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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)

モノクロCMOSの解像度は活かせないの?

★実はガッカリしてたり

分かってはいたんですがねぇ、日本のシーイングの悪さは。

ASI1600のカラー版MCとモノクロ版MMの解像度の差について、
先日、昼間の風景で比較した際には、圧倒的にMMの解像度が高いことが確かめられました。

f0346040_15313874.jpg
  ※左:MM 右:MC (いずれもシャープ処理なし)

ところが、いざ天体で撮影してみると そんなに差が無いんですよねぇ。
恐らくは、シンチレーションの影響が大きいのでは無いかと推測されるので、すこしゴソゴソ『考察ごっこ』してみます。


★0.5秒露光のM42の挙動は・・・

いざ撮影してみてビックリしました。トラペジウムがですね、まさに踊り狂ってるんですよ。・・・風も無いのに。
・・・で、どれくらい踊り狂っているのかを数値的に見てみることに♪

ちなみに、コンポジットの速度がVer6.5と比べて15倍以上低速なステライメージ7は個人的に好きになれないのですが、それでも非常にありがたい機能があります。
それは、基準星を指定して位置合わせをした際にサブピクセル単位での並進ズレ量を表示してくれるという機能です。

f0346040_14354276.jpg
こんな風にX座量とY座標について、どれだけ位置がずれたかを表示してくれます♪
この数値を(残念ながらコピペできない仕様なので)手作業でEXCELに打ち込むと、ズレの挙動が視覚化できます。


★0.5秒露光×24コマの挙動

VMC260L(1860mm)+ASI1600MM-COOLで撮像したM42について、上記の手法で並進ズレの様子を視覚化してみます。

f0346040_14445148.jpg
ちょっと分かり難いですが、横軸がY方向のズレで縦軸がX方向のズレです。(単位はピクセル)
ざっくり言って、横軸が赤経方向に近く、縦軸が赤緯方向に近いです。
・・・ぎゃー!
まるでランダムウオーク。ダメだこりゃ。

さて、ASI1600MMとVMC260Lの組み合わせの場合、1ピクセルの角度は約0.42秒となりますので、上記のグラフを秒角単位に変換してみると

f0346040_14484074.jpg
こんな感じになりました。
これを元に最小自乗法で回帰直線で近似して、そこからの偏差をスキャッタプロットしてみると

f0346040_14583383.jpg
システマチックな運動(今回の場合は主として極軸エラーに伴う並進運動)以外のふらつきが上記のようになると推定できます。
ちなみに横軸の方がふらつきが大きいのは主として赤道儀のピリオディックモーションの影響かと思われますが、それにしてもシンチレーションの影響が非常に大きく、たった12秒間の間にこんなに動き回られたのでは、せっかくのMMの高解像度も活かせるわけがありません
また、10~15秒露光した際に星像がボテッとしてしまうのも仕方ありませんね。なにしろ、肝心の被写体が動き回っているのですから(笑)。


★標準偏差を求めてみる

実際の撮像素子上における星像のふらつきを視覚化して、(データ数がたったの24個ですから有意性は低いですが)ばらつきの尺度として標準偏差を求めてみます。

f0346040_15221831.jpg
ざっくり言って、今回の撮影条件だとシステマチックな並進運動を排除したとしても、
 X軸方向に約±1.5ピクセル分のふらつき
 Y軸方向に約±3.0ピクセル分のふらつき
があることが分かりました。

・・・ということは、
横方向に3ピクセル、縦方向に6ピクセルにわたって星の光が分散してしまっていることになりますので、MMの解像度が活かせるわけが無い・・・・てな結論に達してしまいました。

あ~あ。

要するに、ASI1600MM-COOLの解像度を無駄にしたくないなら焦点距離はおよそ600mmが限界で、それ以上長焦点の望遠鏡を使ってもボケるだけ、てなことになっちゃいますね。(ベイヤー構造を持つMCの場合は、1200mmくらいまで焦点距離が伸ばせる?)もちろん補償光学系を使えば別でしょうが・・・。

いや、待てよ。
逆に考えると、MCで1200mmで撮影したのとMMで600mmで撮影したのが、ほぼ同じ解像度ということになるなあ。

・・・BORG89ED(600mm)とか、カプリ102ED(700mm)とか、R200SS(800mm)とか、結構相性が良いのかも・・・・。
あるいはVMCにレデューサ2枚重ねとか、何らかの形での縮小光学系を構築するとかも考える必要があるかも、です。


(注)春から夏にかけての高シーイング時には別の結果が出ると思います。
また、最大エントロピー法などの画像復元処理によって解像度はアップできるとは思いますが、果たしてMCとMMの差が出るほどかというと・・・・。


<お約束>
あぷらなーとは統計処理に関しては素人なので、色々と勘違いしている可能性があります。
あくまで『検証ごっこ』という名のお遊びなので、結果は鵜呑みにしないでください♪



by supernova1987a | 2017-01-02 23:10 | 天体写真 | Comments(13)

「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)

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)

ASI1600MM-COOLを使ってみる③

ASI1600のMCとMMの画像比較、第3弾です。
今回は惑星撮影を想定して、大気の揺れでユラユラしている低空の建物を題材にしてみます♪

★SER動画からのスタッキングではどうだ??

800mmほど遠方の電波塔をツインBORGで撮影し、MMとMCそれぞれの画像をスタッキングしたものを比較してみます。(今回はMCで撮像した動画をスタッキングした後、モノクロに変換して比較しています)

f0346040_15544593.jpg
※左:ASI1600MM-COOL 右:ASI1600MC-COOL (それぞれ元画像の300%表示)

おっ!さすが150枚スタックの効果絶大で、一見MCの画像とMMの画像の区別がつきません。

★画像復元を試みてみます

上記の画像それぞれに、最大エントロピー法(多段階)とアンシャープマスクを施して、限界まで解像度を上げて比較してみます。

f0346040_21502899.jpg
一見同じように見えますねぇ。なにしろ、もともとが陽炎のようにユラユラしている低空の風景ですからカメラの性能差が出にくいのかも知れませんが、それでもよく見るとMMの方には偽解像が見られず自然な描写になっていることは分かります。

おそらく、シーイングが悪い(シンチレーションが大きい)時にはMMとMCの差が出にくいことが予想されます。


★というわけで、今回の成果

ASI1600MC-COOLとASI1600MM-COOLについて

 ①MCよりもMMの方が同じゲインでも明るく写るが、昼間での比較は難しい
 ②MCよりもMMの方が解像度が高い
 ③解像度の差は画像処理しても埋まらない
 ④MMのLとMCのRGBを合体してLRGB合成する手法は理解した
 ⑤シーイングが悪いとMMとMCの差が見えにくいかも知れない

といったところでしょうか。
ふう・・・。面白かったけれど疲れたぁ。

そんなことよりも、肝心の天体は?

いやー、ここまでの撮影は全て月曜に行ったのですが、昼間晴れてたのに夜になるとドン雲りでアウト。
いつになったら、実戦投入できるのでしょうかねぇ・・・・・。


by supernova1987a | 2016-12-10 06:40 | 機材 | Comments(8)

ASI1600MM-COOLを使ってみる②

★今回ツインBORGで狙うのは・・・
f0346040_15061166.jpg

あいにく昼間なので、遠くの建物を撮影してみます。
せっかくですから、期待通り
 「同じ画素数でもカラーよりもモノクロの方が感度が高く、解像度も高いのか??」
を簡単にチェックしてみます。

だいぶ前にEXCELのVBAを使ってベイヤー画像のデモザイク処理のシミュレーションをした際、思いの外デモザイク処理による解像度低下が見られたので、そもそもデモザイク処理が不要なモノクロカメラであれば、相当に解像度が上がるのでは無いか?というわけです。
ちなみに、シミュレーションの結果、(一切のノイズが無い場合に)モノクロカメラで下記のように写せる対象は
f0346040_22343212.jpg
ベイヤー型カラーカメラで撮影してモノクロ現像すると、下記のようになることが分かりました。
f0346040_22353681.jpg
さてさて、実写でも
カラーカメラとモノクロカメラとで上記のような差異は出てくるのでしょうか??


★同時に撮影したMMとMCの画像(無加工)の比較

遠くの建物を撮影した画像を、200%で比較してみると、こんな感じです。

f0346040_15313874.jpg
★左画像
[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=76(Auto)
Flip=None
Frame Rate Limit=Maximum
Gain=50
Exposure=0.0004
Timestamp Frames=Off
Brightness=1
Gamma=50
Temperature=24.7
Cooler Power=0

★右画像
[ZWO ASI1600MC-Cool]
Debayer Preview=Off
Pan=0
Tilt=0
Output Format=Fits files (*.fits)
Binning=1
Capture Area=4656x3520
ColourSpace=RAW16
Hardware Binning=Off
High Speed Mode=Off
Turbo USB=80
Flip Image=None
Frame Rate Limit=Maximum
Gain=50
Exposure (ms)=0.00046
Timestamp Frames=Off
White Bal (B)=80
White Bal (R)=50
Brightness=1
Gamma=50
Sensor Temp=26.2

実際にはMCの方がかなり暗かったので後からレベル調整を加えてあります。

MCの画像に比べてMMの方が圧倒的に解像度が高いことが分かります。恐らくこの辺がベイヤー配列素子のデメリットなのでしょうね。



★比較しやすいようにMCの画像をモノクロ化してみます
f0346040_15393173.jpg
やはり左画像(MM)のほうが数段シャープです。恐るべきはMMのシャープさでして、これ、ウェーブレットはもちろんのこと、アンシャープマスクやレベル調整すらしてない素の画像なんですよねぇ。シミュレーションで予想されたこととは言え、かなりビックリ。

短焦点BORG特有の浅い被写界深度も明瞭で、ピント合わせがすごく楽でした。




★「素のMC」対「MMのL+MCのRGBでLRGB合成」
天体と違い、昼間の風景ですのでウェーブレットは(局所的には良いですが)全体的に画像が荒れるので見送り、本題の下記比較をやってみます。

 左:L画像:MMの素画像 RGB画像:MCの素画像 でLRGB合成したもの
 右:素のMC画像

f0346040_15475372.jpg
おお!良い感じです♪
ちゃんと目論み通り、MMの解像感を保ったままMCの色情報を使ってカラー化が成功しました。

そうそう。念のためお断りしておくと、全体像はお見せできません。
ツイン鏡筒は原理上パララックス(視差)が避けられませんので、被写体との距離により記録位置が異なるため、無理矢理合成すると周辺部のLとRGBがズレまくって悲惨なことになったからです。

無論、天体ならパララックスは生じませんので大丈夫だと思います。

★★★以下続きます★★★



by supernova1987a | 2016-12-08 00:11 | 機材 | Comments(14)

ASI1600MM-COOLを使ってみる①

★ASI1600MM-COOLをとりあえず・・・

昼間の風景で動かしてみることにしました。
ただし、本命の天体撮影ではMCとMMのダブル運用を目論んでいるので、その軽いテストも兼ねて頑張ってみます。


★小口径だけど、これはこれでアリかな??

目論むのは、ASI1600MM-COOLでL画像(輝度データ)、ASI1600MC-COOLでRGB画像(色データ)をそれぞれ撮影し、後からLRGB合成するという戦法です。
1本の鏡筒でいちいちカメラを付け替えるのは大変なので、色々と運用方法を考えたのですが、今回は「王道」を行ってみます。この日に備えて、BORG60EDは同一鏡筒を2本確保していたのですよぉ♪

というわけで、

出でよ!ツインBORGっ!!

f0346040_15055507.jpg
f0346040_15061166.jpg
それぞれのBORG60EDには、(軍資金が足らなくてレデューサ2個は買えなかったので)レデューサ代わりのケンコーACクローズアップレンズを組み込んであります。
そして一方にはASI1600MM-COOL、他方にはASI1600MC-COOLを装着しました。


★今回はノートPCにも無茶してもらいます

おそらくこんなアホな使い方をしている人は居ないと思いますが、
 ASI1600MC-COOL → USB3ポート → SharpCap2.8
 ASI1600MM-COOL → USB2ポート → SharpCap2.9
と接続して、1台のノートPCで「同時撮像」が可能か、ダメ元で試してみます。
いや、無謀なのは分かってますが、使用するポートとソフトを別々にすれば変な衝突も回避されたりして・・・・などという「お遊び」です。

すると・・・・

あれれ!?

f0346040_15134810.jpg
 ※画面左がMC-COOL、画面右がMM-COOL

ど、同時に動いちゃった♪

ちなみに、上記画面はそれぞれ5~8FPS位で同時にキャプチャしている様子ですが、1600×1200のROI(クロップキャプチャ)を掛けているのが幸いしたようです。さすがにフル画素で試してみるとそれぞれ0.1FPS前後になっちゃったので、ちと苦しそうです。


★★★以下続きます★★★



by supernova1987a | 2016-12-07 01:03 | 機材 | Comments(10)

ASI1600MM-COOLの運用方法を『妄想』する


★そもそもASI1600MM-COOLをポチった目的は・・・
f0346040_01544720.jpg

せっかくASI1600MC-COOLというカラー冷却カメラがありながら、そのモノクロ版であるASI1600MM-COOLを追加したのには理由がありまして
・・・別にナローバンドをやろうとか、そういう高尚な志ではなくて、カラー版のASI1600との『同時運用』がやりたかったのです(やせ我慢)。

カラー版のカメラは(一般のデジカメもそうですが)ベイヤー配列の素子が用いられているため、1600万画素であったとしてもGRBGの4素子で1つの画素を構築しますので、単純に考えて実際には400万画素相当の解像度しか出せないはずです。(昼間の風景ではそれを軽減するために、人間の目の感度が高い緑の光をうけるG素子をRやBの2倍配置することが功を奏するはずですが、赤い星雲の場合に効いてくるのはあくまでR素子ですので、やはり解像度は1/4と解釈するべきかと)

また、各画素1つ1つについて考えるとRやGやBのカラーフィルターが付いている分、受け取れる光の量は1/3以下に低下していると考えられます。

以上から、赤や青の星雲を撮影する場合、おそらくモノクロカメラは同じ画素数のカラーカメラに対して、感度も高くて解像度も3~4倍高性能なのでは?と邪推するわけです。ちなみにベイヤー配列という概念自体がありませんので、モノクロカメラの場合「現像処理(デモザイク処理)自体」が不要となります。

ただし、得られる画像はあくまでモノクロなので何らかの手段で色情報を与えてやらなければなりません。
一般的にはモノクロカメラにカラーフィルターを装着し、Rフィルタで撮影した画像・Gフィルタで撮影した画像・Bフィルタで撮影した画像の三種類のデータをPCで合成してカラー化(RGB合成法)するか、RGB画像に加えて、フィルター無しの画像(L画像)を撮影して、輝度データと色データを最終的に合成(LRGB合成法)する手法がとられます。

ちなみに、RGB合成法はフィルムカメラ時代(高校生の頃)にやったことがあります。
T-MAX400ネガを装填したカメラにカラーフィルターを付けて惑星などを撮影したものを自家現像した後、暗室でそれぞれ色別に手動(手焼き)コンポジット。できあがったプリントをカラーネガを入れたカメラにフィルターを付けたもので多重露光で複写合成。という荒技ですが(笑)。文化祭の展示では「モノクロフィルムでカラー写真を撮る~三色分解カラー合成法による火星~」なんて仰々しいタイトルをつけて、処理過程とともに意気揚々と展示しましたが、展示を見た一般生徒には「そもそもモノクロフィルムでカラー写真を撮る意味が分からん」とスルーされました(笑)。

さて、今回目論むのは、モノクロカメラにフィルターをかまして撮影するRGBチャンネルの代わりに、手持ちのASI1600MC-COOLのカラー画像を用いることで、フィルターワーク無しで「手抜きLRGB合成」をやっちゃおうっていう作戦です。(実際に、実践しておられる方も多いと思いますが)


★という訳で、MM+MCのダブル運用方法を『妄想』

たとえば、フリップミラーを使って・・・・
f0346040_02304789.jpg
MMとMCをワンタッチで切り替えて撮影するとか・・・・
が考えられます。

あと、受け狙いの「ネタ」としては

f0346040_02324138.jpg
双眼装置で光を2等分して、一気にMMとMCを露光するとか(笑)
・・・あ、あくまでこれはギャグです。ごめんなさい。
(本当はペリクルミラーを使ったビームスプリッターの転用とかも妄想しましたが、色々難しそうなので断念・・・・)


そのほかの構想としては・・・・・


ASI1600MM-COOLとASI1600MC-COOLをそれぞれ別な望遠鏡に装着して
f0346040_03354745.jpg
二連装同時露光しちゃう!とか、ですかねぇ。

本当は「同一機種の二連装が最強」だとは分かっているんですが、さすがに大きな口径の同一鏡筒を揃えるのは苦しいので、安価な小口径機で連装させるか、似たようなスペックの2本で妥協するしかありませんね。海外製の安いニュートン反射の二連装とか面白そうですが、たぶんスパイダーの角度を厳密に揃えたり光軸を調整したりするのが大変な気がしますので、やはり簡単に連装できるのは屈折望遠鏡ですかねぇ。

たとえば、上記写真のように「カプリ102ED+笠井のフラットナー」&「BORG89ED+マルチフラットナー」の組み合わせなら、そこそこ似たような画角になりそうです。ただし、過去に「(望遠鏡の)異種混合作戦」を決行して惨敗したのがこの2本の組み合わせ。なんか画面の部分部分によってコンポジットがズレちゃうんですよねぇ。おそらく、ディストーション(歪曲)などの傾向が望遠鏡によって異なるのが原因かと推測するのですが、こればかりは補正が難儀しそうです。

そういえば!実は小口径機(6cm屈折)で良いなら、すでにツイン準備整ってたりして・・・・。まずはココからですね。

★★★以下続きます★★★


by supernova1987a | 2016-12-06 06:33 | 機材 | Comments(12)


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