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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)

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③


ゲインと露光時間にまつわる「検証ごっこ」第3弾です♪

★短時間露光のデータを見ていると・・・

あらためてシーイングの影響を受けていることを実感します。
以前の記事↓で
シンチレーションにより、星が不規則に動き回る様子をチェックしてみましたが、今回は星の位置では無くて変形の様子を見てみます。

ゲイン400+0.5秒露光を4秒間連写する間の星像の変形は下記の通りです。
f0346040_23000881.jpg
いやー。ハデに変形してますなぁ。
ちなみに4秒露光の場合はこれらが積算されて写っていることになるので、ボケボケの像になるのも仕方ありませんね。

では、変形していつつも0.5秒露光の位置合わせコンポジットで多少なりともラッキーイメージング的な効果は得られるのでしょうか?

f0346040_23163386.jpg
 左:ゲイン400+4秒露光
 中:ゲイン400+0.5秒露光×8枚加算コンポジット(位置合わせ無し)
 右:ゲイン400+0.5秒露光×8枚加算コンポジット(位置合わせ有り)

位置合わせをした右の星像が若干シャープになったような「気も」しますが、大差ないですね。
むしろ、ダーク引きもホット&クール除去処理もしていない素の画像を処理しましたので、コンポジットの最中に「天然ディザリング」された結果、右のノイズが非常に少なく見える点はメリットと言えましょうか・・・。

ノイズが・・・ノイズが・・・・ノイ・・・

・・・んっ?!
よく見ると、
真ん中の画像だけ変だぞ!!

分かりましたでしょうか?
ちと中心部を拡大してみますね。

f0346040_23252326.jpg
  左:ゲイン400+4秒露光 右:ゲイン400+0.5秒露光×8枚加算(位置合わせ無し)

位置合わせ無しで加算コンポジットした方は、至る所に「黒いポツポツ」が出てる!

ぎゃー!
なんだこりゃ?

以前見つけたクールピクセルだと判断するのは簡単ですし、ステライメージのクールピクセル除去を使えば一発で消えるんですが、どうも腑に落ちません。
だって、ほんとうにクールピクセル(デッドピクセル)なら、左の4秒露光の画像にも現れないと変です。

・・・・これは謎です。
ここまできて、ついに「短時間露光+多数枚コンポジット」の致命的弱点を見つけてしまったのか??
うーむ。今回ばかりは、仕組みを推測することすら不能。・・・・降参です(涙)。

ま、実害はほとんどなさそうですが、気色悪い。

行き詰まったので、以下、続きません(汗)

by supernova1987a | 2017-01-15 22:07 | 天体写真 | Comments(8)

月夜の楽しみ?検証ごっこ②

ZWOの冷却CMOSカメラASI1600MM-COOLについて
ゲインや露光を変えた場合の星雲の写りについて「検証ごっこ」の続きです。

★対決③ゲインと露光の両方を変えた場合

 ゲイン200+16秒×1コマ
  VS
 ゲイン400+0.5秒×1コマ
  VS
 ゲイン400+0.5秒×32コマ加算

を比較してみます。
f0346040_22260356.jpg
  左:ゲイン200+16秒露光 右:ゲイン400+0.5秒露光

当然のことながら右の方が暗くなります。また、シンチレーションの影響で星像がいびつに変形していることが分かります。
また、ゲイン400のままだと4秒露光程度でトラペジウムはサチってしまいますが、左はゲインを200まで下げているので16秒露光でもサチっていません。前回の記事の通り、この設定はゲイン400なら約1.6秒露光に相当するからです。

次にゲイン400+0.5秒露光のコマの輝度値を4倍に処理してみます。
f0346040_22295897.jpg
  左:ゲイン200+16秒露光 右:ゲイン400+0.5秒露光(レベル調整)

だいたい同じくらいの明るさになりましたが、当然ザラザラです。

次に0.5秒露光のコマを4コマ加算コンポジットしてみます。

f0346040_22422254.jpg
  左:ゲイン200+16秒露光 右:ゲイン400+0.5秒露光×4コマ加算

これでレベル調整無しでもほぼ同じ明るさになりましたが、画像の滑らかさはG200+16秒の方が圧倒的に上ですね。
ちょうど前回比較したゲイン200+16秒露光とゲイン400+2秒露光の比較と同様の結果となりました。

では、0.5秒露光のコマを32コマ加算コンポジットしてみましょう。
f0346040_22325820.jpg
  左:ゲイン200+16秒露光 右:ゲイン400+0.5秒露光+32コマ加算(レベル調整あり)

この場合、4コマ加算した段階で目標の明るさに達してしまいますので32コマ加算処理の後、レベルを下げています。
いかがでしょう??
ほとんど両者の見分けがつかなくなりました。

最後に、それぞれデジタル現像して暗部を少し炙り出してみます。
f0346040_22482311.jpg
  左:ゲイン200+16秒露光 右:ゲイン400+0.5秒露光+32コマ加算(両者デジタル現像処理)

やはりほとんど見分けがつきませんね♪

★というわけで今回の「検証ごっこ」の結論は

ゲインと露出の両方を変えても、総露光時間が同じなら、ほぼ同等の写りとなる。

ということが分かりました。


撮影が進まないので、まだ「検証ごっこ」続きます♪








by supernova1987a | 2017-01-12 23:33 | 天体写真 | Comments(4)

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)

「長露光&少数枚」VS「短露光多数枚」の検証ごっこ

・・・目論んでいた『年越しバラ星雲撮影作戦』が失敗したので、ごそごそと「考察ごっこ」です。 

★永遠の課題かも知れません

フィルム時代と異なりデジタル機器が発達した今日では、昔は考えもしなかった疑問が出てきて頭を悩ませます。

例えば、
 総露光時間が同じ時、「長時間露光+少数枚コンポジット」と「短時間露光+多数枚コンポジット」とでは、どちらが良いのか??
などという。
これ、悩んでいる人多いと思うんですが・・・。

ここで火を見るよりも明らかなのは
 露光が多すぎてサチって(飽和して)しまった画像は救いようが無い
ということです。

また、逆に、
 露光が少なすぎて写ってないものは、いくら重ねても出てこない
ということも予想されます。


★そもそも光とは・・・

高校物理で習った通り、光には波動性と粒子性の両方を有しています。
このうち、デジタル素子の「感光」に関わってくるのは主に粒子性で、基本的には

 波長が短い(振動数が高い)光=1粒のエネルギーが高い
 波長が長い(振動数が低い)光=1粒のエネルギーが低い

 明るい光=単位時間当たりの粒子数が多い(たくさん粒々が飛んでくる)
 暗い光=単位時間当たりの粒子数が少ない(粒々が時々しか飛んでこない)

と解釈されます。
ここでややこしいのは、暗い星からは暗い光が飛んできているのではなくて、明るい星と同じエネルギーを持った光の粒が飛んできているんだけれど、その数が少ない(頻度が低い)ということです。(スペクトル型が同じという仮定で)

<飛んでくる光のイメージ>

f0346040_07422383.jpg
CCDやCMOSなどのセンサーは、この飛んでくる光の粒を1粒受け取るごとに光電効果によって光電子を生成し、その光電子の数をカウントして「輝度情報」として出力していると考えられます。

f0346040_07434982.jpg
ということは、短時間露光の場合には対象が「全く写っていない」のではなくて「時々写っている」と解釈することもできます。
加算コンポジットでは、各時系列のシグナルを全て合計することになりますので、下記のように理論上は一気に露光した場合と同じ結果が得られるはずです。
(通常の加算平均では低輝度部分の荒い階調が丸められてしまうのでダメ。ステライメージの加算平均は、内部で上手く処理しているので大丈夫らしい)。
f0346040_07504199.jpg
★ただし、実際には・・・

ここまでの考察は、あくまで「ノイズが無い場合」に「カメラ側が余計な処理をしていない」ことを想定していますので、実際は色々とおかしな事が生じると思われます。例えば、ASI1600の場合、ゲインを139に設定することで光電子1個が輝度値1に相当するようにカウント(ディスクリレベルを1粒子にした状態?)してくれますが、そもそも検出できる光子数の閾値(スレッショルド)がいくらなのかは不明です。そのため、光子数が0~10までは輝度値が0、光子数11で輝度値1、光子数12で輝度値2・・・・などということが起こっているかも知れません。この場合は、短時間露光で閾値に達しない場合は、いくら加算しても、文字通りゼロのままと言うことになり得ます。
(フィルム時代のアヤシいテクニック「前露光処理」とかでスレッショルドまで撮影前に引き上げれば解決したりして・・・・(笑))


★検証ごっこ開始♪

というわけで、以前撮りためたデータを使って、「検証ごっこ」をやってみた。

<共通データ>
望遠鏡:VMC260L+レデューサ+LPS-P2フィルタ
カメラ:ASI1600MM-COOL
赤道儀:ニューアトラクスノータッチガイド
対象:オリオン座大星雲M42
※ダークファイル減算は行わない
※ステライメージでホット&クールピクセル除去は行う

<ASI1600MM-Cool撮像データ>
Pan=0
Tilt=0
Output Format=Fits files (*.fits)
Binning=1
Capture Area=4656x3520
Colour Space=MONO16
Hardware Binning=Off
High Speed Mode=Off
Turbo USB=84(Auto)
Flip=None
Frame Rate Limit=Maximum
Gain=400 ←ここは共通にして
Exposure=0.499999 ←ここだけ変える
Timestamp Frames=Off
Brightness=1
Gamma=50
Temperature=-10.1
Cooler Power=7
Target Temperature=-10
Cooler=On



★撮って出しで比較
f0346040_08041679.jpg
  ※左:8秒露光 右:0.5秒露光

同じゲイン400で1コマ撮りですから、当然8秒露光の方が明るく写りますね。

さらに中心部を拡大するとこんな感じです。

f0346040_08055139.jpg
  ※左:8秒露光 右:0.5秒露光

ゲイン400だと、8秒露光でもトラペジウム付近がサチっていることが分かります。反面、0.5秒露光ではシンチレーションの影響で星像が不規則に歪んでいます。


★コンポジットで比較

それではいよいよ本題です。

8秒露光のコマは12コマ分コンポジットします。(総露光時間は8×12=96秒)
0.5秒露光のコマは192コマ分コンポジットします。(総露光時間は0.5×192=96秒)

さて、両者の間に差は生じるでしょうか??

f0346040_08183861.jpg
※左:8秒露光×12コマ 右:0.5秒露光×192コマ
(ステライメージでデジタル現像処理)

ん??
これ、ほとんど差がありませんよ?
・・・ていうか、中心部がサチってない分、0.5秒露光の方が良さげにも見えちゃいます。

さらに拡大して比較してみます

f0346040_08211233.jpg
※左:8秒露光×12コマ 右:0.5秒露光×192コマ

やっぱり、ほとんど同じです。

ただし、詳細に見ると0.5秒×192コマの方は、いわゆる「縮緬ノイズ」が出ています。極軸合わせを適当にしたためガイドエラーをコンポジット時に補正したことになりますので、ノイズが一方向に流れて描写されたものかと思われますが、よく考えると8秒露光も同じだけのガイドエラーを拾っているハズなので、結果として「ノイズの差はある」と解釈できますね。


★暗い部分を炙り出してみる

それぞれの画像を2×2ビニングして、暗部を炙り出してみます。
f0346040_18474855.jpg
※左:8秒露光×12コマ 右:0.5秒露光×192コマ

強引な処理を施したので短時間露光の方は縮緬ノイズがさらに目立っちゃいましたが、暗部の描写自体は遜色ないかと・・・。


★今回の「検証ごっこ」まとめ

ASI1600MM-COOLを-10度+ゲイン400で運用した場合、
 8秒露光×12コマコンポジットした場合と
 0.5秒露光×192コマコンポジットした場合とでは
M42の描写はほとんど差が無いが、
詳細に見ると
 ☆階調は(サチらない分だけ)0.5秒露光の方が有利
 ☆シャープさは(ラッキーイメージング効果で)0.5秒露光の方が有利
 ☆ノイズは(スレッショルドの影響?)8秒露光の方が有利
といったところでしょうか。


<お約束>
あぷらなーとは電子機器のド素人なので、この記事はあくまで『遊び』です。
よって、図示した概念はほとんど『妄想』のレベルですし、結果に関してもあまり真に受けない方が良いかもしれません(笑)。

PS
新課程になっても、この分野(光電効果とか)がほとんど大学入試に出題されませんね。
面白い分野なのに、残念。

<1月10日訂正>
上記の撮影データに重大なミスがあることが発覚しました。
「ゲイン400+8秒露光」とある画像は全て「ゲイン200+16秒露光」の間違いでした。
申し訳ございません。
検証のやり直しは、下記をご参照ください。



by supernova1987a | 2017-01-01 22:03 | 天体写真 | Comments(14)

ASI1600MM-COOLのファーストライト②

★昨日の撮影素材を少し整理

ASI1600MM-COOLのファーストライトがようやく成功したので、素材を少し画像処理しました。
※8/31の撮影から110日のブランクがあった上に、条件もよろしくなかったのであくまでテスト撮影ですが・・・。


★まずは、お馴染みオリオン座大星雲M42

VMC260L+レデューサ+LPS-P2+ASI1600MM-COOLを用いてノータッチガイドした
露光0.5秒×200、1秒×99、2秒×100、4秒×100、8秒×100
の合計599コマをコンポジットして得られたL画像に、
8/31にASI1600MC-COOLで撮影したRGB画像を組み合わせてLRGB合成。

f0346040_12340896.jpg
できるだけストレートな描写を狙ったので、凄みはありませんが、とりあえずMMとMCのLRGB合成撮影法はマスターした・・・かな?


★月面はどうだ?

レデューサ付のVMC260LとASI1600MM-COOL(ROIあり)で16BitモノクロでSER動画保存したものをAutoStackert!でスタック後、ステライメージで最大エントロピー画像復元を加えてみました。

f0346040_12383488.jpg
良くないシーイングの割には、まずまずの画像が得られました。

さて、今後は本格運用を考えないといけませんねぇ。
・・・何を狙おうか・・・??


by supernova1987a | 2016-12-22 06:26 | 天体写真 | Comments(7)

ASI1600MM-COOLファーストライト①

★8月31日から・・・長かった

前回天体写真を撮ったのが8月31日。それからというもの休日の度に悪天候で、まさかの110日もの欠測日が続くという大惨事。

ところが大阪出張から帰ってくるバスの中でGPVを見てみると「真っ黒け」じゃないですか!

これは、強行ニワトリ、行くしかないでしょう♪

★今日のテーマは

先日入手したモノクロ冷却CMOSカメラ「ASI1600MM-COOLのファーストライト」が目的です。
ところでGPVの「快晴」予報は正しいと言えば正しかったのですが、湿度が90%を超えており、霧が出るかどうかの瀬戸際。あきらかに夜空はガスってて透明度が最悪。その上、シーイングも悪いという劣悪な条件でしたが、とりあえず「ちゃんと写るか」を調べたかったので「超手抜き」撮影に徹することにします。

 ①極軸セッティング:極軸望遠鏡のみ
 ②ガイド:アトラクスのノータッチガイド
 ③露光:とにかく短時間露光あるのみ
 ④夜露対策:結露したら考える
 ⑤天体導入:手動

★ブランクが長すぎて、まさかの悪戦苦闘

いやー、さすがに4ヶ月近くもブランクがありましたので、あらゆる勘が鈍ってしまっていて完全に『ど素人状態』。思いの外悪戦苦闘してしまいました。
まず、ピント合わせのためにシリウスを導入しようとしたら、いくら頑張っても写野に入ってきません。・・・よくよく調べると・・・ファインダーが狂ってました(笑)。

気を取り直して、いざ撮影を開始してしばらく経つと、妙に星像が斜めに伸びてきました。これはおかしい。光軸?スケアリング?・・・・あ!!
鏡筒を前からのぞき込んでみると、VMC260Lの副鏡が見事に結露していました。さすが湿度90%越え・・・・。

★こんなこともあろうかと

ただし、これは想定内でした。

出でよ!
中華木炭っ!!
・・・じゃなくて、
ドリンクウオーマーっ!!

f0346040_07302708.jpg
f0346040_07303820.jpg
接眼部と副鏡セルにドリンクウオーマーを巻き付けて、モバイルバッテリーで通電。ほどなく曇りは全て解消しました。格安製品でしたが、これ「当たり」です♪


★超短時間露光でM42を狙う

シーイングも透明度も最悪ですし、まずは0.5秒という超短時間露光でM42を試写してみます。

<撮影データ>
[ZWO ASI1600MM-Cool]
Pan=0
Tilt=0
Output Format=Fits files (*.fits)
Binning=1
Capture Area=4656x3520
Colour Space=MONO16
Hardware Binning=Off
High Speed Mode=Off
Turbo USB=84(Auto)
Flip=None
Frame Rate Limit=Maximum
Gain=400
Exposure=0.499999
Timestamp Frames=Off
Brightness=1
Gamma=50
Temperature=-10.1
Cooler Power=7
Target Temperature=-10
Cooler=On

1コマ画像をトリミングするとこんな感じです。
(ダーク減算は無し。代わりにステライメージでホット&クールピクセル除去処理)
f0346040_07345206.jpg
うむ-。一応写ってはいるけれど、星像がグニャグニャ。シンチレーションの影響をモロに受けちゃってます。これではさすがにステライメージの1点アライメントコンポジットでは無理っぽいので、AutoStackert!にFITSファイル200個をロードしてスタッキングすることにします。

200コマスタックした画像に対して、
 ①ステライメージでデジタル現像+トーン修正
 ②A:ステライメージで最大エントロピー画像復元処理
 ②B:レジスタックスでウェーブレット処理
 ③ステライメージで②Aと②Bをコンポジット
 ④ステライメージで軽くアンシャープマスク処理
 ⑤今回の画像をL、8/13にASI1600MC-COOLで撮影していたM42の画像をRGBとしてLRGB合成
 ⑥シルキーピクスでノイズ除去とテイスト調整
 ⑦ステライメージでスターシャープ処理とLab色彩調整

・・・すると・・・・

・・ででん!!
f0346040_07495156.jpg
おお!
なかなか良い感じです♪

と言うわけで、約4ヶ月ぶりの天体撮影は、無事ASI1600MM-COOLのファーストライトと相成りました。
めでたい♪

PS ホントは0.5秒露光200コマに加えて、1秒露光200コマ、2秒露光100コマ、4秒露光100コマ、8秒露光100コマ の合計700コマの撮像データを取得したのですが、画像処理する元気がありませんでした。次の休みにでもゴソゴソしてみます。



by supernova1987a | 2016-12-21 07:59 | 天体写真 | Comments(11)

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)


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