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ベイヤー素子は悪いことばかりじゃない?

※だいぶブログ更新をサボっていたので、今回の記事の前半はこれまでのまとめです。

★そもそもMMを追加購入したのは・・・
ASI1600MC-COOLに加えて、ASI1600MM-COOLを購入したのには色々な目論見があったわけですが、その内の一つに
「ベイヤー素子のMCよりも非ベイヤー素子のMMの方が解像度が高いはず」
というものがありました。

★ベイヤー型で撮影すると・・・
※以前VBAで組んだベイヤー素子シミュレートプログラムに若干のバグがあったので、再処理。

f0346040_22094029.jpg
簡単なシミュレーションの結果、左のような天体があったとして、中のようなベイヤー配列(GRBG型)の撮像素子で撮影すると、右のようなRAWデータ(ベイヤーデータ)が得られる事が分かりました。

このRAWデータを元に、R,G,B各素子ごとのデータに色を付けてみると、
f0346040_22123972.jpg
こんな感じになります。当然ですが、スカスカですね。

これを普通にRGB合成すると・・・

f0346040_22135998.jpg
こんな画像になります。
イメージ的には、ちょうどテレビやモニターをルーペで拡大したような感じですね。

さすがに、これでは汚いので、先ほどのRGBデータの隙間を補完処理で埋めると
f0346040_22175012.jpg
こんな感じになります。

最後に、これらをRGB合成すると

f0346040_22223086.jpg
このような綺麗な画像になります。
実際にベイヤー素子を持つカメラで撮影したRAWデータを『現像』処理(デモザイク処理、ディベイヤー処理)した場合は、およそ上記のような処理が現像ソフト内でなされていると思われます。

★モノクロカメラで撮影すると

ASI1600MMなどのモノクロカメラの場合、撮像素子にカラーフィルタがついていませんのでベイヤー処理の必要がありません。
たとえば、上記のテストモデルの場合、撮影したRAWデータが、いきなり
f0346040_22322412.jpg
こんな画像になるため、『現像』の必要が無いわけです。

また、デモザイク時の補完処理が入りませんので、素の解像度がそのまま反映される点もメリットです。
カラーカメラで撮影した画像をモノクロ処理した場合と、モノクロカメラで撮影した場合を比較すると、例え画素数が同じだったとしても、下記のように解像度の大きな差が生まれます。
f0346040_22395835.jpg
 左:カラーカメラで撮影してモノクロ化したシミュレーション
 右:モノクロカメラで撮影したシミュレーション


★昼間の風景で比較すると

実際に、昼間の風景で撮影して比較してみた場合でも、まさにシミュレーション通りの結果が得られました。

f0346040_22504030.jpg
 ※左:BORG60ED+ASI1600MC-COOL
 ※右:BORG60ED+ASI1600MM-COOL

等倍以上に拡大すると、圧倒的にモノクロの方がシャープなことが分かります。


★ところがどっこい

実際に星雲などを撮影して比較すると、カラーでもモノクロでも、その解像度にほとんど差が無いのですねぇ(泣)
色々考察した結果、主たる要因は2つありまして、
VMC260L(1860mm)直焦点撮影の場合
 ①そもそもシーイングの影響で撮影前に対象がボケている
 ②ガイドエラーで画像がブレている
の2点により、モノクロカメラの解像度は無駄になっていると結論づけられました(涙)

★結局シャープになったのは

というわけで、モノクロカメラの導入で「飛躍的にシャープ」になったのは、
なんと「ノイズ」だけ!!
という大爆笑の結果になりました(笑)

★それならば、逆転の発想で・・・・

ようやく本題です♪
さて、下記の画像、どちらがお好きですか??

f0346040_23122751.jpg
これ、どちらもVMC260L+ASI1600MC-COOLでゲイン400+2秒露光で撮影したM42の中心部です。
コンポジットもノイズ処理も一切無しの素のデータです。

しかし、明らかに右の方がノイズが少なくて滑らかですね。
一体何が違うのでしょう??

実は、右の画像はモノクロカメラで撮影したデータを
「あえて」ベイヤー現像したものなのです。
一応GRBG型を選びましたが、そもそもフィルターが存在しませんので無意味です。
本来なら、ベイヤー処理の弊害で解像度が低下するはずなのですが、
 ○肝心の天体自体がシーイングの影響でボケボケ
 ○各種ノイズはシーイングの影響を受けないのでバリバリシャープ
という現状なら、いっそのことデモザイクしてノイズの解像度を下げてしまえ!
という「お遊び」です。本末転倒な処理ではありますが、緊急用としてノイズを滑らかにする効果はありますね♪

★何が言いたいかというと・・・

シーイングの影響が大きい環境下では、一概にベイヤー素子が悪いとは言えず、むしろノイズ低減には寄与しているとも解釈できますよ~。
ということでした♪

(注)当然、下記の場合はモノクロカメラにメリットがあります。

 ①焦点距離が短い場合に解像度を上げる
 ②シーイングが良い場合に解像度を上げる
 ③そもそも感度が高いことを活用する
 ④G以外の解像度(RやB)を上げたい(ベイヤーはGだけ解像度が高い)
 ⑤フィルターワークを活用する場合

PS.
あーあ、この休日も2夜連続で曇り+雨・・・・・


by supernova1987a | 2017-02-06 23:30 | 機材 | Comments(4)

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①

元旦以来のお休みが取れましたが、すでにお月様が明るくなってまして、新作が撮れそうにありません。
こんな憂鬱な夜は・・・そう、「検証ごっこ」して遊ぶに限ります。

★その前に、お断りが・・・

先日、「長時間露光+少数枚コンポ」VS「短時間+多数枚コンポ」の検証ごっこを行いましたが、訂正があります。
当初「ゲイン400の8秒露光とゲイン400の0.5秒露光を比較した」と書いていましたが、どうも輝度レベルが上手く合わないので、よくよくデータを見てみたら、「ゲイン400+8秒露光」だと思っていた画像が、なんと「ゲイン200+16秒露光」でした。
ああ、これはもう、どうしようも無いミスですね。
そう言えば、途中でVMC260Lの副鏡が結露して撮像を中断したときにゲイン400+8秒露光の画像を撮り直すのを忘れていたっぽいです。久しぶりの結露で、ちとテンパっていたようです。全く面目ない・・・。

・・・というわけで仕切り直しです。

★こんな比較データは面白いと思いませんか?

<対決①>
 ゲイン400+4秒露光+1枚撮り
  VS
 ゲイン400+0.5秒露光+レベル調整で輝度8倍
  VS
 ゲイン400+0.5秒露光+8枚加算コンポジット

<対決②>
 ゲイン200+16秒露光+1枚撮り
  VS
 ゲイン400+2秒露光+1枚撮り
  VS
 ゲイン400+2秒露光+8枚加算平均コンポジット

・・・というわけで、やってみた。


★対決①:ゲインが同じ場合の比較

VMC260L+レデューサ+LPS-P2フィルタにZWOの冷却CMOSモノクロカメラASI1600MM-COOLを装着してM42を撮影し
 A:ゲイン400+4秒露光
 B:ゲイン400+0.5秒露光
を比較してみます。(冷却温度は全て-10度です。ダーク・フラット補正は加えていません。)
ちなみに今回画像処理して気づいたのですが、短時間露光のコマにステライメージのホット&クールピクセル除去を掛けてしまうと、低輝度光子の到来頻度揺らぎ(フラクチェーション)に伴うショットノイズ(単なる揺らぎなので消すべきでは無い)ではなくダークノイズ(消すべき)として認識されることによって、正しいシグナルが消される傾向にある「らしい」ことが分かったので、今回はABともにホット&クール除去を行いませんでした。(この点はベイヤー構造からホットピクセルの弁別が可能なカラーカメラと異なり、モノクロカメラの弱点かも知れません)

f0346040_22412758.jpg
  左:ゲイン400+4秒露光 右:ゲイン400+0.5秒露光

正真正銘の「撮って出し」なので、当然、明るさには大きな差がありますね。
では、0.5秒露光の画像をレベル調整して、輝度値を8倍にしてみます。

f0346040_22441632.jpg
  左:ゲイン400+4秒露光 右:ゲイン400+0.5秒露光(輝度値8倍にレベル調整)

ああ、良い感じに明るさが揃いました。さすがデジタルですね。低照度相反則不軌特性のあるフィルムではこうはいきません。フィルムなら4秒露光の方が暗くなります。 ただし、むりやりレベルを上げたので当然画面はザラザラです。

では次に、レベル調整する前の0.5秒露光の画像を8コマ分加算コンポジットしてみます。(平均では無く単純加算です)

f0346040_22502818.jpg
  左:ゲイン400+4秒露光 右:ゲイン400+0.5秒露光×8コマ加算

おお、まるでそっくりですね♪
前回の仮説(長時間露光しても、短時間露光を加算処理しても、結果は同等)が「ある程度」検証できたと思います。

では次に、ゲインを変えた場合について見てみます。

・・・が、その前に・・・

★ゲインの基本的な考え方

デジカメのISOに相当するのが冷却CMOSカメラのゲイン設定ではあるのですが、少々特殊でして(私が勘違いしていないのであれば)「ゲインを70増加するごとに感度が2倍になっていく」と把握しています。
たとえば、ゲイン200をゲイン270にすると感度が倍になって露出時間が半分で済み、ゲイン200をゲイン340にすると感度が4倍になって露出時間が1/4で済む、などという捉え方ですね。

本当にそれに近いことが起こっているのか試してみます。

ゲイン200をゲイン400に変えた場合、
 2^((400-200)/70) = 7.246
(※^は累乗を表したつもり)
となりますので、理論上は感度が約7.25倍になる計算になります。


shiroさんからミスのご指摘をいただきましたので以下、訂正します。


デジカメのISOに相当するのが冷却CMOSカメラのゲイン設定ではあるのですが、少々特殊でして「ゲインを60増加するごとに感度が2倍」になっていきます。
たとえば、ゲイン200をゲイン260にすると感度が倍になって露出時間が半分で済み、ゲイン200をゲイン320にすると感度が4倍になって露出時間が1/4で済む、などという捉え方ですね。

本当にそれに近いことが起こっているのか試してみます。

ゲイン200をゲイン400に変えた場合、
 2^((400-200)/60) = 10
(※^は累乗を表したつもり)
となりますので、理論上は感度が10倍になる計算になります。

さて、手持ちのデータでは
ゲイン200+16秒露光とゲイン400+2秒露光がその比率に近いので比較してみましょう。
f0346040_22553276.jpg
  左:ゲイン200+16秒露光 右:ゲイン400+2秒露光

少し右の方が明るいですが、大差ありません。(本当は右の方が少し暗くなるはずなのですが・・・ね)


★対決②:ゲインを変えた場合の比較

では、本題の
ゲイン200+16秒露光 VS ゲイン400+2秒露光×8枚コンポジット
を比べてみます。

f0346040_23020817.jpg
  左:ゲイン200+16秒露光 右:ゲイン400+2秒露光×8コマ加算平均コンポジット(輝度値が揃っているので平均処理です)

ほとんど見分けがつかなくなりました。
よく見ると、シンチレーションやガイドミスの影響を受けない分、高ゲイン+短時間露光の方が恒星が明るく、全体的な解像度も勝っていますね。

では次に、デジタル現像で暗部を炙り出しつつトラペジウムがサチらないように調整してみます。

f0346040_23052656.jpg
  左:ゲイン200+16秒露光 右:ゲイン400+2秒露光×8コマ加算平均コンポジット 両者ともデジタル現像処理

いかがでしょう??
完全に右の方が解像度が高くなりましたね♪

・・・といいつつ、よく見ると左のスパイダーによる回折像が不自然なので、結露が取り切れてなかったり、ヒーターのコードによる回折の影響があるかもです。
なお、右の方がノイズが少なそうに見えるのは、恐らくノータッチガイドによる「天然ディザリング」効果に起因するものだと思います。
きちんと精密オートガイドしたり真面目にダーク減算処理した場合は、異なる結果になるかと。


★という訳で、今回の「検証ごっこ」の結論は

①同じゲインで比較した場合、
 長時間露光の1枚撮りと短時間露光の加算コンポジットは、
 総露光時間が同じなら、ほぼ同等の結果となる。

②ゲインを変えて比較した場合、
 低ゲイン長時間露光と高ゲイン短時間露光の加算平均コンポジットは、
 総露光時間が同じなら、ほぼ同等の結果となる。

※強いて言えば、①②の双方とも短時間露光+多数枚の方が解像度は高くなる(かも)

といったところでしょうか。



<お約束♪>

あくまで「検証ごっこ」という名の「遊び」です。
また、今回のデータはM42の中心付近という明るい対象を用いた比較にすぎません。
貴重な撮影時間を無駄にしないためにも、結果の判断は皆様の経験と主観を信ずべきかと思います。


by supernova1987a | 2017-01-10 23:21 | 天体写真 | Comments(8)

ASI1600MC-COOLの謎⑩.

★昼間は良い天気でした・・・が

夕方から突然薄雲が広がってしまって、本日の「ASI1600MM-COOLデビュー戦」は延期となりました。
ここまでタイミングが悪いと、もはやイジメとしか・・・・。ううう(涙)。

★というわけで、勘を取り戻すために

過去のMCで撮影したデータを色々と画像処理してリハビリしているのですが、ふとその途中で「のっぴきならぬ」事に気づきました。

ちなみに、「ノータッチガイドによる短時間露光+多数枚コンポジット」は私が最も得意とする「手抜き撮影法」ですが、その際に重要なのは、コンポジット時に「加算平均」ではなく「加算」を用いることです。(アストロアーツの公式コメントでは加算平均でも良いそうですが、これはステライメージが特殊なだけでしょうね)
たとえば15秒露光の元データが著しく露光アンダーである場合、暗い部分は階調が破綻しているので普通はいくらコンポジットしても「写ってないものはあぶり出せない」ハズです。ところが、加算コンポジットの場合は値をどんどん加算していきますので、言ってみれば単なるコンポジットというよりはむしろ、露光を何段階かに分けて行ったものを最後に合算するという行程を行っている訳で、フィルム時代の多重露光に相当すると把握しています。

実際の処理はこんな感じですね
f0346040_20063068.jpg
 左:15秒露光元データ 中央:40枚加算コンポジット後 右:さらにレベル調整

実は、加算コンポジットの場合は注意点があります。
左の元画像を加算コンポジットした段階(中央)で画像が「真っ白け」になりますので、一瞬「げ、サチった!!」と早合点してしまいがちなのですが、実はサチって「いない」のです。ステライメージは96ビットの画像処理空間を有しているため、いくら足し算しても事実上飽和しません。そこで、輝度グラフを見ながら適切なレベル調整をしたりデジタル現像処理する等によって、右のように良い感じの画像が得られます。また、単純に加算するだけですから、多段階露光した場合でも一気に処理して大丈夫ですし、手動でコンポジットする場合のように、「2枚目は50:50、3枚目は66.6:33.3、4枚目は75:25・・・・」などと加重平均の比率を計算しながらチマチマと処理する必要性も、いわゆる「トーナメント方式」で多段階に処理する必要性も皆無です。
ステライメージの最も優れた点を上げるとすれば、ひとえにこの広大な画像処理空間が使えることでしょうね♪

★「のっぴきならぬ」事とは・・・・

さて、いつものように加算コンポジットしている最中に、ノイズの出方などを見たくて「RAWのまま&位置合わせ無し」で加算処理した画像を拡大すると、「のっぴきならぬ」事に気づきました。まあ、下記の画像を見てやってくださいな。
f0346040_20211078.jpg
ASI1600MC-COOLでゲイン400・15秒露光の画像をベイヤーのまま40枚加算コンポジットして400%に拡大したものです。

な、なんだこの黒いポツポツは?!

40枚も単純加算しているんですから、普通は画面のどこをとっても一見サチったように真っ白けになるはずです。・・・・が、この黒いポツポツは40枚加算しても「一向に明るくならない」ということになりますね。

ああ、これって・・・

デジタル一眼レフなどではメーカーや機種によって「ピクセルマッピング」機能が実装されていたり、サービスセンターで「ピクセルマッピングサービス」をしてくれる場合があります。例えば、ニコンの場合、ニコン1シリーズだけには「ピクセルマッピング機能」があります。ここでいうピクセルマッピングとはいわゆるキャリブレーションの一種でして、永続的に出る輝点(本来の意味のホットピクセル)や永遠に黒いままの点(本来の意味のクールピクセル)に対してその該当ピクセルを「殺す」処理を指します。ただしその処理過程はブラックボックス化されているので、なんだか怖くて私は手持ちのニコン1シリーズ(ニコワン大好きで4台も持っていたりする)に対しても一切「ピクセルマッピング機能」を実行したことが無いのですが、どうやらASI1600MC-COOLに見られる黒いポツポツはクールピクセル(デッドピクセル)である可能性が浮上してきました。

だって、ランダムノイズなら、40枚も重ねて消えないハズが無いですからねぇ。(ちなみに、上記画像はダーク引きをする前の『素』のベイヤーデータを加算したものですので、ダークの引きすぎではありません。)

★CCDと比べてCMOSには経年変化のウワサもあって・・・

一説によると、CMOSセンサーの場合、宇宙線被爆などによる破壊と経年劣化などにより欠陥ピクセルが増えていくという「恐ろしいウワサ」も聞きますので、別日程の画像でも同じようなクールピクセルが見られるか試してみました。

f0346040_20365404.jpg
 ※左は8/13に撮影した15秒露光×40コマの加算 右は8/31に撮影した15秒露光×40コマの加算

上記画像は、それぞれ別日に撮影した画像を600%に拡大したものですが、ぱっと見て黒いポツポツの位置は一致していないように見えます。
ところが、よーく見てみると・・・・

f0346040_20392107.jpg
赤丸で印を入れたところなど、別日程でしかも別対象を写したにも関わらず、完全に一致するポツポツが多数見られることが分かりました。

・・・という訳で

「ASI1600MC-COOLには、元々デッドピクセルが存在し、メーカー側では特にピクセルマッピングは施されていない」
可能性が浮上してきました。


★ちなみにデッドピクセルが存在すると・・・

MCはベイヤー型のカラー撮像素子ですので、1つのピクセルが死んでいることは、輝度情報のみならず「その色情報が失われる」ことにつながります。

たとえば、上記の画像をそのまま現像(デモザイク)してしまうと

f0346040_20462417.jpg
 左:ベイヤーデータのまま 右:デモザイク(ディベイヤー)処理後

死んだピクセルの色に対する補色(Rが死ぬとシアン、Gが死ぬとマゼンタ、Bが死ぬとイエロー)が生じた上に、デモザイク補完処理によってその影響が周辺のピクセルに波及します。

これまで、いわゆる「縮緬ノイズ」↓
の原因は「ダーク除去の過不足」と思い込んでいましたが、そもそもデッドピクセルが効いてきている可能性が出てきましたね。

え?「どのピクセルが死んでいるのかは数値化できるのか?」ですか?
ええと、先日来やっているDelphi遊びでプログラミングした「なんちゃってFITS画像解析ソフト」↓

には、容易に実装可能でして、その気になればあとからピクセルマッピングできるのですが、いかんせん処理速度が遅すぎて実用化は遙か遠い未来です(泣)。

※ステライメージの「ホット・クールピクセル除去」フィルタである程度は緩和できると思いますよ。念のため。



by supernova1987a | 2016-12-19 20:54 | 機材 | Comments(10)

実戦投入の前にもう一度おさらい

★間もなく・・・

後先考えずにポチってしまったモノクロ冷却CMOSカメラASI1600MM-COOLですが、
f0346040_01455232.jpg
次の新月期こそは実戦投入したいところ。
今のところ、
「VMC260Lにフリップミラー付けてMMとMCを切り替えてLRGB合成する」作戦と
f0346040_02304789.jpg
「BORG60EDをツインで運用してMMとMCを同時露光する」作戦を
f0346040_15061166.jpg
それぞれ想定しているのですが
その前に、悶々としていることをもう一度おさらいしてみます。


★「短時間&多数枚」VS「長時間&少数枚」

いつまで悩んでいるのかと言われそうですが、やっぱり悩みますねぇ。

ASI1600MCの運用においては、一応これまでの少ない経験で

①高輝度部分がサチって(飽和して)しまうと救いようがない
②短時間露光でも多数枚コンポジットすれば長時間露光に匹敵する

と把握しているのですが、念のため、8月に撮影したM33のデータを用いておさらいしてみます。


<撮像データA群>
VMC260L+レデューサ+LPS-P2フィルタ+ASI1600MC-COOL
ゲイン400+60秒露光
f0346040_02314810.jpg

<撮像データB群>
VMC260L+レデューサ+LPS-P2フィルタ+ASI1600MC-COOL
ゲイン400+15秒露光
f0346040_02321110.jpg

それぞれの「素の」撮像データでは圧倒的に60秒露光が良く写っていますが、次の加工で比較してみます。

<撮像データA群>
60秒露光×10コマの加算コンポジット
デジタル現像+レベル調整+Lab色彩調整

<撮像データB群>
15秒露光×40コマの加算コンポジット
デジタル現像+レベル調整+Lab色彩調整

f0346040_02354828.jpg
  ※左:60秒露光×10コマコンポ 右:15秒露光×40コマコンポ

ううむ。やっぱり、ほとんど差がないですねぇ。
厳密には、15秒の方にシマシマノイズが残っています。
しかし、15秒露光の方がガイドエラーによる星像の変形が少ないため、若干シャープです。

・・・・ま、実際の撮影時には露出を色々と変えると思いますが、当面の方向性としては「短時間露光+多数枚コンポジット」で正解かな?と・・・・。

あとは・・・
ゲインを変えたときの挙動を慎重に検証する必要がありますね。
果たして、理論通り「ゲイン139が最強」なのかどうか?



PS
久しぶりにM33のモクモクと格闘しました。以前の検証に間違いがないか不安だったもので。
それにしても、ステライメージでのコンポジットは7ではなくて6の方が圧倒的に高速で楽ですね(これ、なんとかならないですかねぇ、アストロアーツさん?)

by supernova1987a | 2016-12-14 23:22 | 天体写真 | Comments(10)

MCでMMに迫る試み

★先日の比較で・・・

冷却CMOSカメラASI1600MC-COOLとASI1600MM-COOLの解像度比較を行いましたが

f0346040_15393173.jpg
  ※左:MM 右:MC

圧倒的にモノクロ版のMMの方がカラー版のMCよりも解像度が優れていることが分かりました。
ただし、2×2ビニングして400万画素運用をする際には、カラー版MCでもRAW画像を直接ソフトウェアビニングしてL画像とすることにより、原理的にベイヤー構造のデモザイクに起因するボケを回避できるはずなので、実験してみることに・・・・。

★ベイヤー現像の有無による差

少々分かりにくいかもしれませんが、次の2系統の処理を比較してみます。

<処理A>
 ①MCのRAW画像(FITS)をステライメージでデモザイク処理(ディベイヤー処理)してカラー化
 ②カラー化した画像をモノクロ化
 ③2×2ソフトウェアビニング

<処理B>
 ①MCのRAW画像(FITS)をステライメージでRAWのまま2×2ソフトウェアビニング

処理Aでは一度ベイヤー構造のデモザイク処理による補完が入りますので、ここでボケが生じますが、処理Bでは隣接4素子の輝度データを直接加算しますので原理的にボケが生じることが無いはずです。むろん、どちらも1600万画素から400万画素へ画素数がダウンする点は同じです。

さて、目論み通り、解像感に差は現れるでしょうか??

f0346040_23011779.jpg
 ※左:処理A(通常) 右:処理B(補完無し)

うーん。微妙ですね。
ただ、詳細に見ると、若干ですが右の方が解像感が高いように見えます。


★MMのビニング画像と比較

次に、モノクロ版MMの画像を2×2ソフトウェアビニングしたものと上記の処理Bとを比較してみましょう。
果たして、MCはMMに迫れているでしょうか??

f0346040_23044404.jpg
 ※左:MMのビニング処理画像 右:MCの処理B

ああ、かなり肉薄してますね。
ただし、正確に言うとMCが迫ったというよりも、1600万画素のままでも十分にシャープなMMをあえて400万画素にすることによってMCの解像度に『降りてきた』という表現が適切かもしれませんが・・・・。


★画像復元で肉薄させる試み

ステライメージには強力な画像処理機能が満載な訳ですが、(月面など)比較的シャープな画像に対してはウェーブレット処理よりも最大エントロピー法の方が好みです。そこで、今度はカラー版MCの画像に最大エントロピー法を2段階で掛け、モノクロ版MMの解像度に肉薄させてみます。

処理過程は次の通りです。

 ①MCのRAW画像(FITS)をステライメージでデモザイク処理(ディベイヤー処理)してカラー化
 ②カラー化した画像をモノクロ化
 ③ステライメージで第1段階の最大エントロピー法を実行
  (想定PSF半径1.2 ノイズ10 再帰計算回数5)
 ④ステライメージで第2段階の最大エントロピー法を実行
  (想定PSF半径0.6 ノイズ10 再帰計算回数5)
 ⑤ステライメージでアンシャープマスク処理

これをモノクロ版MMの素画像と比較してみます。

f0346040_23271518.jpg
       ※左:MMの素画像 右:MCに画像復元処理

強力な画像復元処理により、かなりMMの解像度に迫ったことが分かります。
いつもながら、こういった素材に対する最大エントロピー処理ってスゴイですねぇ。魔法みたい♪

★でも、結局・・・・

では、モノクロ版MMの方にも同様の画像処理を加えてみるとどうなるでしょうか。
やってみます。ただし元々のボケが少ないのでPSFはMCの半分で演算。

f0346040_00481102.jpg

       ※左:MMのに画像復元処理 右:MCに画像復元処理

ああ、MMの解像度がさらに上がった分、また引き離されてしまいました。当然と言えば当然ですね。

★というわけで・・・・

シーイングの影響をあまり受けない画像の場合、

①最終的に400万画素にビニング加工することを前提に運用するなら、MMとMCの解像度上の差異はほとんど無い。
②1600万画素をフルに生かすことを前提に運用するなら、画像処理してもその差は埋まらない。

といったところでしょうか。それにしても、MMは最大エントロピー画像復元が「恐ろしいほど」上手くキマりますねぇ。改めてビックリ。

・・・・・で、肝心の天体は、今回の休みでも曇天のため撮影できず、満月期が迫ってきました。
あ~あ。ストレスばかりが積もりますねぇ。


by supernova1987a | 2016-12-13 02:44 | 機材 | Comments(8)

異種混合作戦④

少し前に、冷却CMOSカメラASI1600MCで撮像した画像とIR改造D5000で撮影した画像を合成して、オリオン座大星雲M42の微細構造を出そう作戦を決行した記事を書きましたが・・・・。

★やはり天候が回復しそうに無いので・・・・

前回とは別の組み合わせを試してみました。
今回の混合相手は、ニコン純正の天体専用デジカメD810Aです♪

★まずはD810Aの画像を下ごしらえ

VMC260L(レデューサ無し)にLPS-P2フィルタとD810Aを接続してISO12800・20秒露光した1コマ画像はこんな感じです。

f0346040_21165079.jpg
      ※キャプチャーNX-DでRAW現像(アストロノイズリダクション使用)

なかなか良く写っていますが、さすがにISO12800ではノイズボロボロですね。

★D810Aの画像をスタッキング

最近お気に入りのAutoStackert!2で77コマスタッキングをしてみます。

すると・・・・
f0346040_21211683.jpg
スタッキングの前後で比較してみます。
左が1コマ画像、右がスタッキング後です。
f0346040_21194536.jpg
ずいぶん滑らかになりました。特に分子雲の描写が飛躍的に改善したことが分かりますね。


★対するASI1600MC側の画像は
f0346040_21251932.jpg
5秒露光と10秒露光の200コマコンポジットの画像です。
レデューサを使っていますが、フルサイズとマイクロフォーサーズの差で、かなり大きく写っちゃってます。


★合体!!

D810Aの画像とASI1600MCの画像を倍率調整した上でステライメージで回転コンポジットしてみます。
すると・・・・

ででん!!
f0346040_21314235.jpg
おお。なかなか良い感じ♪
回転コンポジットの影響で左上の領域が斜めに黒くなってますが、仕方ありませんね。


★レジスタックスに掛けてみる

合成した画像を一度モノクロに変換して、レジスタックスに掛けてウェーブレット処理してみます。

左が元画像で、右がウェーブレット後です。
f0346040_21364418.jpg
今回は、緩めにウェーブレット処理してみましたが、かなり微細構造が出てきました♪


★LRGB再合成してみる

ウェーブレット処理したモノクロ画像をLチャンネル、元の画像をRGBチャンネルとして、ステライメージでLRGB合成してみます。

すると・・・


ででん!!
f0346040_21424600.jpg
おお~。
とてもいい色が出て、いい感じです♪


★シルキーピクスで味付けしてみる

シルキーピクス7proで、
 ①軽くHDR処理
 ②フィルムテイストを変更(記憶色1)
 ③ノイズ整列処理
を実行してみます。

左が元画像、右がシルキーに通した後です
f0346040_21475848.jpg
周辺部が炙り出されるとともに色合いが鮮やかになり、画像下部にあったシマシマノイズも消えました♪

最後にステライメージで軽くマルチバンドシャープ処理とLab色彩調整をすると

・・・ででん!!
f0346040_01053684.jpg

『シャープかつ瑞々しい』M42になったのではないか、と自画自賛♪

・・・・というわけで、8月31日の天体撮影からのブランクが3ヶ月になりそうな今日この頃。
画像処理の研究ばかりは確実に(?)進んでいます・・・と思いたいです(涙)。


★★★今回は、続きません★★★





by supernova1987a | 2016-11-21 21:57 | 天体写真 | Comments(14)

昔の写真で遊んでみる

★レジスタックスを用いた異種混合では

オリオン座大星雲のレジスタックス処理がなかなか上手くいったのですが、
見れば見るほど「星雲と言うより実際の雲みたい」だなあ・・・と。

f0346040_02472644.jpg


★雲と言えば・・・

2012年の金環日食で雲にジャマされた写真になんとなく印象が似ていたので、そのときの写真を引っ張り出してきて、ウエーブレット+HDRで処理してみた。
・・・といっても、元画像がニコン1-V1のJPEG1枚撮りなので、それほど画質が向上するわけも無いのですが、とりあえず「お遊び」ということで♪

○元画像
f0346040_09541745.jpg
 ※ニコン70-200mmF2.8→F5.6+ニコン1-V1 絞り優先オート JPEG1枚撮り 

○ウェーブレット+HDR+彩度調整
f0346040_09450168.jpg

なんだかインチキくさいですが、とても面白い描写になりました。
そういった意味では、星雲のハデハデ写真もインチキといえばインチキですもんねぇ。
ま、面白ければそれでよし・・・と。


そういえば、最近ハデな天文現象が無いですねぇ。
ここらで、ドカンと大きな彗星とか、流星雨とか来て欲しいのですけれど、こればっかりは、ねぇ・・・・。



by supernova1987a | 2016-11-11 06:38 | 天体写真 | Comments(8)

異種混合作戦③

★前回画像処理したM42は・・・

IR改造D5000で撮影した画像と、ASI1600MC-COOLで撮像した画像を合成することによって、「オリオン座大星雲の微細構造を出そう作戦」ですが、アストロアーツへ投稿するために、少し手を入れました。
f0346040_09524044.jpg
前回の画像処理は上の通りで、なかなかパンチが効いてて良かったのですが、高輝度部分がシアンかぶりして醜かったのが難点。

★少し直しました♪
修正点は・・・・
D5000で撮影したデータとASI1600MC-COOLで撮像したデータを別々に画像処理(レジスタックスなど)した後、最後の仕上げで両者を合成。さらに前回の仕上げ画像とコンポジットしたというだけですが・・・・すると・・・

・・・ででん!

f0346040_02472644.jpg
かなり良い感じ♪
だいぶ瑞々しくなりました。
今のところ、この辺が限界っぽいですねぇ。
次の一手、ポチってますが、一向に納品される気配無し。
納品される前に好天に恵まれたらイヤだなあ・・・・。


by supernova1987a | 2016-11-09 05:41 | 天体写真 | Comments(4)

異種混合作戦②

★D5000とASI1600MC-COOLの合わせ

前回の記事の通り、昨年撮影したIR改造D5000によるM42を今年撮影したASI1600MC-CoolによるM42を合体することには成功しました。

f0346040_00460724.jpg
今回は、これをさらに解像度UPすることを目論みます。

★L画像にウエーブレットを掛ける

星雲の画像処理にレジスタックスのウエーブレットを使っている方はほとんどお見かけしません。おそらく、画像が荒れまくるのが原因ではないかと想像するのですが、十分なコマ数をコンポジットした滑らかな原画の場合、意外とウエーブレットがキマることがあるのですよ。

・・・というわけで、やってみた。

★レジスタックスにL画像を通してみる
f0346040_00580637.jpg
条件によりますが、今回の画像に対して好感触だったパラメータは下記の通り

①ウェーブレットスキーム
 :ダイナミック
②ウェーブレットフィルタ
 :ガウシアン
③レイヤー1
 デノイズ:0.5 シャープ:0.26 強度:86.5
④レイヤー2
 デノイズ:0.45 シャープ:0.16 強度:41.7
⑤レイヤー3
 デノイズ:0.4 シャープ:0.12 強度:35.5
⑥レイヤー4
 デノイズ:0.2 シャープ:0.10 強度:20.8
⑦レイヤー5
 デノイズ:0.0 シャープ:0.10 強度:8.5
⑧レイヤー6
 デノイズ:0.0 シャープ:0.10 強度:1.1

まあ、各種パラメータは、実際の画像についてのプレビューを見ながらコツコツ修正するしかありませんので、上記の値は参考にはなりません。念のため。

★ウェーブレットの効果

左が元画像、右がウェーブレット後です。
f0346040_01085573.jpg
トラペジウム付近の解像度が飛躍的にアップしたのが分かります♪
このウェーブレット処理はcorei5機で行いました。私の環境下だけかもしれませんが、どうもハイパースレッディングをONにしたcorei7だとレジスタックスが落ちることが多かったので、それなら最初からハイパースレッディングの無いcorei5で良いか・・・と思ったわけで、最近はもっぱらこっちのマシンばかり使っています。
ちなみに、ウェーブレットをL画像のみに施したのは、カラーノイズを軽減するためです。


★LRGB再合成

解像度を上げたL画像と、元のRGB画像をLRGB再合成してみましょう。
さらに、ステライメージ7のオートストレッチ+Lab色彩調整
さらにさらに、シルキーピクスのテイスト調整+HDR処理
そして最後に、最近発見したノイズ低減の『秘技』:ステライメージの「スターシャープフィルタをかけた後にホットピクセル除去」をも投入すると・・・・・・・


ででん!

f0346040_09524044.jpg


なんか気持ち悪いくらいの画像ができあがりました。

さすがに、2種類の撮像素子を混合した上に344コマコンポジットですから良く写って当然なのですが、ともかく、長所短所が相反するカメラ2台を用いての撮影という方向性が探れたかな・・・?と。

あ、「恒星の周りのリンギング(黒い縁取り)をなんとかしろ」とか「明らかに恒星がシアンにコケてるぞ」とかのツッコミは無しで(笑)。マスク処理はまだ勉強中なもので・・・・。

ちなみに色調をいじらないなら、こんな感じです。
f0346040_01175455.jpeg
むう。これは好みの 問題ですね♪


しかしD5000のRAWってADC1600MC-COOLと同じ12ビットからの出力だったと思うんですが、なんでサチらないんだろう??ガンマ値のせい??ADLの影響?うーむ。

今度ASI1600MC-COOLのベストパラメータを真面目に探ってみないといけませんねぇ。
直感的には、ゲイン139 ガンマ50 R補正50 B補正50 が最も「素」の性能を出しそうな気がするんですが、よく分かりません。いっそのこと、12ビットADCから16ビットFITSを吐き出す時に、階調を15個飛ばさず隙間を詰めて吐き出してくれればいいのに・・・・などと愚痴ってみたり・・・。(ASI1600MC-COOLがサチるのが受光時なのかADC作動時なのかデータ出力時なのか、良く分かりません。)

ところで、D7000のセンサー使ったASIの新型冷却CMOSカメラ、個人的にはAPS-Cサイズのチップである事以上にADCが14ビット駆動である点が非常に魅力的なのですが、いかんせん値段がお高くなりそうなので、静観することにします。


by supernova1987a | 2016-11-02 05:52 | 天体写真 | Comments(7)


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