Semburan Terus-menerus dari Banyak Eksposur Pendek vs. Beberapa Eksposur Panjang untuk Astropotografi?

Ketika membaca banyak sumber yang membahas melakukan astrophotography, saya sering melihat saran untuk mengambil banyak eksposur dan menumpuknya daripada satu eksposur panjang. Seringkali alasan yang diberikan adalah bahwa paparan yang lebih lama menghasilkan lebih banyak noise karena penumpukan panas pada sensor yang menyebabkan piksel panas . Namun bagi saya tampaknya mengambil paparan singkat satu demi satu dengan hampir tanpa periode pendinginan antara frame akan sangat sedikit untuk mengurangi penumpukan panas keseluruhan dalam sensor selama seri. Meskipun ada manfaat yang bisa diperoleh dari menggunakan beberapa frame mengenai noise acak yang sering disebut sebagai noise tembakan, adakah manfaat dari menggunakan lebih banyak frame yang lebih pendek daripada menggunakan lebih sedikit frame lebih lama dari jumlah total waktu yang sama? Jika demikian, apakah ada manfaat dari panas yang terkait?

Jika saya, misalnya, ingin mengambil paparan langit malam selama 2 jam untuk membuat jejak bintang apakah akan ada perbedaan yang cukup besar dalam kebisingan jika saya menggabungkan dua puluh empat paparan lima menit dibandingkan jika saya menggabungkan 240 eksposur detik? Jika demikian, apakah salah satu keuntungan itu terkait dengan panas? Atau apakah itu semua hasil dari rata-rata bunyi tembakan?

Ketika datang ke fotografi langit malam dan susun, tidak ada pengganti nyata untuk SNR aktual (Signal to Noise Ratio). Anda dapat benar-benar meningkatkan SNR dengan menumpuk ratusan eksposur yang sangat singkat (seperti menumpuk 720 eksposur 10 detik), tetapi hasilnya tidak akan pernah sama seperti jika Anda menumpuk mengatakan empat puluh eksposur 3 menit. Menyusun banyak eksposur 30 detik lebih baik, dan mungkin memberi Anda apa yang Anda cari, namun semakin lama Anda bisa lolos dengan mengekspos, semakin baik dalam jangka panjang.

Untuk pemotretan jejak bintang, Anda ingin mengekspos lebih lama. Anda bisa menumpuk eksposur 30 detik lebih pendek, dengan asumsi eksposur 30 detik benar-benar menghasilkan jejak. Saat menumpuk untuk jejak bintang, mengekspos selama beberapa menit setidaknya mungkin lebih baik, karena Anda benar-benar akan mendapatkan beberapa jalur yang layak di tempatnya. Pada sudut yang lebih lebar (mis. 16mm), Anda dapat mengekspos selama 45 detik atau bahkan sedikit lebih lama TANPA jejak yang terlihat (Anda hanya mendapatkan bintang yang agak lonjong). Panjang fokus yang lebih panjang akan mengurangi paparan minimum yang diperlukan untuk mulai menghasilkan jejak yang terlihat.

Stacking dan Kekuatan Sinyal

Ketika datang untuk menumpuk, semakin kuat sinyal gambar aktual di masing-masing semakin baik. Ada beberapa alasan untuk ini. Pertama, noise baca dari elektronik kamera menjadi rasio eksposur pendek yang lebih tinggi daripada eksposur yang lebih panjang. Paparkan lebih lama, dan Anda meningkatkan sinyal gambar untuk membaca rasio noise. Sinyal gambar itu sendiri masih memiliki noise, yang disebut noise tembakan foton, namun sekali lagi ... eksposur yang lebih lama akan mengurangi itu juga.

Selanjutnya, Anda perlu mengekspos cukup lama sehingga sinyalnya cukup kuat untuk menghasilkan kesetiaan warna yang baik. Kesetiaan warna yang baik terjadi pada rentang midtonal ... dari bayangan tertinggi hingga tepat di bawah highlight. Kesetiaan warna terbaik terjadi pada midtone inti, kisaran pendek sekitar 18% abu-abu. (Secara teknis, sensor digital linier, tetapi bahkan transistor memiliki kurva respons, dan jangkauan luas antara bayangan atas dan highlight lebih rendah menawarkan respons terbaik.) Nuansa warna yang lebih dalam dari nebula dan sejenisnya umumnya tidak akan pernah muncul sama sekali kecuali SNR sebenarnya dari masing-masing frame Anda yang akan ditumpuk cukup kuat untuk membuat setidaknya beberapa dari itu. Dengan eksposur yang lebih pendek, warna yang pudar biasanya akan hilang karena noise, dan jumlah stacking tidak akan pernah pulih.

Akhirnya, untuk sepenuhnya menyelesaikan nuansa detail yang lebih halus, lebih gelap seperti debu dan filamen merah tua yang sering hadir dalam nebula, atau detail yang lebih halus di galaksi, Anda memerlukan sinyal yang cukup lengkap untuk menutupi seluruh area langit yang Anda gambar dengan di Setidaknya beberapa sinyal untuk setiap piksel di midtone bawah. Menumpuk banyak eksposur yang sangat singkat dapat menghasilkan gambar yang mencakup seluruh subjek, tetapi yang kurang lengkap karena setiap frame lebih sedikit sampelnya, dan di mana seluruh sinyal kemungkinan di bawah cutoff midtone yang lebih rendah. Eksposur yang lebih lama yang menghasilkan SNR yang lebih tinggi menghasilkan frame sampel yang lebih lengkap, sehingga ketika ditumpuk, semua nuansa detail yang lebih gelap menjadi lebih kuat.

Kebisingan

Suara tembakan foton mengikuti distribusi Poisson, yang mengikuti deviasi standar yang merupakan akar kuadrat dari kekuatan sinyal. Sebagai contoh hipotetis, jika Anda mengekspos selama dua menit pada ISO 800 pada 5D III untuk mendapatkan hasil yang hampir jenuh, kekuatan sinyal maksimum akan menjadi sekitar 9000 -, sedangkan noise tembakan foton akan ~ 95e. Jika Anda mengambil dua belas eksposur 10 detik pada ISO 6400, kekuatan sinyal 900e, dan noise tembakan akan ~ 30e. Singkatnya, noise dengan paparan dua menit adalah 1/95 kekuatan sinyal, sedangkan noise dengan sepuluh eksposur kedua adalah 1/30 kekuatan sinyal. Dengan asumsi tidak ada masalah lain, penumpukan paparan sepuluh detik harus menghasilkan hasil yang hampir identik dengan paparan dua menit.

Namun ada masalah lain. Read noise juga merupakan persentase sinyal yang lebih besar dengan paparan sepuluh detik. Dengan demikian, noise warna dan artefak lain yang disebabkan oleh pembacaan elektronik dari sinyal gambar, akan lebih tinggi dengan paparan sepuluh detik. Dengan asumsi Anda mengambil frame gelap dan bias yang diperlukan untuk digunakan dengan susun, banyak yang dapat dihilangkan, tetapi tidak sepenuhnya (susun hanya bisa sejauh ini untuk menghilangkan noise dari gambar yang jarang dan berisik). Panas, yang merupakan kontributor lain untuk noise bayangan, tidak akan berbeda secara signifikan dengan urutan eksposur yang lebih pendek dan urutan eksposur yang lebih pendek, dengan asumsi pemotretan bersambungan.

Kesetiaan warna dengan bidikan ISO 6400 sepuluh detik tidak akan sebagus bidikan ISO 800 120 detik. Kamera seperti 5D III memiliki kapasitas sumur penuh lebih dari 67.000-. Pada ISO 800 kekuatan sinyal maksimum adalah 9055e, dan pada ISO 6400 adalah 1079e. Keduanya berada di bawah level midtone yang ideal, namun 9055 adalah urutan besarnya lebih baik dari 1079.

Jejak Bintang

Saya tahu bahwa Anda secara eksplisit bertanya tentang fotografi jejak bintang. Kesetiaan warna tidak akan menjadi perhatian utama di sini, dan tidak ada yang menangkap warna-warna yang dalam, samar dan detail gelap seperti debu. Namun, untuk menumpuk gambar untuk menghasilkan salah satu foto jejak bintang di mana bintang mengelilingi langit, Anda perlu mengekspos cukup lama untuk benar-benar menghasilkan jejak ... bahkan jika mereka pendek.

Pada sudut yang lebih luas, seperti 14mm dan 16mm, Anda dapat mengekspos lebih dari 30 detik dan tidak benar-benar mendapatkan jejak sama sekali. Pada 20mm dan 24mm, Anda harus mulai melihat jejak bintang sekitar 30 detik, dengan asumsi Anda menggunakan sensor APS-C dengan piksel yang lebih kecil. Anda mungkin mulai melihat jejak bintang dengan sensor FF pada 24mm dan hanya paparan 30 detik. Dengan 35mm, Anda harus mendapatkan jalur pendek dengan eksposur 30 detik ... namun 35mm benar-benar mulai mempersempit lapangan, jadi Anda harus memastikan bahwa itulah yang Anda inginkan.

Untuk mendapatkan jalur yang layak, saya sarankan mengekspos lebih dari satu menit. Anda tidak perlu mengekspos selama durasi dua jam penuh dalam satu tembakan, tetapi mengekspos selama sekitar dua atau tiga menit akan memberi Anda beberapa jalur bagus yang, ketika ditumpuk, akan menghasilkan trek lengkung terus menerus yang bagus. Anda kemudian dapat menumpuk foto sebanyak yang Anda butuhkan untuk mendapatkan panjang jejak yang Anda inginkan. Bumi berputar sekitar 15 ° per jam, jadi urutan dua jam dari tembakan jejak bertumpuk akan menghasilkan sekitar 30 ° busur di jalur Anda.

Bunyi tembakan hanya bergantung pada jumlah cahaya yang masuk, sehingga memberikan total waktu bukaan sama dengan Anda tidak mendapatkan apa pun dalam hal bunyi tembakan dengan rata-rata paparan pendek (paparan panjang secara efektif melakukan rata-rata untuk Anda).

Dalam praktiknya, memotret beberapa eksposur memiliki efek meningkatkan bunyi baca dari sensor di dalam bayangan (jika Anda memiliki salah satu sensor Sony yang lebih baru yang ditemukan dengan berbagai benda dari Nikon, Pentax, dan Sony, bunyi bacaan sangat rendah ini mungkin bukan masalah).

Dari apa yang saya baca di forum astrofotografi, praktik terbaik tampaknya adalah memotret banyak eksposur (lama dengan bingkai gelap untuk pengurangan noise), memungkinkan sensor mendingin dengan cukup di sela-sela pemotretan, meskipun ini cenderung dilakukan oleh orang-orang yang sudah memodifikasi kameranya untuk menambah pendinginan aktif. Tergantung pada suhu sekitar Anda mungkin tidak mencapai pendinginan yang cukup kecuali Anda meninggalkan kamera untuk waktu yang lama di antara eksposur.

Jika Anda membuat tembakan panjang yang nyata, sensor menjadi lebih hangat, dan Anda akhirnya memiliki hotspot. Jadi, banyak pemotretan celana pendek tunggal lebih baik.

Lebih baik lagi jika Anda dapat membuat jeda beberapa detik, untuk membiarkan sensor menjadi dingin.