关于曝光时间的猜想

坛子里有这样一种说法：相同的累计曝光时间，长曝的效果要好于多次短曝。事实上似乎也多次证明，果真如此。

但是从理论上来说，相同的曝光时间，CCD应该接收到同样多的光子，那么多次短曝的效果为什么不如一次长曝呢？

我想应该是这样的：CCD感光能力存在下限，如果累积的光子量达不到这个下限，那么该信号无法被表达，或者即便表达了，也难以和噪声区分，后期一叠加就掉了。举例说明，某暗弱信号需要5分钟的累积才能累积足够的光子、感光产生信号，那么如果曝光时间达到10分钟，那么该信号几乎100%会表达，后期再叠加也不会被滤掉，但如果单张只曝光4分钟，那么该信号在每张照片里被表达的几率就很低，后期叠加时就容易被当成噪声被滤掉，如果曝光只有2分钟，那么基本上该信号不会存在，完全被噪声淹没了。所以，多张短曝效果只能比单张长曝差。

但是，我觉得短曝还有些方法能通过后期来解决，我的想法是：先把N张短曝的照片设为一组，然后通过减暗场等手段把该组读出噪声尽量去除后的信息累积成1张照片（不知道用累积这个词对不对，我的意思是2张曝光1秒的照片累积后会得到1张曝光2秒的照片），这样的照片的曝光量应该等同于单张长曝，最后把每组得到的照片汇总进行传统的叠加得到最终作品。

原理是：传统的叠加程序似乎只是区别信号和噪声，而不注重信号的累积，比如说100张照片里，某信号只在其中20%的照片里有表达，最终的叠加结果很可能是被认为是噪声而被滤掉，但如果按3张1组分组，每组的照片先进行信号的累积，那么该信号在累积后的照片里被表达的机率就会升到60%，最终再叠加就成了有用信号。

以上仅仅是本人的猜想，眼光不高能力极低，意在抛砖引玉，求证实或批判。

更具体的说， 感光特性不是直线的，
搜索 感光特性曲线 ， 你就明白了。

感光特性曲线，学习了

感光特性曲线 理论基础是来自胶片的特性

信息也反应感光材料自身的性能，但CCD工作原理和CMOS工作原理不同于胶片。

学下信号处理就知道了
信噪比正比于时间

实际上多次曝光提高的是信噪比，光子并不会积累，所以多次短曝和少次长曝根本不能等效。大体感觉是叠加张数多于9张以上的话，增加张数所带来的提升会越来越小甚至趋于没有。

用天光噪声来压制读出噪声而已。

谢谢诸位点评，我的思路是这样的：如果总曝光时间相同，那么多张短曝只比单张长曝多了些读出噪声，那么理论上就有可能通过后期处理处理得到单张长曝的效果。
途径如下：单张去噪声后分组累积，然后再汇总叠加降噪。
其中单张去噪声和多张累积是关键，如果能解决我觉得可以解决长曝的风险。

danaoshuiping 发表于 2015-3-10 15:15
实际上多次曝光提高的是信噪比，光子并不会积累，所以多次短曝和少次长曝根本不能等效。大体感觉是叠加张数 ...

对，我也是这样想的，叠加只是在区别信号和噪声，并不积累曝光量。所以我的想法是通过后期处理使分散在多张照片里的信息先积累起来，然后再叠加降噪，从而解决必需长曝的难题。

宋城冬叶 发表于 2015-3-10 16:41
对，我也是这样想的，叠加只是在区别信号和噪声，并不积累曝光量。所以我的想法是通过后期处理使分散在多 ...

长曝不是什么很大的难题啊，只要有导星，曝光时间都可以很长，而且导星的装备精简一下其实可以很轻的。

danaoshuiping 发表于 2015-3-10 18:37
长曝不是什么很大的难题啊，只要有导星，曝光时间都可以很长，而且导星的装备精简一下其实可以很轻的。
...

稍有闪失就废了

crazygame12345 发表于 2015-3-10 15:18
用天光噪声来压制读出噪声而已。

如果仅仅是噪声增加很难解释细节是如何丢失的

宋城冬叶 发表于 2015-3-10 19:18
如果仅仅是噪声增加很难解释细节是如何丢失的

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老话题了

叠加的本质就是突出被噪声湮没的信息。多次短时间曝光的问题在于读出噪声会正比于曝光次数。

老话题咯，其实这样的讨论意义不大。反正手里都有相机，自己拍来试试不就好了。空谈误国、实干兴邦

weiguo1688 发表于 2015-3-14 20:02
老话题咯，其实这样的讨论意义不大。反正手里都有相机，自己拍来试试不就好了。空谈误国、实干兴邦{:5_277: ...

关键是后期只停留在空想阶段，自己没有能力做啊

宋城冬叶 发表于 2015-3-14 21:02
关键是后期只停留在空想阶段，自己没有能力做啊

后蚏更简单了，只要有台电脑 ，安装图像处理软件就可以做了。

宋城冬叶 发表于 2015-3-10 16:41
对，我也是这样想的，叠加只是在区别信号和噪声，并不积累曝光量。所以我的想法是通过后期处理使分散在多 ...

并非如此，如果感光特性曲线完全线性，读取噪声以及偏置忽略，adc位数足够，动态范围足够，那么理论上结果会是完全一样的。

叠加和长曝光累积本来就是一回事，平均值叠加本来就是多张直接数值加起来，只是除以了张数。除以张数并不影响信噪比，所以本来这两个就是一回事，都是把信号和噪声同时累积。
其它叠加算法也不会有多大差别。

lowsfer 发表于 2015-3-15 08:37
并非如此，如果感光特性曲线完全线性，读取噪声以及偏置忽略，adc位数足够，动态范围足够，那么理论上结 ...

如果叠加的结果还要除以张数的话，那么问题很可能出在这里，前期累积的细节很可能因此而丢失，比如100张叠加累积后出来的980、1000、1020的细节差异，最终如果再除以100，就无法分辨。