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あぷらなーと
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ASI1600MC-COOLの謎⑩.

★昼間は良い天気でした・・・が

夕方から突然薄雲が広がってしまって、本日の「ASI1600MM-COOLデビュー戦」は延期となりました。
ここまでタイミングが悪いと、もはやイジメとしか・・・・。ううう(涙)。

★というわけで、勘を取り戻すために

過去のMCで撮影したデータを色々と画像処理してリハビリしているのですが、ふとその途中で「のっぴきならぬ」事に気づきました。

ちなみに、「ノータッチガイドによる短時間露光+多数枚コンポジット」は私が最も得意とする「手抜き撮影法」ですが、その際に重要なのは、コンポジット時に「加算平均」ではなく「加算」を用いることです。(アストロアーツの公式コメントでは加算平均でも良いそうですが、これはステライメージが特殊なだけでしょうね)
たとえば15秒露光の元データが著しく露光アンダーである場合、暗い部分は階調が破綻しているので普通はいくらコンポジットしても「写ってないものはあぶり出せない」ハズです。ところが、加算コンポジットの場合は値をどんどん加算していきますので、言ってみれば単なるコンポジットというよりはむしろ、露光を何段階かに分けて行ったものを最後に合算するという行程を行っている訳で、フィルム時代の多重露光に相当すると把握しています。

実際の処理はこんな感じですね
f0346040_20063068.jpg
 左:15秒露光元データ 中央:40枚加算コンポジット後 右:さらにレベル調整

実は、加算コンポジットの場合は注意点があります。
左の元画像を加算コンポジットした段階(中央)で画像が「真っ白け」になりますので、一瞬「げ、サチった!!」と早合点してしまいがちなのですが、実はサチって「いない」のです。ステライメージは96ビットの画像処理空間を有しているため、いくら足し算しても事実上飽和しません。そこで、輝度グラフを見ながら適切なレベル調整をしたりデジタル現像処理する等によって、右のように良い感じの画像が得られます。また、単純に加算するだけですから、多段階露光した場合でも一気に処理して大丈夫ですし、手動でコンポジットする場合のように、「2枚目は50:50、3枚目は66.6:33.3、4枚目は75:25・・・・」などと加重平均の比率を計算しながらチマチマと処理する必要性も、いわゆる「トーナメント方式」で多段階に処理する必要性も皆無です。
ステライメージの最も優れた点を上げるとすれば、ひとえにこの広大な画像処理空間が使えることでしょうね♪

★「のっぴきならぬ」事とは・・・・

さて、いつものように加算コンポジットしている最中に、ノイズの出方などを見たくて「RAWのまま&位置合わせ無し」で加算処理した画像を拡大すると、「のっぴきならぬ」事に気づきました。まあ、下記の画像を見てやってくださいな。
f0346040_20211078.jpg
ASI1600MC-COOLでゲイン400・15秒露光の画像をベイヤーのまま40枚加算コンポジットして400%に拡大したものです。

な、なんだこの黒いポツポツは?!

40枚も単純加算しているんですから、普通は画面のどこをとっても一見サチったように真っ白けになるはずです。・・・・が、この黒いポツポツは40枚加算しても「一向に明るくならない」ということになりますね。

ああ、これって・・・

デジタル一眼レフなどではメーカーや機種によって「ピクセルマッピング」機能が実装されていたり、サービスセンターで「ピクセルマッピングサービス」をしてくれる場合があります。例えば、ニコンの場合、ニコン1シリーズだけには「ピクセルマッピング機能」があります。ここでいうピクセルマッピングとはいわゆるキャリブレーションの一種でして、永続的に出る輝点(本来の意味のホットピクセル)や永遠に黒いままの点(本来の意味のクールピクセル)に対してその該当ピクセルを「殺す」処理を指します。ただしその処理過程はブラックボックス化されているので、なんだか怖くて私は手持ちのニコン1シリーズ(ニコワン大好きで4台も持っていたりする)に対しても一切「ピクセルマッピング機能」を実行したことが無いのですが、どうやらASI1600MC-COOLに見られる黒いポツポツはクールピクセル(デッドピクセル)である可能性が浮上してきました。

だって、ランダムノイズなら、40枚も重ねて消えないハズが無いですからねぇ。(ちなみに、上記画像はダーク引きをする前の『素』のベイヤーデータを加算したものですので、ダークの引きすぎではありません。)

★CCDと比べてCMOSには経年変化のウワサもあって・・・

一説によると、CMOSセンサーの場合、宇宙線被爆などによる破壊と経年劣化などにより欠陥ピクセルが増えていくという「恐ろしいウワサ」も聞きますので、別日程の画像でも同じようなクールピクセルが見られるか試してみました。

f0346040_20365404.jpg
 ※左は8/13に撮影した15秒露光×40コマの加算 右は8/31に撮影した15秒露光×40コマの加算

上記画像は、それぞれ別日に撮影した画像を600%に拡大したものですが、ぱっと見て黒いポツポツの位置は一致していないように見えます。
ところが、よーく見てみると・・・・

f0346040_20392107.jpg
赤丸で印を入れたところなど、別日程でしかも別対象を写したにも関わらず、完全に一致するポツポツが多数見られることが分かりました。

・・・という訳で

「ASI1600MC-COOLには、元々デッドピクセルが存在し、メーカー側では特にピクセルマッピングは施されていない」
可能性が浮上してきました。


★ちなみにデッドピクセルが存在すると・・・

MCはベイヤー型のカラー撮像素子ですので、1つのピクセルが死んでいることは、輝度情報のみならず「その色情報が失われる」ことにつながります。

たとえば、上記の画像をそのまま現像(デモザイク)してしまうと

f0346040_20462417.jpg
 左:ベイヤーデータのまま 右:デモザイク(ディベイヤー)処理後

死んだピクセルの色に対する補色(Rが死ぬとシアン、Gが死ぬとマゼンタ、Bが死ぬとイエロー)が生じた上に、デモザイク補完処理によってその影響が周辺のピクセルに波及します。

これまで、いわゆる「縮緬ノイズ」↓
の原因は「ダーク除去の過不足」と思い込んでいましたが、そもそもデッドピクセルが効いてきている可能性が出てきましたね。

え?「どのピクセルが死んでいるのかは数値化できるのか?」ですか?
ええと、先日来やっているDelphi遊びでプログラミングした「なんちゃってFITS画像解析ソフト」↓

には、容易に実装可能でして、その気になればあとからピクセルマッピングできるのですが、いかんせん処理速度が遅すぎて実用化は遙か遠い未来です(泣)。

※ステライメージの「ホット・クールピクセル除去」フィルタである程度は緩和できると思いますよ。念のため。



by supernova1987a | 2016-12-19 20:54 | 機材 | Comments(10)
Commented by KEN at 2016-12-19 23:36 x
こんばんは!

ふむふむ、参考になります!
それにしても、こういった検証記事はとても有り難いです
多分これからココで色々とおさらいしながら事を進めることになると思うので(^^)ニコ
それにしてもデッドピクセルって、こんなにも沢山あるものなんですね、びっくり

あと一つ質問が
ステライメージ7のマニュアルには
「「加算」、「加算平均」のどちらで合成しても処理結果に違いはありません」
と書いてあって、前から疑問だったのですが
違いが無いと言うことは同じいう意味なんじゃないんでしょうか?
今まで誰にも聞けずにいたので、突然すいません^^;
Commented by supernova1987a at 2016-12-20 01:22
>KENさん
こんばんは。
あくまでもデッドピクセル「らしき」ものですが、ウジャウジャいました。

さて、加算と加算平均は同じ結果と書かれているのは、ステライメージの演算の仕様が特殊な為だと思います。

普通のソフトでは加算コンポジットで枚数を増やすとサチってしまいますがステラはサチりません。同様に普通のソフトでは加算平均しても階調は変わりませんがステラの場合は階調が広くなっていきます。つまり、加算コンポジットの際はオーバーフローを防止し、加算平均コンポジットの際には丸め誤差が防止されているため、同じクオリティが得られるのかと。

分かりづらくてすみません。いつか、きちんと書きます♪
Commented by にゃあ at 2016-12-20 01:24 x
謎が謎を呼ぶ展開ですね。道を極める人だけが発見できる高みというか、なんというか。とにかくすごいです!液晶ディスプレイのドット落ちみたいな感じでしょうか。ディスプレイでは最近聞かなくなってきましたが、CMOSの製造ではまだあるということなんですかね。1粒や2粒だとなんてことないやなんて思いますが、ここまでたくさんあると、どんな影響があるのか、ちょっと興味が出てきました。
Commented by supernova1987a at 2016-12-20 01:53
>にゃあさん

はい。ディスプレイのドット落ちと同じでしょうね。なにしろ1600万個ものドットがあるわけですから沢山潜伏していても不思議ではありませんものねぇ。
Commented by G at 2016-12-20 12:52 x
今日は。加算コンポジットすると真っ白けになってしまい完全に飽和していると思ってました。ステライメージがVer.6.5なので仕様が違いますしベイヤー処理せずtiff画像で行っているので結果は違いますが自動レベル調整にチェクを入れると確かに画像が表れました。なるほどですね。加算平均との画像の違いは良く判りませんが淡いものだとハッキリと違いが出てくるのかもしれませんね。810AのNEFを扱える7を買わなくてはいけませんがどうもなかなか踏ん切りがつきません。
Commented by オヤジ at 2016-12-20 16:31 x
>「加算」を用いることです。
お陰様で、短時間露出で150枚、今までこんな風に星雲が浮き上がる感覚ありませんでした。
正直、面白くてしょうがないです。(笑)
そちら、天気がご機嫌斜めなようですね。こちら、寝不足なので早く寝ようと思っていたら、快晴の夜空にGPVが修正され、身体が持ちません。(汗)
Commented by らっぱ at 2016-12-20 16:33 x
デッドピクセルの存在はダーク補正やフラットの時に完全にあってない画像を使ったりすると現れてきてがっかりする事が多いです。先日もフラット補正をやってみましたがダーク画像の撮り方が悪いのか画像にブツブツが発生してボツでした。ASIになってからまだ一回もダークとフラットの補正は成功しておりません、温度毎に撮った画像でも使いまわしが難しそうに感じてます(^^;)
Commented by supernova1987a at 2016-12-20 19:05
> Gさん

おお、私もステラ6.5派ですよ。たしかにD810AのNEFは読めませんが、コンポジットなどの処理がステラ7よりも15倍以上速いので、ステラ7はNEFからFITSに変換するときだけ使って、あとは6.5で処理してます。でもそれなら、NXDでTIFFにしたのでもいいですね。

ステライメージの6.5、今となっては貴重な存在だと思います。大切に使いましょう♪
Commented by supernova1987a at 2016-12-20 19:10
> オヤジさん

ああ、天気が良くて睡眠不足とは、こちらと逆の悩みですね。
仕方がないので、また機材の細かいところをチェックして遊んでいます。
Commented by supernova1987a at 2016-12-20 19:19
> らっぱさん

黒いポツポツ、すでに格闘中でしたかー!
完全に再現性があるならピクセルマッピングで回避できるのですが、再現性が無い奴も混じってますね。CMOSのことはよく知らないのですが、一時的にレジスタがリセットできてなくて仮死状態とかだと嫌ですね。
また謎が増えました。
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