Rafales continues de nombreuses expositions courtes par rapport à quelques expositions longues pour l'astrophotographie?


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Lors de la lecture de nombreuses sources qui traitent de la pratique de l'astrophotographie, je vois souvent le conseil de prendre plusieurs expositions et de les empiler plutôt qu'une longue exposition. Souvent, la raison invoquée est que l'exposition plus longue entraîne plus de bruit en raison de l'accumulation de chaleur dans le capteur qui provoque des pixels chauds . Pourtant, il me semble que prendre une courte exposition après l'autre sans pratiquement aucune période de refroidissement entre les images ne ferait pas grand-chose pour réduire l'accumulation globale de chaleur dans le capteur au cours de la série. Bien qu'il y ait un avantage à utiliser plusieurs images en ce qui concerne le bruit aléatoire souvent appelé bruit de tir, est-il avantageux d'utiliser beaucoup plus de trames plus courtes que d'utiliser moins de trames plus longues sur la même durée totale? Si oui, est-ce que l'un de ces avantages est lié à la chaleur?

Si, par exemple, je veux prendre une exposition de 2 heures du ciel nocturne pour créer des traînées d'étoiles, y aurait-il une différence appréciable de bruit si je combinais vingt-quatre expositions de cinq minutes que si je combinais 240 expositions de trente secondes? Si oui, est-ce que l'un de ces gains serait lié à la chaleur? Ou serait-ce le résultat d'une moyenne plus élevée du bruit de tir?

Réponses:


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En ce qui concerne la photographie et l'empilement du ciel nocturne, il n'y a pas de véritable substitut au SNR (rapport signal / bruit) réel. Vous pouvez virtuellement améliorer le SNR en empilant des centaines d'expositions très courtes (comme l'empilement de 720 expositions de 10 secondes), mais le résultat ne sera jamais tout à fait le même que si vous empilez disons quarante expositions de 3 minutes. Empiler un tas d'expositions de 30 secondes est mieux, et pourrait vous obtenir ce que vous cherchez, mais plus vous pourrez vous éloigner de l'exposition, mieux à long terme.

Pour les photos de traînées d'étoiles, vous souhaitez exposer plus longtemps. Vous pouvez cumuler des expositions de 30 secondes de gazillion plus courtes, en supposant qu'une exposition de 30 secondes produit réellement des traînées. Lors de l'empilement pour les traînées d'étoiles, exposer pendant au moins quelques minutes est probablement mieux, car vous obtiendrez en fait des traînées décentes. À des angles plus larges (c.-à-d. 16 mm), vous pouvez exposer pendant 45 secondes ou même un peu plus longtemps SANS traînée notable (vous obtenez simplement des étoiles légèrement oblongues). Des focales plus longues réduiraient l'exposition minimale nécessaire pour commencer à produire une traînée visible.

Empilement et force du signal

En ce qui concerne l'empilement, plus le signal d'image réel est fort dans chaque mieux. Il y a plusieurs raisons à cela. Premièrement, le bruit de lecture de l'électronique de l'appareil photo devient un rapport plus élevé entre une exposition courte et une exposition plus longue. Exposez plus longtemps et vous augmentez le rapport signal image / bruit de lecture. Le signal d'image lui-même a toujours du bruit, appelé bruit de tir de photons, mais là encore ... une exposition plus longue réduira également cela.

Ensuite, vous devez exposer suffisamment longtemps pour que le signal soit suffisamment fort pour produire une bonne fidélité des couleurs. Une bonne fidélité des couleurs se produit dans la gamme des tons moyens ... depuis les ombres les plus hautes jusqu'à juste en dessous des hautes lumières. La meilleure fidélité des couleurs se produit dans les tons moyens du cœur, une courte plage autour de 18% de gris. (Techniquement parlant, un capteur numérique est linéaire, mais même les transistors ont une courbe de réponse, et la large plage entre les ombres supérieures et les reflets inférieurs offre la meilleure réponse.) Des nuances plus profondes de couleur de la nébuleuse et similaires n'apparaissent généralement jamais du tout à moins que le SNR réel de chacune de vos images qui seront empilées soit suffisamment fort pour en rendre au moins une partie. Avec des expositions plus courtes, les couleurs pâles seront généralement perdues dans le bruit et aucune quantité d'empilement ne les récupérera jamais.

Enfin, pour résoudre complètement les nuances de détails plus fines et plus sombres telles que la poussière et les filaments rouges profonds souvent présents dans la nébuleuse, ou les détails plus fins dans les galaxies, vous avez besoin d'un signal suffisamment complet pour couvrir toute la zone du ciel avec laquelle vous imaginez à au moins un certain signal pour chaque pixel dans les tons moyens inférieurs. Empiler de nombreuses expositions très courtes peut donner une image qui englobe tout le sujet, mais qui manque de complétude car chaque image est échantillonnée de manière plus clairsemée, et dans laquelle le signal entier est probablement inférieur à cette coupure inférieure des tons moyens. Des expositions plus longues qui produisent un SNR plus élevé produisent des images plus complètement échantillonnées, de sorte que lorsqu'elles sont empilées, toutes les nuances de détails plus sombres deviennent plus fortes.

Bruit

Le bruit des photons suit une distribution de Poisson, qui suit un écart-type qui est la racine carrée de la force du signal. À titre d'exemple hypothétique, si vous exposez pendant deux minutes à 800 ISO sur un 5D III pour obtenir un résultat presque saturé, la puissance maximale du signal serait d'environ 9000e-, tandis que le bruit de photon serait ~ 95e-. Si vous prenez douze expositions de 10 secondes à 6400 ISO, la puissance du signal est de 900e-, et le bruit de prise de vue serait de ~ 30e-. Pour le dire plus clairement, le bruit avec une exposition de deux minutes est 1 / 95e de la force du signal, alors que le bruit avec une exposition de 10 secondes est 1 / 30e de la force du signal. En supposant qu'il n'y ait pas d'autres problèmes, le cumul des expositions de dix secondes devrait produire un résultat presque identique à l'exposition de deux minutes.

Il y a cependant d'autres problèmes. Le bruit de lecture représente également un pourcentage plus élevé du signal avec des expositions de dix secondes. En tant que tel, le bruit de couleur et d'autres artefacts causés par la lecture électronique du signal d'image seront plus élevés avec les dix secondes d'exposition. En supposant que vous preniez les cadres sombres et biais nécessaires à utiliser avec l'empilement, une grande partie de ceux-ci peuvent être éliminés, mais pas entièrement (l'empilement ne peut aller aussi loin que pour éliminer le bruit d'images clairsemées et bruyantes). La chaleur, qui est un autre contributeur au bruit d'ombre, ne sera pas significativement différente avec une séquence plus longue d'expositions plus courtes par rapport à une séquence plus courte d'exposition plus longue, en supposant une prise de vue continue.

La fidélité des couleurs avec une photo ISO 6400 de 10 secondes ne sera pas aussi bonne qu'avec une photo ISO 800 de 120 secondes. Un appareil photo comme le 5D III a une pleine capacité de puits de plus de 67 000 e. À 800 ISO, la puissance maximale du signal est de 9055e-, et à 6400 ISO, elle est de 1079e-. Les deux sont inférieurs à ce niveau idéal de ton moyen, mais 9055 est un ordre de grandeur meilleur que 1079.

Star Trails

Je sais que vous avez explicitement posé des questions sur la photographie des traînées d'étoiles. La fidélité des couleurs ne va pas être une préoccupation principale ici, ni capturer ces couleurs profondes et pâles et les éléments de détails sombres comme la poussière. Cependant, pour empiler des images afin de produire l'une de ces photos de traînées d'étoiles où les étoiles tournent autour du ciel, vous devez exposer suffisamment longtemps pour réellement produire des traînées ... même si elles sont courtes.

À des angles plus larges, tels que 14 mm et 16 mm, vous pouvez exposer pendant plus de 30 secondes et ne pas obtenir de traces du tout. À 20 mm et 24 mm, vous devriez commencer à voir les traînées d'étoiles autour de 30 secondes, en supposant que vous utilisez un capteur APS-C avec des pixels plus petits. Vous pourriez commencer à voir des traînées d'étoiles avec un capteur FF à 24 mm et seulement une exposition de 30 secondes. Par 35 mm, vous devriez obtenir des traînées courtes avec des expositions de 30 secondes ... mais 35 mm commence vraiment à rétrécir le champ, vous devez donc vous assurer que c'est ce que vous voulez.

Pour obtenir des sentiers décents, je recommande d'exposer pendant plus d'une minute. Vous n'avez pas besoin d'exposer pendant toute la durée de deux heures en un seul coup, mais une exposition pendant environ deux ou trois minutes devrait vous procurer de belles pistes qui, une fois empilées, produiront une belle piste d'arc continu. Vous pouvez ensuite empiler autant de photos que nécessaire pour obtenir la longueur de piste souhaitée. La terre tourne d'environ 15 ° par heure, donc une séquence de deux heures de plans empilés produira environ 30 ° d'arc dans vos sentiers.


Alors, dites-vous que pour obtenir les meilleures astrophotographies possibles d'un appareil photo particulier lorsque vous ne faites pas de traînées d'étoiles, vous avez besoin d'une monture de suivi pour permettre des expositions suffisamment longues pour élever les niveaux de lumière aux demi-tons?
Michael C

C'est plus complexe que ça, vraiment. En ce qui concerne l'imagerie de l'espace profond, oui, vous avez besoin d'un support de suivi. Cependant, ce n'est pas aussi simple que d'exposer suffisamment longtemps pour élever les niveaux de lumière aux tons moyens. Au lieu d'expliquer ici, je vais juste vous indiquer quelques articles que j'ai écrits sur le sujet et qui pourraient répondre à vos questions: jonrista.com/the-astrophotographers-guide/… ; jonrista.com/the-astrophotographers-guide/…
jrista

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Le bruit de prise de vue dépend uniquement de la quantité de lumière entrante, ce qui signifie que les temps d'exposition totaux sont les mêmes, vous ne gagnez rien en termes de bruit de prise de vue en faisant la moyenne des expositions courtes (la longue exposition fait effectivement la moyenne pour vous).

Dans la pratique, la prise de vue de plusieurs expositions a pour effet d'augmenter le bruit de lecture du capteur dans l'ombre (si vous avez l'un des nouveaux capteurs Sony qui se trouve dans divers corps de Nikon, Pentax et Sony, le bruit de lecture est si faible, ce qui est probablement n'est pas un problème).

D'après ce que j'ai lu dans les forums d'astrophotographie, la meilleure pratique semble être de prendre plusieurs expositions (un long avec des cadres sombres pour la réduction du bruit), permettant au capteur de refroidir suffisamment entre les prises de vue, bien que cela ait tendance à être fait par des personnes qui ont a modifié sa caméra pour ajouter un refroidissement actif. Selon les températures ambiantes, il se peut que vous n'obteniez pas un refroidissement suffisant à moins de laisser votre appareil photo pendant une longue période entre les expositions.


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En pratique, j'ai constaté que sans un refroidissement actif, le capteur ne refroidira pas entre les prises de vue. De plus, si vous effectuez un traitement du bruit après la session (ce qui est idéal), vous souhaitez que la caméra atteigne rapidement une température stable. Ce n'est que lorsqu'il est stable que le profil de bruit sera cohérent. En outre, l'utilisation de sous-expositions plus profondes aidera à faire ressortir des objets beaucoup plus faibles - utiles pour les images d'étoiles guidées, pas si utiles pour les traînées d'étoiles.
smigol

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Si vous effectuez une prise de vue longue, le capteur devient plus chaud et vous vous retrouvez avec des points chauds. Ainsi, de nombreux clichés simples sont meilleurs.

C'est encore mieux si vous pouvez mettre une pause de quelques secondes entre les deux, pour laisser le capteur refroidir.


Qu'est-ce qui ne va pas avec ma réponse selon laquelle elle a été rejetée?!?!
stocker

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Je n'ai pas déçu, mais en général, il serait utile que vous utilisiez une capitalisation appropriée et des phrases complètes.
Veuillez lire mon profil

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Il s'agit en fait d'une idée fausse courante. Le capteur chauffe à l'usage. Un long coup, ou plusieurs coups plus courts en séquence continue, produira effectivement la même quantité de chaleur dans le capteur (il ne va pas refroidir dans la seconde entre les coups courts!) De plus, plusieurs coups plus courts chaufferont le processeur (s) d'image plus également, ce qui contribue à la chaleur ambiante à l'intérieur du boîtier de l'appareil photo ... donc du point de vue de la chaleur, de nombreuses prises de vue ne sont pas meilleures.
jrista

si vous photographiez des startrails, vous pouvez vous permettre des pauses de quelques secondes sans aucun problème.
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