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[天文观测] D5100最佳ISO测试，结果挺惊讶的

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xcxjack 发表于 2018-1-28 20:37 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自： 中国–上海–上海–浦东新区 电信

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本帖最后由 xcxjack 于 2018-2-3 17:37 编辑

计算存在些许误差，另外发了个修正帖子，http://www.astrocn.org/thread-2988-1-1.html，原帖如下：

--------------------------------------------------------------------------------------
好吧，又是cloudy night，又是下雪又是下雨的真是悲剧啊。

下雨天没法拍片只能搞点其他的了，很多星友们都有D5100这台机子，但是关于最佳拍片ISO众说纷纭，平时经常看大佬们各种各样的技术贴，正好这两天做了点小研究，分享给大家。
玩摄影以来基本的装备都凑得七七八八了（还没有SHO。。。），但是对相机一直怀有疑问，看到冷冻CCD眼馋，但是看到不少大神们用普通单反又都拍出来非常好的效果，所以这两天研究了一下在下的D5100，测算了一下最佳ISO应该是多少。

通过参考《星野摄影》的相机部分和  http://dslr-astrophotography.com/iso-dslr-astrophotography/ 这篇文章，得到一个很简单又不简单的结论：
简单来说ISO的设定和两个维度相关：相机的读出噪声和相机动态范围（也就是天体曝光时间）。
因为ISO越高读出噪声越低，从这个方面说要求我们设定越高的ISO越好。
另外在拍单张的时候要尽量长曝光，为了避免过曝ISO又要越低越好。
这两个因素对ISO的要求是相反的，所以对于不同的天体目标可能需要的ISO都会有点区别，为了进一步把这个问题简化，只能想办法先测量一下相机的读出噪声，希望能找到一个ISO，抑制读出噪声的情况下又提供尽可能大的动态范围。

具体的关于读出噪声和ISO的原理性资料大佬们早有研究，大家可以参考以下资料：

http://www.astronomy.com.cn/bbs/thread-288626-1-1.html
http://dslr-astrophotography.com/iso-dslr-astrophotography/
http://www.astrocn.org/thread-2782-1-1.html
《星野摄影》数码相机相关部分
http://www.astronomy.com.cn/bbs/thread-416701-1-1.html

在下这里只负责通过计算简单测试了一下手上的D5100的读出噪声，结果让在下又惊讶又惊喜。
这个是计算表，主要有平场的均值，偏置的均值，相减的方差。
读出噪声.png
从以上大致能看出来问题了，下面画个走势图：
噪声图.png
看，惊不惊喜，意不意外。
测算结果如上，可以看出来读出噪声实际上一直都非常低，ISO大于200的时候就只有2.x个电子了，后面增加ISO读出噪声的进一步降低就不是很明显，所以D5100的最佳ISO其实是200，在输出低读出噪声的同时也提供了非常大的动态范围！

以上所有测试数据均在室内完成，温度大概10来度吧，欢迎各位有D5100的星友们一起测测，数据如果有算错也请各位星友指正，别白高兴了一场，哈哈。
另外相机已经用的是破解后的固件，所有照片均打开了破解后的Sensor RAW模式，关于破解更多的资料可以参考：
http://www.astrocn.org/thread-2301-1-1.html

欢迎大家一起讨论，指正错误，都把手上的器材玩的溜溜的
另外这里有各种相机建议的最佳ISO，D5100和在下测出来的也是一致的。
http://dslr-astrophotography.com/iso-values-nikon-cameras/
http://dslr-astrophotography.com/iso-values-canon-cameras/
http://dslr-astrophotography.com/iso-values-sony-cameras/
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购买望远镜就在牧夫天文商城
lv9-SPACE 发表于 2018-1-28 20:56 | 显示全部楼层 来自： 中国–广东–深圳 电信
给楼主赞一个。。。这年头能读下这些资料并整理的人不多了
另外能不能帮忙看看Mean(Dark)-Mean(Bias)是否大于0
我的6D在exposure time=30s时，上述值为负数，因此相机内部肯定是做过了手脚
不知道破解后的51能否做到正值呢？

点评

xcxjack
嗯，测过了，ISO200，室温10来度，偏置1/4000s，暗场30s Mean(Dark) = 130.995 Mean(Bias) = 128.638 确实是有暗电流的，哈哈，NickonHacker 破解这个的目的之一就是True Dark Current  详情 回复 发表于 2018-1-28 21:10
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 楼主| xcxjack 发表于 2018-1-28 21:10 | 显示全部楼层 来自： 中国–上海–上海–浦东新区 电信
lv9-SPACE 发表于 2018-1-28 20:56
给楼主赞一个。。。这年头能读下这些资料并整理的人不多了
另外能不能帮忙看看Mean(Dark)-Mean(Bias)是否大 ...

嗯，测过了，ISO200，室温10来度，偏置1/4000s，暗场30s
Mean(Dark) = 130.995
Mean(Bias) = 128.638
确实是有暗电流的，哈哈，NickonHacker 破解这个的目的之一就是True Dark Current

点评

HG731GZ
倒不是说有没有暗电流的问题，是一个CMOS光学黑电平或者内置Overscan校正的问题。另外，D5100和163M用的是同样的芯片吧……163M反映有这个问题的。  详情 回复 发表于 2018-1-29 19:03
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文玩核桃 发表于 2018-1-28 21:19 | 显示全部楼层 来自： 中国–内蒙古–呼和浩特 电信
不错！具有钻研精神和科学态度！
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walleellaw 发表于 2018-1-28 22:10 | 显示全部楼层 来自： 中国–上海–上海 电信
顶一个
http://www.sensorgen.info/NikonD5100.html
这个是sensorgen的测试
（不过估计是未破解版的）

200的时候是否还会有少许量化噪声？
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tiantian99 发表于 2018-1-28 23:02 | 显示全部楼层 来自： 中国–辽宁–抚顺 电信
挺好的，但结论应该是400-800之间最佳。
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932866967 发表于 2018-1-29 00:15 | 显示全部楼层 来自： 中国–广东 电信/数据上网公共出口
谢谢分享
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macsyz 发表于 2018-1-29 03:07 | 显示全部楼层 来自： 美国
为什么"另外在拍单张的时候要尽量长曝光"？

比如你的图里ISO400，read noise是2.4，ISO800是2.3。
如果ISO400曝光1min，ISO800可以只曝光30s，
10分钟总曝光，ISO400可以拿到10张，每张噪音是2.4，ISO800可以拿到20张，每张噪音是2.3
是什么原因导致ISO400，或者更长的曝光会更好呢？

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locusta
ISO400下，有更宽的色彩动态范围。  详情 回复 发表于 2018-1-30 12:39
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 楼主| xcxjack 发表于 2018-1-29 07:00 来自手机 | 显示全部楼层 来自： 中国–上海–上海–浦东新区 电信
walleellaw 发表于 2018-1-28 22:10
顶一个
http://www.sensorgen.info/NikonD5100.html
这个是sensorgen的测试

原来已经有测试了，之前还真没看到。。。嗯，噪声是一直都有
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 楼主| xcxjack 发表于 2018-1-29 07:07 来自手机 | 显示全部楼层 来自： 中国–上海–上海–浦东新区 电信
macsyz 发表于 2018-1-29 03:07
为什么"另外在拍单张的时候要尽量长曝光"？

比如你的图里ISO400，read noise是2.4，ISO800是2.3。

星野摄影又说这个，天空中还存在光子噪声，这个是没法消除的，读出噪声是固定的，长时间的单张曝光可以让读出噪声相比光子噪声显得不重要，间接就提升了照片的信噪比。所以单张曝光越长越好，总曝光越长越好，叠加张数越多越好
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 楼主| xcxjack 发表于 2018-1-29 07:11 来自手机 | 显示全部楼层 来自： 中国–上海–上海–浦东新区 电信
tiantian99 发表于 2018-1-28 23:02
挺好的，但结论应该是400-800之间最佳。

嗯，如果只看图确实是这样，不过综合考虑动态范围的话200或许会更好一点，曝光时间越长读出噪声就会显得不重要，0.几个电子的差别随着曝光时间增加可能就被抵消了。。不过具体还是要参考星野摄影的公式算一下

点评

tiantian99
等你大量拍你就知道200有点低了。  详情 回复 发表于 2018-1-30 19:52
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福建山人 发表于 2018-1-29 10:33 | 显示全部楼层 来自： 中国–北京–北京 电信
能够对比的资料，要好好看看
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晓冰 发表于 2018-1-29 13:21 来自手机 | 显示全部楼层 来自： 中国–广东–广州 移动
谢谢老师分享资料，已经收藏了，慢慢看。。
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HG731GZ 发表于 2018-1-29 19:03 | 显示全部楼层 来自： 中国–福建–福州 移动
xcxjack 发表于 2018-1-28 21:10
嗯，测过了，ISO200，室温10来度，偏置1/4000s，暗场30s
Mean(Dark) = 130.995
Mean(Bias) = 128.638

倒不是说有没有暗电流的问题，是一个CMOS光学黑电平或者内置Overscan校正的问题。另外，D5100和163M用的是同样的芯片吧……163M反映有这个问题的。

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xcxjack
另外破解这事儿本来就会损害芯片商家的利益，即便合作方掌握破解技术，也只能在一定范围内使用芯片啦，没法用来生产产品正式售卖的  详情 回复 发表于 2018-1-29 20:07
xcxjack
嗯，不过我这看起来还算正常，按照破解的说法是破解之后读图片就直接从ADC放大后读出了，没有做任何其他处理，所以暗场确实就比偏置要亮一些。不是很了解163M，这个也会有暗场比偏置暗的问题吗？  详情 回复 发表于 2018-1-29 19:43
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 楼主| xcxjack 发表于 2018-1-29 19:43 来自手机 | 显示全部楼层 来自： 中国–上海–上海–浦东新区 电信
本帖最后由 xcxjack 于 2018-1-29 19:50 编辑
HG731GZ 发表于 2018-1-29 19:03
倒不是说有没有暗电流的问题，是一个CMOS光学黑电平或者内置Overscan校正的问题。另外，D5100和163M用的 ...

嗯，不过我这看起来还算正常，按照破解的说法是破解之后读图片就直接从ADC放大后读出了，没有做任何其他处理，所以暗场确实就比偏置要亮一些。CMOS芯片也是采购的把，厂商的做法肯定各有不同，其中的技术细节也不见得是163M厂家能完全控制的，即使同一个芯片有差别应该也是正常的。

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HG731GZ
我记错了，5100和163M不是同一个芯片。  详情 回复 发表于 2018-1-30 09:10
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 楼主| xcxjack 发表于 2018-1-29 20:07 | 显示全部楼层 来自： 中国–上海–上海–浦东新区 电信
HG731GZ 发表于 2018-1-29 19:03
倒不是说有没有暗电流的问题，是一个CMOS光学黑电平或者内置Overscan校正的问题。另外，D5100和163M用的 ...

另外破解这事儿本来就会损害芯片商家的利益，即便合作方掌握破解技术，也只能在一定范围内使用芯片啦，没法用来生产产品正式售卖的
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HG731GZ 发表于 2018-1-30 09:10 | 显示全部楼层 来自： 中国–福建–福州 移动
xcxjack 发表于 2018-1-29 19:43
嗯，不过我这看起来还算正常，按照破解的说法是破解之后读图片就直接从ADC放大后读出了，没有做任何其他处 ...

我记错了，5100和163M不是同一个芯片。
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locusta 发表于 2018-1-30 12:39 | 显示全部楼层 来自： 中国–北京–北京 电信/电信互联网数据交换中心
macsyz 发表于 2018-1-29 03:07
为什么"另外在拍单张的时候要尽量长曝光"？

比如你的图里ISO400，read noise是2.4，ISO800是2.3。

ISO400下，有更宽的色彩动态范围。
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beisen 发表于 2018-1-30 13:52 | 显示全部楼层 来自： 中国–江苏–盐城 联通
我玩的神机450D，没工夫做测试
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zhangwj1 发表于 2018-1-30 17:21 | 显示全部楼层 来自： 中国–浙江–台州 电信
厉害！
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