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あぷらなーと
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「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)

回折限界を超えて「お花見」

★先日は、思い切り遠くから・・・

天候が悪いという理由で、先日はBORG89EDにASI1600MC+MMのビームスプリットシステムで「1km手前からお花見」した訳ですが・・・・

f0346040_23133957.jpeg
モノクロCMOSカメラとカラーCMOSカメラの同時露光によるLRGB合成で、遠距離とは思えない解像度を得ることができました。

★今度は逆に・・・

今回は、ニコンD810A+マイクロ60mmを使ったマクロ撮影で、天体写真の技法を応用して解像度を上げて遊んでみることにします♪

素材は昨年撮影した桜の花です。(正確にはオウトウですので、いわゆるサクランボの花ですね)
ニコンD810AにAF-Sマイクロ60mmF2.8 とマクロスピードライトを装着して日中シンクロ撮影してみると・・・

f0346040_06274876.jpeg
 ※ISO200 F40 1/250secシンクロ 2灯ライティング RAW 現像はシルキーピクス

こんな感じで「夜桜っぽい」絵が撮れました♪
(本来天体専用機のD810Aは、ノーマル機とくらべて『微妙な』赤色が出しやすいような気がします)

★マクロ撮影の敵は・・・

天体写真の最大の敵はシーイング(正確にはシンチレーション)と呼ばれる大気の揺らぎですね。そのせいでどんなに高性能な天体望遠鏡を用いてもぼやけてしまいます。それを軽減するためにスタッキング(コンポジット)とかマックスエントロピー法やウェーブレット法などのシャープ処理が使われます。

対して、マクロ撮影の最大の敵は、絞りを(被写界深度を稼ぐために)絞り込んだせいで発生する回折ボケです。絞りを開けば有効口径が大きくなるため理論上の解像度は向上するものの合焦範囲が浅くなるために画面全体にピントが来ません。かといって絞りすぎると光の回折による解像度低下で画面全体がベールをかぶったように眠くなってしまいます。

f0346040_06403677.jpeg
 ※上記の画像のピクセル等倍(ボケボケで、せっかくのD810Aの高画素が死んでます)

・・・よくよく考えると、天体撮影においてレジスタックスなどを用いたシャープ処理は、ある意味「解像度を補完する」(ように見せる)技法ですので、マクロ撮影における回折ボケにも有効なのではないか・・・と。

★・・・で、やってみた

 行った処理は概ね下記の通りです。

① D810Aで撮影したRAW画像をシルキーピクスで現像処理してTIFFに
② ステライメージで2×2ソフトウェアビニング処理
③ ②の画像をモノクロ化
④ ③の画像をレジスタックスに読み込みウェーブレット
⑤ ③の画像をステライメージで最大エントロピー画像復元
⑥ ④と⑤を加算平均コンポジット
⑦ ステライメージで軽くアンシャープマスク処理
⑧ ステライメージでスターシャープフィルタとホットクール除去を併用してノイズ除去
⑨ ステライメージでデジタル現像+レベル調整
⑩ ⑨の画像をL、③の画像をRGBとしてLRGB合成
⑪ Lab色彩調整、トーンカーブ調整などで味付け

さて、出来上がった画像を、
 A:ノーマル
 B:シルキーピクスのピュアディテール処理
 C:上記の処理によるLRGB画像
で比較してみましょう。

f0346040_06490739.jpeg
   ※左から 画像A、画像B、画像C

比較のため、できるだけ明るさとトーンは揃えたつもりです。
AよりもB、BよりもCがシャープに見えますね。

さらに拡大してみます。
f0346040_06523170.jpeg
   ※左から 画像A、画像B、画像C (ピクセル66%)

ピクセル66%といっても、ビニングしてますので大元の画像で言うところのピクセル0.33倍に相当しますが、画像Cは相当にシャープになっていることが分かります。細部が写り過ぎてて、ちと不気味な感じすらします。

★というわけで・・・

今回は、天体専用機と思われているD810Aに天体写真用の技法を用いてマクロ撮影するという「お遊び」でした。
マクロ撮影で回折ボケに悩んでいる天文マニアの方(いないか・・・?)は、お試しを。なかなか面白いですよぉ。

・・・・といいつつ実は、(画像Bの)「シルキーピクスによるピュアディテール処理」って、お手軽な割に結構「いい線」行っているなぁ、ということを再認識したというのが本音ですが・・・・(笑)。



# by supernova1987a | 2017-04-14 07:07 | 自然写真 | Comments(10)

ASI174MC-COOLを見直してみる

★にゃあさんに触発されて・・・

ASI1600MC-COOL&MM-COOLの導入により、最近出番が無くなっていたASI174MC-COOLなのですが、にゃあさんの新兵器「QHY5Ⅲ174-M」の記事
に触発されて、久しぶりにASI174MC-COOLの撮影データをいじくってみました。


★ASI174MC-COOLの弱点は・・・

実は、拙ブログはASI174絡みのアクセスが大変多いのです。
それだけユーザーさんが多いのでは無いかと思うのですが、たぶん皆様下記の2点で苦労されているかと・・・
 弱点①:盛大なアンプノイズがあり、冷却しても消えてくれない
 弱点②:結構な量の横シマノイズ(カラムノイズ)がある
ところが、ステライメージではなくて最近お気に入りのAutoStackert!2には、ASI174系の処理にうってつけの「カラムノイズ低減機能」が実装されていますので、試してみることにしました。

今回処理するのは、去年の5月にVMC260L+ASI174MC-COOLで撮影したM27画像200コマのFITSファイルです。
ちなみに撮影データは下記の通り

[ZWO ASI174MC-Cool]
Pan=0
Tilt=0
Output Format=Fits files (*.fits)
Binning=1
Capture Area=1936x1216
ColourSpace=RAW16
High Speed Mode=On
Turbo USB=80(Auto)
Flip Image=None
Frame Rate Limit=Maximum
Gain=300
Exposure (ms)=15
Timestamp Frames=Off
White Bal (B)=99
White Bal (R)=60
Brightness=0
Gamma=71
Sensor Temp=-15
Cooler Power %=32
Target Temperature=-15
Cooler=On

★AutoStackert!を使う際の『お作法』

私が勘違いしているだけかも知れませんが、ステライメージとは異なりAutoStackert!2には独特な『お作法』があるようです。

①FITSファイルを読み込むと天地が反転してしまう
 →これによりベイヤー配列が変わってしまう

②ダークファイルを読み込むことはできるが、ステライメージでコンポジットしたダークファイルがデフォルトでは読めない
 →エラーが出る。

★デモザイク(ディベイヤー)の設定

ASI174MC-COOLは元来RGGB型のベイヤー配列なのですが、これをAutoStackert!に読ませると

f0346040_04505861.jpeg
こんなふうに天地が反転していると推測されます。
したがって、ベイヤー変換を指定するメニューでは、本来のRGGB型ではなく、GBRG型を指定してやる必要があります。

f0346040_04522289.jpeg
※実際にはプレビュー画像が見られますので、型を覚えていなくても手探りで片っ端から型を変えていけば適正な設定は見つけられます。

★ダークファイルのロード

よく知られているように、ダークファイルやフラットファイルは、ライトフレームに対して「減算」や「除算」を行うためのデータです。
これは画像を滑らかにしてSN比を向上させる「加算」系の処理と真逆の方向性ですので、ダーク補正やフラット補正を行うことにより著しく画質が低下してしまいます。それでもダークノイズや周辺減光を除去しないわけにはいかないので、あらかじめダークファイルやフラットファイル自体を多数(少なくともライトフレームと同数かそれ以上)撮影しておき、それらをコンポジットしてから補正することが大切です。

ところが、AutoStackert!にステライメージでコンポジット済みのダークファイルをロードしようとすると・・・

f0346040_05005636.jpeg
f0346040_05012696.jpeg
こんなメッセージが出て怒られます。
メッセージを意訳すると
「こんな特殊なFITSファイルは読めないよ。読めるようにして欲しければ連絡ちょうだい。」
という訳です。
そこで頭を冷やして考えてみたのですが、そもそもASI系のRAWファイルは16bitのFITS形式な訳で、それが読めると言うことは「悪い」のはコンポジットしたダークファイルを保存したステライメージの方だと言うことになりますね。

そう言えば、ステライメージで処理したファイルは何も考えずに

f0346040_05061565.jpeg
64bitの実数形式で保存してしまってました。
この形式が使えるが故にステライメージは何枚加算コンポジットしてもサチることなく処理できるのですが、それはあくまで特殊な変数空間を使えるステライメージ特有の性質です。これでは他のソフトで読めという方がムリですね。

そこで・・・・

f0346040_05100577.jpeg
汎用性を高めるために、整数型の16bitを指定してダークファイルを保存してみると・・・・

ちゃんとAutoStackert!2が認識しました!!

盛大なアンプノイズはダークファイル減算でかなり軽減できます。


★横シマノイズを軽減する

AutoStackert!2のメニューには、カラムノイズ(横シマノイズ)の補正機能が実装されています。しかも「MX174等にどうぞ♪」と明記されているのですから、これを使わない手はないですね♪

さっそく、使ってみます。
f0346040_05003318.jpeg
これで、スタッキング時に横シマノイズが軽減されるはずですね。

★さて効果の程は・・・?

ステライメージとAutoStackert!2について、それぞれ200コマのコンポジットを施し、レベルを調整した画像を比較してみます。

f0346040_05190327.jpeg
 ※左:ステライメージでコンポジット 右:AutoStackertでスタッキング
 (ともにダーク減算あり、フラット補正は無し)

これだとよく分からないので拡大表示してみます。

f0346040_05202053.jpeg
おお!
左の画像に見られる横シマノイズが、右の画像では見事に消えています!!
AutoStackert!2 すげえ!!

★せっかくなので・・・・

画像を強調すると目立ってしまう横シマノイズが回避されましたので、先日、フォトショップなどを持っていなくても単体で駆動できることを見つけたNikCollectionのHDRを使って加工してみます。


さらにそれをシルキーピクスで味付けしてみると・・・・・


・・・ででん!

f0346040_05261960.jpeg
 ※左:これまでの処理 右:今回の画像処理

まあ、ちと画像が荒れ気味ですが、M27の微細構造が目立ってなかなか面白い画像になりました。


・・・むう。

こうなると、ASI174MC-COOL 現役復帰させるかなぁ♪
(1600万画素のASI1600系と異なり230万画素のASI174は、とにかくデータが軽いのですよね~。ラッキーイメージングには好適かも)

P.S.
もちろん、本命はASI1600MM+MCの「ビームスプリット同時露光によるLRGB」であることには違いないのですが。


# by supernova1987a | 2017-04-12 05:31 | 機材 | Comments(4)


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