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三张图看懂为什么CCD适合长曝，CMOS适合短曝（CMOS vs CCD）

 火 [复制链接]
呵呵呵 发表于 2017-10-3 19:41 来自手机 | 显示全部楼层 来自： 中国–上海–上海 移动/数据上网公共出口
终于看完了（汗）。首先感谢楼主的分享。弱弱的问一句，假如在位数和辉光温度相同的情况下，CMOS短曝多叠，CCD长曝少叠，效果有什么区别吗?谢谢

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qhyphoto
因为每读出一帧就带入了读出噪声，因此叠加越多，最终的照片的总读出噪声会越大。详细计算方法可以参考我后面楼的回复。  发表于 2017-10-7 02:45
tankj
我觉得除开人的因素 在使用得当的情况下都能得到好的结果，虽然过程很不一样  详情 回复 发表于 2017-10-5 14:02
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购买望远镜就在牧夫天文商城
23789898 发表于 2017-10-4 18:51 | 显示全部楼层 来自： 中国–浙江–宁波 电信
短曝多叠是不是暗部细节就基本没有了？只适合拍亮度较高的目标，无法拍出暗部细节，是吗？

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tankj
不是的，看这个贴 http://www.astronomy.com.cn/bbs/thread-409996-1-1.html  详情 回复 发表于 2017-10-5 14:07
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qhyphoto 发表于 2017-10-5 02:37 | 显示全部楼层 来自： 墨西哥
tankj 发表于 2017-10-3 14:52
谢谢如此详细专业的回复！特别是对技术细节的说明非常清晰。最后提到大量短曝的方式在天气条件不太好的情 ...

是的，所说的CMOS容易饱和是指在高增益下。因此ADC的位数限制，以及在高增益下CMOS的读出噪声更低，所以通常对于CMOS会使用比较高一些的增益进行拍摄，以充分发挥CMOS的优势，同时避免CMOS的劣势。
当然对于14位的CMOS来说，在ADC方面已经有了长足的进步。这时候如果曝光时间长一些的情况下，也可以使用较低增益的设置。

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tankj
谢谢！讲得非常清楚 以现在传感器性能14bit已经够用了。  详情 回复 发表于 2017-10-5 14:15
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 楼主| tankj 发表于 2017-10-5 14:02 | 显示全部楼层 来自： 中国–四川–成都 电信
呵呵呵 发表于 2017-10-3 19:41
终于看完了（汗）。首先感谢楼主的分享。弱弱的问一句，假如在位数和辉光温度相同的情况下，CMOS短曝多叠， ...

我觉得除开人的因素 在使用得当的情况下都能得到好的结果，虽然过程很不一样
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 楼主| tankj 发表于 2017-10-5 14:07 | 显示全部楼层 来自： 中国–四川–成都 电信
23789898 发表于 2017-10-4 18:51
短曝多叠是不是暗部细节就基本没有了？只适合拍亮度较高的目标，无法拍出暗部细节，是吗？ ...

不是的，看这个贴
http://www.astronomy.com.cn/bbs/thread-409996-1-1.html

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23789898
这个贴子之前也看过，但用的好像是300的大镜子，是不是小APO没办法做到？这个和口径集光有关还是只看焦比？  详情 回复 发表于 2017-10-5 20:47
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 楼主| tankj 发表于 2017-10-5 14:15 | 显示全部楼层 来自： 中国–四川–成都 电信
qhyphoto 发表于 2017-10-5 02:37
是的，所说的CMOS容易饱和是指在高增益下。因此ADC的位数限制，以及在高增益下CMOS的读出噪声更低，所以 ...

谢谢！讲得非常清楚 以现在传感器性能14bit已经够用了。
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23789898 发表于 2017-10-5 20:47 | 显示全部楼层 来自： 中国–浙江–宁波 电信
tankj 发表于 2017-10-5 14:07
不是的，看这个贴
http://www.astronomy.com.cn/bbs/thread-409996-1-1.html

这个贴子之前也看过，但用的好像是300的大镜子，是不是小APO没办法做到？这个和口径集光有关还是只看焦比？

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tankj
曝光效率只和焦比有关哈！  详情 回复 发表于 2017-10-6 18:34
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tc0214 发表于 2017-10-6 12:12 | 显示全部楼层 来自： 中国–香港 城市电讯有限公司
學習了, 謝謝。
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 楼主| tankj 发表于 2017-10-6 18:34 | 显示全部楼层 来自： 中国–四川–成都 电信
23789898 发表于 2017-10-5 20:47
这个贴子之前也看过，但用的好像是300的大镜子，是不是小APO没办法做到？这个和口径集光有关还是只看焦比 ...

曝光效率只和焦比有关哈！

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23789898
多谢指教，不过好像用小幅面CMOS短曝多叠的发图出来基本都是大口径的  详情 回复 发表于 2017-10-6 20:51
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23789898 发表于 2017-10-6 20:51 | 显示全部楼层 来自： 中国–浙江–宁波 电信
tankj 发表于 2017-10-6 18:34
曝光效率只和焦比有关哈！

多谢指教，不过好像用小幅面CMOS短曝多叠的发图出来基本都是大口径的

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weiguo1688
是的。深空天体摄影衡量影像品质的是信噪比而不是亮度。信噪比取决于曝光量，即接收到的天体光子的数量。对于短时间曝光需要获得长曝光相同的影像品质唯一的选择就是更大口径的望远镜。这个和焦比无关了。  详情 回复 发表于 2017-10-6 22:58
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weiguo1688 发表于 2017-10-6 22:58 | 显示全部楼层 来自： 中国–广东–广州 电信
23789898 发表于 2017-10-6 20:51
多谢指教，不过好像用小幅面CMOS短曝多叠的发图出来基本都是大口径的

是的。深空天体摄影衡量影像品质的是信噪比而不是亮度。信噪比取决于曝光量，即接收到的天体光子的数量。对于短时间曝光需要获得长曝光相同的影像品质唯一的选择就是更大口径的望远镜。这个和焦比无关了。

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23789898
那就是说C8/F10的焦比和70SA/F5的焦比，用CMOS短曝多叠的方法，C8占优？  详情 回复 发表于 2017-10-7 10:06
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qhyphoto 发表于 2017-10-7 02:39 | 显示全部楼层 来自： 中国–北京–北京 联通
本帖最后由 qhyphoto 于 2017-10-7 02:41 编辑

另外，有一个关于在多叠情况下，读出噪声增加的计算问题：

简单的可以这么计算,如果只看读出噪声

假如一个CMOS在高增益下读出噪声为1.5个电子。 那么当叠加N张以后，叠加后的读出噪声值为

1.5*SQR(N).

例如。当叠加100张时。读出噪声为15个电子。

这样可以对CCD长曝和CMOS短曝叠加进行一个比较，在忽略天光背景情况下：

比如

QHY695A的读出噪声为4.5e.  曝光时间30分钟  一张      读出噪声为4.5e
QHY163M在很高增益下读出噪声为1.0e, 1分钟1张，叠加30张。读出噪声为  1.0*SQR(30)=5.47e
假如让QHY163 0.3秒曝光一张进行叠加，叠加100张，读出噪声为1.0*SQR(100)=10e

说明短曝叠加的方式，虽然可以解决视宁度问题，但是也存在随着叠加张数的增加，最终叠加后的照片的读出噪声在不断增加的情况。读出噪声的增加会影响暗弱目标（如弥散的云气）的拍摄。因此短曝大量叠加的方法往往用于表面亮度高的行星状星云，以及小的星系的情况下，对于大面积弥散的天体，暗星云等等的拍摄还是长曝光比较好
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23789898 发表于 2017-10-7 10:06 | 显示全部楼层 来自： 中国–浙江–宁波 电信
weiguo1688 发表于 2017-10-6 22:58
是的。深空天体摄影衡量影像品质的是信噪比而不是亮度。信噪比取决于曝光量，即接收到的天体光子的数量。 ...

那就是说C8/F10的焦比和70SA/F5的焦比，用CMOS短曝多叠的方法，C8占优？

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weiguo1688
从信噪比的角度来说，确实如此。  详情 回复 发表于 2017-10-7 10:10
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weiguo1688 发表于 2017-10-7 10:10 | 显示全部楼层 来自： 中国–广东–广州 电信
23789898 发表于 2017-10-7 10:06
那就是说C8/F10的焦比和70SA/F5的焦比，用CMOS短曝多叠的方法，C8占优？

从信噪比的角度来说，确实如此。
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光光爱星星 发表于 2020-5-13 16:39 | 显示全部楼层 来自： 中国–江西–九江 电信
以前对CCD和CMOS的区别一直懵懵懂懂，现在终于清楚了
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岁月·天穹 发表于 2020-5-13 21:43 | 显示全部楼层 来自： 中国–浙江–宁波 电信
本帖最后由 岁月·天穹 于 2020-5-13 21:48 编辑

记得FLI曾经做过KAF16803（CCD)与GS4040(CMOS)的长时间曝光的对比，说KAF16803的信噪比低于KL4040
Exposure (sec)  4040 SNR 16803 SNR
1 x 900               22.5         19.3

5 x 180               21.8           14.7

10 x 90               20.9            11.9不知道为什么在长曝光的情况下，KAF16803为社么干不过CMOS

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qhyphoto
可能和QE有关。 16803的QE只有60%， 而4040有70%多  详情 回复 发表于 2020-5-14 00:02
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qhyphoto 发表于 2020-5-14 00:02 | 显示全部楼层 来自： 中国–北京–北京 中联云港
岁月·天穹 发表于 2020-5-13 21:43
记得FLI曾经做过KAF16803（CCD)与GS4040(CMOS)的长时间曝光的对比，说KAF16803的信噪比低于KL4040
Exposure ...

可能和QE有关。 16803的QE只有60%， 而4040有70%多

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岁月·天穹
在QE方面，还是背照式有优势什么时候柯达出些背照式的芯片，不过价格应该不便宜  详情 回复 发表于 2020-5-14 19:16
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岁月·天穹 发表于 2020-5-14 19:16 | 显示全部楼层 来自： 中国–浙江–宁波 电信
本帖最后由 岁月·天穹 于 2020-5-17 16:59 编辑
qhyphoto 发表于 2020-5-14 00:02
可能和QE有关。 16803的QE只有60%， 而4040有70%多

在QE方面，还是背照式有优势什么时候柯达出些背照式CMOS的芯片，就叫KAB
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岁月·天穹 发表于 2020-5-14 20:21 | 显示全部楼层 来自： 中国–浙江–宁波 电信
本帖最后由 岁月·天穹 于 2020-5-14 22:11 编辑

另外我想问一下，感光面积越大越好吗？

如果CMOS再发展几年，它有没有可能超越CCD并取而代之呢？

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绿安仔
楼主可以看看我发的帖子。CCD在几年之内绝对会从民用天文消失，但是科研级别目前来看是不可能的。热噪是CCD占优，目前的科学级CCD读出噪声已经可以降到3个电子以下，甚至超过了Sony部分新的CMOS Kodak和Sony已经停产  详情 回复 发表于 2020-5-18 16:17
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绿安仔 发表于 2020-5-18 16:17 | 显示全部楼层 来自： 中国–湖北–武汉 电信
岁月·天穹 发表于 2020-5-14 20:21
另外我想问一下，感光面积越大越好吗？

如果CMOS再发展几年，它有没有可能超越CCD并取而代之呢？

楼主可以看看我发的帖子。CCD在几年之内绝对会从民用天文消失，但是科研级别目前来看是不可能的。热噪是CCD占优，目前的科学级CCD读出噪声已经可以降到3个电子以下，甚至超过了Sony部分新的CMOS
Kodak和Sony已经停产了，这意味着CCD的民用生涯彻底结束。像KAF16803, KAI11002, KAF8300, ICX695, ICX493, ICX453都是这两家的。科研级别是e2v CCD的主战场，绝大多数人不可能买得起

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岁月·天穹
E2V?就是那个贵得离谱的玩意？（FLI的CCD好像有很多芯片出自E2V）  详情 回复 发表于 2020-5-18 18:54
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