Bùng nổ liên tục của nhiều lần phơi sáng ngắn so với một vài lần phơi sáng lâu cho chụp ảnh thiên thể?

Khi đọc nhiều nguồn giải quyết việc chụp ảnh thiên văn, tôi thường thấy lời khuyên nên chụp nhiều lần phơi sáng và xếp chúng thay vì phơi sáng lâu. Thông thường lý do được đưa ra là phơi sáng lâu hơn dẫn đến nhiễu nhiều hơn do nhiệt tích tụ trong cảm biến gây ra các pixel nóng . Tuy nhiên, dường như đối với tôi, việc thực hiện một phơi sáng ngắn sau một lần khác mà hầu như không có thời gian làm mát giữa các khung hình sẽ làm rất ít để giảm sự tích tụ nhiệt trong cảm biến trong toàn bộ loạt. Mặc dù có một lợi ích đạt được từ việc sử dụng nhiều khung hình liên quan đến nhiễu ngẫu nhiên thường được gọi là nhiễu bắn, có lợi ích gì từ việc sử dụng nhiều khung hình ngắn hơn so với việc sử dụng ít khung hình dài hơn trong cùng một khoảng thời gian không? Nếu vậy, có bất kỳ lợi ích nhiệt liên quan?

Ví dụ, nếu tôi muốn phơi sáng bầu trời đêm trong 2 giờ để tạo ra các vệt sao thì có sự khác biệt đáng kể nào về tiếng ồn nếu tôi kết hợp phơi sáng hai mươi bốn năm phút so với khi tôi kết hợp 240 lần phơi sáng không? Nếu vậy, bất kỳ lợi ích đó có liên quan đến nhiệt? Hay tất cả sẽ là kết quả của việc lấy trung bình nhiều tiếng ồn hơn?

Khi nói đến chụp ảnh bầu trời đêm và xếp chồng, không có sự thay thế thực sự cho SNR thực tế (Tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm). Bạn hầu như có thể cải thiện SNR bằng cách xếp hàng trăm lần phơi sáng rất ngắn (như xếp chồng 720 lần phơi sáng 10 giây), nhưng kết quả sẽ không bao giờ hoàn toàn giống như khi bạn xếp bốn lần phơi sáng trong 3 phút. Xếp chồng một loạt các lần phơi sáng 30 giây là tốt hơn và có thể giúp bạn có được những gì bạn đang tìm kiếm, tuy nhiên bạn càng có thể thoát khỏi thời gian phơi sáng càng lâu thì càng tốt.

Đối với ảnh đường mòn sao, bạn muốn phơi sáng lâu hơn. Bạn có thể xếp một khoảng thời gian phơi sáng ngắn hơn 30 giây, giả sử phơi sáng 30 giây thực sự tạo ra các vệt. Khi xếp chồng cho các vệt sao, phơi sáng trong một vài phút ít nhất có lẽ là tốt hơn, vì bạn thực sự sẽ có được một số dấu vết đàng hoàng tại chỗ. Ở các góc rộng hơn (tức là 16mm), bạn có thể phơi sáng trong 45 giây hoặc thậm chí lâu hơn một chút mà KHÔNG có bất kỳ dấu vết đáng chú ý nào (bạn chỉ nhận được một số ngôi sao hơi thuôn dài). Độ dài tiêu cự dài hơn sẽ làm giảm mức phơi sáng tối thiểu cần thiết để bắt đầu tạo ra dấu vết có thể nhìn thấy.

Xếp chồng và cường độ tín hiệu

Khi nói đến xếp chồng, tín hiệu hình ảnh thực tế càng mạnh thì càng tốt. Có một vài lý do cho việc này. Đầu tiên, đọc nhiễu từ các thiết bị điện tử của máy ảnh trở thành tỷ lệ phơi sáng ngắn cao hơn so với phơi sáng lâu hơn. Tiếp xúc lâu hơn và bạn tăng tín hiệu hình ảnh để đọc tỷ lệ nhiễu. Bản thân tín hiệu hình ảnh vẫn có nhiễu, được gọi là nhiễu bắn photon, tuy nhiên một lần nữa ... phơi sáng lâu hơn cũng sẽ làm giảm điều đó.

Tiếp theo, bạn cần phơi sáng đủ lâu để tín hiệu đủ mạnh để tạo ra độ trung thực màu tốt. Độ trung thực màu tốt xuất hiện trong dải midtonal ... từ bóng tối cao nhất qua ngay dưới phần nổi bật. Độ trung thực màu tốt nhất xảy ra trong các midton cốt lõi, một khoảng ngắn khoảng 18% màu xám. (Về mặt kỹ thuật, cảm biến kỹ thuật số là tuyến tính, nhưng ngay cả các bóng bán dẫn cũng có đường cong phản ứng và phạm vi rộng giữa các bóng trên và các điểm sáng thấp hơn mang lại phản hồi tốt nhất.) trừ khi SNR thực tế của mỗi khung hình của bạn sẽ được xếp chồng đủ mạnh để hiển thị ít nhất một số khung. Với độ phơi sáng ngắn hơn, màu nhạt thường sẽ bị mất do nhiễu và không có lượng xếp chồng nào sẽ phục hồi được.

Cuối cùng, để giải quyết hoàn toàn các sắc thái chi tiết nhỏ hơn, tối hơn như bụi và các sợi màu đỏ đậm thường xuất hiện trong tinh vân hoặc chi tiết mịn hơn trong các thiên hà, bạn cần một tín hiệu đủ để bao phủ toàn bộ khu vực bầu trời mà bạn đang chụp ít nhất một số tín hiệu cho mỗi pixel trong midtones thấp hơn. Việc xếp chồng nhiều phơi sáng rất ngắn có thể dẫn đến một hình ảnh bao gồm toàn bộ chủ thể, nhưng lại thiếu tính hoàn chỉnh vì mỗi khung hình được lấy mẫu thưa thớt hơn và trong đó toàn bộ tín hiệu có thể nằm dưới ngưỡng cắt giữa âm thấp hơn. Phơi sáng lâu hơn tạo ra SNR cao hơn sẽ tạo ra các khung được lấy mẫu hoàn toàn hơn, do đó khi xếp chồng lên nhau, tất cả các sắc thái tối hơn của chi tiết sẽ trở nên mạnh mẽ hơn.

Tiếng ồn

Nhiễu bắn photon tuân theo phân phối Poisson, theo độ lệch chuẩn là căn bậc hai của cường độ tín hiệu. Như một ví dụ giả thuyết, nếu bạn phơi sáng trong hai phút ở ISO 800 trên 5D III để có kết quả gần như bão hòa, cường độ tín hiệu tối đa sẽ vào khoảng 9000e-, trong khi độ nhiễu của photon sẽ là ~ 95e-. Nếu bạn thực hiện mười hai lần phơi sáng 10 giây ở ISO 6400, cường độ tín hiệu là 900e- và độ nhiễu của ảnh sẽ là ~ 30e-. Nói một cách rõ ràng hơn, độ nhiễu với độ phơi sáng hai phút là 1/95 cường độ của tín hiệu, trong đó nhiễu có độ phơi sáng mười giây là 1/30 cường độ của tín hiệu. Giả sử không có vấn đề nào khác, việc xếp chồng phơi sáng mười giây sẽ tạo ra kết quả gần giống với phơi sáng hai phút.

Có những vấn đề khác, tuy nhiên. Đọc nhiễu cũng là một tỷ lệ phần trăm lớn hơn của tín hiệu với độ phơi sáng mười giây. Như vậy, nhiễu màu và các vật phẩm khác gây ra bởi việc đọc điện tử của tín hiệu hình ảnh, sẽ cao hơn với độ phơi sáng mười giây. Giả sử bạn sử dụng các khung tối và thiên vị cần thiết để sử dụng với xếp chồng, rất nhiều trong số đó có thể được loại bỏ, nhưng không hoàn toàn (xếp chồng chỉ có thể đi xa để loại bỏ nhiễu khỏi hình ảnh thưa thớt, ồn ào). Nhiệt, một yếu tố khác gây ra nhiễu bóng, sẽ không khác biệt đáng kể với chuỗi phơi sáng ngắn hơn so với chuỗi phơi sáng dài hơn, giả sử chụp liên tục.

Độ trung thực màu với ảnh chụp ISO 6400 mười giây sẽ không tốt bằng với ảnh chụp ISO 800 120 giây. Một chiếc máy ảnh như 5D III có công suất tốt hơn 67.000e-. Ở ISO 800, cường độ tín hiệu tối đa là 9055e- và ở ISO 6400 là 1079e-. Cả hai đều ở dưới mức mid mid lý tưởng đó, tuy nhiên 9055 là một thứ tự cường độ tốt hơn 1079.

Đường mòn sao

Tôi biết rằng bạn hỏi rõ ràng về nhiếp ảnh con đường mòn sao. Độ trung thực của màu sắc sẽ không phải là mối quan tâm chính ở đây và cũng không nắm bắt được những màu sắc sâu, mờ và các chi tiết tối như bụi. Tuy nhiên, để xếp chồng hình ảnh để tạo ra một trong những ngôi sao đó là những bức ảnh mà các ngôi sao vòng quanh bầu trời, bạn cần phơi sáng đủ lâu để thực sự tạo ra những vệt sáng ... ngay cả khi chúng ngắn.

Ở các góc rộng hơn, chẳng hạn như 14mm và 16mm, bạn có thể phơi sáng lâu hơn 30 giây và thực sự không nhận được bất kỳ dấu vết nào. Ở mức 20 mm và 24mm, bạn sẽ bắt đầu thấy các vệt sao khoảng 30 giây, giả sử bạn đang sử dụng cảm biến APS-C với các pixel nhỏ hơn. Bạn có thể bắt đầu nhìn thấy những vệt sao với cảm biến FF ở 24mm và chỉ phơi sáng 30 giây. Đến 35mm, bạn sẽ có được những vệt ngắn với độ phơi sáng 30 giây ... tuy nhiên 35mm thực sự bắt đầu thu hẹp trường, vì vậy bạn nên đảm bảo đó là những gì bạn muốn.

Để có được những con đường tốt, tôi khuyên bạn nên phơi bày trong hơn một phút. Bạn không cần phơi sáng trong toàn bộ thời gian hai giờ trong một lần chụp, nhưng phơi sáng trong khoảng hai hoặc ba phút sẽ giúp bạn có được những vệt đẹp, khi được xếp chồng lên nhau, sẽ tạo ra một vệt sáng liên tục đẹp mắt. Sau đó, bạn có thể xếp chồng nhiều bức ảnh như bạn cần để có được độ dài đường bạn muốn. Trái đất quay khoảng 15 ° một giờ, do đó, một chuỗi hai bức ảnh đường mòn xếp chồng lên nhau sẽ tạo ra một vòng cung 30 ° trong những con đường mòn của bạn.

Độ nhiễu của ảnh chỉ phụ thuộc vào lượng ánh sáng tới, do đó cung cấp tổng thời gian phơi sáng giống như bạn không thu được bất cứ thứ gì về độ nhiễu của ảnh bằng cách lấy trung bình các mức phơi sáng ngắn (phơi sáng lâu thực sự là trung bình cho bạn).

Trong thực tế, chụp nhiều phơi sáng có tác dụng làm tăng nhiễu đọc từ cảm biến trong bóng tối (nếu bạn có một trong các cảm biến mới hơn của Sony, nó có thể đi vào các cơ quan khác nhau từ Nikon, Pentax và Sony thì độ nhiễu đọc rất thấp. không phải là một vấn đề).

Từ những gì tôi đã đọc trên các diễn đàn thiên văn, thực tế tốt nhất là chụp nhiều phơi sáng (một khung hình dài để giảm nhiễu), cho phép cảm biến làm mát đủ giữa các lần chụp, mặc dù điều này có xu hướng được thực hiện bởi những người đã sửa đổi máy ảnh của họ để thêm làm mát hoạt động. Tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh, bạn có thể không đạt được đủ độ làm mát trừ khi bạn để máy ảnh trong một thời gian dài giữa các lần phơi sáng.

Nếu bạn thực hiện một cú bắn dài, cảm biến sẽ ấm hơn và cuối cùng bạn sẽ có các điểm nóng. Vì vậy, nhiều bức ảnh quần short đơn là tốt hơn.

Sẽ tốt hơn nữa nếu bạn có thể tạm dừng vài giây giữa chừng, để cảm biến nguội dần.