[天文观测] 【深空前期 4 】据说无dither不拍星,您dither了吗?

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发表于 2020-5-5 18:58 | 显示全部楼层 |阅读模式

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在天文摄影的专业领域,有一种拍摄手段称为“dither”(抖动拍摄)。国内天文界有“无dither,不拍星”的说法,歪果仁的天文界说法更绝,“dither or die”。意思就是,不开抖动,等于找死。真的吗?

一、什么是dither(抖动拍摄)
dither的意思是抖动拍摄。天文摄影中的抖动拍摄,不是拍摄时镜筒发生抖动,如果那样就根本拍不成了。抖动拍摄,是指每张图片拍摄后,镜筒轻微地抖动一下,随机移到新的位置,待稳定后重新拍摄,如此多次重复。

以一次300秒X20的亮场拍摄为例。当第一张片以300秒曝光结束时,将望远镜的构图往任意方向随机地移动一点(极小,几个角秒,相当于传感器上1~10像素),待镜筒稳定后,再拍下一张300秒,如此循环重复拍摄,直到完成这20张亮场的拍摄。这称为一段dither的拍摄。

下图为采用dither拍摄一系列照片的其中3张,可以看到,星点在每张图片中发生了小小的随机位移。
(注:图像来源: Jerry Lodriguss)
1.jpg

2.jpg

3.jpg

以dither手段拍摄的这几十张照片,在后期叠加的开始时自然是参差不齐的。不过没关系,后期软件会自动对齐天体,自动叠加后会成为一张漂亮的照片,

下面看dither的效果:左图为常规拍摄的照片,右图是采用dither拍摄的照片(均已叠加,导星镜里每次偏移量为1.5像素,主镜的偏移更多些)。明显可以看到dither后的照片里黑色、白色的噪点都少了很多,图像背景平滑了很多。很神奇吧?
11.jpg

二、dither拍摄的好处
采用dither手段拍摄叠加后的照片和常规摄影(构图一直不动)的相比,有如下好处:
1、消除感光元件上坏像素的影响
如果望远镜的构图一直不变,某个天体发射的光子会一直落在某个坏像素上,这个天体的信号在图片中便不显示。如果采用dither拍摄,这个天体的光子总会有几次曝光落在好的像素上。

2、同样道理,由于大部分CCD、CMOS感光面是以马赛克方式将感光单元(像素)组合而成的,像素之间有空隙。dither可以避免光子落在像素之间的空隙中。

三、如何以手动进行dither 拍摄
1、拍摄完第一张照片后,先关掉导星,再短促按下赤道仪手柄的方向键,让望远镜作一个很小的位移,几秒后待望远镜稳定后再重新开启导星,进行第二张照片的拍摄。 (如不关掉导星,部分导星控制软件会让导星返回到原来没做dither的位置,抵消了dither的效果)

2、控制赤道仪的dither微动要随机,最好按照螺旋式方向进行。也就是说,赤道仪手柄的上、下、左、右的方向键都要分别随机按下。

四、由软件控制的dither拍摄

1、Maxim DL6可以控制赤道仪的dither拍摄

首先,在view下拉菜单中选Camera Control Window
7.jpg

在Camera Control 窗口中选 Autosave
8.jpg

最后在Autosave Setup窗口中部便可以看到Dither控制栏,第一栏可选择:dither的参数作用于导星镜还是主镜,下一栏可选择dither的方向,X、Y、X&Y,最右栏填写最大的位移量(单位:像素)
填写完毕后即可OK,回到主控菜单进行拍摄。
9.jpg

2、PHD guiding的dither app

还有open的《PHD2单反抖动》(工具下载) http://bbs.imufu.cn/forum.php?mo ... DUyfDc5NTMzMw%3D%3D
104118afz3ruf8yfu4fifi.jpg

3、ASIAir/ASIAir Pro控制器可以指挥dither拍摄
振旺出品的ASIAir/ASIAir Pro是一个采用树莓派系统的盒子,功能齐全,几乎可以控制一切天文拍摄的操作。其中的导星控制中也有dither选项。
(以下资料来自知乎@ZWOASI      https://zhuanlan.zhihu.com/p/53307754

1)、从主界面的导星相机设置下拉菜单中进入“抖动设置”,界面提供了“抖动范围”“稳定范围”“稳定时间”三项设置。
抖动范围:也即每次图像移动的距离,单位为像素(1~5),最后会反馈到图像的抖动尺度大小。
稳定范围:赤道仪完成抖动后,将在设定的数值范围内等待稳定,单位为角秒(0.6~4角秒),稳定后,将进行下一帧的曝光拍摄。
稳定时间:结合稳定范围,在赤道仪完成抖动后,导星在稳定范围内需要持续多久才开始下一次曝光(1~15秒)。
10.jpg

2)、只要选择好上述的各项参数,进入导星后软件就会在每拍完一张片后自动执行一次dither操作。同时还会在完成抖动的时刻,使用醒目的文字“抖动”在屏幕上的导星曲线上相应时间的位置作标注(安卓APP上使用黄色圆点标注)。提醒你已经进行过一次dither了。
IMG_0090.jpg

4、N.I.N.A开源软件也可以实现dither拍摄
请参见ljzdede《N.I.N.A + PHD2 控制 nex 3n dither拍照》

最后请问,既然天文摄影界奉行:无dither不拍星,您dither了吗?或者说,你已到达需要dither的阶段了吗?

发表于 2020-5-5 19:18 | 显示全部楼层
这还高端,属于基础技巧吧。N年前就有应用了,拍行星,盲跟位置不断改变,坏点在叠加中自然就消除掉了。
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发表于 2020-5-5 19:19 | 显示全部楼层
学习了
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发表于 2020-5-5 19:52 | 显示全部楼层
抖动很重要,但功能是消除固定噪点在叠加的图像上形成条纹。充其量在过采样的情况下获得超分辨率。至于其他的不知道楼主从哪来看来的。能够减少热噪声更加是无稽之谈。热噪声是由传感器本身和工作温度决定,与是否抖动毫无关系。还有平场也与抖动毫无关系,难不成叠加平场还要对齐星点?平场中又何来星点?看了楼主的几篇经验,总体还是不错的,但也存在很多误导的地方。

点评

多谢斑竹诚恳的评语,文章里肯定有很多不足之处,谢谢您的指正。关于dither理论上叙述的来源主要来自《光学与近红外观测中dither的重要性》http://astroleaks.lamost.org/2012/04/10/%E5%85%89%E5%AD%A6%E4%B8%8E%E8  详情 回复 发表于 2020-5-5 20:37
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 楼主| 发表于 2020-5-5 20:37 | 显示全部楼层
weiguo1688 发表于 2020-5-5 19:52
抖动很重要,但功能是消除固定噪点在叠加的图像上形成条纹。充其量在过采样的情况下获得超分辨率。至于其他 ...

多谢斑竹诚恳的评语,文章里肯定有很多不足之处,谢谢您的指正。关于dither理论上叙述的来源主要来自《
光学与近红外观测中dither的重要性》
http://astroleaks.lamost.org/2012/04/10/%E5%85%89%E5%AD%A6%E4%B8%8E%E8%BF%91%E7%BA%A2%E5%A4%96%E8%A7%82%E6%B5%8B%E4%B8%ADdither%E7%9A%84%E9%87%8D%E8%A6%81%E6%80%A7/
是紫台的一个作者写的。加上了个人的一些理解,可能也理解错了。希望斑竹今后继续指出文章中的缺点毛病。再谢!

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楼主客气了。多总结总是好的,一方面提升自己,另一方面也造福同好。对有些东西的理解总是有个过程,也总是会越来越深刻。大多数爱好者都是这样走过来的。  详情 回复 发表于 2020-5-5 20:41
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发表于 2020-5-5 20:41 | 显示全部楼层
田麦 发表于 2020-5-5 20:37
多谢斑竹诚恳的评语,文章里肯定有很多不足之处,谢谢您的指正。关于dither理论上叙述的来源主要来自《光 ...

楼主客气了。多总结总是好的,一方面提升自己,另一方面也造福同好。对有些东西的理解总是有个过程,也总是会越来越深刻。大多数爱好者都是这样走过来的。
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发表于 2020-5-6 06:39 | 显示全部楼层
前几天有同好在问PHD guiding的dither app,我正好做了个小短片示范,感觉可以包括在LZ的dither工具介绍里。
https://www.bilibili.com/video/BV1Tt4y117UC/

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很棒的小工具。谢谢提供!  详情 回复 发表于 2020-5-6 06:50
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 楼主| 发表于 2020-5-6 06:50 | 显示全部楼层
yzhzhang 发表于 2020-5-6 06:39
前几天有同好在问PHD guiding的dither app,我正好做了个小短片示范,感觉可以包括在LZ的dither工具介绍里 ...

很棒的小工具。谢谢提供!
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发表于 2020-5-6 08:18 | 显示全部楼层
终于有介绍dither的了,很多人确实没意识到dither的重要性...
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发表于 2020-5-6 13:54 | 显示全部楼层
好文章,晚上就认真学习
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发表于 2020-5-6 21:24 | 显示全部楼层
抖动确实重要。我单反不抖动处理完背景全是斜纹,抖动以后就好很多。
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发表于 2020-5-6 21:43 | 显示全部楼层
PHD抖动的指导视频作者yzhzhang的联系方式能否给个?想进一步咨询,谢谢
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发表于 2020-5-6 22:19 | 显示全部楼层
奥林巴斯已经把它整合进微单机身内了
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发表于 2020-5-7 03:04 | 显示全部楼层
山间的隐士 发表于 2020-5-6 21:43
PHD抖动的指导视频作者yzhzhang的联系方式能否给个?想进一步咨询,谢谢

已回复你的短消息,如果LZ不介意的话你可以在这里提问,如果我能回答的话也可以让其他同好看到。
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发表于 2020-5-7 07:19 | 显示全部楼层
学习中。。
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发表于 2020-5-8 11:41 | 显示全部楼层
相当不错的帖子,本版主想she精,额,可惜不是我的板块。

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多谢斑竹的赞赏和支持!  详情 回复 发表于 2020-5-8 12:30
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 楼主| 发表于 2020-5-8 12:30 | 显示全部楼层
ppsky82615 发表于 2020-5-8 11:41
相当不错的帖子,本版主想she精,额,可惜不是我的板块。

多谢斑竹的赞赏和支持!
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发表于 2020-5-17 16:45 | 显示全部楼层
用大星野该如何进行抖动呢

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抖动时每次需要移动极少的距离。看来大星野比较难实现。  详情 回复 发表于 2020-5-17 17:19
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 楼主| 发表于 2020-5-17 17:19 | 显示全部楼层
潇森 发表于 2020-5-17 16:45
用大星野该如何进行抖动呢

抖动时每次需要移动极少的距离。看来大星野比较难实现。

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终于看到有人写PHD2单反抖动的了。分享一下我写的  详情 回复 发表于 2020-5-18 10:44
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发表于 2020-5-18 10:44 | 显示全部楼层
田麦 发表于 2020-5-17 17:19
抖动时每次需要移动极少的距离。看来大星野比较难实现。

终于看到有人写PHD2单反抖动的了。分享一下我写的






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