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カテゴリ:天体写真( 124 )

たまには「初心」に返ってみる

★せっかく久々に遠征したので

いつもやっているマニアックな天体写真だけでなく、普通の星野写真も撮ってみようと、スカイメモを持ち込んでいました。

f0346040_00511151.jpg

ところが、遠征当日はあいにくの透明度で、いつもなら天の川がモクモクと輝いて見えるハズの場所なのに、肉眼では天の川が見えません。
主砲のVMC260L+冷却カメラで撮影するM51もなんだかぼんやり(涙)しか写りませんし、D810Aで初挑戦したカラフルタウンも見事玉砕。

しかし、M51やさそり座が西方向に広がる濃いモヤの中にすっかり消えてしまった2時過ぎには「天の川があるかも」という程度の空には回復したので、D810Aの短時間・多数枚コンポジットで銀河系中心部を狙ってみました。


★D810Aの一発撮りでは

D810Aにニコン85mmF1.4 を装着し、ISO1600・F4・30秒の短時間露光で、延々シャッターを切ります。
この条件下ですから、一発撮りだとこんな感じです。

f0346040_00550597.jpg
光害カットフィルターも付けていないので、光害も拾っているみたいですね。
それになにより、全然露出が足りていません。


★42コマのコンポジットをやってみる

ここで無理矢理トーンを持ち上げるとザラザラになってしまうので、同様の画像を42枚コンポジットしてみます。
さらに、ステライメージ、NikCollection、シルキーピクスを総動員して、ゴソゴソやってみます。

すると・・・


・・・ででん!
f0346040_00583041.jpg
おお、とても良い感じです。

お馴染みのM8干潟星雲やM20三裂星雲をはじめ、射手座中心部の星雲星団を一網打尽という感じで、とても賑やかな絵になりました♪

それにしても、F4まで絞り込んでいるとは言え、AF85mmF1.4 Dはシャープですね。


★IR改造D5000の画像も処理してみる

普通に撮った星野写真がなかなか面白かったので、IRカットフィルタを除去した改造D5000にLRS-P2フィルタを内蔵させシグマの30mmF1.4(初期型)で撮影した画像データも処理してみました。

下記のような元画像を・・・
f0346040_17410982.jpg
48枚コンポジットして仕上げてみると
f0346040_17425900.jpg
おお!
こちらもなかなか良い感じ♪

・・・やはり最近のデジカメは星野写真がキレイに撮れますね。今更ながら感心感心。


★せっかくなので・・・・

タットル・ジャコビニ・クレサーク彗星が明るくなっているそうなので、久しぶりに彗星を見てみたいと思っていたのですが、あいにくの透明度。双眼鏡やファインダーでもその姿は分かりません。
また、スカイメモNSは当然ながら自動導入も微動も不可能なのですが、フルサイズの85mmなら「それらしい方向に」エイッと向ければ写るだろうと、こと座のベガ付近を狙ってみました。

30秒露光で撮影した53コマをコンポジットすると
f0346040_01134609.jpg
お!なんか写ってますよ。

トリミングして、さらに画像処理を進めてみます。
f0346040_01144897.jpg
ああ、ハッキリと写ってますね。
久しぶりの彗星像、ゲットです♪

それにしても、D810A+85mmF1.4、トリミング耐性高いなあ。

ともあれ、こういう「お気軽撮影」も楽しいものだと初心に返った気がしました。
やれやれ。念のためスカイメモを持参していて良かった♪

PS
中学生の頃、ニコンのFG20にサクラカラー400を詰めて50mmF1.8一本槍で星野写真を撮っていたのを思い出しました。
当時は主砲のアルテア15(15cmF10)の直焦点を半自動ガイドしきるスキルが無かったので、星雲星団の拡大撮影は失敗ばかりでしたが、50mmを射手座の方に向けて15分も露光すれば星雲星団がドッサリ写って大喜びしたものです。


by supernova1987a | 2017-05-02 21:11 | 天体写真 | Comments(10)

久しぶりの『遠征』

★思えば、ずいぶんと月日が・・・

たしか、前回遠征したのは2016年の8月でした。
楽しみにしていたGW休暇もどうも天候がよろしくありません。

・・・が、ともかく今回は「遠征すること」が目的なので、
晴れてはいるものの、どうもモヤっぽい空の元、プチ遠征にでかけました。

場所は「いつもの」満濃池。
ところが、あんまり星が見えません。空全体が霞んでいる感じです。
たぶん、これだと、好条件時での市街地ニワトリの方がマシかも(涙)
しかし「ビームスプリット装置を遠征で運用してみる」という目標を達成するため一応がんばってみます。


★今回の装備は・・・・

ビームスプリット装置以外にも、suaokiの400Wh電源や、これまでよりも大型のアルミテーブルセットや、スカイメモ用の「強固な足下」などなど、新兵器が目白押し。

・・・というわけで、今回の装備は
VMC260L+ビームスプリット冷却CMOSカメラをアトラクスに
D810A+85mmF1.4とIR改造D5000+30mmF1.4をスカイメモに
それぞれ搭載してテスト撮影開始です。

f0346040_21064008.jpg
 ※・・・といいつつ、機材写真は薄明後の撤収時に撮影した物ですが


★フルアーマーVMC260L

f0346040_21074153.jpg
今回は色んな装備品が付いています。
まずは、メインパーツである「LRGB同時露光用ビームスプリット装置」ですね。

f0346040_21093370.jpg
相当重量がありますが、主鏡移動式のVMC260Lならタワミがでることも無いでしょう。



そして、自作直交ファインダーです。

f0346040_21112328.jpg
ずいぶん前に作製していたのですが、今回初運用です。天頂付近の天体を導入する際には直交型に限りますね。
ちなみに対物レンズは、ケンコーのクローズアップレンズNo5です。


今回は真面目にオートガイドをしてみます。
ガイド鏡はBORG45ED+QHY5LⅡ+PHD2での運用です。

f0346040_21175176.jpg
タワミが出るのはイヤなので微動装置は無し。
いわゆるコバンザメ方式で鏡筒のアリガタに装着しています。

さて、デジタル一眼の方は年代物のスカイメモNSに載せてノータッチガイドするのですが、三脚と微動架台を強固な物に換えました。

f0346040_21213877.jpg
まず三脚はスリックのフリュードビデオマスターⅡの脚だけを用います。定価は6万円近くしますが、耐荷重は驚異の8kg!良い三脚なんですが、なぜかアウトレットで1万円台で叩き売られています。

 実はコレ、いくらねじってもフリュード雲台が外れなかったため、もっぱら昼間の撮影用と、BORG89EDや7cm双眼鏡で観望する際の脚としてしか活用方法が無かったのですが、雲台底部のゴムの留めリングをずらしてみたら何のことはありません。大ネジで雲台を取り付けた後に台座の下から小さなネジで圧着固定してあっただけでした。

そこにK-ASTECの微動架台を装着し、そこにアリミゾ台座をとりつけました。

f0346040_21283343.jpg
これまで使用していた物とは比較にならないほど安定性が増しました♪


★・・・で、肝心の成果は??

うーん。
それが・・・あまりにも空の透明度が悪く、しかもシーイング(シンチレーション)も最悪だったのですねぇ。

でもでも、一応の成果はありました。

まずは、りょうけん座のM51子持ち銀河です。

この日のコンディションでは、ASI1600MC-COOLのゲイン400・30秒露光「一発撮り」だと、

f0346040_21333991.jpg
暗部を必死で持ち上げても、せいぜいこの程度しか写りませんでした。

ここで、ビームスプリッタを用いて撮影したMMのL画像:30秒露光×90コマとMCのRGB画像::30秒露光×90コマをLRGB合成してみると



・・・・・ででん!
(と言うほどの写りではありませんが)

f0346040_21362889.jpg
うむー、まずまずですね。
透明度が悪いため露光量が不足し、かつシーイングが悪いため星像もオートガイドも「暴れまく」ってました。また、今回の画像処理は暫定処理なのでダーク減算もしてません。

それでも、今後の可能性を感じさせる写りだとは言えますね♪


★さて・・・と

とりあえず、素材は色々と釣り上げてきたので、あとは真面目に料理しないといけませんね。
今日から当分天気が悪そうなので、ちょうど良いかも知れません。

あ、その前にダーク撮らなきゃ!!

by supernova1987a | 2017-05-01 21:44 | 天体写真 | Comments(9)

ビームスプリッタで撮るオメガ星雲②

★ビームスプリッタで撮影したオメガ星雲は

前回の記事↓で、なんとかLRGB合成に成功したわけですが、


実はまだ未処理の画像があったので、全ての画像を投入して画像処理してみました。

f0346040_15483980.jpg
※前回紹介したように、自作『珍』パーツ:「LRGB同時露光用ビームスプリットシステム」をVMC260Lに装着して、ASI1600MM-COOLのL画像とASI1600MC-COOLのRGB画像を同時露光して、M17オメガ星雲を撮影しました。

撮影は全て、ゲイン400の露光15秒のFITSです。
市街地からのニワトリで、ダークもフラットもオートガイドも無しという超手抜き撮影です。
ただし、LPS-P2フィルタは用いています。また、MMもMCも-15度まで冷却しています。
光路長の関係で純正レデューサは使えないので、クローズアップレンズ利用による自作レデューサを併用しています。

ちなみに
「サチらない程度に露光を切り詰めた場合、そもそも段階露光は不要では?」
との持論の元、短時間露光の多数枚コンポジットにこだわってみました。
目指すのは「一見ナローバンドで多段階露光したかのよう」に見えて、実は何もしていないという画像です。
(べつに、そんなの目指す必要はないのだけれど・・・)

さて、MCで1コマ撮りだとこんな貧弱な画像ですが・・・・
f0346040_23383802.jpg
これ(MCの画像×247コマ MMの画像×275コマ)を下記のように調理してみます。

①:MMのFITS画像をステライメージ7でホットクールピクセル除去フィルタ処理
②:①をステライメージ7で2×2ソフトウェアビニング
③:②をステライメージ6で275枚加算平均コンポジット
④:MCのFITS画像をベイヤーデータのままステライメージ7でホットクール除去
⑤:④をデモザイク前にステライメージ7でビニングしてモノクロ画像にする
⑥:⑤をステライメージ6で247枚加算平均コンポジット
⑦:③と⑥をステライメージでさらに加重平均コンポジット
⑧:⑦の画像を3つに複製し
  A:ステライメージ6で最大エントロピー画像復元(3段階処理)
  B:レジスタックスでウェーブレット処理
  C:NikCollectionでHDR処理
 をそれぞれ行った後、ABCを加重平均コンポジットして「L画像」にする
⑨:⑧の画像にステライメージ6でスターシャープ処理
⑩:④をステライメージ7でデモザイクしてRGB画像にした後ビニングする
⑪:⑩をステライメージ6で247枚加算平均コンポジットして「RGB画像」にする
⑫:⑧のL画像と⑪のRGB画像それぞれについて、ステライメージ6でレベル調整とデジタル現像を行う
⑬:ステライメージ6で⑫をLRGB合成し、Lab色彩調整等々を行う
⑭:シルキーピクスで色調とトーンを微調整

ちなみに、ADCを12bitで駆動したASI1600の画像を、今回のように後から2×2ソフトウェアビニングして、さらに522枚コンポジットすると、
原理的には、
 12+log2(4*522)
 =約23bitのカメラ
 15×582/2
 =4365秒露光することに相当すると解釈しています。
(露出を2で割ったのはビームスプリッタで光を1/2に分割しているから)

これだけ奇妙な処理を施しておきながら、ダーク減算もフラット補正もしないという天邪鬼ぶりが「イタい」ですが、ネタ的には面白いですね・・・・


・・・・すると・・・



・・・ででん!!

f0346040_02403921.jpg
おお! とても良い感じです♪

これなら、まさかニワトリでの15秒露光には見えないでしょう??

と言うわけで、ニワトリでこの程度の画像を得るなら、
 ダークもフラットもオートガイドも段階露光もナローバンドもディザリングも要らない
「かもね」などという、不精者にはありがたい結果が得られました。

・・・あー。しかし、疲れた。

今度時間があるときに、ダークを撮影したら再処理しなきゃ・・・ねぇ。



by supernova1987a | 2017-04-28 06:31 | 天体写真 | Comments(8)

ビームスプリットシステムで撮るオメガ星雲

★LRGB同時露光用のビームスプリットシステムが

・・・思いの外、星雲にも有効だったので、

f0346040_14415879.jpg

今度はM17オメガ星雲を画像処理してみました。
共通撮影データは以下の通りです。

望遠鏡:VMC260L
レデューサ:自作
フィルタ:LPS-P2
カメラ:ASI1600MM-COOL+ASI1600MC-COOL
 ※自作ビームスプリットシステムによる同時露光
赤道儀:K-ASTEC改造Newアトラクス ノータッチガイド
ゲイン:400
露光:15秒
撮像温度:-15度

※ちなみに手抜き撮影なので、
 ○極軸は極軸望遠鏡で適当に合わせただけ。
 ○オートガイダーも使ってません。
 ○ダークもフラットも無し。
です(汗)

『天然ディザリング』+『短時間露光の多数枚コンポ』バンザイ♪


★ASI1600MC-COOLの一発撮り

 100コマ撮影した内の1コマです。トリミングしています。

f0346040_23383802.jpg
市街地からのニワトリで15秒露光ですから、まずまずの写りですね。


★ASI1600MMーCOOLの一発撮り

176コマ撮影した内の1コマです

f0346040_23402536.jpg
若干ですが、MCよりは良く写っています。


★それぞれをコンポジットすると・・・

 MCのカラー画像100コマとMMのモノクロ画像176コマをそれぞれコンポジットすると

f0346040_23421389.jpg
一気に微細構造が出てきますね♪
では、LRGB合成してみましょう。


★MM×176コマ+MC×100コマのLRGB

f0346040_23430213.jpg
なかなか良い感じです。
ただし、少しノッペリしているので、先日単体でも動くことを見つけたNikCollectionのシルバーエフェクトでL画像にメリハリを付けてみます。

すると・・・

・・・ででん!
f0346040_01061492.jpg
いやー、オメガ星雲って、面白い構造しているんですね。
星雲の中をいくつもの黒筋が走っていたり、いろんなウネウネした構造があったり、

・・・M8もそうですが、この手の星雲は思いっきり拡大しても楽しそうですね。




by supernova1987a | 2017-04-26 06:15 | 天体写真 | Comments(11)

「ビームスプリットシステム」ファーストライト!

★ファーストライトのチャンス到来!

光学実験用のキューブ型ビームスプリッタを用いて作成した「LRGB同時露光システム」、天文リフレクションズ編集部さんが言うところの「ド変態システム」(笑)ですが、いよいよ稼働させるときがやってきました。


★その前に『外堀』を埋めておかなきゃ

惑星や月面を用いて「ファーストライト」したいのは山々ですが、急いては事をし損じます。

ちなみに、撮影前に想定されていた困難な要素は下記の通り

①キャプチャフレームレートが全く上がらない
 手持ちのノートパソコンの性能が追いついていないようで、SharpCapを二重駆動させた場合に下手をするとフレームレートが0.5FPSという悲惨なことになってしまってます。これでは大量スタッキングが必要な惑星写真には使えません。

②木星の高度がイマイチで大気の分散の影響を受けてしまう
 特に深刻なのがモノクロカメラであるASI1600MMの方で、色情報が無いために原理的に色ズレ補正が不可能です。またASI1600MCの方はRGBアライメントなどで色ズレ補正できますが、本来はウエッジプリズムなどを用いて撮影時に大気の分散を補正しておきたいところです。

③システムが巨大化したのでVMC260Lに取り付けるのが難儀する
 アメリカンサイズのアイピースホルダはもちろんのこと、2インチホルダでもグラグラして不安定です。これではピント合わせどころではありませんし、最悪の場合脱落事故にもつながりそうです。

④赤外線に感度があるため、その影響で像が甘い
 ASI1600シリーズは、MC版もMM版もクリアフィルタ仕様のため赤外線に感光します。そのため赤外線の影響で解像度が低下したり色がおかしくなったりします。

これまで「中途半端」なシステムを組んで痛い目にあってますので、今回は真面目に問題点をつぶしておきます。

★外堀①まともなノートPCに換える

SharpCapでASI1600をダブル稼働させる場合、ATOMとかAMD-E2とかの格安CPUだと処理が追いついてないようでフレームレートが落ちて使い物になりません。
そこで、今回はまともなスペックのノートPCに換えました。
 CPU:Corei5
 メモリ:8GB
 ストレージ:SSD256MB
のDELLノートPCを投入します。
さらに、MMはUSB3ポート、MCはUSB2ポートにそれぞれ分けて接続してUSB周りでデータが詰まらないようにしました。
その結果、800×600のROIならRAWデータのSer動画でもMMで50FPS、MCで25FPSで同時撮影が可能となりました。

・・・もっと速くノートPCを買い換えておけば良かった。
7~8万円の比較的安いノートPCではありますが、5万円未満の格安ノートとは処理速度がまるで「別世界」です。


★外堀②大気分散の補正機能を実装する

だいぶ前に入手していたのに一度も使っていなかったZWOのADC(ウエッジプリズム装置)をビームスプリッタの手前に装着しました。
実は、ビームスプリッタで光路分割する前にADCで分散補正するところがミソでして、この手法ならMCのキャプチャ画面を見ながら分散補正方向を定めれば、自動的にMMのL画像にも大気の分散補正がなされるいう理屈です。


★外堀③ネジ系のリングのみで接続する

アイピースホルダでは強固に固定できないのでM60-M57変換リングなどを用いて直接接眼部にシステムを装着する形式にしました。
この場合、装置をくるくる回しながら装着するのでは面倒くさい上に、接続作業中のミスで脱落も考えられるので途中に回転装置を入れ、望遠鏡側のリングが独立して回転するように工夫しました。

f0346040_00594656.jpg
 ADCもアイピース固定用のネジを外してTネジでビームスプリッタに直結して剛性を高めました。


★外堀④IRカットフィルタを装填する

 色々と悩んだ結果、ASI1600カメラ本体に直接IRフィルタを装着しました。(ま、これを見越して以前IRフィルタを2個買ってたわけですが・・・)
ASI1600シリーズには本体へのフィルタを装着するための専用リングが添付されているのでそれを用いて31.5mm径のIRカットフィルタが取り付けできます。サイズ的にケラレが生じそうですが、そもそも惑星撮影ではROI(クロップ)を用いるので影響は無いでしょう。

f0346040_01041969.jpg
★対惑星用ビームスプリットシステム完成

 以上の改良で、こんなシステムになりました。

f0346040_01064161.jpg
接眼部側から、
 ADC→ビームスプリッタ→IRカットフィルタ→カメラ
となっています。

結構巨大で相当に重たいシステムになっちゃいました。


★いざVMC260Lで実写!!

こういう重たい装置を取り付ける際には、VMC260Lやシュミカセなどの主鏡移動方式の接眼部は有利ですね。ドローチューブに可動部分が無いために重量級の装置をとりつけてもガタが出ません。

・・・と言うわけで、VMC260Lにビームスプリットシステムを装着して実写に取りかかります。

f0346040_01111378.jpg
ノートPCの処理能力が上がったおかげで、SharpCapのダブル駆動でもまったく画面が止まりません!


・・・こ、これは「行ける」のでは??

f0346040_01131054.jpg
上記のキャプチャ画面を見れば分かるとおり、
ASI1600MCは24.4FPSでASI1600MMは55.3FPSで同時露光できて、
しかもほとんどコマ落ちしてません。


★キャプチャ画像そのままだと

f0346040_02503213.jpeg
 ※左:MC(ゲイン139 露光41ms)  右:MM(ゲイン139 露光18ms)
  VMC260L直焦点( 3000mm F11.4  ) バーローレンズなどは一切無し。

シーイングはあまり良くありませんでしたが、1コマ撮りとしてはまずまずの写りですね。
早速、AutoStackert!2でスタッキングしてみましょう。

★スタック+ウェーブレットすると・・・

MCのカラー画像は2000コマのうち良像25%を、MMのモノクロ画像は4000コマのうち良像25%をスタッキングしてみました。
さらに、それぞれのスタック画像をレジスタックスにかけてウェーブレットしてみます。

すると・・・・
f0346040_02560378.jpeg
  ※左:MC 右:MM

おお!
とても良い感じです♪

よくみると、かろうじてMMの方が解像度が高く見えますね。
(期待したほどでは無いですが・・・・)


★LRGB合成して仕上げると・・・

MMのL画像とMCのRGB画像をLRGB合成します。
すると・・・・


・・・ででん!

f0346040_03001228.jpeg
 ※左:MCのみで画像処理 右:MMとMCのLRGB合成

ああ、こうしてみるとハッキリと差が分かります。
やはりMMを用いたLRGB合成の方が解像感が高いですね。


★というわけで・・・・

数ヶ月にわたる壮大かつ無謀なプロジェクト、
「LRGB同時露光用ビームスプリットシステム」
完成です♪

f0346040_03075524.jpg
当初懸念していたビームスプリッタによるゴーストや負の球面収差発生についても(惑星撮影に関する限りは)心配なさそうです。


あとは、数をこなしつつ良シーイングを待つのみですね♪

P.S.
とりあえず、高価な部品達がゴミにならなくて、良かった良かった♪

by supernova1987a | 2017-04-17 03:16 | 天体写真 | Comments(4)

NIKcollectionで遊んでみる

★天体写真の画像処理では

主に使っているソフトは、ステライメージ6.5とレジスタックスとAutoStakkert2とシルキーピクスなのですが、そのうちフォトショップも導入するんだろうなぁ、などと考えている内に、フォトショップ用のプラグインとして最近ウワサのNikCollectionで遊んでみることに。

本来は、プラグインですから、メインアプリであるフォトショをインストールしたからの作業のハズですが・・・・

★あれれ?
インストールしたらEXEファイルが出来上がったので、ダメ元でクリックしてみたら・・・

ん??

f0346040_01112339.jpg
何事も無く単体で立ち上がるじゃないですか!(上記はHDR用のプログラムの起動画面)
しかも「ファイル」メニューがあるので、そこから元画像ファイルを読み込んでみると・・・

f0346040_01124209.jpg
あれ・・・ちゃんと処理できちゃう

・・・え?ひょっとして、これ(NIKCollectionが単体でも使える)って、常識だったの??

・・・うーむ。

HDR処理などはもちろんですが、個人的にはニコンのキャプチャーNXが「D」になって使えなくなっていた「コントロールポイント」機能が使えるようになる点がものすごく魅力的。

※ファイルメニューが無いプログラムもありましたが、画像ファイルをEXEファイルの上にドラッグしてみたら動いちゃいました。


★過去の干潟星雲を処理ってみると

VMC260L+D810Aで撮影したM8干潟星雲の画像をNikCollectionのHDRで処理してみた。

f0346040_01165169.jpg
左:ステライメージで15秒露光×400コマのコンポジットなどを行った画像
右:NikCollectionのHDRで処理したもの

うむ。なかなか面白い♪
画像が荒れ荒れになってしまうこれど、これはこれで「アリ」な方向性ですね。

『天邪鬼』な あぷらなーととしては、これまで「メジャー路線」からは意図的に逃げてきたのですが、そろそろメジャーなアプリにも触ってみようかなあ・・・。


★画像処理とは関係ありませんが

・・・という訳で、フォトショを入れるかどうかはまだ検討中ですが、
手始めにVisualStudioのコミュニティエディション(これ無料なのにほぼフル機能なんですよねぇ)をインストールしてみた。(さよならDelphi・・??)
オブジェクトPASCAL(Delphi)の文法を思い出したばかりなのに、今度はVisualBASICの記憶を蘇らせる必要がありますが、これでビームスプリッタの弊害を評価するためのレイトレーシングプログラムでも組んでみると面白そう。いや、Delphi自体は大好きなんですが、色々と挙動不審なことが多いのと、なにより参考書籍が少なすぎるのがネックでして・・・・。(プロ版はお高いですしね)


by supernova1987a | 2017-03-21 01:35 | 天体写真 | Comments(10)

ショットノイズの考察ごっこ②

★やはりドタバタして実写できないので・・

年度末は元々忙しいのですが、今年はさらに色々と重なったので毎日ドタバタで天体観測できません。
・・・というわけで、前回の(意外なことに反響が大きかった)考察ごっこを進めることにしました。

★前回のまとめ
f0346040_22523585.jpg
VMC260L+ASI1600MCで撮影した場合を想定して、M27亜鈴状星雲から飛んで来る光子の粒々の到来フラックスを色々と考察ごっこした結果、
ゲイン400で15秒露光すると、1ピクセル当たり約2030カウントの輝度値が得られることが予想されました。
さらに過去の実写データを解析すると、バックグラウンドが約4300カウントでM27上の値が約7200であることから、M27から飛来した光は約2900となり、オーダーレベルでの比較的良い一致を見ました。

★ということは・・・

前回のシミュレーションのロジックは、あながち間違ってはいないと言えそうです♪
・・・で、いよいよショットノイズの正体に一歩迫ることにしてみます。

前回仮定したのは、明るい天体からは間断なく、暗い天体からはパラパラと光子が飛んできており、その飛来頻度は光子がポアッソン分布にしたがっているというものです。
その仮定に基づき実写データと比較した結果として前回得たバックグラウンドの明るさを元にして、どのように光度分布しているのかをシミュレートしてみました。

f0346040_00334318.jpg
バックグラウンド(天体が無い夜空の明るさ)を元に、実際の撮像素子上に飛来する光子数がどのように分布したのかをシミュレートしたのが上のグラフです。
これは、F7.1の光学系にマイクロフォーサーズ1600万画素のカメラを用いて、15秒露光した場合に相当します。
(背景光は面積体なので、光学系の口径は関係なく、F値のみで光子数が決まります)


★ショットノイズをシミュレートするために

「単位時間当たりの光子数が一定ではなく、揺らいでいることがショットノイズの原因」だという仮定の下で、実際のノイズが再現できるかを試みてみます。
私がまだ『理系』だった頃、ランダム性を持つ事象のシミュレーションにはモンテカルロシミュレーションを用いていたはずなのですが、ポアッソン分布のモンテカルロのやり方を完全に忘れてしまっていたので(すでにアホになった頭で)泣く泣く考えてみることに・・・。

f0346040_23124409.jpg
ポアッソン分布を規格化(全イベント数の合計が1になるように調整)した場合には、上の図のようにA~Fの事象が起こる確率を示すグラフになります。
そこで、下の図のようにそれぞれのグラフを短冊のように切り出して・・・・・
f0346040_23145239.jpg
こんな風に下から繋げます。
すると、ちょうどポアッソン分布の確率密度関数を積分した事になるはずので・・・・・

f0346040_23164244.jpg
0~1までの数値を乱数を用いて与え、その値に相当する高さの短冊の名前を読むことにします。
そうすると、各事象の短冊の長さは発生確率に一致しているため、乱数から得た事象の登場頻度はポアッソン分布に従うはずです。

・・・・うーん。『理系』だった頃は、これを「積分モンテカルロシミュレーション」とか「1次元化モンテカルロシミュレーション」とか呼んでたっけなぁ・・・。
本当は、確率密度関数を積分したものについてその逆関数を求めてから乱数をぶち込んでいたはずなのですが、今回のような離散的な関数の逆関数は厄介なので、短冊接続方式で行きます♪


★ここに来て、壁に・・・

さて・・・と。どうやって各短冊に該当したかを判定するかなぁ・・・・。
コーディングはしたくない気分なので、できるだけ手抜きしたいなぁ・・・。
・・・という訳で、
f0346040_23300866.jpg
こんな演算テーブルをEXCELで作って各セルから参照し、ヘビのように長~いIF文で条件分岐させるという、ベタベタな方法で行ってみます。

★背景光の揺らぎ推算結果は・・・・
f0346040_23331357.jpg
量子効率の補正、ゲインの補正、16ビット変換補完、などなどを行った結果として、
ゲイン400で背景を15秒露光した場合に50×50ピクセルの撮像素子から得られる出力イメージは上記のようにシミュレートされました♪

★でもASI1600MCはベイヤー機なので

実写データと見比べるために、このシミュレーションデータをRAW画像として、以前作ったデモザイク(ディベイヤー)処理ツールに通してカラー画像化を試みます。
f0346040_23410084.jpg
左がRAWデータのシミュレーションで、右がデモザイク後のシミュレーションです。
なにやら、実際の撮影画像でよく見る感じのモヤモヤしたノイズが再現できていそうですね♪

★実写データと比較してみる

最後に、実写データの中から、天体が写っていない領域を強トリミングしてシミュレーションと見比べてみましょう。

・・・すると・・・

f0346040_18540284.jpg

左がシミュレーションで、右が実際にASI1600MCで撮影した背景ノイズです。
一応、ダークファイル減算のみ行っています。
ガンマ補正を考慮していなかったり、カメラ側のリードノイズなども考慮していないので、全く同じとまではいきませんが、
どうでしょう?
いつも背景に現れるモヤモヤした雲状のカラーノイズらしきものが、バッチリ再現できたのではないかと、自画自賛♪

・・・という訳で、
ASI1600MCで短時間露光撮影した画像に見られる「背景のモヤモヤ」は、主として、飛来する光子の揺らぎを捉えたショットノイズだと結論づけられそうです。

★注★ このノイズはあくまで自然現象に起因するノイズなので、ディザリングの有無を問わず、コンポジットのみで改善します。

P.S.
今後、相変わらず天体観測できなかった場合は、さらに、

「明るい夜空から対象天体を弁別できるスレッショルド(閾値)はいかほどか」
「カメラのビット数はどのように寄与するか」
「短時間露光×多数枚コンポの利点はなにか」
「リードノイズ、ゲインノイズを考慮した場合のスレッショルドは?」

などなど、「考察ごっこ」を継続してストレスを発散させます。

普段の本業では、超文系作業(生徒の小論文の添削や、大学入試予想問題としてオリジナルの評論文とか小説とか随筆とかの執筆)ばかりやってるので、たまに理系『ぽい』ことをやると疲れが取れますねぇ。



by supernova1987a | 2017-02-28 00:01 | 天体写真 | Comments(12)

復活の狼煙?

★お仕事も落ち着いてきましたので
そろそろ天文の世界に復帰したいのですが、
色々と考えていることがあったので、少しずつやっつけていきたいと思います。

★これからやってみたいこと

 ①ノイズについての「考察ごっこ」
 ②解像度とノイズの妥協点探し
 ③MCとMMのツインシステムの始動
 ④MMのフィルターワーク事始め
 ⑤APTの運用実験
 ⑥光跡途切れとイーブンオッドコンポジット法の検証
 ⑦大気の分散による色ズレの補正実験
 ⑧赤外線撮影による星雲の透過実験
 ⑨偏光フィルタの利用によるシンクロトロン輻射の検出
 ⑩LEDによる光害への対策

あかん・・・。やりたいことだらけで、こりゃ1年がかりですなぁ(汗)
まあ、どれだけできるか極めて怪しいですが、はじめに宣言しておかないとサボりそうなので(笑)。

①ノイズについての「考察ごっこ」

 昔の勘が蘇ってきたので、少し真面目に考えてみようかと。
ちなみに、若かりし頃は、約40画素(40万では無く、だだの40)の検出器で天体の撮像めいたことをやっていました。
ただし、(デジカメに例えるなら)1画素の大きさが畳2枚分くらいあるという超巨大なヤツですが。・・・で、それで検出していた天体というのが暗いのなんのって、光の粒(※)が1時間に1粒しか飛んでこなかったり、下手すると1年間で1粒しか飛んでこなかったり、という難儀な対象です。それをがんばって『写す』のですね。
・・・で、ショットノイズの正体は、そもそも光子がやって来る頻度のバラツキによるものだとの仮定の元、色々考察ごっこしてみようかと・・・。
(※実際は、フォトンばかりではなく、プロトンだったり他の原子核も飛んで来ますが、これらはバックグラウンドノイズ扱いなので・・・)


②解像度とノイズの妥協点探し

どうやら、シーイングの影響やら何やらで、ASI1600MMの解像度は活かせそうにないので、じゃあ、解像度を犠牲にしてノイズを減らす方向性を探ろうかと。
その第一歩は早速ゴソゴソ始めました。
「えっ?モノクロカメラでベイヤー現像?」
とか、アヤシいことを楽しんでみようかと。


③MCとMMのツインシステムの始動

BORG60ED2本を使って、せっかく構築したMMとMCのツインシステムですので、早く実写しなきゃ・・・という訳です。
輝度データをASI1600MM-COOLで撮像すると同時に、カラー情報をASI1600MC-COOLで撮像するという作戦ですね。


④MMのフィルターワーク事始め

別に「いわゆるナローバンド」に走るつもりは無いのですが、Hαだけはナローで得たいので、フィルターホイールやらなにやら買い込んでしまいました。
もう少しだけ買いそろえるものがありますが、色々と勉強してみようかと・・・。


⑤APTの運用実験

インストールだけして放置していたAPTですが、最近、にゃあさん や けむけむさん や オヤジさん が本格的に参戦したようで、居ても立ってもいられず・・・。
プレートソルブとかディザリングができれば良いなあと夢想中。K-ASTEC改造アトラクスが難しいなら、サブ赤道儀のEQ6PROで運用しても良いかも・・・。


⑥光跡途切れとイーブンオッドコンポジット法の検証

2013年に突然ひらめいた「イーブンオッドコンポジット法」は、理論的に回避できない「比較明コンポジットによる光跡途切れ現象」を本質的に解消するための突破口として自信満々だったのですが、一般のデジカメだと画像処理エンジンがジャマして、理論通りに上手くいきませんでした。(例えるなら、補正が効き過ぎてしまう状況)・・・なので、素のデータ(に近いもの)が得られる冷却CMOSカメラで、この手法の有効性を検証ごっこしてみようかと。


⑦大気の分散による色ズレの補正実験

惑星撮影はもちろんなのですが、長焦点のVMC260Lでは星雲撮影ですら、大気によるプリズム効果で光が分散してしまって色がズレる現象に悩まされています。
大気の分散を打ち消す(逆方向に分散させる)プリズムは入手したので、実戦テストをしてみたいなあと。


⑧赤外線撮影による星雲の透過実験

明るい星雲の中心部がサチってしまい、恒星がうまく見えないなら、いっそのこと赤外線で透過しちゃえ、というお遊びです。
学術的には無意味ですが、赤外線フィルタ+MMでL画像、光害カットフィルタ+MCでRGB画像、それらをLRGB合成とかやってみたいです。


⑨偏光フィルタの利用によるシンクロトロン輻射の検出

かに星雲などの超新星レムナントの中には、中心星である中性子星の影響で強い磁場が発生し、シンクロトロン輻射が起こっているものがあります。シンクロトロン輻射の特徴として強い偏光が挙げられますので、偏光フィルタでコイツを検出できると楽しいなあ・・・などと。


⑩LEDによる光害への対策

輝線スペクトルを持つ蛍光灯やナトリウムランプと異なり、連続スペクトルを持つLED照明の場合は光害カットフィルタでもその影響を排除できません。
・・・・が、これを回避できそうなアイディアを思いついたので(たぶん失敗しますが)実験してみようかと・・・。



★上記の内一体どれだけが・・・
実現できるか分かりませんが、これだけ遊べればASI1600MM&MCコンビも無駄な出費では無かったと自己満足できるでしょう(笑)。
あ、⑩は理論的にASI1600系では無理ですのでASI174MCを用いる予定です。


<お約束>
何度も言いますが、現在のあぷらなーとは天文の素人なので、厳しいツッコミは無しの方向性で、お手柔らかに・・・。
ええと、実は本業では大学入試対策の講義で教壇に立ってますが、担当の専門科目は(意外なことに)入試現代文ですので(爆)


by supernova1987a | 2017-01-30 23:47 | 天体写真 | Comments(11)

月夜の楽しみ?検証ごっこ③


ゲインと露光時間にまつわる「検証ごっこ」第3弾です♪

★短時間露光のデータを見ていると・・・

あらためてシーイングの影響を受けていることを実感します。
以前の記事↓で
シンチレーションにより、星が不規則に動き回る様子をチェックしてみましたが、今回は星の位置では無くて変形の様子を見てみます。

ゲイン400+0.5秒露光を4秒間連写する間の星像の変形は下記の通りです。
f0346040_23000881.jpg
いやー。ハデに変形してますなぁ。
ちなみに4秒露光の場合はこれらが積算されて写っていることになるので、ボケボケの像になるのも仕方ありませんね。

では、変形していつつも0.5秒露光の位置合わせコンポジットで多少なりともラッキーイメージング的な効果は得られるのでしょうか?

f0346040_23163386.jpg
 左:ゲイン400+4秒露光
 中:ゲイン400+0.5秒露光×8枚加算コンポジット(位置合わせ無し)
 右:ゲイン400+0.5秒露光×8枚加算コンポジット(位置合わせ有り)

位置合わせをした右の星像が若干シャープになったような「気も」しますが、大差ないですね。
むしろ、ダーク引きもホット&クール除去処理もしていない素の画像を処理しましたので、コンポジットの最中に「天然ディザリング」された結果、右のノイズが非常に少なく見える点はメリットと言えましょうか・・・。

ノイズが・・・ノイズが・・・・ノイ・・・

・・・んっ?!
よく見ると、
真ん中の画像だけ変だぞ!!

分かりましたでしょうか?
ちと中心部を拡大してみますね。

f0346040_23252326.jpg
  左:ゲイン400+4秒露光 右:ゲイン400+0.5秒露光×8枚加算(位置合わせ無し)

位置合わせ無しで加算コンポジットした方は、至る所に「黒いポツポツ」が出てる!

ぎゃー!
なんだこりゃ?

以前見つけたクールピクセルだと判断するのは簡単ですし、ステライメージのクールピクセル除去を使えば一発で消えるんですが、どうも腑に落ちません。
だって、ほんとうにクールピクセル(デッドピクセル)なら、左の4秒露光の画像にも現れないと変です。

・・・・これは謎です。
ここまできて、ついに「短時間露光+多数枚コンポジット」の致命的弱点を見つけてしまったのか??
うーむ。今回ばかりは、仕組みを推測することすら不能。・・・・降参です(涙)。

ま、実害はほとんどなさそうですが、気色悪い。

行き詰まったので、以下、続きません(汗)

by supernova1987a | 2017-01-15 22:07 | 天体写真 | Comments(8)

月夜の楽しみ?検証ごっこ②

ZWOの冷却CMOSカメラASI1600MM-COOLについて
ゲインや露光を変えた場合の星雲の写りについて「検証ごっこ」の続きです。

★対決③ゲインと露光の両方を変えた場合

 ゲイン200+16秒×1コマ
  VS
 ゲイン400+0.5秒×1コマ
  VS
 ゲイン400+0.5秒×32コマ加算

を比較してみます。
f0346040_22260356.jpg
  左:ゲイン200+16秒露光 右:ゲイン400+0.5秒露光

当然のことながら右の方が暗くなります。また、シンチレーションの影響で星像がいびつに変形していることが分かります。
また、ゲイン400のままだと4秒露光程度でトラペジウムはサチってしまいますが、左はゲインを200まで下げているので16秒露光でもサチっていません。前回の記事の通り、この設定はゲイン400なら約1.6秒露光に相当するからです。

次にゲイン400+0.5秒露光のコマの輝度値を4倍に処理してみます。
f0346040_22295897.jpg
  左:ゲイン200+16秒露光 右:ゲイン400+0.5秒露光(レベル調整)

だいたい同じくらいの明るさになりましたが、当然ザラザラです。

次に0.5秒露光のコマを4コマ加算コンポジットしてみます。

f0346040_22422254.jpg
  左:ゲイン200+16秒露光 右:ゲイン400+0.5秒露光×4コマ加算

これでレベル調整無しでもほぼ同じ明るさになりましたが、画像の滑らかさはG200+16秒の方が圧倒的に上ですね。
ちょうど前回比較したゲイン200+16秒露光とゲイン400+2秒露光の比較と同様の結果となりました。

では、0.5秒露光のコマを32コマ加算コンポジットしてみましょう。
f0346040_22325820.jpg
  左:ゲイン200+16秒露光 右:ゲイン400+0.5秒露光+32コマ加算(レベル調整あり)

この場合、4コマ加算した段階で目標の明るさに達してしまいますので32コマ加算処理の後、レベルを下げています。
いかがでしょう??
ほとんど両者の見分けがつかなくなりました。

最後に、それぞれデジタル現像して暗部を少し炙り出してみます。
f0346040_22482311.jpg
  左:ゲイン200+16秒露光 右:ゲイン400+0.5秒露光+32コマ加算(両者デジタル現像処理)

やはりほとんど見分けがつきませんね♪

★というわけで今回の「検証ごっこ」の結論は

ゲインと露出の両方を変えても、総露光時間が同じなら、ほぼ同等の写りとなる。

ということが分かりました。


撮影が進まないので、まだ「検証ごっこ」続きます♪








by supernova1987a | 2017-01-12 23:33 | 天体写真 | Comments(4)


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