題:
在天文攝影中不進行超長時間曝光（小時）的原因是什麼？
Ruslan
2018-01-29 11:23:01 UTC
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我正在做一些研究以涉足天文攝影。

大多數教程都建議先進行多次曝光然後再堆疊。

這讓我感到奇怪：假設相機在跟踪系統上，為什麼不讓快門打開那麼長時間可能嗎？

這些教程是否假定您已安裝了跟踪系統？
我推薦查爾斯·布雷肯（Charles Bracken）寫的《深空成像入門》一書。它將回答大多數初學者的問題。有關更多詳細信息，請參閱專門的astro論壇，例如陰天。
關於[physics.se]：https://physics.stackexchange.com/questions/306036/is-there-any-advantage-in-stacking-multiple-images-vs-a-single-long-exposure
七 答案:
MartinV
2018-01-29 15:12:30 UTC
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@ Michael Clark和@ Itai提供了很好的答案。從熱心的業餘愛好者的角度出發，還有一些想法：

  • 跟踪技術不是完美的，有時它更適合在可用跟踪的實際限制內工作而不是推動它

  • 長時間曝光可能無法很好地應對高水平的光污染。在捕獲盡可能多的目標光子而又不過度去除不需要的光子之間，要權衡取捨。

  • 風險管理：如果您只有一個長時間的曝光，則很容易被光子破壞外部照明燈熄滅。多次較短的曝光意味著您可以丟棄不良幀

關於“在捕獲盡可能多的目標光子而不會過度吸收不需要的光子之間要取得平衡”：這應該完全與曝光時間無關。
對於跟踪技術評論+1，使用笨拙的極坐標對準的赤道儀，我在300mm FL上能夠獲得約3分鐘的飛行時間，但之前沒有星跡，但只有我這邊有運氣。根據套件和技術的質量和復雜程度，您可能會做得更好或更糟，但是如果您嘗試使用業餘套件來對付深空物體，則在後期對齊和堆疊始終會有所幫助。
-1
@PeterA.Schneider除非“不需要的光”接近恆定且無處不在，否則實際上並非如此。否則您就沒有丟棄不良幀的算法。如果您有很多空頭頭寸，那麼您將從某個分佈中獲得許多樣本。恆星停留在（幾乎）同一位置（假設有跟踪系統）中，不需要的光線可能會熄滅（這些天的汽車，房屋，甚至是路燈），或者相對於跟踪參考係而言是靜止不動的。兩者都使您可以使用精巧的算法對其進行過濾。
@DRF我知道如果有很多，您可以解決不良的風險。但這與平衡無關。 （這是答案中的第三點。）
@DFR，您說“丟棄不良幀”，我無法說出您是否同意MartinV的觀點＃3，還是暗示將多個連續圖像的數字組成轉化為模擬的長時間曝光（添加“算法”一詞，我認為後者） 。我不了解OP，但是我[非常業餘]天文攝影的長時間曝光是在老實人往的膠片上用重玻璃完成的。除非OP明確表示存在，否則您不能假定長時間使用數字清除過程。
Itai
2018-01-29 12:23:17 UTC
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首先是因為我們現在可以可以。

燈泡攝影確實可以拍攝數分鐘至數小時的曝光，具體取決於相機。使用膠片相機，天文攝影可以在很長的曝光時間內完成，而且這些相機沒有時間限制，因為它們不需要電源即可操作。

數碼相機可以以相同的方式使用，但大多數無反光鏡燈泡曝光時間長達30分鐘或一個小時，因此無法進行更長的曝光，因此別無選擇。

大多數數碼單反相機可能會曝光一個小時以上，因此它們可以長時間曝光。一槍獲得最終圖像。但是，使用多次射擊可能是有利的。最重要的是，每個像素的最大亮度被有效擴展。一次拍攝後，一旦光敏石飽和，就會過度曝光。使用多張照片時，可能不會發生飽和，從而為軟件提供了更高的數據精度。過於簡單化，每次加倍拍攝都會給您帶來額外的精度和大致的動態範圍。因此，與單次曝光相比，只需拍攝4張照片即可獲得2個動態範圍的光圈。

多次曝光具有平均噪聲的效果。這樣可以為您提供更清晰的圖像，但每個圖像都可以應用軟件降噪功能，比處理更長的噪點更有效。

很難對長時間的曝光進行測光，但是如果您有很多圖像，則可以靈活地選擇不使用整個堆棧或混合控制軟件來避免過度曝光，尤其是在合成中包含一些前景的情況下。

進行多圖像捕獲的兩個缺點很小。一個是以後要進行更多的工作，因為必須通過計算機而不是單個圖像來傳輸和處理圖像堆棧。另一個問題是，如果您正在做星際追踪，而相機在拍攝之間需要時間，則間隙可能很小（如果您不希望有很大的間隙，請確保關閉“長距離降噪”功能），這可能取決於許多因素，並且特定的相機。

Michael C
2018-01-29 12:23:28 UTC
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堆疊的主要優點是將隨機化的Poisson分佈“散粒噪聲”平均化，這在諸如天文攝影之類的弱光圖像中可能是一個問題。堆疊的另一個優勢在於，使用專用的單色成像傳感器，同時針對每次曝光在整個傳感器上交替使用彩色（或與天文學相關的特定顏色）濾鏡，然後在後期進行組合。

對於散粒噪聲的疊加，多次曝光與使用相同累積時間的一次長時間曝光完全相同。我們可以將其視為“模擬堆棧”。因此，不，這絕對不是我們使用多次曝光的原因。
@szulat僅當您使用普通平均過濾（而不是修剪平均過濾或中值過濾）堆疊多次曝光時。
@jpa的答案指出“平均”。無論如何，算法是次要的。過程本身會收集相同數量的噪聲。可以有所不同的是技術方面，例如獲得更大動態範圍的能力（比單次曝光更大。14甚至16位文件通常不足以覆蓋天文攝影的巨大反差）
@szulat:記住-中位數是[average]的一種（http://www.purplemath.com/modules/meanmode.htm）。
@szulat您假設兩種情況下使用相同的ISO / Av。但是，與更長的曝光時間相比，更短的曝光時間可以實現更寬的Av和更高的ISO設置，而無法達到完整的光圈容量。
@MichaelClark很好，您正在發現“平均噪聲”為錯誤或至少具有誤導性答案的更多原因。
@szulat只有在您堅持將“平均”限制為一個剛性但完全不完整的定義時，才是錯誤的。由於jpa和psmears已經非常清楚了，因此您在這方面是不正確的。
科學上的@MichaelClark，這些技術稱為_robust stacking_。如果這就是您的具體意思，則可能應該在答案中明確指出。但是，我要指出的是，在散粒噪聲的情況下，強大的堆疊實際上並不比簡單平均好多少。它的主要優點是可以防止_extreme_outliers_影響最終結果。即它將完全刪除在某個時間通過框架的流星。散粒噪聲還不夠極端，實際上，由於穩健堆疊分配的權重不相等，最終可能會變得更強。
@MichaelClark傳感器長時間曝光後會發熱嗎，從而增加了傳感器中的噪聲？我想像一個專用的設置可能具有主動冷卻功能，或者至少具有大量的散熱片，而沒有DSLR。
@AndrewMorton是的，但是如果您連續連續進行較短時間的曝光（與單次長時間曝光的總時間相同），也會加熱。
eftpotrm
2018-01-30 20:18:19 UTC
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數字傳感器長時間曝光會發熱；我的曝光時間短至6分鐘，在框架的各個角落顯示出非常明顯的色彩失真。在沒有特殊冷卻的情況下，連續運行芯片數小時，結果很可能會造成混亂。

我曾經在天文台工作過，我可以確認這台大望遠鏡的CCD傳感器（如今是這樣）配備了專用的冷卻系統。我不記得是不是氮氣，但是那是那樣的。
專用的深空星空攝影機通常具有30-50C的溫度冷卻功能。黑體輻射與溫度（以開爾文為單位）成四次方成比例。因此，儘管LN2所能給他們帶來的熱噪聲降低幅度無法達到約99.5％，但確實可以將其降低約三分之一至一半。較低的本底噪聲是人們代替傳統的DSLR使用它們的主要原因之一。
Thorbjørn Ravn Andersen
2018-01-30 15:25:10 UTC
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長時間曝光也使您擁有相機內置軟件的功能。通過拍攝大量圖像並進行後期處理，您可以使用具有不同功能和優先級的軟件，以獲得更好的圖像。

（這應該是評論，但是我的代表太低了）
dmkonlinux
2018-02-10 15:35:13 UTC
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在閱讀其他答案後，又在上周宣布了超級血腥的藍色月亮事件，我決定嘗試進行實驗。當我不工作或睡覺時，在短暫的一次雲中斷中，我拍攝了月亮。我拍攝手持設備只是一個實驗。我的相機是Olympus E-520（2008年發布），當達到極限時，它的噪點非常出眾，並且具有70-300mm的鏡頭，具有相當普通的質量，但是四分之三的傳感器尺寸使其等效於600mm的視野。

我在F9.0 1 / 40s iso800 300mm圖像穩定器上拍攝了幾張照片。

我選擇了大約5張，並嘗試使用Darktable，Gimp，Siril和Hugin處理文件。此處顯示的圖片是一個沒有噪點處理的單色幀，是由5張相似的鏡頭對齊並融合後轉換為黑白並稍微銳化而成的合成圖像，您可以在黑白圖像的角落看到對齊後的圖像沒有重疊，從而揭示了其他圖層對噪聲的影響。

我是否只是對Gimp中的圖層進行了平均（儘管對齊和旋轉圖層幾乎是不可能的），還是使用了Hugin或Siril，噪聲在後台顯著減少。 enter image description here

Aqib Ejaz
2018-01-30 18:11:24 UTC
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很長的曝光量等於平均多個較短的曝光量。當您進行多次短時曝光時，如果需要，您始終可以選擇平均以模仿長時曝光。但這也為您提供了許多其他選擇（除平均之外）。



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