方案,可以在增益设置调高时主动降低读出噪声。这一点在高增益模式曲线下也有所体现。

2.高增益模式:顾名思义,这个模式可以让用户可以使用更高的增益值。从读出噪声模式曲线图可以看到,在相同gain值下,高增益模式的读出噪声要比普通摄影模式低,而且gain值设定越高差距越明显。而这个模式的应用场景也很明显:对极暗天体的拍摄。在某些特殊情况下,即使把增益拉满都不见得能够有效捕捉暗天体的光线,这时我们就需要高增益模式了。当然,高增益模式带来的负面效果我们在上期也提到过了:满阱与增益不可兼得。更高的增益也就对应着更小的满阱,因此我们建议日常拍摄是还是优先选择摄影模式。

3.拓展满阱模式:同样顾名思义,使用这个模式可以获得更高的满阱,如满阱曲线图所示。
而这个模式同样存在一个特殊之处:在读出噪声曲线图中我们可以看到在这个模式下原本的噪声压制功能被取消掉了。这是为什么呢?
这个设计其实是为专业级别的光学测量准备的。大满阱意味着单个电容内储存的电子更多,也就更方便一些精确的光学研究和测量;同时,测量工作的需求与摄影不同,测量更需要数据的准确性而非图像的质量。而之前在摄影方面对读出噪声的优化实际上造成了数据的非线性波动,因此会造成数据测量存在一定误差。所以,这个模式主要是为科研级用户制定的,一般天文摄影用户请酌情使用该功能。

简单总结一下:
摄影模式——最适合常规天文摄影的模式,泛用性高,性能均衡,适合常规摄影用户;
高增益模式——有效捕捉弱光,适合拍摄暗天体等特殊情况使用;
拓展满阱模式——读出噪声更为稳定,适合高精度测光等科学实验使用。

目前三种模式的切换可在SharpCap, MDL, N.I.NA, SGP等平台使用。目前第一批QHY268C已经入库,数量较少,有意的用户欢迎致电010-80709022-602或发送邮件至sales@qhyccd.com.








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