PlayerOneの非冷却カラーCMOSカメラUranus-Cは、CP+2023・CP+2024のサイトロンジャパンさんセミナーにて2年連続でトークしたとおり、お気に入りのカメラです。
Uranus-Cは非冷却でありながら、非常によく写るカメラなのですが、なんと冷却版の「Uranus-C-Pro」が登場しました。いつか使ってみたいと思っていたところ、今回、天文仲間から実機を借りることができましたので、早速レビューしてみましょう♪
★冷却の効果はいかほどか?
もともと高性能なUranus-Cですが、強いて弱点を上げるとすれば、高温時に『酩酊ピクセル』が多発する点です。そのため、涼しい季節には問題なくても暑い季節だと少々不利になります。今回の「Pro」では冷却機能が実装されたことで、この弱点が解消したことが期待されますので、得意のダークフレーム時系列解析にて、冷却の効果を確かめてみることにしましょう。
Uranus-C-Proについて、ゲイン240・30秒露光のダークフレーム32コマを時系列解析した結果は下記のようになりました。
また、嬉しい誤算として外気温が28℃という条件下でも余裕で-10℃まで冷却できた点も秀逸だと思います。
★リードノイズの測定ごっこ
公称によれば、非冷却版のUranus-Cと冷却版のUranus-C-Proとでは、リードノイズがガクンと減るHCG(ハイ・コンバージョン・ゲイン)
モードの発動タイミングが異なる仕様のようです。非冷却版ではゲイン180で発動するのに対し冷却版ではゲイン210で発動とのこと。HCGモードの発動前後のゲインでは大幅にノイズ量が変動しますので、正確な発動ゲインを知ることは実写時のゲイン設定に欠かせません。経験上、公称データであったとしてもミスプリや予告無しの仕様変更がなされることもあるため、実際にはどうなのか実機でテストしてみましょう。
ゲインを0~600まで30刻みでシフトしながら撮像したバイアスフレームをMATLABで書いた自前のコードで解析した結果、設定ゲインとリードノイズの関係は下記のようになりました。
それでは、具体的にどのゲインでHCGが発動しているのかを特定するために、ゲイン210付近を1刻みでシフトしながら解析をしてみましょう。すると・・・
★ユニティゲインを測定ごっこしてみる
ユニティゲインとは、大まかに言って「輝度値が光電子数と一致するゲイン」のことを指しますが、公称グラフを見る限りどうやら非冷却版と冷却版とでその値が異なるようです。
果たして本当にそうなのか、早速ユニティゲインを実測してみましょう♪
詳細は過去記事で触れているので割愛しますが、光(正確には光電子)が粒子性を持つことを利用し、そのショットノイズ(到来個数揺らぎ)を測定することで実際にどれだけの光電子を捕らえたかを推測できます。その結果から、実際のゲイン(言わば増幅率)を推測するという作業になります。
ゲインを0~480まで30刻みでシフトさせながら、各ゲインにおいて低輝度側も高輝度側もサチらないような範囲で露出時間を7段階に変えてフラットフレームを撮像します。
なかなかいい線を行っていると思いますが、低ゲイン側がちと不気味ですね。対数グラフに直すとわかりやすいのですが
このグラフの縦軸の数値が1となる横軸の値がユニティゲインとなりますので、それらしき近傍を上記の解析で求めた指数関数で補完して探ってみましょう。
以前解析した非冷却版のUranus-Cでは、ユニティゲインが188付近だと実測されたので、公称の通りユニティゲインが異なることが確認できました。いわゆるデジカメのISO感度と異なり天体用CMOSカメラの「ゲイン」なるものは相対的なものですので、どこを「ゼロ」にするのかによって如何様にも表記できます。要するにそのカメラで最も低感度となるゲイン設定値を「ゼロ」と呼んでいるだけなので、冷却版のUranus-Cはある意味で『非冷却版よりも低感度で撮影することが可能になった』とも解釈できますね。ただし、それがアナログ処理なのかデジタル処理なのかは不明です。
★DPS機能の挙動はどうか?
PlayerOneのCMOSカメラの特長として『ピクセルマッピング的ななにか』で不良ピクセルを無効化するDPS機能が上げられます。個人的にはZWOのHPC機能と同等なものだと妄想しているのですが、SharpCapのホットピクセル除去機能やSVBONYの旧ドライバに見られたノイズリダクションのような随時判定型の異常値弾きではない(ように観察される)ため、いわゆる星喰い現象や色ズレ現象が起こらず、ライトフレーム中のホットピクセルとダークフレーム中のホットピクセルの相関が崩れる心配もない点で、大好きな機能です。
では、冷却版のUranus-C-ProのDPS機能は非冷却版のUranus-CのDPS機能と異なるのか、観察してみましょう。
すると・・・
ででん!
以前観察した非冷却版のUranus-Cと今回の結果を比較すると下記のようになり、それぞれのDPS設定は酷似していることが想像されます。
前述のようにUranus-C-Proではさらに冷却によるノイズ低減効果が加わりますので、星雲などがとても良く写るのではないかと期待が膨らみます。
★実用的な最高ゲインはいくらか?
私個人は、ダイナミックレンジの低下よりもリードノイズの低減効果と量子化ノイズの低減効果が大きく効くケースで撮影をしているために『ゲインは高ければ高いほどうれしい』という価値観を持っています。ただし、これまでの経験上、Poseidon-C-Proのように「ゲインを上げすぎると縞ノイズが発生する」ケースやASI294やSV405のように「あるゲインよりも上げると出力bit数が一気に低下する」ケースにも遭遇しているため、安心して使える最高のゲインはどこかを調べておきたいところです。Uranus-C-Proの場合はむやみにゲインを上げすぎると不気味なヒストグラムになることが観察されたので、その閾値がどこにあるのかを確かめておきましょう。
ゲイン500付近のフラットフレームの輝度ヒストグラムを観察すると、下記のようにゲイン501からデータが欠損しているような気色悪さを感じました。
ひょっとすると、このあたりからはデジタルゲイン(いんちきゲイン)でデータをストレッチして高感度に見せかけているだけなのかもしれません。ASI294系のように「閾値を境に情報量が一気に半減する」ような極端な不具合ではありませんし、この手の現象は色々な機種でしばしば遭遇するので、それほどこだわる必要は無いと思いますが、今回の種々の解析ごっこの結果をふまえ「Uranus-C-Proはゲイン210~500の範囲で運用するのが美味しそうだ」ということにしておきましょう。
ああ、早く星雲の実写テストをしてみたいぞ♪
★★★お約束★★★
○本レビューは天文仲間からお借りした個体を元にして行ったもので、『企業案件』ではありません。
○あぷらなーとは専門家ではありませんので、解析結果については一切保証できません。
○本記事の内容に関しては、あぷらなーと独自の解釈や価値観が含まれていますので、あまり信用しないでください。
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風邪ぎみ
at 2024-07-26 21:36
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2ヶ月ほど前にこのカメラを購入しました。小銀河をライブスタックで撮影していますが、ASI294MCではノイズが多くて気になるのでこの機器を思い切って購入しました。確かにノイズは少ない印象ですが、天気も悪くなかなか使いこなせていません。次回の実践撮影編を楽しみにしております。最適な撮影条件を決める手がかりとしたく思っています。
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supernova1987a at 2024-07-29 07:41
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ぽんこつ1号
at 2024-08-01 20:47
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機械ヲンチなぽんこつ君の素朴な疑問ですが、
ペルチェから出た排熱で露取りヒーターとかできないんですかねぇ。
ペルチェから出た排熱で露取りヒーターとかできないんですかねぇ。
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supernova1987a at 2024-08-18 13:26
> ぽんこつ1号さん
最近は結露防止ヒーター内蔵のカメラも増えてきましたが、おっしゃるとおり廃熱利用というのもうまい手かもしれませんね!
最近は結露防止ヒーター内蔵のカメラも増えてきましたが、おっしゃるとおり廃熱利用というのもうまい手かもしれませんね!
by supernova1987a
| 2024-07-16 02:13
| 機材レビュー
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