飯糰鬼的鬼地方

前言
　其實我從來不曾想過，原來拍天文在使用的影像處理方式也可以套用在夜景攝影上面 XD
　原本只是想要改善拍HDR時，由於需要調整機身參數，只要腳架的穩定性不是很好，就有機會造成腳架晃動而使畫面難以對齊，或者是因為視野內有移動中的亮源，通常可能是飛機起落架燈或者是外海鮪釣船聚魚燈之類的燈光，使用不同的機身參數曝光時便會使這些亮光源變成一段段不同粗細的光源，因此而萌生使用拍天文時常用的固定曝光值但累積多張影像的拍攝方式來處理。

拍攝
　此行主要目的是去測試快門現順便場勘北天的開闊程度和光害狀態，所以其實是有點隨性的出發上山，當天頂上有厚重雲層，無法透星光，且月球尚未升起，故無法利用月光照亮竹子山本體，只能利用陽金公路的路燈勉強隱約的提供一點光源，但竹子山本體肉眼所見仍是完全一片黑暗。
　由於我只是想要貪心的讓車燈不過曝且想盡量試看看能不能把看起來全黑的遠山曝出一點細節出來，因此相當罕見的使用ISO 100來進行拍攝，原始拍攝資訊是f/11.0，單幅曝光119.6sec，0.4秒反光鏡預鎖啟動，長時間曝光減噪關閉，RAW檔格式記錄。
　之所以關閉長時間曝光減噪是為了減少拍攝時間以及避免遠方移動光源發生「分段」的現象，當然事後再拍的相同秒數噪訊影像可能會因為拍攝環境的溫度改變而與拍攝條件有所不同，但大體而言還是會在可接受的狀態，由於Nikon D80在長時間曝光時畫面上緣處會因為處理器溫度的關係產生粉紅色的強噪訊，因此單幅影像的曝光時間不宜太長，先前測試過在ISO 800下單幅曝光時間只要在3min內噪訊的問題都還不會太嚴重，不過由於受到陽金公路上往來車燈的影響，單幅曝光時間超過3min的影像很有可能會因為曝光過度而失去亮區的細節，因此最後選擇用2min作為單幅影像的曝光時間。
　暗電流(Dark)影像10幅則是在下撤下山的過程中順便拍攝，但由於是放在相機包內保溫著，因此拍攝Dark時的溫度可能有較拍攝影像時要高出一些，這或許是後來畫面似乎有一點被"扣太多"的原因。

處理
　使用MaximDL 5直接讀取RAW檔解出影像，這版本它可以直接讀取RAW檔真的是太令人感到欣慰，尤其當在處理過程中注意到使用Nikon原廠軟體所解出的16 bit Tiff檔竟然顯然不是線性轉換出來的！10幅dark影像取平均後得出平均Dark影像，20幅影像影像分別扣除平均的Dark之後再進行疊和，將讀值加總再拉曲線處理成適當的畫面。

結果
　 首先來一張單幅曝光未進行任何處理的原始影像畫面，畫面使用MaximDL 5解出，由於Nikon D80是使用位元深度為12bit的感光元件，在解出後轉換為16bit的階調，因此這幅影像的顯示範圍實際是從讀值0~65535的範圍在做解釋，當讀值<0的時候為全黑，讀值>65535時為全白。
(受限於pixnet的顯示版面，照片實際尺寸大小大於顯示大小，若有需要可下載影像後再另行放大)
   
　看起來這張照片似乎相當純淨無瑕疵，除了黯淡了點之外沒什麼太顯著的缺陷。不過由於這幅影像要被拿來做一系列的處理來把暗部的細節提升至可以顯示出來的狀態，所以等等就可以看出他在暗部潛藏的瑕疵了。

　再來我們將畫面的顯示範圍改至0~1000，此時可以注意到原本亮的區域因為讀值>1000，因此普遍變成量白色且失去細節，而暗的區域裡面有一些細節被顯示出來。
　重點在於左上和右上角位置的粉紅色讀出噪訊此時被顯示出來。
  

　好的，看來左右那兩塊粉紅色的東西就是減噪的重點掃蕩對象了！就讓我們來看看拍好的Dark影像。
  

　好吧！曝光時間沒有很長，上面只有一些放大到全尺寸才看的到的小雜點而已，自然而然看起來會是全黑的影像。再說Dark原本就是關起鏡頭蓋，只記錄感光元件在需要啟動這樣一段拍攝時間時所會出現的雜訊，都沒有光進來了畫面應該要是黑的很正常呀。但若我們將顯示範圍一樣調整成讀值0~1000時就是另外一回事了。
 

　對，兩側角落處的讀出噪訊被放大顯示了出來，我們拍到影像的畫面就是要扣掉這些東西才能得出比較乾淨的影像。不過在動手前還是要再多道手續，就是把10幅dark影像先疊和取平均出來，這麼做是為了避免如果在拍攝過程中CCD忽然拍到路過的阿飄或什麼的卻只有一幅影像的話那樣每張影像就都會留下那位路過飄的影子了，所以要拍多幅取平均來減低這些隨機干擾存在的機率。
  
顯示範圍 = 0~1000 

　很有趣的，取過平均的Dark影像畫面會明顯的要更"平順"一些，這是對左上角區域的放大畫面，顯示範圍一樣是0~1000。
 

　最後就是出圖了！來把減噪後的影像輸出來吧！順道來比較一下只扣除單幅Dark影像和扣除10幅Dark影像的差異。
　上圖是只扣除單幅Dark的影像，下圖是扣除10幅平均後Dark的影像。顯示範圍都是0~1000
  

　放大到全尺寸來看先前有粉紅色雜訊的左上角，可以注意到原本的噪訊已經大致被消滅殆盡了，而且似乎是扣除10幅dark平均的那幅畫質較好一點。顯示範圍一樣是0~1000
 

　最後，該是讓20幅影像全部減噪完丟在一起做疊和的時候了！疊和後的影像可以使影像深度變的更深，將原本只有一點點訊號的弱訊號給放大出來，但如果訊號真的是太弱原始沒有任何影像有紀錄到的話，那樣就算疊合到天荒地老也是不會有東西被疊出來的！

　這就是單幅影像和疊和20幅影像的差異！
　（上）未減噪影像，顯示範圍0~300。（中）減噪後的單幅影像，顯示範圍0~700。（下）減噪後並疊和20幅影像，顯示範圍（0~14000）。
 

　放大畫面左下處暗部的位置，特別顯示減噪以及疊和影像後的結果。
　（上）單幅未減噪影像，顯示範圍0~300。（中）減噪後的單幅影像，顯示範圍0~700。（下）減噪後並疊和20幅影像，顯示範圍（0~14000）。
　可以注意到後方山坡上有些細節在疊和後成功的被放大出來，當然那訊號仍然是相當微弱，但值得留意的是疊和後的影像變的相當純淨，有利於後續影像處理的動作進行。
  

　最後來張最後的出圖結果。
  

在我決定下撤下山沒幾分鐘後，雨就嘩啦嘩啦的降下來了... 囧興