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ASI1600MC-COOLの謎⑦

★MMだけでなくMCも
リモコンの赤外信号を撮影してみて、ASI1600はMMだけでなくMCモデルもIRフィルタではなくARフィルタが装着されており、赤外線を透過しているらしいことが判明しました。また、オヤジさんご指摘の通り、最新マニュアルにはちゃんと「ARフィルタ装着仕様」である旨、明記されていましたね。

★昼間が良い天気だったので
ASI1600MC-COOLの『赤外線透過疑惑』が勃発してから、一度試してみたかったのが、赤外線による昼間の風景写真です。とくにカラースワップ法による赤外カラー写真を撮影することは近年の憧れだったので、わくわくしますねぇ。
・・・・で、やってみました♪

★ASI1600MC-COOLにニコンのレンズ
こんな感じで、フィルターを色々変えながらテスト撮影開始です。
f0346040_16172238.jpg
ちなみに、普通のデジカメ(クールピクスP7000)では、こんな感じに写る景色です。
f0346040_16181672.jpg
★ノーフィルタ(ARフィルタのみ)では
f0346040_16193293.jpg
※16bitFITSで出力したRAWデータをステライメージでデモザイク+2×2ビニングした後、モノクロ化
※ゲイン:139 ガンマ:50 色補正:B&Rともに50 (以下の写真も同様の設定)
ちなみに、どうも赤外線を拾っているらしくコントラストがよろしくありません。

★LPS-D1フィルタ併用だと
本来は、光害カット目的のLPS-D1フィルタですが、赤外線をカットする特性があるはずなので試してみました。
f0346040_16250293.jpg
木々が反射しているとおぼしき赤外線がきれいにカットされて、一気にコントラストが上がりました。(緑系の光害をカットする効果も寄与しているのかもしれませんが。)

★本命のR72フィルタでは
そして、『本命』のR72フィルタを試してみます。このフィルタ(ケンコー製)は720nm以上の波長のみを透過する仕様なので、可視光線の大半がカットされて赤外線が強調されます。さて、どうなりますか。
f0346040_16285771.jpg
おお!
これですよこれ!
「青空が真っ黒になって、日陰がストンと落ちて、日の当たる葉っぱが輝く」という、赤外線写真独特の描写。
なかなか良い感じです♪

こうしてみると、ノーフィルタのASI1600MC-COOLの画像は、ちょうどLPS-D1での画像とR72での画像のちょうど中間とも言えそうですね。

★そしていよいよ!
R72フィルタを使って撮影したRAW画像に『秘術』の限りを尽くして、幻想的な赤外カラー写真をゲットすることを試みます!

①ステライメージでデモザイク+ソフトウェアビニングしてRGBカラーTIFFに変換
②このままだとカラーの分離が悪いのでシルキーピクスのテイスト調整でベルビア風に変換
③赤外写真は解像度が低くてモヤモヤするのでシルキーピクスでナチュラルシャープ処理
④GIMP2でRチャンネルとBチャンネルをスワップ処理(チャンネル入れ替え)
⑤ステライメージでトーンカーブ修正
⑥シルキーピクスでHDR処理
⑦ステライメージでLab色彩調整処理
⑧ステライメージで画像を縮小してJPEG変換

すると・・・・!
f0346040_16383243.jpg
おおっ!
とっても良い感じ♪
一度は撮ってみたかった赤外カラー写真が簡単に撮影できてしまいました!

ASI1600MC-COOLで赤外線風景写真撮影、おすすめです。
(機材が大げさになっちゃうけど・・・・)

★結論

ASI1600MC-COOLは、赤外カラー写真撮影に使えます!!


by supernova1987a | 2016-10-10 16:44 | 機材 | Comments(8)

ASI1600MC-COOLの謎⑥

★謎「MCだって赤外線を透過してるんじゃ?」・再び
確か、各種資料には
ASI1600MMはモノクロでARフィルタ装備。よって赤外線透しちゃいますので適宜赤外カットフィルタを入れてね。」(意訳)

ASI1600MCの方は、カラーで『IR』フィルタを装備してるので、赤外線は透しません。分光特性グラフの長波長側のデータは無視してね。」(意訳)

と書かれていたハズなのに

どうやら製品を量産する段階になって仕様が変更になったようで、MCの方にもIRではなくてAR(いわゆるクリアフィルタ)が装着されているという疑惑が生じてきました。

★念のために、おさらい

いわゆる一般的なデジカメの場合、赤外線領域に感度があると、カラーバランスが崩れて真っ赤になったり色収差の影響でピントが大幅に狂ったり、とにかくトラブルの元なので、赤外線をカットする「IRカットフィルタ」が装着されています。

ただし、可視光線と赤外線の中間的波長を持つHα線までカットされてしまうIRフィルタが装着されたカメラが多いために、天体観測で星雲を撮影してもほとんど写らないという困った現象が起こっていました。

そこで、キャノンやニコンでは、20DaやD810Aなどのように「赤外線はカットするけれどHα線はギリギリ通す」という特別仕様のカメラを発売した経緯がありました。

また、アマチュア天文家の中には、自力でIRフィルタを(俗にローパスフィルタと呼ばれることもありますが、正確には、ローパスフィルタと一体化してるIRフィルタだけを取り除きたいけど無理なので、ローパスフィルタごと)取り除く『魔改造』を断行したり、改造を受け付けてくれるショップに『入院』させたりするのが流行っています。

※今はあまり使っていませんが、あぷらなーとのD40も自力『魔改造』機です。
f0346040_02550776.jpg
さて、カタログスペック通りだと、ASI1600MC-COOLは、(Hα線をギリギリ通す程度の)IRフィルタが装着されており、星雲はもちろん一般的な写真も撮影できる仕様だったハズです。ところが、これがARフィルタ(クリアフィルタ)装着仕様に変わって市場に出回った可能性があって、調べてみようかと・・・・。

※注:LPS-P2などの光害カットフィルタはIRカット特性を有するので、これを併用する段には、別に実害はありません。

★赤外線透過実験と言えばコレでしょう

ベタなやり方ですが、先日ASI1600MC-COOLの輝度分布特性を調査した際、ついでに、テレビのリモコンから出る赤外線信号が写るかどうか、実験してみました。

f0346040_03010771.jpg
うわっ!
むちゃくちゃ赤外線に感光してるじゃないですか!
ええと、分かりづらいかもしれませんが、これカメラに向けて手でリモコンを押している写真です。
・・・で、中央に帯状に写っている光と2個ある光点が赤外線信号による感光と思われます。

そもそも赤外線リモコンの信号がパルスになっていることと、露光を0.0017秒という短時間にしたため、ローリングシャッターが走っている状態を捉えたことになり、帯状の感光になっています。また、光点が2つあるのは、おそらくゴーストによるものでしょう。

という訳で、どうやらASI1600MC-COOLのフィルタは、十中八九間違いなくARフィルタであり、「赤外線写りまくり」と思われます。
もしも光害カットフィルタなしで風景などを撮影するなら、IRカットフィルタを買い増ししないとダメっぽいですね。


★メリットとしては

○満月期の流星撮影なども、赤フィルタをかませばいけるかもしれません。
○可視光カット+赤外線透過のフィルタをかませば、印象的な赤外線写真が撮影できるかもしれません。
○あえて赤外線をカットせずに星雲とか撮影したら、面白いことになる?

これらは、いずれ試してみましょうかねぇ♪

★おまけ
魔改造D40+R1フィルタによる、赤外線写真の作例を載せときます(過去の記事からの使い回しですが)
f0346040_03144249.jpg
f0346040_03151120.jpg
ちなみに、昼間の赤外線写真では、
 ①青空が真っ黒に写る
 ②葉っぱが真っ白に写る
 ③日陰のコントラストが強烈
などにより、印象的な描写となります。
ああ、高校生の頃はコダックの「ハイスピードインフラレッド」とかコニカの「赤外750」とかの赤外フィルムをニコンFG-20に詰めて風景を撮影してたっけなあ(・・・・・遠い目)。




by supernova1987a | 2016-10-06 07:36 | 機材 | Comments(6)

ASI1600MC-COOLの謎⑤


★ASI1600MC-COOLの謎、再燃

いやもうホント、けむけむさん はじめ 皆さんには「ごめんなさい」としか言いようが・・・・。

先日来、他のユーザーさんと協力して、色んな謎を解き明かしているのですが、そのなかで「解決済み」扱いした課題がありました。
「HighSpeedMode」の『謎』、です。
一応、マニュアルや本家のサイトなどを色々と調べてみて

「HighSpeedMode」は、高速データ転送を優先するために、ADCを12ビットから10ビットに落として撮影するモードである

と結論づけたのですが、なんとなく、
「え~?・・・ホントに階調が1/4にまで落ちているかぁ?」
という疑念があって・・・・こりゃ、早く真面目にテストしてみないと、けむけむさんの「力作マニュアル」に汚点を残すことになるではないか!
・・・というわけで、早速やってみた。


★同等の条件でサクッと比較するための簡易テスト

いつまで待っても晴れそうにないので、もう、室内撮影でデータ取ることにしました。
f0346040_00303813.jpg
ASI1600MC-COOLにニコンGレンズ→マイクロフォーサーズ変換アダプタを通して、マイクロニッコール60mmを装着。
モニタにグラデーションを表示して、これを撮像するという作戦。これなら、すぐにパラメータを変えられます。

なお、変なノイズの影響を極力排除するため、冷却+短時間露光の組み合わせで行きます。

<撮像データ>
Debayer Preview=Off
Output Format=Fits files (*.fits)
Binning=1
Capture Area=4656x3520
Colour Space=RAW16
Hardware Binning=Off
High Speed Mode= <ON /OFF> ←ここだけを変えて『対照実験』してみます
Turbo USB=80
Frame Rate Limit=Maximum
Gain=400
Exposure=0.0017
Timestamp Frames=Off
White Bal (B)=50 ← RGBの強度を補正せず、素のデータを取ります
White Bal (R)=50 ← RGBの強度を補正せず、素のデータを取ります
Brightness=1
Gamma=81
Temperature=-9.8
Target Temperature=-10
Cooler=On

<データ解析>
Delphiでコーディングした自前のFITS分析(というほどでもないけど)プログラムを使います。
もちろん「エンディアン」「FITSの規定」「補数表現」の三大モンスター(バグ)は退治済みです。

★輝度分布グラフの比較
<HighSpeedMode:OFF>
f0346040_01255409.jpg
すごい!前回出ていた『変な群』がほとんどない!!さすが冷却+短時間露光
カラーバランスの補正も切ったことになるので、RとBはほぼ一致。Gが高いのは想定内(画素数が他の色の2倍あるのでカウント数も2倍あって当たり前)。
さて、「ON」にすると・・・・

<HighSpeedMode:ON>
f0346040_01262366.jpg
なぬ?
あれれ?????
ほとんど何も変わらない!!

いや、あの・・・そんなハズは・・・・。
よし、生き残っているデータのビット数を推定するため、有効な階調数を解析してみる!

★輝度分布を超拡大してみる
先ほどの輝度分布データを超拡大して、輝度データの隙間がどう変わっているか見てみます
f0346040_01462853.jpg
うぐぅ・・・
こ、これは、『全く同じ』と言って良いのでは・・・・。
まるで同じ輝度値のところにカウントが来ています。

えーい。
ではでは、相関関係はどうなのだ?!


★輝度値とデータ間隔の相関比較

<HighSpeedMode:OFF>
f0346040_02035620.jpg
ああ、やっぱりノイズが少ないと、美しい相関が現れますね。恐らくはトーンのガンマ通りかと。

<HighSpeedMode:ON>
f0346040_02053007.jpg
げげっ・・・。

ま、全くもって同じ・・・です。
そ、・・・そんなハズは・・・・。
え・・と、ちょっと待って!

・・・ヒットしたピクセルがゼロのデータを削除して、残った輝度数を数えてみるのだっ!!

<HighSpeedMode:OFF>

データ数:4096個
 = 12ビット理論値ピッタリ

<HighSpeedMode:ON>

データ数:・・・4096個(えっ?)
 = 12ビット理論値ピッタリ(ええ~!)


・・・・ということは・・・・


★前言撤回(涙)
今回の検証実験の結果

16ビットFITSに出力する場合において、
HighSpeedModeパラメータはONでもOFFでも
『全く』差がないらしい

ことが検証・・・・されちゃいました。


ううう。じゃあ、・・・じゃあ、あの、マニュアルとかに書かれてた
「HighSpeedModeをONにするとADCは10ビットで駆動する」
とか
「スピードを優先しない場合は、OFFにすべし」
とか、の文言は一体なんだったんだ~???

ん?ひょっとして、これ、
8ビット出力の場合限定のお話だった、なんてオチじゃ・・・・・??

ともかく、皆様、お騒がせしてごめんなさい・・・でした。


★気を取り直して、別な『謎』に・・・・

次回は、『MMだけでなくMCも赤外線通すんじゃね?』疑惑、行ってみます。

★★★以下続きます★★★



by supernova1987a | 2016-10-05 05:36 | 天体写真 | Comments(2)

ASI1600MC-COOLの謎④

★ここまで長かったぁ

結局、「エンディアン形式」「FITSの書式」「補数表現」の3匹のモンスターと3週間ほど格闘していたことになりますが、おかげさまで、ようやくまともにASI1600MC-COOLのFITSファイルが読み出せるようになりました。
これで、いろんなパラメータを変えたときに、輝度分布がどうなっているのかとか、シグナルとノイズの見分け方はあるのかとか、色々遊べそうです。
ちなみに、RGBそれぞれの画像データを抜き取るルーチンも実装済みなので、その気になれば「自前RAW現像」できそうです。うひひ・・・・。


★おっと、その前に!!

色々と楽しむ前に、基本を固めておかないとダメでした。
ご承知のようにASI1600MC-COOLは、撮像したアナログデータを12ビットADCで量子化して、最終的に16ビットFITSを吐き出します。
ただし、格納できる輝度空間(明るさのレンジ・階調)が、(2^16)/(2^12)=16 となり 16ビットの16分の1しかありません。さてどのように記録されてるのでしょうか?
・・・・というわけで、やってみた♪


★G素子の輝度分布の「超」拡大

前回のトーンカーブを描いた元データからG1素子(GRBGグループに含まれる2個のGのうち片方)の輝度データを抜き出して、その一部を拡大表示させてみると
f0346040_22555668.jpg
はい。
こんな感じで輝度分布が『飛び飛び』になっているのが分かります。
理論的には、「16」離れた間隔でデータが散らばっていると想像できますが、本当にそうなのでしょうか?今度は少し別な角度から分析してみます。

★輝度間がどれだけ離れているか集計してみる

ヒットしたピクセル数がゼロの輝度値を削除して、「輝度間隔がいくらのデータが多いのか」「輝度と間隔との相関はあるのか」を視覚化してみます。
f0346040_00540946.jpg


※横軸は輝度値、縦軸は輝度間隔を示します。
たとえば、300という値の次が320ならば、間隔は20となりますので、座標(320,20)に1つ点が打たれます。
数値軸は、より広範囲について相関が見やすいように、両対数グラフにしてあります。

これを見ると、輝度が高くなればなるほど、間隔が狭くなっていることが分かります。高輝度データがサチったりトーンジャンプしないように、ガンマ値を調整したと考えればつじつまが合いますね。

ところが、「きれいな相関を示す群」(オレンジ囲い)の上下には「奇妙な分布を示す群」(ブルー囲い)が見られます。これは一体何なんでしょう??

別に根拠があるわけではありませんが、たいていこういったイレギュラーな分布を示すデータは『個人的に』ゴミデータだと思いたいのが心情。その正体がショットノイズなのか、ダークノイズなのか、はたまたリードノイズなのかは分かりませんが、12ビットADCからは『出るはずのない』値が吐き出されているのは間違いありませんねぇ。


★もっと細かく見てみます

実際に、等間隔であるべき狭い領域に、不自然に割り込んできたデータの実例をお見せします。
f0346040_23243887.jpg
表の黄色セルは、他の白いセルに1万個前後のピクセルがヒットしているというのに、たった1~2個のピクセルしか該当していません。どうも胡散臭いですね。右の方対数グラフでも、ほぼ等間隔に並んでいる上の群と異なり、下の群は異質です。
そういえば、前回のブログでお見せした輝度分布図の中に現れてきていた、「変なところにあるデータ」↓と同一なのではないかと推測。
f0346040_00493860.jpg

★あらたな謎も・・・・

もっと比較データを取らないと、はっきりしたことは言えませんが、今のところ暫定的結論として

<ASI1600MC-COOLのADCを12ビット駆動して16ビットFITS出力すると>

 ①16ビットの輝度空間に12ビット分の輝度データが分散配置される。
 ②分散配置される感覚は一定ではなく、輝度値と相関関係がある(ガンマ値次第?)
 ③想定される輝度値と異なる数値を示すピクセルが混じっている(ノイズの影響?)



★ではノイズが出そうにもない条件ならどうだ?

ASI1600MC-COOLは元々ノイズが少ないので、冷却した上に超短時間露光ならノイズの影響はほとんど受けないと思われます。

・・・・で、やってみた。
f0346040_00303813.jpg
ディスプレイに映し出したグラデーションをASI1600MC-COOLで撮影して分析する・・・という・・・。

★★★以下続きます★★★


by supernova1987a | 2016-10-04 07:18 | 天体写真 | Comments(2)

ASI1600MC-COOLの謎③

★最新のDelphiでは

以前使っていたDelphiから10年以上が経過していますので当然進化しているのですが、細かいことでちょっと感動したのが、エディタのブロック強調表示機能。
昔、印刷したソースコードを読む時に、どこからどこまでが1ブロックなのかを見やすくするため、よく手書きで線を入れていましたが、最近のエディタは賢いのですね。なんと、勝手にブロックを認識して線を引いてくれるとは!
f0346040_04420549.jpg
近年プログラミングから完全に遠ざかっていたので、びっくり。これだけでもバグが減りますね。「Delphiリハビリ」中の身としてはありがたい♪



★読み取り段階で致命的ミス

前回、まさかのBigEndianで記録されていることが発覚したASI1600MC-COOLのFITSデータですが、よく見ると輝度分布が変なことに気づきました。
ベイヤーFITSから、RGBそれぞれの素子についての輝度データを分離して読み出すところまでは成功したのですが、幅広く分布を見るために対数表示させてみると
f0346040_04495629.jpg
ぎゃー!
これ、絶対にバグってますよね。ちょうど3万2千あたりでどの色も不連続になっているのが分かります。
あ〜あ。完全に「見切った」と思っていたんですが、甘かったようです。

グラフをよく見ると、左半分のトーンカーブがちょうど左右逆転してるような印象。
ベイヤー画像を表示させると所々諧調が反転してるように見える現象が起こっていたのは、これが原因のようです。



★そもそも符号付き16ビット整数とは・・・・

よくよく調べてみると、そもそも符号付き16ビット整数の値は、そのままの値ではなく2の補数表現で記録されていることが判明(汗)。・・・これはもう、「FITSがどうのこうの」という以前の根本的な勘違いでした。
まず正の数、これは普通に記録されているだけです。
ところが、負の数は、次のような手順で記録されていることが分かりました。

 ①絶対値をとる
 ②絶対値を普通に2進数で表す
 ③最上位ビットに0を記録する
 ④全ビットの数値を反転(0は1に、1は0に)させる
 ⑤1を加算する

したがって、ASI1600MC-COOLが出力した値から32768を引いた数値はそのまま記録されるのでなく、さらに補数表現に変換されているというわけです。
たとえば、13298という輝度データは、BZEROシフトで-19380と変換された後、さらに補数表現変換して46156と記録されているのです。

こ、こんなん思いつかんわ~!!(泣)



★というわけで、読み込みのロジック考え直し

というわけで、今度こそ正しい値を読めるようにロジックを考え直します。
変な汗をかきながら(笑)すっかりアホになっている頭で計算した結論だけを書くと、

<前回までに考案した『誤り』ロジック>
最上位ビットが1なら上位バイトから128を減じたのち符号反転
下位バイトについても符号反転

<今回修正した新ロジック>
上位バイトについて、最上位ビットが1なら256を減じるのみ
下位バイトはそのまま

たった、これだけで復元できることが分かりました。
興味のある人はあんまり居ないかもしれませんが、前回「大ウソ」を書いちゃったので、流れを載せておきます。
f0346040_20213600.jpg


★今度こそ!!

早速、読み込みプログラムに上記のロジックを実装して走らせてみます。
f0346040_20223896.jpg
f0346040_20225600.jpg

おお、ブラボー!!
見事につながった♪


たぶん、これで大丈夫でしょう。ベイヤー表示もウソのようにきれいになりました。




★ASI1600MC-COOLの新たな謎

さて、12ビットでADCを駆動したASI1600MC-COOLはデータを吐き出すときに16ビットに変換しているのですが、いったいどのように変換しているのでしょう?

 ○4ビット分は空データ?
 ○16ビットの空間に「散らす」?
 ○それとも何らかの形で「補完」してる?
 ○色チャンネルによって差はある?


こればかりは、ステライメージでトーンカーブ見て(グラフが荒すぎて)分かりません。

・・・で、1ステップごとに輝度分布が見れるようなコードを書いて、RGB各色ごとに解析してみた!

★★★以下続きます★★★


by supernova1987a | 2016-10-03 20:34 | 天体写真 | Comments(4)


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