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突発的なホットノイズって何なんだろう??

★『クールファイル』やらフラット補正やら・・・

最近、色々と天体写真の下ごしらえを勉強中ですが、ダーク減算用のダークフレームを処理していたとき、ふと思いました。
・・・突発的なノイズの中には、結構明るいヤツがあるよなぁ・・・。
これ、何なんでしょ?

巷では、宇宙線が撮像素子をヒットしたものが多数含まれているというウワサ
大学院生時代に「一次宇宙線のエナジースペクトル解析」が専門だった身としては興味津々。



★観測装置はないけれど、少し遊んでみた

宇宙線とは、「宇宙から飛来する高エネルギーの放射線の総称」です。カミオカンデでお馴染みのニュートリノとか、バーストした天体から飛んでくるガンマ線とかが有名ですね。もっとも、地球に飛来した高エネルギーの宇宙線は地球大気とインタラクション(相互作用)して、二次粒子に変化しますので、イメージとしては地表に到達する宇宙線は、『宇宙線本体のカケラ』とか破壊された『大気原子の破片』がごっちゃになって飛んできているものです。地表に降ってきている宇宙線の大半は、ミューオン(μ粒子)とエレクトロン(電子)とポジトロン(陽電子)の混成だと思われます

ちなみに、研究していたころは標高5000m超の高山のてっぺんに有効面積が1~4平米のシンチレーションディテクタを多数展開して、空気シャワー現象(大気内で無数に増殖した荷電粒子がシャワーのように飛んでくる現象)を観測していました。例えるならば、「1画素の大きさが1~2mくらいある数十画素のデジカメ」といったところでしょうか。

アマチュア用のCCDセンサーとかCMOSセンサーとかは学生時代になかった装置なので、完全に専門外です。確かに、フォトマル(光電子増倍管)を使ったシンチレーションディテクタのデータ解析の際に、プラスチックシンチレータ(望遠鏡の主鏡のような役割)にヒットせずにフォトマル(望遠鏡の副鏡の位置にあるようなもの)を直接ヒットする粒子があって、その影響を排除するのに苦慮した思い出があります。これと同じようなことがデジカメでも起こっているんでしょうが、よく分かりません。

・・・で、ちょうどD5000用のダークファイルを作り直そうかと思っていたところなので、ついでに遊んでみました

f0346040_02525803.jpg
レンズ無しのD5000を3台縦に連結して、真上を向けて15秒露光を延々繰り返すという『遊び』。
はい。「なんちゃって積層ディテクター」ですな(笑)。
さすがに三層通過できる立体角はわずかなので、なかなかヒットしないでしょうが、二層くらい貫通する粒子が捉えられても不思議はないかも??

※注:すんません。遊びなので、なんにも計算してません。



★ダークを引いても残る輝点例

D5000を三連結した『なんちゃって積層ディテクター』の第一層目で捉えられた「不自然な輝点」の例がこれです。

f0346040_03032817.jpg
※D5000IR改造 ISO1600 15秒露光 長秒時ノイズリダクションあり RAW 強トリミング  レベル調整


撮影時に長秒時ノイズリダクション(1枚撮影するごとにダークを取得して減算する機能)を掛けていますのでほとんどダークノイズは消えています。
そんな中、画像をよく見ると数コマに1個程度の割合で強い輝点が写っていました。もちろん、1枚ごとにその位置は異なります。

さて、今度は15秒露光をした画像100コマを比較明コンポジットしてみましょう。
すると・・・・

f0346040_03094416.jpg
こんな感じで、結構ウジャウジャ写っちゃうものなのですねぇ。あらためてビックリ。



★二層貫通した例??

そんな中、3台のD5000の画像を丹念に調べてみて1例だけ「二層貫通したのかも??」と思われる事象が見つかりました。

f0346040_03123417.jpeg
左が一層目のD5000に写った輝点で、右が二層目のD5000に写った輝点です。三層目のD5000には何も写っていませんでした。それぞれヒット箇所が500ピクセルほどズレているので、これが斜めに入射した粒子だとすると、ちょうど三層目に到達したところで撮像チップ外に外れたことになり、つじつまが合うと言えないこともありません(笑)。


※注:いわゆるコインシデンスタイム(同期時間幅)が15秒もあるので、全くあてにはなりませんよ(念のため)



★ともかく・・・

今回の『遊び』で、ランダム発生しているホットピクセルが意外に多いことが分かりました。
果たしてこれが二次宇宙線がヒットしたものかどうかは分かりませんが、ダークファイル作成時には、安全のため加算平均ではなくメジアンとかシグマクリップとか使った方が良いのかも知れませんね。(ちなみに今回の撮影は木造の屋内で行いました)

フランジバックが短い(有効立体角が大きくなる)ミラーレスを使った『三層ディテクタ』とか、霧箱とCMOSセンサーを組み合わせた『ハイブリッドディテクタ』とか、面白そう♪・・・いや、いっそのこと、ジャンク品のデジカメを買いあさってセンサーだけ積み重ねるとか・・・・ダメだダメだ。これ、泥沼に陥りそうなのでやめとこう(笑)。


★★★ご注意★★★
※今回の記事は、完全なる『落書き』ですので信用してはいけません
※シーレベルの地表の場合、ミューオンを主体とする二次宇宙線は1㎠センチあたり1分間に1個程度到来していると言われていますが、どのようなエネルギーレンジの時に『感光』するのか、あぷらなーと自身が理解していません。また、撮像素子を貫通した時よりも停止した時の方が放出するエネルギーは大きいはずなので、そもそも『貫通して写る』のかどうか極めてアヤしいです。
※ライトフレームに生じる突発的輝点はステライメージのホットピクセル除去フィルタで相当緩和できますので、ほとんど実害はないでしょうね。
※強い粒子が入射した際は、素子自体が破壊されて永続的なクールピクセルになるとのウワサもありますが、真偽の程はよく分かりません。

by supernova1987a | 2017-09-26 03:45 | 天体写真 | Comments(6)

『クールファイル』補正でM31を再処理してみる

★クールピクセルの軽減のために

「位置合わせ無しコンポジットした画像からクールピクセル情報を抽出して補正する」というアイディアがなかなか上手くいっています。

そこで、ツインBORG60EDで撮影したM31のデータをLRGB合成して再処理するために、今度はカラー冷却CMOSカメラASI1600MC-COOLのクールピクセルについて処理してみました。


★カラーカメラのクールピクセルはどんな様子?

ASI1600MM-COOLの時と同じ手法で、ASI1600MC-COOLのクールピクセルを抽出してみます。

f0346040_01181270.jpg
 左:ダーク・フラット補正したMCのRAW画像を位置合わせ無しで60枚コンポジット
 右:その画像から抽出したクールピクセル(の反転画像)

カラーカメラはそのベイヤー構造のために、ぱっと見クールピクセルが目立ちませんが、抽出処理をしてみると「ウジャウジャ」出てきました。
ただしカラーカメラの場合、実際の画像処理ではクールピクセルが目に付くことは希ですし、一般的にクールピクセルの軽減処理は不可欠では無いとされています。

では、なぜ目立ちにくいのかを確かめるために、上で抽出したクールファイルをさらに反転して、デモザイク(ディベイヤー)処理に掛けてみます。

f0346040_01230046.jpg
 左:ダーク・フラット補正したMCのRAW画像を位置合わせ無しで60枚コンポジットしたものをデモザイク
 右:クールファイルを反転しデモザイク

どうやらカラーカメラの場合はそのベイヤー構造によって、クールピクセルが「輝度の欠損」ではなく主に「色の欠損」として処理されるわけですね。
そのため、クールピクセルを放置していても「黒い筋」にならず、むしろ「色むら」として認識されやすいと推測されます。
ちなみに、ホットピクセルは輝度が過剰になっているため加色混合法にしたがい「赤か緑か青か」で現れますが、クールピクセルの場合は一種の減色を行うことになるため、補色である「イエローかシアンかマゼンタか」で現れるようです。(上の右図参照)



★ASI1600MC-COOLで『クールファイル』補正処理

では早速、ASI1600MC-COOL用に作製した『クールファイル』について、補正の有無を比較してみましょう。

f0346040_01382897.jpg
 左:クールファイル補正なしで加算平均コンポジット(位置合わせあり)
 右:クールファイル補正を加えて加算平均コンポジット(位置合わせあり)

左の画像に見られる「マゼンタやシアンで横に伸びた様な不愉快なノイズ」が右の画像ではキレイに除去されていること分かります。
モノクロカメラほどではありませんが、カラーカメラにもこの手法は効果があるようですね。


★では、全データを使って再処理してみます。

ツインBORG60EDにASI1600MC-COOLとMM-COOLを用いて撮影したM31の画像(MCとMM、それぞれゲイン300・30秒露光×120コマ)を再処理してみました。


f0346040_10260084.jpg


前回LRGB合成したときは、NikCollectionのノイズ処理やシルキーピクスのノイズ整列などを多用する必要(要するにノイズをぼかして誤魔化す必要)がありましたが、今回はほとんどノイズ処理の必要がありませんでした。いい加減なフラットファイル(PCモニタ+ディッシュ)を使ったので色むらは残っていますが、M31本体とその周辺の『縮緬ノイズ』や『色むら』は激減しました。

えらく苦戦しましたが、少し前進したような気がします♪



★さて、次は・・・・

久しぶりに「主砲」VMC260L+ビームスプリッタ装置を用いて、星雲などをドカーンとクローズアップしたいですねぇ。
f0346040_01514360.jpg
  ※この可愛らしいイラストは、『ASI1600仲間』の にゃあさん が描いてくれました。

 どうです? スゴイでしょこれ。
 もうメーカーさんのカタログや説明書に使えそうなクオリティで、ビックリ!



by supernova1987a | 2017-09-11 19:29 | 天体写真 | Comments(6)

クールピクセルを軽減するアイディア

★先日来のエントリーで・・・・

ASI1600MM-COOL(他のモノクロカメラも?)で多発する『縮緬ノイズ』について
 ①主要因はホットピクセルではなくクールピクセル
 ②クールピクセルはダーク減算では消えない(当たり前)
 ③クールピクセルはフラット除算でも消えない(ビックリ!)
 ④短時間露光の場合、クール除去フィルタでも消えない
『ようだ』ということが分かりました。


また、クールピクセルとその周辺のピクセルの輝度データを解析した結果
 ①クールピクセルと正常ピクセルの輝度差は一定では無い
  ※撮影対象の明るさによって非線形変化する
  →減算処理できない理由
 ②クールピクセルの正常ピクセルに対する比感度(輝度比)は一定では無い
  ※撮影対象の明るさによって非線形変化する
  →除算処理できない理由
『らしい』ことが分かりました。


最後の頼みはステライメージなどの「クールピクセル除去」系のフィルタなのですが、プログラムが『コイツがクールピクセルだ』と認識するためにはある程度の露光量が必要なようです。したがって、あぷらなーとが得意とする「短時間露光+多数枚コンポ」では、周辺ピクセルのショットノイズに埋もれてしまいクールピクセルが正常ピクセルから弁別できていないように見えます。


・・・では、どうする??


★ふと閃きました♪

ちなみに対処法のアイディアは、下記のジレンマから生まれました。

多数枚コンポジット+ノータッチガイドの場合
 ①元画像にクール除去フィルタを掛けてもあまり効かない
 ②位置合わせありコンポジット後だと全くフィルタが効かない
 ③位置合わせ無しコンポジットだとフィルタが効く(でも、これだと被写体が流れまくり・・・)
というわけで堂々巡りになるのですが、ふと閃きました。

「位置合わせ無しコンポジット」したデータからクールピクセル情報を抜き取り
『クールファイル』を作製すれば良いのでは?!




★早速やってみます

元データにダークファイルとフラットファイルの補正を加えた後、下記の行程を実行してみます。

<行程①>
位置合わせ無しコンポジットした画像を複製して2枚にします。
その一方にステライメージのクールピクセル除去フィルタを掛けます(閾値はゼロ)
f0346040_19132743.jpg
 ※左:ダークフラット補正のみ60コマコンポジット
  右:さらにクール除去フィルタ適用(しきい値ゼロ)


<行程②>
クール除去フィルタを掛けた画像から、フィルタを掛ける前の画像を減算処理します。
f0346040_19130623.jpg
 ※左:ダークフラット補正のみ60コマコンポジット
  右:クール除去フィルタ適用画像から左の画像を減算したもの

この行程で、クールピクセルの位置と『加算すべき輝度』情報が入ったファイルが出来上がりました。これを『クールファイル』と呼ぶことにします
ここで重要なのは、フラットファイルやダークファイルと異なり、実際の撮影データから『クールファイル』が抽出されたことです。そのため前回のエントリーで困窮した比感度の非線形変化の影響を避けられます
別な表現をすると、1枚画像では効かないクール除去フィルタ機能に『クールピクセルの場所を教える』ファイルとも解釈できます。
また、「位置合わせ無しコンポジット画像」に適用したクール除去フィルタの効果を元画像に分散させるファイルとも言えますね。


<行程③>
作製した『クールファイル』を元画像(1コマデータ各々)に単純加算処理します。
(加算平均ではなく、加算です)
f0346040_19232213.jpg
 ※左:ダークフラット補正のみの元画像1コマの例
  右:左画像に『クールファイル』を加算コンポジットしたもの

一見なにも変わってないように見えますが、それだけショットノイズが激しいと言うことです。気にせず先に進めます。

(これまでやっていた「元画像にクール除去フィルタ」を掛けても効かない理由は、上記の画像を見れば想像が付きます。こんなザラザラの中からクールピクセルを見分けろと言われても無理ですよねぇ。たぶん、余計なものが消えちゃってたんだと思います。よく考えれば短時間露光で生じるザラザラは空間ノイズではなく時間ノイズなので、真っ黒に見えても貴重なデータがほとんどで、これを消しちゃうと解像度が大幅にダウンしちゃうハズです。)


<行程④>
『クールファイル』を加算した元画像を加算平均コンポジット(位置合わせ有り)していきます。
f0346040_19260037.jpg
 ※左:『クールファイル』を加算コンポジットした1コマ画像
  右:60コマ加算平均コンポジットしたもの

おしまい♪


★効果のほどをチェックしてみましょう

さて、実際に効果があったのか(クールピクセルの除去に成功して『縮緬ノイズが消えたのか』)をチェックしてみましょう。

行きますよ・・・・・・
左が「ダークフラット補正のみ」右が「『クールファイル』加算処理後」です。



・・・ででん!

f0346040_19313360.jpg
左の画像(ダーク・フラット補正のみ)ではウジャウジャと存在する『縮緬ノイズ』が右の画像では、(ほぼ)完璧に消失しました!!

めでたい♪


★なぜ『縮緬ノイズ』が消えたのか?

今回の手法が有効に効いたかどうかは、コンポジット時にあえて「位置合わせをせず」に比較すると分かりやすくなります。

f0346040_19370551.jpg
 左:ダークフラット補正のみの画像を60コマコンポジット
 中:それにくわえてクール除去フィルタ処理した画像を60コマコンポジット
 右:今回の新手法で処理した画像を60コマコンポジット

上の画像を比較すると明らかなように、やはりコンポジット前の画像にクール除去フィルタは効きにくいようです。しきい値ゼロでもクールピクセルは部分的にしか軽減されていません。それに対して今回の手法では、ほぼ完璧にクールピクセルが消えた上に、変なニジミも生じていないことが分かります。

では、位置合わせ有りのコンポジット画像で比較してみます。
f0346040_19422576.jpg
 左:ダークフラット補正のみの画像を60コマコンポジット
 中:それに加えてクール除去フィルタ処理した画像を60コマコンポジット
 右:今回の新手法で処理した画像を60コマコンポジット

位置合わせ無しの時ほどは差が分かりにくいですが、『縮緬ノイズ』が効果的に消えた上に、画像の鮮明度が失われていないことが分かると思います。



★★★ご注意★★★

①今回の結果は、下記のようなごく限られた条件の下でのみ有用だと思います。
  ※短時間露光の多数枚コンポジットをする
  ※オートガイドはしない
  ※ある程度正確に極軸が合ってる
②そもそもノータッチガイドなどしなければ、クール除去フィルタで一発解消かも
③きちんとディザリングすれば(クールピクセルの位置が重複しなければ)シグマクリップで一発解消かも
④輝星の周囲のうちガイドズレ方向にはクールピクセルが残る可能性があります
 ※サチってしまうとクールピクセルの情報が抜き取れませんので
⑤『クールファイル』という用語があるわけではなく、単にあぷらなーとの造語です。


by supernova1987a | 2017-09-10 20:01 | 天体写真 | Comments(12)

クールピクセルの挙動を調べてみる

★前回のエントリーで・・・


モノクロ冷却CMOSカメラASI1600MM-COOLで発生する『縮緬ノイズ』について

 ①主要因はクールピクセル『らしい』
 ②クールピクセルは「ダーク減算」で消せない『らしい』
 ③クールピクセルは「フラット補正」でも消せない『らしい』

ということに気づいたのですが

少しだけ、クールピクセルの挙動について『検証ごっこ』してみました。


★『検証ごっこ』の試行

そのうちDelphiかVBあたりで解析用のコードを書いて調べてみようとは思いますが、とりあえず「調べる価値があるか」(面白そうか)を「手動で」チェック♪

ステライメージで複数の(コンポジット済みの)画像を読み取り、同じ座標のクールピクセルとその周辺(5×5)の輝度にどのような相関があるのかを調べてみました。

f0346040_10502719.jpg
今回の調査は、ステライメージを使って、ピクセル情報を読み取る方法で行きます。
比較対象は
 ①フラットフレーム120枚コンポ
 ②M31付近A60枚コンポ
 ③M31付近B60枚コンポ
 ④アイリス星雲付近60枚コンポ
の4枚です。それぞれ加算平均したもので、ダークやフラットの補正は無しです。

すると・・・

f0346040_10545689.jpg
こんな感じになりました。
 クール輝度はクールピクセルそのものの値
 平均輝度はクールピクセルを含む5×5ピクセルの領域の内、クールピクセルを除いた24ピクセルの輝度平均値
 差分は平均輝度からクール輝度を引いた差
 比感度はクール輝度を平均輝度で割ったもの
です。


★ダーク減算で補正できない理由(らしきもの)

まあ、ダーク画像にはクールピクセルは写りにくいので、そもそもダメですが
少なくとも、「減算処理」で消せない理由は分かりました。

f0346040_11003107.jpg
このように、周辺輝度が変わってしまうと、クールピクセルの輝度が非線形に変わっていることが分かりました。
(このグラフが真っ直ぐにならないと原理的に減算では消せません)
とにかく、減算処理では無理っぽいですね。



★フラット除算で補正できない理由(らしきもの)

フラット補正は、画面全体の輝度が1になるようにノーマライズ(規格化)して、その値でライトフレームを除算するロジックだと思われますが、この場合、撮影画像に対するクールピクセルの比感度が一定で無いと補正できません。

f0346040_11042125.jpg
ところが、上のグラフのように、比感度も周辺輝度値に対して非線形変化しちゃってるのですねぇ。
(このグラフが水平にならないと原理的に除算では消せません)
これでは、除算処理でも補正は無理っぽそうですね(泣)。


とりあえず、ダークやフラット補正をしてもクールピクセルが残ってしまう『からくり』は分かってきました。

・・・・いよいよ、夢の中で閃いた『妙案』をさらに発展させた『秘策』の出番ですかねぇ!
これが失敗したら、短時間露光+多数枚コンポジットは封印しなきゃ(と言いつつ失敗したりして・・・)

by supernova1987a | 2017-09-09 01:41 | 天体写真 | Comments(4)

D5000の天の川も再処理してみた

★GW中の唯一の遠征日だったので

モヤモヤした空でしたが、IR改造D5000+シグマ30mmF1.4で撮影した天の川も再処理してみました。
撮影データはISO1600F4の30秒露光で、スカイメモNSのノータッチガイドです。

今回は、キャプチャNXDでアストロノイズリダクションを掛けて現像したTIFF画像と、ステライメージでホットクール除去して現像したFITSファイルを最後に合成することと、ステライメージ7のマスク処理に加えて、新たに導入したフォトショップ+NikCollectionでのレタッチも施してみました。

ちなみに、撮影した画像は148コマ。せっかくですのでコンポジットの効果も比較してみることに。

★コンポジットの枚数による差異

コンポジット枚数による違いは次のとおり
f0346040_02425767.jpg
 ※左から順に、1コマ/2コマ/4コマ/8コマ/16コマ/32コマ/64コマ/128コマ
ビニングしたものをピクセル等倍にしていますので、一般的に言う「50%」に相当しますね。1コマは論外として、8枚コンポあたりから実用的に見えます。

さらに拡大してみます。
f0346040_02452661.jpg
 ※左から順に、1コマ/2コマ/4コマ/8コマ/16コマ/32コマ/64コマ/128コマ

ビニングしたものを300%拡大したものです。やはり8枚コンポあたりから滑らかになっています。

すこし別の場所も見てみます。

f0346040_02483229.jpg
 ※左から順に、1コマ/2コマ/4コマ/8コマ/16コマ/32コマ/64コマ/128コマ

ビニングしたものを300%拡大したものです。これだと16枚コンポあたりからが実用域でしょうか。


★NikCollectionで処理してみると

さきほどのコンポジット比較ですが、さらに強めの画像処理をした場合には状況が変わります。

f0346040_02522639.jpg
 ※左から順に、1コマ/16コマ/128コマ

これもビニングしたものを300%拡大したものです。強めの画像処理をかけると16枚コンポでもザラザラになることが分かりますね。


★というわけで結局・・・

手持ちの148コマを全て処理してみました。
ついに買ってしまったフォトショも使って仕上げます。
先日、単体でも動くことが判明したNikCollectionですが、やっぱりプラグインとして使うと格段に楽ちんですね(あたりまえか)。

ちなみに、元「キャプチャーNX2使い」だったあぷらなーととしては、NikCollectionで一番ありがたいのが「コントロールポイント」が使えることです。
キャプチャーNX-Dが無料化されたのは良いんですが、大好きなコントロールポイント機能が無くなったので困っていたわけです。



フラットは撮影していないので若干トリミングして周辺部を捨てましたが、なんとか仕上がりました。

f0346040_03455120.jpg

※148枚コンポジット 画像処理は、NX-D+SI7+SI6+シルキーピクス+フォトショ+NikCollectionで色々と♪

デジカメで天の川をガイド撮影したのは今回が初めてなので、『天の川ビギナー』にしては良い感じかな?

・・・肉眼で天の川がほとんど視認できないモヤモヤ条件ではなくて、スカッと晴れた空で再チャレンジしてみたいものです。

by supernova1987a | 2017-05-16 06:34 | 天体写真 | Comments(16)

天の川中心部再処理


★GW中唯一の『とりあえず』晴れた日に・・・

f0346040_03255377.jpg
久しぶりのスカイメモNSを投入して、D810A+85mmF1.4Dで撮った天の川中心部ですが、意外にも写りが良かったので残りのコマ(実は先日アップした画像は141コマのうち42コマしか処理していなかったので・・・)も頑張って画像処理してみた。

★ISO1600・F4・30秒露光の撮って出し
f0346040_03154316.jpg

★前回アップした42コマコンポジット
f0346040_03155584.jpg

★全コマコンポジット+マスク処理
f0346040_03160975.jpg
※141コマコンポジット+各種画像処理。(トリミング有り。)

ちなみに超秒時ノイズ除去やダーク減算やフラット補正やホットクール除去などは一切無しです。
ただしRAW現造時にキャプチャNX-Dでアストロノイズリダクションは掛けています。
また、D810Aはデータが恐ろしく『重い』のでNX-Dから吐き出した画像はTIFFではなくJPEG(笑)。
・・・実はまだフォトショの使い方に慣れていないので、画像処理はステライメージ+シルキーピクス。
よってレイヤー処理はしていないのだけれど、それでもマスク処理するだけで相当インパクトのある天の川になりました。

あのモヤモヤ空の短時間露光で、しかも適当に画像処理してこれだけ写るんだったら、肉眼で天の川がハッキリ見える空でタップリ露光して真面目に画像処理すれば一体どうなるんだろう??

うーむ。もう一度プチ遠征したい~。



by supernova1987a | 2017-05-10 06:55 | 天体写真 | 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)

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)

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)


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