天文攝影的曝光效率 (1) : 曝光的基本概念
點擊查看其他文章 ---------- 天文攝影的信噪比 >>> 曝光效率的基本概念 <<< ---------- oldmiow 天文攝影單元式入門教學系列 天文攝影的曝光效率 (1) : 曝光的基本概念 在 天文攝影的信噪比 : 決定圖像品質的基石 之中介紹了信噪比的概念和表示，接著 本文從來自天體及天光的信號切入， 了解 望遠鏡、相機、曝光時間等因素到底怎麼 影響信號，又如何影響影像的信噪比，並由此得到一些可供使用的簡單關係。 IC342 從左方的單張曝光到組成右方的成品影像， 需要超過一百倍的累積曝光時間所累積的信噪比 § 光子與電子的信號 以下討論中各處的光子數量P意義皆有差異，但是相互之間的關係都是正比，為了表達的簡潔採用同樣的符號P。 A.光子與時間和望遠鏡 光子是天文攝影中最關鍵的信號，在天文攝影中會有兩類光子，一類來自於目標天體P_(obj.)，另一類則來自天光P_(sky)，也就是大氣自然的輝光，塵埃反射或散射的光，這些光包含 人造 燈光或 滿月這樣的 自然光源等等。 只考慮單一變數 (一次只改變一個參數) 的情況，可以整理出以下蒐集到的光子數量(P)與不同因素的關聯。 A.1. 光子數量 (P) 正比於曝光時間 (t) : P ∝ t 來自天體的光子流量 (單位時間抵達的光子) 大致 固定 ，從而在其他參數固定下抵達成像面上單位面積的光子數量 P ∝ t A.2. 光子數量 (P) 正比於口徑 (R) 的平方: P ∝ R² 此外我們透過望遠鏡來蒐集光子再分攤到成像面上，望遠鏡的整個接收面積正比於蒐集的光子數量 (P) ，根據圓面積公式，面積是半徑的平方乘圓周率，半徑是口徑 (R) 的一半，撇開常數項，可以得到抵達成像面上單位面積的光子數量 P ∝ R² A.3. 單位面積成像面接收到的光子數量 (P) 反比於光學端焦距 (L) 的平方: P ∝ 1/L² 光學端焦距也就是一般所說的鏡頭焦距、望遠鏡焦距，如果加上增減倍鏡，要採用增減倍之後的焦距。在口徑固定的情況下，如果焦距變成2倍，成像面上的影像面積變成2² = 4倍大 (平方正比率) ，雖然總共的光子數量是一樣的，但是蒐集到的光子在單位面積成像面上會被稀釋成1/4 (可以試