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あぷらなーとの写真ブログ
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あぷらなーと
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ビームスプリッタで『超マクロ』システムを組む

★完成したビームスプリットシステムを見ているうちに

惑星・星雲・彗星のそれぞれのテスト撮影が成功し、一通りの成果を上げた「LRGB同時露光用ビームスプリットシステム」ですが、他に使い道はないかなぁなどと妄想していた折、マクロ撮影にも転用できるのでは無いかと思いついた(なんか強引だなぁ)。

別に普通のマクロ撮影なら、デジタル一眼にマクロレンズを付ければ用は足りるのですが、「もっとスゴイ」やつが撮れないものかと思案した結果・・・・


★『超マクロ』撮影用・ビームスプリットシステム

・・・という奇妙な装置を組み上げてみた。

f0346040_00110737.jpg
星雲・彗星用のスプリットシステムと異なるのは主に下記の4点です。

 ①レデューサや光害カットフィルタは撤去
 ②IR/UVカットフィルタを内蔵
 ③対物部にM57ヘリコイドを追加
 ④ニコンAi50mmF1.8Sをリバースリングで逆付け

といったところでしょうか。

ちなみに、④について「おお!あれか!」と言う方は、MFのフィルムカメラ時代にマクロ撮影が趣味だった人ですね。
これまた最近ではトンと話題に上らないネタですが、念のため・・・・

★ニコンAi50mmF1.8Sとは?

 1980年代に初心者向けのニコン一眼レフの標準レンズ(今で言うキットレンズ)として流行ったレンズで、当時のニッコールレンズの中では最安値のレンズでありながら、非常にバランスの取れた描写とそのコンパクトさが魅力のレンズでした。何を隠そう、私が(中学生の頃に)最初に買ったレンズで、非常に思い入れがあるため未だに愛用しています。いわゆる『パンケーキレンズ』の走りだとも言えますね。
 
 そして、このレンズ、ニコンによれば「リバースリングで逆付けすればマクロ撮影にも好適」なのだそうで、「本式のマクロレンズは手が出ないがクローズアップレンズでは不満」という人にとっては非常にありがたい万能レンズだった訳です。ちなみに「逆付け」とはマウント側とフィルター側をあえて逆にしてカメラに取り付けるウラ技でして、最短撮影距離が大幅に縮まるとともにマクロ撮影時の画質も良くなるという手法です。

ただし、いくつか欠点があって
 ①全群繰り出し式のレンズの場合、レンズ側のヘリコイドが効かない
 ②自動絞りが効かなくなる
(一応、専用のパーツが用意されてはいますが、ベローズ用です)
という訳で、実質ピント合わせが非常に困難になります。

・・・・で、今回は
f0346040_00284635.jpg
こんな感じで、BORGのヘリコイドでピント合わせが出来るように改良してみました。
また、カメラとしては冷却CMOSカメラを用いますので、ピント合わせ時にゲインを上げればF22などに絞り込んでいても明るい像が得られます。


★なんだか仰々しい装置になりましたが

f0346040_00315096.jpg
こんな感じでマクロ撮影をスタート♪
もちろん、L画像はASI1600MM-COOLで撮影し、RGB画像をASI1600MC-COOLで同時撮影します。

まずは「お約束」の「物差し撮影」で、撮影倍率をチェックします。

f0346040_00325483.jpg
おお!これはスゴイっ!!
5mmのエリアがマイクロフォーサーズの長辺いっぱいに広がるではないですか♪
フルサイズ換算で言うと「7倍マクロ」ですね。


★もう一つの壁は・・・

以前にも書きましたが、マクロ撮影時には次のようなジレンマがあります。

 ○絞りを開けると、被写界深度(ピントが合う範囲)が浅くなってボケボケになる
 ○でも、絞りを絞り込むと、回折ボケが発生して全面がモヤモヤになってしまう

そこで、ですねぇ。

ビームスプリットシステムを用いて(いや、用いなくても良いんですが)ASI1600MM-COOLのL画像をレジスタックスでウエーブレットすることで回折ボケを回避しようという訳です。



★「MCのRGB画像」と「LRGB+ウェーブレット」の比較

普通に撮った場合と、今回の手法を比較してみましょう。
撮影対象は上記の撮影風景のとおりタツナミソウなのですが、あまりにも撮影倍率が高すぎて花にとりついたアリマキ(いわゆるアブラムシ)しか写りませんでした(笑)

・・・・あ、ここで念のため注意。注意ですー。

グロい昆虫写真が苦手な方は撤退してくださいね~。




-----------------------------





あ・・・・大丈夫なんですね?
ムシのドアップ写真




では行きます。

f0346040_00464026.jpg
※左:MCの10枚コンポジット 右:MMの60枚コンポジット+ウェーブレットを用いてLRGB合成
(ビニング画像のピクセル等倍)

どうです、左の画像に見られるモヤモヤが回折ボケなんですが、右の画像ではこれがほぼ消えて微細構造が明瞭になりました。

これをシスキーピクスでゴニョゴニョ微調整すると

・・・ででん!
f0346040_00550931.jpg

アリマキのドアップポートレート(?)の完成です。

上記の例は逆光気味で、ちと難しい条件だった上に撮影中にアリマキが少し動いてしまったので、楽勝で写せる茎部分を処理してみると、こんな感じでした。


f0346040_01454188.jpg
たぶん、アリンコさんから見ると草花もこんな風に見えているんでしょうねぇ。



# by supernova1987a | 2017-05-08 21:40 | 自然写真 | Comments(8)

冷却CMOSカメラでミルククラウンを撮る

★皆さんの冷却CMOSカメラは・・・

天気が悪い日に大人しく寝ていますか?

さて、天候不順に泣いているうちにあぷらなーとのGW休暇は終わってしまいました。
しかし、なにか新しい課題を撮影しないと面白くないので、冷却CMOSカメラASI174MC-COOLの特性を活かした屋内の撮影対象を狙ってみることにしました。
それは・・・・ずばり「ミルククラウン」です!!

一滴のミルクが着水した瞬間に花開く刹那の『王冠』・・・美しいですね。
実はこれ、ひと昔前なら相当に難敵でして、いわゆる『職人芸』が必要でした。
ちなみに、あぷらなーとは高校~大学生時代に試行錯誤の末「フィルムカメラ+ストロボでミルククラウンを撮影」するコツを(ある程度)会得したのですが、それはおよそ次のようなものでした。
(無論、本来なら光電センサーと遅延装置を組み合わせて効率よく撮影するのが正解でしょうが、そいういう『反則ワザ』は無しという方向で)


★フィルムカメラでミルククラウンを撮るコツ

デジタル時代の今、その大半はもう時代遅れでしょうがネタ的には面白いので特別公開♪

①ミルクを落下させるのは、平たいお皿。かつミルクは極力薄く張る。
 お皿の表面がミルクでうっすら隠れる程度でよく、決してミルクをなみなみと『溜め』てはいけない。 

②ミルクを落下させるのはおよそ30~50cm上方から。
 できれば一定の間隔で滴下させる。
 (例えば、上下に小さな穴を空けたフィルムケースにミルクを詰め、上の穴に画鋲を刺してその刺さり具合で滴下間隔を調整するなど)

③立体感を持たせるため、ストロボの光は斜め前方から逆光気味に当てる。

④レンズのピントは、部屋を明るくした状態でファインダー内の落下予想地点に目視で合わせる。
 またレンズの絞りは極力絞り込む(F11~22が目安)

⑤ストロボは落下予想地点までの照射距離と実効F値とフィルムISOからガイドナンバーを計算し、マニュアルで発光量を調整する。

⑥実際の撮影は完全な暗闇の中で行う。

⑦カメラのシャッターをバルブにし、シャッターを開放したらポタポタ落ちるミルク滴の音を耳で聞き、着水タイミングを推測してストロボを手動で発光させる。

⑧ストロボの発光が完了したらカメラのシャッターを閉じる。

⑨ストロボの閃光で、上手く撮れたかどうかは視認できるので、納得がいくまで⑦⑧を延々繰り返す


このうち①~③はデジタル時代の今でも使える『超重要』ノウハウではないかと思います。
特に①で失敗する人が多いんじゃないかと思います。
受け皿のミルクが多いと、ミルク滴が「ドボン」って落ちて『王冠』では無く『丼』型とか『こけし』型になります。実は成功した場合の『王冠の底』は、お皿が写っているんです!(ここに気づくまで、いったい何本のフィルムを無駄にしたことか・・・)


★ASI174MC-COOLの最大の武器は・・・

ZWOの冷却CMOSカメラASI174MC-COOLの特徴は、その超高速なフレームレートと、グローバルシャッターにより歪みの無い高速シャッターが切れることです。

ちなみに、800×600にROI(クロップ)し、HighSpeedModeをON(ADCが10bitで駆動)にした上で、出力形式を8bitRAWのSER出力にすれば、高速シャッターでのフレームレートは実測でおよそ350FPS(1秒間に350コマ連写)にまで上がりました。

今回は、その特性を活かしたミルククラウン撮影を試みることにします。



★実際の撮影風景は・・・

f0346040_23220039.jpg
 ※ASI174系はASI1600系と異なり、メーカーからカメラレンズを装着するアダプタが発売されていないので、手持ちの色んな部品を組み合わせてアダプタを自作しました。用いたレンズは、ニコンのAFマイクロ60mmF2.8(Gタイプは絞りが操作できないのでNG)です。

f0346040_23233865.jpg
今回の場合ストロボが使えない(同期できない)ので、LEDライトなどを複数用いて十分な明るさを確保します。
(ノウハウの③に準じて配光位置をセットします。)

※少なくとも1/2000秒以上の高速シャッターを切らないとミルククラウンがブレてしまいますので、相当な明るさが必要です。


★ASI174MCの撮像パラメータは

試行錯誤の末、下記のパラメータで撮影すると上手く行きました。

[ZWO ASI174MC-Cool]
Debayer Preview=On
Pan=484
Tilt=304
Output Format=SER file
Binning=1
Capture Area=968x608 (※この程度の解像度は欲しいところですが、ここはお好みで)
Colour Space=RAW8 (※この設定が最速です)
High Speed Mode=On (※ADCを通常の12bitから10bitに変わり高速駆動します)
Turbo USB=80(Auto)
Flip=None
Frame Rate Limit=Maximum
Gain=244
Exposure=0.0002 (※1/5000秒のシャッター速度ですね)
Timestamp Frames=Off
White Bal (B)=79(Auto)
White Bal (R)=99(Auto)
Brightness=1
Gamma=50


★撮像データの現像処理は・・・

RAWデータのSER動画ですので、複数のソフトを使う必要があります。
色々と試行錯誤した結果、

 ①SER Player でSERファイルを開く
 ②上手く写ったコマだけを抽出してTIFFで吐き出す
 ③シルキーピクスで色調や階調を整え、適宜ノイズ処理とシャープ処理を行う

という流れで良い感じに仕上げることが可能でした。



★まずは、NG例からどうぞ(笑)

f0346040_23372359.jpg
 ○照明が足りていない
 ○シャッターが遅く、ブレている
 ○ホワイトバランスが合っていない
 ○ピントがミルククラウンの前面に来ていない(後ピンになっている)
 ○構図が悪く、ミルククラウンが切れている(近すぎ)

f0346040_23403499.jpg
 ○ゲインを上げすぎて、ノイズまみれ
 ○まだシャッターが遅く、ブレている
 ○ホワイトバランスが合っていない
 ○階調が乏しく高輝度部がサチっている
 ○ミルクのシズル感(瑞々しい質感)が出ていない

 ※ライティングの方向、映り込みの出し方、陰の方向、撮影像の大きさはバッチリなのにもったいない(涙)



★では成功例をどうぞ♪

1.ミルク球が落下してきます。
f0346040_00091640.jpg

2.着水の瞬間! 飛沫が上がり始めます。
f0346040_00124204.jpg

3.誕生したミルククラウン
f0346040_00140395.jpg

4.成長するミルククラウン
f0346040_00153820.jpg

5.王冠の『角』が開き始めます
f0346040_00162420.jpg

6.ミルククラウンの完成♪
f0346040_00170471.jpg

7.でも、一瞬で崩れます
f0346040_00190854.jpg

8.無数の玉が飛び散ります
f0346040_00201546.jpg

9.王冠は消滅し、飛び散った玉だけが宙を舞います
f0346040_00205368.jpg
・・・この間(1~9まで)実に0.032秒の出来事です!

ASI174MC-COOLの超高速グローバルシャッターの威力、しかと見届けたっ!

という訳で、
今回は、あぷらなーとがお届けする「刹那のドラマ」でしたー♪

※注:ASI174系以外のCMOSカメラ(ASI1600系など)の場合はグローバルシャッターではなくローリングシャッター仕様のため、いわゆる『コンニャク現象』で王冠が歪むと思われます。(王冠が変形し、左右対称でなくなる可能性がある)ただし、ローリングシャッターの『走行方向』が鉛直方向に一致するようにセットすることで、(ミルククラウンの撮影においては)歪みの影響を目立たなくなることが予想されます。



# by supernova1987a | 2017-05-07 23:14 | 科学写真 | Comments(10)

食わず嫌いの(?)カラフルタウン

★「みんな大好きカラフルタウン」とはいうものの

小学5年生のころから天体観測を初めてウン十年。
その間、何度か完全に天文から離れる時期もありましたが、3年前からまた天文に復帰。
しかし、まあここ10数年の間に天体写真も様変わりしました。フィルムメインから冷却CCDメインに移行した後、今はデジタル一眼全盛ですものね。(もちろん冷却CMOSも流行っていますが)

ところで、近年の天体写真で驚いたことが3つあります。

 A:惑星は動画で撮って大量スタック+レジスタックス
 B:星景写真は短時間露光+比較明コンポジット
 C:星雲の写真は『分子雲』の描写が人気

どれもフィルム時代には考えられなかった概念を用いて驚異的な絵を写し出す名手の方が大勢いらっしゃいます。
だからこそ、昔天文少年だったおっさんの心を熱くするのですが・・・・。

そんな中、私がまだ『手を出していない』(出せない)のがCでして、特にさそり座付近のいわゆる「カラフルタウン」と言われる領域は、赤・青・黄の星雲とモクモクと伸びる暗黒星雲(今風にいうと分子雲)が「ウソだろ!」というくらい鮮明に撮られた作品を目にしてしまうと、やる気と言うよりは「こんなん、どう頑張っても無理やん!」と諦めてしまいがちでした。

恐らく、機材の良し悪し以前に、透明度抜群の観測地への遠征体力と数時間におよぶ露光を行う根気と最新の画像処理技術をフル動員しないと写りそうにもないと感じられるからです。


★先日の(悪条件下での)プチ遠征では・・・

久々に持ち出したスカイメモNSにD810A+ニコン85mmF1.4Dを載っけて、「カラフルタウン」なるものの片鱗でも捉えられればと目論んでいたのですが、あいにく透明度が悪く、意気消沈
画像処理する気力もなく、30秒露光×60コマのデータが死蔵されつつありました。

だって、『撮って出し』だと、こんなん↓ですもん。どう考えても無理っぽい。

f0346040_13054578.jpg
 ※D810A+ニコン85mmF1.4D ISO1600・F4・30秒露光 スカイメモNSノータッチガイド


★あいにく天候が回復しそうにないので

GWの7連休は「最低でも5回は遠征して素材をザクザク撮ってくるぞ」と目論んでいたものの、その後天候が回復せず、やることが無いので、しぶしぶ「画像処理の練習」をしてみることにしました。


①先ほどの「撮って出し」をトーン修正してみます。
f0346040_13100378.jpg
 ※左:撮って出し 右:修正後

ああ、なるほどねぇ。
たしかに「カラフルタウン」らしき領域が見えますね。強引に炙り出したのでD810Aでもノイズボロボロですが。


②60コマの画像をコンポジットしてみます

f0346040_13134341.jpg
 ※左:1コマ画像 右:60コマコンポジット後

うんうん。ノイズは滑らかになりました。分子雲らしきモヤモヤも見えてきました。

・・・・と、ここまでは楽勝なのです。ステライメージ6.5なら恒星を位置合わせ基準にした加算平均コンポジットでもあっという間に完了ですので。また、レベル調整やデジタル現像も使い慣れているのでサクッと終わります。

ただ、これより先が未知の領域です。そもそもダークもフラットも撮ってませんし、「マスク処理」だって今までたった1度しか触ったことが無いんですよねぇ。しかし、『食わず嫌い』は良くないので・・・・


③マスク処理に一歩踏み込んでみます

f0346040_13220217.jpg
 左:マスク処理無し 右:マスク処理など諸々を実行後

この手の処理はど素人なので、正直、吐きそうなほど試行錯誤しました。①~②までの時間を1とすると③は20~30くらいかかりました(涙)。

周辺減光や周辺部の色むらが酷いことになっているので全体をお見せすることは出来ませんが、なるほど「マスク処理使わないと先に進めないわけだ」ということが納得できるくらいには「カラフルタウンらしきもの」が写せたと思います♪
たぶん、このあたりが今回の写真素材と現有の処理ツールの限界かなあ。これを超えるためには、「透明度の高い空」で「たっぷりと露光」して「レイヤー処理」に持ち込まないとダメなんでしょうねぇ。

しかし・・・これはまた先の長いお話だなぁ(ため息)


# by supernova1987a | 2017-05-06 23:45 | 天体写真 | Comments(12)


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