如果你喜欢这些笔记，欢迎打赏。

1:天文摄影的校准帧应该如何拍摄？

目前网络上很多资料过于老旧，对这个最基础问题也没有一个详细的解释，所以某猫在这个帖子里写一个完整版的：

拍摄之前请注意：在整个天文摄影的过程中，严禁改变ISO（或者冷冻ccd的增益）。单反无法控制温度，所以不做过高要求，但如果是冷冻天文相机的话，还要加上一条不要改变设定温度。

亮场（Light Frame）

拍摄的天体数据称作亮场，原则上是越多越好

偏置（Bias Frame）

关闭镜头盖，以最短曝光（0s或者单反的1/8000s）拍摄，建议的帧数可以选择以电子计量的读出噪声的平方。例如，对于QHY8L,读出噪声约为6e-，则偏置帧可以选择6*6=36张或者更多。如果不知道怎么测量相机的读出噪声，那就多多益善，一般来说50-60张也能够用。偏置帧拍少了，扣了偏置之后噪声是会增加的。http://astrocn.org/thread-2782-1-1.html 读出噪声的测量方法在这里，新手看不懂可以略过

暗场（Dark Frame）

关闭镜头盖，以与亮场相同的曝光时间拍摄若干张全黑的图像。由于暗场比较耗时，如果在现场拍摄的话最好充分利用不能拍天体的时间（例如昏影之前，晨光之后）。在不耽误亮场拍摄的前提下，越多越好。对于冷冻CCD，如果单张曝光比较短（300-400s），建议帧数8-10张（现场），如果单张时间比较长，则建议事先制作好暗场库（在天文摄影中的预处理中会详细介绍）。对于单反相机，如果暗场的亮度低于偏置帧，建议省略偏置，暗场在拍亮场的时候穿插拍摄。

平场（Flat Frame）

打开就镜头盖，让右手平放，四指合拢与拇指垂直。把拇指指向太阳，四指指向南方地平线的方向，然后将望远镜调整至手心所指的方向（也是天空最蓝的位置），开启自动跟踪，拍摄平场。平场的建议曝光量没有硬性的要求，但对平场的亮度有要求：在MDL软件中查看平场帧时，直方图所在的位置是30000-35000左右。有些单反在连接MDL时原封不动的读出14bit的数据，最大值只有16000+，如果发生这种情况，平场的亮度需要保持在8000。  如果看单反机内的直方图，让它保持在右侧1/3处。数量越多越好，25张起步，拍摄时建议在望远镜镜头前罩上一层面巾纸（小望远镜）或不发光的平场板（大望远镜）。

暗平场（Dark Flat）

即平场的暗场，与平场的区别只是镜头盖需要盖上，由于平场的时间一般不长，所以暗平场在要求不严的情况下可有可无。

2 如何测量相机的电气性能

2016年11月，疯狂游戏12345收到了QHY367C的测试机。图到时候再补吧，反正机器到手挺大的，一只手握不过来。搭配在135F/2镜头上有点不协调。

基本参数：14位，彩色，全画幅36MP，跟尼康的D810是一个底子。带有环境温差40度的温控器。

大致分三部分：外观，电气性能，实拍。

但是你们可以看到的，最客观的其实是电气性能。外观的审美因人而异，实拍的结果更是因人而异，水平高的用啥都拍的漂亮。

所以我首先直接上干货：最核心的电气性能。

下面会有一点关于14位CMOS相机的非官方使用说明。

我会给出这些CMOS相机（包括Q367/Q247/A071/A1600/Q183等）的使用建议

1 增益和偏置的调节。我们的目标是把电子增益[1]（egain，单位是e-/adu）调整至恰好小于14位下的1e-/adu。

但是这里面会有一个问题：由于fits并没有14位的格式，所以所有的14位相机都是把数值乘以4线性映射到16位上去（0-16384映射至0-65536），这个时候我们就希望16位下的gain小于等于0.25e-/adu。QHYCCD以前的CCD相机由于使用的是原生16位ADC，所以没有这个问题，因为一般来说我们能买得起的CCD，势阱里的电荷数必然会少于65536个，这时候只要调节gain让例如Q9的25500个电子填满65536个adu就可以。但14位的cmos（同样适用于12位相机）只有16384个ADU，就很容易出现egain>1e-/adu的情况，出现了这种情况说明采样（尤其是暗部的采样）精度已经不足了，引起量化噪音。这时候我们就需要测量egain。（另外，16803有110ke的满阱电荷量已经超过了65536，也是需要按这种方式去调节的）

测增益这步操作需要我们在光线相同的情况下拍两张平场，然后紧接着拍两张偏置。其中平场的亮度20000-30000左右。

现在我们明确一下下面讨论的指标：

增益，单位e/adu，设为gain，这是我们最后要推导出的量

两个偏置设为bias1和bias2

两个平场设为flat1和flat2

设平场的电子数为x，量化后的adu数是y

存在着这样的关系 y*gain=x

而光电子具有泊松分布的特征，泊松分布中方差与期望相等.

现在我们要考虑一个纯的平场（所有的像素感受到同样均值的光子量）

var(x)=mean(x)=gain*mean(y)

var(x)=var(y*gain)=gain^2*var(y)

于是gain*mean(y) =gain^2*var(y)

gain=mean(y)/var(y)

我们就是利用这两个式子里的gain和gain^2的不一样，最后测出了增益的大小。所以说泊松分布是个好东西~

注意这里面的y是直接把光电子量化成ADu的数量，实际上我们测量到的数量还会加一个偏置数值。所以需要减掉偏置。

首先来看分子部分：mean(y)=mean(flat)-mean(bias)

分母部分稍有复杂：两个信号相减时，方差是相加的，而一张flat里包含了y和bias两部分。所以var(y)+var(bias)=var(flat)

所以分母可以写作：var(y)=var(flat)-var(bias)

至此，如果你能拍到一个“纯”的平场，即每个像素受到的光照都一样的那种平场(以下称作理想平场)，那么

gain=(mean(flat)-mean(bias))/(var(flat)-var(bias))

但是实际上你得不到这样一张平场的。平场始终会有灰尘和减光这些因素在里面。所以为了精确起见，我们需要让两张平场相减，两张偏置相减。平场相减是要排除平场包含的灰尘和减光，偏置相减需要排除的是偏置图案部分。分子变成了mean(flat1)-mean(bias1)+mean(flat2)-mean(bias2))  我们可以看到分子已经是原来理想平场flat的数值的两倍了。所以分子最后还要除以2，分母则变成了var(flat1-flat2)-var(bias1-bias2)。分子里面var(flat1-flat2)是两个信号相减，所以方差要相加，变成原来的2倍，bias同理。所以最后的分子也需要除以2才能跟原来一样。这样分母和分子的2都约掉了

公式就变成了gain=( mean(flat1)+mean(flat2)- (mean(bias1)+mean(bias2)) ) / (var(flat1-flat2)-var(bias1-bias2))

测量部分参考椰风的16200测试帖：

http://www.astronomy.com.cn/bbs/thread-373234-1-1.html

手段是一样的，我使用的公式比较方便一次性测出而已。

测试结果：

平场均值：25832, 25860

偏置均值：954,954

平场相减后的标准差: 448

偏置相减后的标准差：13.7

计算结果：gain=0.24827

QHYCCD的逻辑增益：1396，offset=30

测得读出噪声2.41e-

暗电流使用曝光300s的帧，测量到的结果是零下12度的暗电流0.0135e-，零上10度的暗电流是0.039e-

发现什么问题了么？

这个传感器对温度变化不像CCD那般敏感。22度的温差暗电流只变化了不到三倍。相比柯达8300，每5.8度就减半。

这种特性有好也有坏。好处就是高温下不至于那么烂，坏处当然也就是低温下也没见暗电流有多好。

下面说一件事：极限星等由暗电流决定。

极限星等理解成一套系统最暗能拍摄到的目标的能力。暗电流有两种贡献，第一种是增加暗场的均值，就像我刚才说的那样，用暗场的均值减去偏置的均值再除以时间，就得到了暗电流的大小。严格来说这个应该叫做暗电流的增速。而制约我们拍摄暗弱极限的是暗电流引起的涨落。我们知道暗场的叠加能有效降低暗场的涨落大小，但这个降低是有一个极限的（通常叫SNR极限），降到暗场的本底涨落那么多了之后就不会再降了。这时候我们再用亮场减去主暗场，涨落还是会增加。相比暗电流而言，读出噪音很容易解决，只要你拍摄的时候长曝，少叠，天光就会自然而然的压制读出噪声。可是暗电流不行，暗电流和天光都是随着时间增加而增加的，他们两个的比值不变，不像读出噪声那样是一次性的。所以说，要么压制暗电流的增速，要么提高天光的增速。前一种方法就是制冷，后一种方法就是使用焦比短的望远镜。

那么QHY367C的暗电流表现如何呢。。以我的测试看来，在CMOS属于好的，但还比不上CCD。稍后会发一个QHY8L和367c的暗电流截图，差距还是很明显的。虽然说367c的暗电流增速不大，但实际上的涨落随着时间的增加会增加，而且速度还比较快。

打开一张暗场，看直方图，暗场的分布与CCD通常显示的对称分布是不一样的，CMOS的暗场是个旗形分布。这样的分布对后期的处理是非常不利的。

------后来的QHY367c，硬件有所改动，暗电流偏大这个问题已经不存在了。