天体写真で超長時間(数時間)撮影しない理由は何ですか?


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私は天体写真に入るためにいくつかの研究を行っています。

ほとんどのチュートリアルでは、複数の露出を取得してから積み重ねることを推奨しています。

カメラが追跡システム上にある場合、シャッターをできるだけ長く開いたままにしないでください。


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これらのチュートリアルでは、追跡システムが整っていることを前提としていますか?
unperson325680

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Charles Brackenの本「Deep-sky Imaging Primer」をお勧めします。ほとんどの初心者の質問に答えます。詳細については、曇り夜のような専用のアストロフォーラムを参照してください。
user71927

回答:


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@ Michael Clarkと@ Itaiは良い答えを提供してくれました。熱狂的なアマチュアの観点からのいくつかの考え:

  • 追跡技術は完全ではなく、利用可能な追跡の現実的な制限内で機能する方が、あまりにも遠くに追い込むよりも良い場合があります

  • 非常に長い露出は、高レベルの光汚染ではうまく機能しない場合があります。不要なものを無理せずに、できるだけ多くのターゲットフォトンをキャッチするためのバランスを取る必要があります

  • リスク管理:長時間の露出が1つしかない場合、外光のフラッシュが消えることで簡単に破滅する可能性があります。複数の短い露出は、悪いフレームを捨てることができることを意味します


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「不要な光子を無理にせずに、できるだけ多くの対象光子を捕捉するためのバランスを取る必要があります」:これは、露光時間とはまったく無関係です。
ピーター-モニカの復活

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トラッキングテクノロジーのコメントに対して+1、ダム駆動の極整列赤道儀を使用して、これまでは星の軌跡のない300mm FLで約3分間取得できましたが、運が良かっただけです。キットとテクニックの品質と洗練度によっては、良くも悪くもなるかもしれませんが、アマチュアキットを使って深空オブジェクトを試したい場合は、ポストでの調整とスタックが常に役立ちます。
ジョセフロジャース

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@ PeterA.Schneider流星、飛行機、雲のような時変干渉物があります。複数の画像を撮影すると、これらを簡単に破棄できます。もう1つの要因は、ピクセルのフォトンストレージの飽和です。これは「フルウェルキャパシティ」と呼ばれる制限です。
user71659

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@ PeterA.Schneider「望ましくない光」がほぼ一定であり、遍在しない限り、実際にはそうではありません。または、不良フレームを破棄するアルゴリズムがありません。短時間の露出が多い場合、ある分布から多くのサンプリングがあります。星は(ほぼ)同じ場所にとどまり(追跡システムを想定して)、不要な光は消灯している可能性が高い(最近では車、家、街灯さえ)か、追跡基準フレームに関して静止していない可能性があります。どちらも、スマートなアルゴリズムでフィルタリングできます。
DRF

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@DFRは「悪いフレームを捨てる」と言いますが、MartinVのポイント#3に同意しているかどうか、または複数の連続画像のデジタル合成をシミュレートされた長時間露光に含めるかどうかはわかりません(アルゴリズムを追加すると後者と思います)。私はOPについては知りませんが、私の長い露出(非常にアマチュア)の天体写真は、正直な映画に重いガラスで行われます。OPが明示的に指示している場合を除き、デジタルクリーンアッププロセスが長時間にわたって利用可能であると想定することはできません。
ラスカル

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私たちできるからです。

実際、電球の写真撮影では、カメラに応じて数分から数時間の露出を撮影できます。フィルムカメラを使用すると、非常に長い露出で天体写真が撮影され、それらのカメラには動作するための電力が必要ないため、時間制限がありません。

デジタルカメラも同じように使用できますが、ほとんどのミラーレス電球の露出は30分または1時間に制限されているため、より長い露出を撮影することはできないため、選択の余地はありません。

ただし、ほとんどのDSLRは1時間以上の露出を取ることができるため、非常に長時間露出して1ショットで最終画像を得ることができます。ただし、複数のショットを使用すると有利な場合があります。最も重要なのは、各ピクセルの最大輝度が仮想的に拡張されることです。1回のショットで、フォトサイトが飽和すると、露出オーバーになります。複数のショットを使用すると、飽和が発生しない可能性があり、ソフトウェアで使用できるデータの精度が高まります。ショットを2倍にするたびに、過度に単純化され、おおよその精度とダイナミックレンジが追加されます。したがって、わずか4ショットで、1回の露出に比べてダイナミックレンジが2ストップ増えます。

多重露光は、ノイズを平均化する効果があります。これにより、よりきれいな画像を使用できますが、各画像にはソフトウェアノイズリダクションを適用できます。これは、ノイズの多い露出を処理するよりも効果的です。

非常に長い露出を測るのはかなり困難ですが、多くの画像がある場合は、特に構図に前景が含まれている場合、過度の露出を避けるためにスタック全体を使用したり、ソフトウェアブレンドを制御したりしない柔軟性があります。

マルチイメージキャプチャを行うことの2つの欠点は軽微です。1つは、画像のスタックを単一の画像の代わりにコンピューターで転送および処理する必要があるため、後で作業が増えることです。もう1つは、カメラがショットとショットの間に時間がかかるときにスタートレイルを実行している場合、小さなギャップがある場合があることです(大きなギャップが必要な場合は、ロングシャッターノイズリダクションをオフにしてください)。特定のカメラ。


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スタッキングの主な利点は、天体写真などの低照度画像で問題になる可能性があるランダム化ポアソン分布「ショットノイズ」を平均化することです。スタッキングのもう1つの利点は、専用のモノクロイメージングセンサーを使用し、各露出ごとにセンサー全体でカラー(または天文学に関連する)フィルターを交互に切り替え、ポストで組み合わせることです。


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ショットノイズの場合、複数の露出を重ねることは、同じ累積時間の単一の長い露出を使用することとまったく同じです。「アナログスタッキング」と考えることができます。だから、いや、これは間違いなく複数の露出を使用する理由ではありません。
-szulat

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@szulatトリミングされた平均または中央値フィルターではなく、単純な平均フィルターを使用して複数の露出を積み重ねる場合のみ。
jpa

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@jpa答えは「平均アウト」と述べています。とにかく、アルゴリズムは二次的です。プロセス自体が同じ量のノイズを収集します。(単一暴露より14あるいは16ビットファイルは、多くの場合、天体写真の巨大なコントラストをカバーするのに十分ではありません)何異なる場合がありますことは例えばはるかに大きなダイナミックレンジを得る能力、技術的である
szulat

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@szulat:覚えておいてください-中央値は平均の一種です。
-psmears

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科学の@MichaelClark、これらの手法は堅牢なスタッキングと呼ばれます。それが具体的にあなたが意味するものであるなら、あなたはおそらく答えでそれを明確にするべきです。ただし、ショットノイズの場合、堅牢なスタッキングは単純な平均化よりも実際にははるかに優れていないことに注意してください。その主な利点は、極端な異常値が最終結果に影響を与えないことです。すなわち、いつかフレームを通過した流星を完全に削除します。ただし、ショットノイズはそれほど極端ではなく、実際には、ロバストスタックが割り当てる不均等な重みにより、より強くなる可能性があります。
左辺約

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デジタルセンサーは長時間の露出で熱くなります。フレームの隅に非常に目に見える色の歪みを示す6分の短い露出がありました。専門家の冷却なしでチップを何時間も継続的に実行すると、結果として使用できない混乱が生じる可能性があります。


私はかつて展望台で働いていましたが、大きな望遠鏡のCCDセンサー(最近では)が専用の冷却システムを備えていたことを確認できます。窒素かどうかは覚えていませんが、そのようなものでした。
バスジ

専用の深宇宙用アストロカムは通常、30〜50℃の温度測定冷却を備えています。黒体放射は、温度(ケルビン単位)の4乗に比例します。そのため、LN2が与えることができる熱ノイズの〜99.5%の減少に近いところではありませんが、LN2はそれを約3分の1から半分に削減します。低ノイズフロアは、従来のDSLRの代わりにノイズフロアを使用する主な理由の1つです。
ダン・ニーリー

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また、長時間露光を行うと、カメラに組み込まれたソフトウェアの機能が残ります。多くの画像を取得して、後処理することにより、さまざまな機能や優先度のソフトウェアを使用して、より良い画像を取得できます。


(これはコメントでなければなりませんが、私の担当者が低すぎる)
するThorbjörnRavnアンデルセン

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ここで他の回答を読み、先週発表されたスーパーブラッドブルームーンイベントで、私は実験を試みることにしました。仕事も就寝もしていないときに、雲が短い休憩の間に月を撮影しました。単なる実験であるため、私はハンドヘルドを撮影しました。私のカメラ、Olympus E-520(2008年リリース)は、ノイズが多く、70-300mmのレンズは限界まで押し込まれた場合、かなり普通の品質ですが、センサーの4分の3のサイズでこれは600mm相当の視野になります。

F9.0 1 / 40s iso800 300mmの手ぶれ補正で複数のショットを撮りました。

約5を選択し、Darktable、Gimp、Siril、Huginを使用してファイルを処理してみました。ここに示す画像には、ノイズ処理のない単一のカラーフレームがあり、5つの同様のショットを並べてブレンドし、白黒に変換して少しシャープにした合成画像があります。黒と白の画像の隅で、位置合わせされた画像が重なっていないことがわかり、追加のレイヤーがノイズに与える影響が明らかになります。

Gimpのレイヤーを単純に平均化するか(レイヤーの整列と回転はほとんど不可能)、HuginまたはSirilを使用しても、バックグラウンドでノイズが顕著に減少しました。ここに画像の説明を入力してください


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非常に長い露出は、複数の短い露出を平均化することに相当します。複数の短い露出を撮影する場合、必要に応じて平均を実行して長時間の露出を模倣するオプションが常にあります。ただし、平均化以外の多くのオプションも利用可能になります。

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