单反曝光时间的研究
本帖最后由 xcxjack 于 2018-3-20 20:41 编辑这其实是个老生常谈的问题了，所有人都会考虑曝光时间，说法也很多，那么到底单张应该曝光多久呢？且听在下慢慢分析。
大原则是：在不过曝、导星没问题、不怕飞机卫星的情况下，越长越好。
首先星云很暗弱，能够接收到的光子在短时间内非常有限，每一次的曝光都伴随有读出噪声，读出噪声会影响信号的质量，比如曝光一次10分钟，假设得到100单位的信号和一次读出噪声，曝光两次每次5分钟，得到100单位的信号和两次读出噪声，那么不论怎么做后期优化降噪，显然第一种会更好一些。
其次单反相机内会做一定的处理，最终图片已经不再是理论上的读噪、暗电流、偏置、光子信号了，相机都有个图像处理模块，曝完光拿到传感器传来的信号后会做一些处理(对于校准来说是另一个坑，好在有dither大法，很大程度上降低了对校准的依赖)。对于比较暗弱的信号，如何处理各家品牌不同，很难考察，这也是他们的商业机密，比如有的相机就会吃星。但是对于亮一些的信号，是个正常的相机都会尽量保留强化，所以也要长曝光，把星云暗弱的信号变强，让相机处理得更加得当。
---------------------------------------以下为补充------------------------------------------ 另外再补充一点，是文中没有谈到的...经过另一个论坛的讨论，学习到了新的补充结论： 引用大佬的话是： 天体反差是不能单纯靠后期做出来的，短单张，又要有反差，除了色阶断层没有别的结果。 引用例子如下： 长单张除了读出噪声的原因之外，还有反差
做个极限假设，曝光时间短到顶多只能接受到5个光子，转化成5个ADU好了，那么就算你平均值叠加多少次提高了信噪比，图片最亮和最暗的差距也就5，这图肯定没法看啊。即使拉伸了也是色阶断层。
单张曝光时间越长，天体从暗到亮的部分能被更好的采样，量化得更细致。这个靠短曝多叠加是无法解决的喽 ---------------------------------------以上为补充--------------------------------------------
那么到底多长合适呢？如何才能确定是否过曝了呢？最简单的办法就是看直方图，但是有个更精确也更直观的办法，就是用MDL打开相片（要raw格式的哈）直接看像素点的信号强度就可以了，也就是所谓的像素ADU，先上一张示例图，CF80+D5300单张曝光了5分钟。
先点上面那个图标打开MDL的信息统计面板，打开之后面板的左下角Mode选择Area，中间就展示出来了区域范围内像素点的ADU统计信息（默认是整张图），分别是ADU的最大值、最小值、平均值、标准差以及总和，大致对图片的整体信号强弱就有一个了解。如果用单反，大部分都是14位机子，那么最大ADU就是2的14次方，16000多，经过相机的处理可以看到我这幅图最大是16383，所以如果看到图片中的ADU到了16383，那么就说明这一块有的地方过曝了，所记录的信息已经失真，过曝的危害就是一片死白，后期无论如何都是无法修复的，大家照过相肯定都知道。。
另外还可以框出来一个范围进行更细致的考察，比如下面这个双星，这块区域的ADU最大值到了16383，双星的中间核心部分就肯定是过曝了。
我们用多张叠加的方式处理照片简单来说就是把每一张照片先做星点对齐，然后把不同照片同一个位置像素点的ADU取出来，假如10张片子就有10个ADU，去掉一些异常值比如2个，然后剩下的8个正常ADU算个平均数得到最终的ADU（和奥运会多个裁判打分差不多，另外彩色相机还有个转色的过程可以先不管）。但因为传感器的质量并不是理论完美的，所以在曝光的时候要尽可能让相片的ADU不要过高，大概在最大值的70%左右就可以了，再看同一张图M81部分。
这一块我拍的M81像素ADU最大值才7000多，还不到16383的一半，平均值更是只有1000多，说明对于这一块我这个单张曝光就还可以再曝光的更长一些，这样更有利于暗弱星云、星系悬臂的表现，同时核心部分也还不会过曝。
另外再看M82
看到这块区域曝光信息最大ADU才1944，只有16383的12%左右，那么我这张图对于这块区域是严重欠曝的。
从上面分析可以看出，在同一张图里面其实是很难兼顾到所有的细节的，强调星云，亮星就会过曝，不想亮星过曝，星云信号质量就欠佳，如果同一张图有多个天体的话彼此也很难都顾及到，所以如何拍摄，就看大家取舍了，随着经验的增加理解也会越来越深啦，需要慢慢与相机磨合。
其实这样拍过一次以后，后面的曝光时间就好掌握了，天体亮度都有等级嘛，相似的等级用相似的时间，不同的等级对应着调整就好啦，另外对于冷冻ccd来说，虽然我不曾用过，不过道理应该也是相似的哈，星友们有兴趣可以看看拍过的片子研究研究。。。
作为一个上班带娃野战党，每一次的拍摄机会都显得弥足珍贵，后期水平可以慢慢提高，老素材可以重新处理，目前能做的就是尽量先把素材拍好，能够每一次站在星空下都更有信心，也希望以后再拿出来处理时不要觉得太恶心，哈哈，一点点小经验分享给大家。
PS:不同的镜子光学特性不一样，所以换镜子拍摄曝光时间肯定也是不同的，不熟悉的话最好是每次准备器材的时候也都先看一看单张的数据，确定好目标的质量，没问题再挂机玩手机哈。。
顶 技术贴，要顶要顶。 lz这个图看上去是单张未Debayer的，不知道有没有扣掉了暗场，有时候温度比较高一些椒盐噪点就能够爆炸掉，读取最大值的方法不是特别准确，我个人习惯放大了之后再手选最亮的小块区域查看亮度值。 技术贴，学习了! 不错，继续等兄弟的技术帖。 好厉害。。mdl要是有一系列的教程就好了 测量方法不够准确+1
CaCO3说的对，如果这地方有几个坏像素，Max就会到达到65535
热像素难道不是正常的吗2333333
所以啊，HDR大法好。 skyczheng 发表于 2018-3-16 12:04
顶
谢谢老兄支持！
gk2684 发表于 2018-3-16 12:31
技术贴，要顶要顶。
谢谢！
探栓怪 发表于 2018-3-16 12:55
lz这个图看上去是单张未Debayer的，不知道有没有扣掉了暗场，有时候温度比较高一些椒盐噪点就能够爆炸掉， ...
嗯，这个主要是说在野战的时候用的，这时候是不可能来做扣除暗场以及Debayer的，最大值的测量可以看一下第一张图，全图2400万像素，最大16383，最小616无误，D5300哈，你说的爆炸在我手上这台机子上并没有出现。
emc2 发表于 2018-3-16 12:56
技术贴，学习了!
谢谢支持！
文玩核桃 发表于 2018-3-16 13:16
不错，继续等兄弟的技术帖。
谢谢老兄支持，话说我最近在读 inside pixinsight 这本书，下载链接见 http://bbs.imufu.cn/thread-408668-1-1.html，读了二三十页就觉得醍醐灌顶，介绍了很多不知道的黑科技，很有意思，老兄有空的话一定不要错过哈！
sunnycy 发表于 2018-3-16 15:08
好厉害。。mdl要是有一系列的教程就好了
mdl我也不太会用，就会一点点皮毛，搜一下坛里应该有一些教程，可以找找 lv9-SPACE 发表于 2018-3-16 16:22
测量方法不够准确+1
CaCO3说的对，如果这地方有几个坏像素，Max就会到达到65535
嗯，说的不一定对哈，相机品牌这么多，型号这么多，不是每台相机都有这个bug的，不过我D5100确实有。。。有也可以避开热像素看ADU嘛，稍微框歪一点就可以了
热像素当然不正常了，做好dither排异的时候首先就会把热像素排掉的
HDR确实好，但没必要用的时候就不用嘛...
xcxjack 发表于 2018-3-16 19:14
嗯，说的不一定对哈，相机品牌这么多，型号这么多，不是每台相机都有这个bug的，不过我D5100确实有。。。 ...
刚才在cn看到两只喵的回复，感觉他们比我想的说的全面多了。
我说的HDR当然也是基于反差来想的。
短曝光和高反差本身就是矛盾的东西，布偶喵说的太对了。
要不要hdr，还是取决于个人对片子的要求吧
如果我有远程台，那我肯定会做硬HDR的。
lv9-SPACE 发表于 2018-3-17 15:25
刚才在cn看到两只喵的回复，感觉他们比我想的说的全面多了。
我说的HDR当然也是基于反差来想的。
短曝光 ...
嗯，我也看了回复，不过和你的理解可能有一些差别，这个先不谈了吧...
HDR确实是不错的，算是对动态范围的补偿，我文中主要想谈的并不是HDR的问题，是想说我们在拍摄的时候如何拿捏准确的曝光时间，我个人看论坛包括偶尔看到QQ群里面的消息对这个问题的考虑还是不够深入的。而作为有家庭的野战党，出摊的难度我想有经验的朋友都深有体会，如果能在拍片的时候考虑的更多，就很可能可以收获更多的乐趣，对爱好、对生活都是很有益的。
不要以为不到16383就是好的
有些厂家会在接近过曝的时候实行非线性数据压缩
也就是16100-16200之间的光比远大于200-300之间的光比
至于哪些厂家的哪些型号会这么做，这个我不知道，但是我可以告诉你现今市场上主流中低端DSLR/DSLM中超过半数会这样做
这就是厂家宣传中的那些什么宽容度扩展功能或者过曝抑制功能之类的实现
不过带来一个附带的好处是，这种片子进行白平衡校准的时候，不用选到完全过曝的那个点，用稍微差一点点过曝的点作为白点参考一样可以把色彩校得很准
单反的水很深的！ ecloud 发表于 2018-3-17 17:32
不要以为不到16383就是好的
有些厂家会在接近过曝的时候实行非线性数据压缩
也就是16100-16200之间的光比远 ...
是的，确实也听说在高ADU区域有些非线性问题。。您说的那个白平衡方法我还没怎么试过，之前都是看背景黑区搞，学习了，下次也试一试，等天气好一点了再出摊继续爬坑！ xcxjack 发表于 2018-3-17 15:40
嗯，我也看了回复，不过和你的理解可能有一些差别，这个先不谈了吧...
HDR确实是不错的，算是对动态范围 ...
其实可能的问题就在这里。如果单纯以星系核这样的地方是否饱和来确定曝光量不一定是正确的。从提高影像整体信噪比，尤其是旋臂或者前景暗星云的角度来说，HDR这样的操作更加合理。所以与其只按照一个时间来曝光，倒是不如设计一组不同的曝光时间，至少可以尽量平衡亮部与暗部的信噪比。
页:
[1]
2