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『光害チョッパー』制作プロジェクト始動♪

★数年前から温めていたアイディア

自称『天邪鬼』・他称『ど変態』あぷらなーとは、『妙ちくりんな』アイディアを思いつくことが多いのですが、いざアイディアを実行に移すとなると時間がかかるものですねぇ。

それでも、ここ1~2年は、これまで「あたためていたアイディア」が色々と実現できていて嬉しい限り。
・比較明コンポジットの軌跡の途切れを解消する『イーブンオッド法』
・L-RGB同時露光を実現する『ビームスプリッタシステム』
・モノクロCMOSカメラのクールピクセルを軽減する『クールファイル補正法』
・複数の輝線が混合している領域を鮮やかに写す『リバースパレット法』
・250円で宇宙線などの自然放射線が目視できる拡散霧箱

・・・そしてついに!
『大物』(難敵)と向き合う時がやってきました。

いやー、学生時代から落雷時にパチパチと明滅する空を見る度に妄想してたんですよねぇ。

「光害は大気(中の塵など)に地上の光が反射(や散乱)してるもの。・・・とすれば、夜空がフリッカー現象起こしてるかも??」

もしそうなら(フィルターワークによる)「波長成分の弁別」以外にも『時間成分の弁別』で光害を軽減できるのではないか?
という訳です。


★フリッカー現象を正確に捉えるのは意外に困難

フィルムカメラ時代から室内を撮影する際に縞状の色ムラを生じることでアマチュアカメラマンを悩ませてきた「フリッカー現象」
蛍光灯などを交流電源下で点灯すると、電源の位相変化に伴って点滅するのが原因です。
ただし、よく考えてみると『シマ状』にムラが出るのは奇妙なことです。
実はこれ、光源にムラがあるんじゃなくて、カメラのシャッターにも問題があるんですね。

フィルム時代のカメラなら、フォーカルプレーンシャッターで高速シャッターを切る時に幕速が追いつかないので、スリット状のスキマを走行させることで「見かけ上」高速にシャッターが切れるように見せかけています。

また、近年の主流であるCMOSカメラの大半は、電子シャッターとして「ローリングシャッター」が実装されていますが、これも撮像素子全体を一気に露光するのではなく、1列ずつ順次露光する仕様になっています。ちょうどスキャナーのヘッドが動いていくイメージですね。

これらのカメラで高速移動している物体を撮影するとグニャリと曲がって写る「コンニャク現象」が有名ですが、これと似たような現象がフリッカーを撮影したときにも起こっています。ローリングシャッターは、画素列ごとに撮影タイミングがズレているので、蛍光灯が光っているときに作動する列と、蛍光灯が消えているときに作動する列が生じてしまうのです。その結果、シマシマ状のムラが写ってしまうわけで、別にフリッカー現象自体がシマシマになっているわけではありません。フリッカー現象自体はあくまで「画面全体の明滅」です。

★ASI174MC-COOLの最大の長所は

ZWOの冷却CMOSカメラASI174MC-COOLは、アンプノイズ(アンプグロー)やライン状のノイズなどが盛大に出るジャジャ馬ですが、他のカメラにはない機能を有しています。それが、全画素を同時に露光できる「グローバルシャッター」です。
ASI174MC-COOLは、このグローバルシャッターのおかけで、ASI1600などと異なりコンニャク現象が起きません。

という訳で、以前ミルククラウンの高速撮影を試みた際には、ASI174MC-COOLが大活躍しました。

さて、今回は、『夜空のフリッカー現象』が実在するか確かめることに挑戦してみます。


★街灯のフリッカー現象を捉える装備

夜空がフリッカー現象を起こしているかどうかを確かめる前に、そもそも、町中の街灯が『同時に』点滅しているのか?
を確かめるのが先決ですね。むろん、街灯の仕様(水銀灯?蛍光灯?LED?)によって点滅タイミングが異なるのは予想できますが、同じ仕様の街灯なら同時に点滅しているのかどうか見てみようというわけです。

実は数年前に試みたことがあるのですが、その際はローリングシャッター仕様のデジカメを使ったので、画面内の位置によってタイムラグがあったので確かめられませんでした。

そこで・・・

ででん!
f0346040_05315977.jpg
ASI174MC-COOL「街灯フリッカー調査装備仕様」出撃♪
ほぼ1インチフォーマットなので、20mmF1.8 レンズを装着すると、だいたい標準レンズくらいの画角になります。
適宜ROI(クロップ)を併用して8bitRAWのSER動画で撮影すると、1秒間に500コマ以上の超高速連射が可能です。


★LED街灯のフリッカー

まずは、近所のLED街灯のフリッカーを580FPSのハイスピード動画で捉えて、スロー再生してみます。

f0346040_05472493.gif
おおー、ハッキリと点滅してますなー。
正確な計算をしたわけではありませんが、1秒間に120回の周期で点滅しているようです。

次に、遠くのLED照明を撮影してみます。
f0346040_05530879.gif
やはり1秒間に120回の周期で点滅しています。

さて、面白いのはここからです。

f0346040_05542000.gif
上記画像の右端は近所のLED街灯、左上隅の光群が遠景のLED照明です。

おおっ!
同時に点滅しているではないか!
よし、やる気が出てきた♪
※見づらいですが画像右の上方にも遠方のLED照明が同じタイミングで明滅しているのが分かります。


★蛍光灯照明のフリッカー

さて、次に近所の蛍光灯照明のフリッカーを観察してみます。
なぜLEDから蛍光灯に話を移すかというと・・・

先日、回折格子を用いた自作『なんちゃって分光器』で夜空を撮影してみた結果、あぷらなーとの自宅周辺の光害は、LED照明よりも蛍光灯(など)の影響が大であることが判明したからです。


残念なことに、点滅タイミングはLED街灯とは異なっていました。
f0346040_06042097.gif
※ちなみに、ご覧の通りシマシマ状ではなく全体が同時に明滅していることが分かりますね。


★さて、いよいよ核心に迫ってみます♪

自宅周辺の(光害の主要因であることが判明した)蛍光灯系の明滅と、実際の夜空の光害が『同期』しているのかどうかを見るため、次のような解析を行いました。

①1/1000secの高速シャッターで蛍光灯と夜空を同時に露光する。
②仕様上、1秒間あたりの撮像コマ数は正確に設定できないので(揺らぎはでるが)可能な限り高速に連写する。
③撮影したSER動画をSerPlayerで現像し、TIFF出力する。
④TIFFファイルを目視でチェックし、蛍光灯が明滅のピーク(最も明るい)とボトム(最も暗い)であるコマを手動で弁別する。
⑤両者を別々にコンポジットし、夜空の輝度分布を比較する。

f0346040_06154726.jpg
※左:蛍光灯明度が最大の時 右:蛍光灯明度が最小の時 (いずれも画面右が天頂方向です)

輝度グラフを重ねて比較すると・・・

ででん!!
f0346040_06174864.jpg
 ※赤:蛍光灯明度最大時 青:蛍光灯明度最小値

左の大きな山は、蛍光灯が直接照らしている建物の輝度を拾ったものですが、右側に伸びるグラフは夜空の明るさを見たものです。
劇的な差とは言えないまでも、十分に有意な差が出たと思いませんか??

というわけで、

今回の『実験ごっこ』の暫定的結論は:
(少なくとも、あぷらなーと自宅周辺の)
光害は蛍光灯と同期して点滅しているっ!!

さあ、いよいよ画期的変態アイテム『光害チョッパー』の制作に入るとしますか!


★★★お約束★★★
<今回の検証ごっこについて>
①蛍光灯と同期している光害は、自宅のごく近傍のみかも知れません
②輝度グラフで拾った差異がゴースト・ハレーションに起因する可能性も捨てきれません
③コンポジットした枚数は高々30枚程度ですが、手作業ではこの辺が(忍耐の)限界でした。

<「俺も測定してみよう」という酔狂な方へ>
①街灯の明滅が写っても、それが正しい周期とは限りません
②たいていは『何周期かに1回』うまくカメラと同期しただけですので注意が必要です
 例:1秒に5回点滅する光源を毎秒2コマ連写のカメラで撮影すると、原理上1秒に1回点滅しているように写ります
③シャッタースピードは極力短くしておかないと、同じFPSでも明滅は写りません
 ※すくなくとも1/250sec、できれば1/1000secの高速シャッターが望ましいです。
 ※これは残光の影響を避けるための工夫です
④高速連写が不可能な場合、②を逆手に取ることにより点滅周期を推定できます。
 ※バーニア(ノギス)の原理と同じです。(モアレの様子から素子間隔が推定できるのとも似てますね)

<『光害チョッパー』について>
①正確にインターバルを制御できる装置があればライブスタックで事足りますが、現実にはムリそうです。
②正確に位相操作できる液晶シャッターがあれば、それをカメラの前にセットするだけで良さそうですが、あまりに高価です。
③(流星撮影などに用いる)回転シャッターはまさに『ローリングシャッター』なので成功しないと思います。
④『軍拡終了宣言』した身なので、手持ちのパーツ以外の出費は「2000円以内」での開発を目論んでいます。
⑤『光害チョッパー』は、単にあぷらなーとの造語です(最近、こんなのばっかり・・・汗)
⑥たぶん光害カットフィルタほどの効果は出ないと思いますので、期待は禁物です。
⑦次回記事から制作に入りますが、失敗したら、元気よく笑い飛ばしてください(これ、重要)。


by supernova1987a | 2018-04-16 06:42 | 機材 | Comments(6)

怪我に負けない②

★世間は「春の銀河祭り」絶賛開催中ですが

哀れなあぷらなーとは、怪我のため全く観測ができず、それはもう指をくわえて天リフさんのピックアップ記事あたりを眺めている毎日です。

ただし、趣味の方はそれでいいとして、本業は止められないので
アヤシげな『電子黒板もどき』を構築して、動かない右腕の手首から先だけで講義を決行
なんとか急場をしのいでいます。


ただ、実際に講義をしてみると、フリーハンドで板書する局面は良いとして、印刷されたテキストに加筆する作業が上手くいきません
起死回生の『電子黒板もどき』システムの中核を占めるYogaBookは、リアルペンによるメモ用紙への描画からのデジタル化は極めてスムーズなのですが、液晶画面への直接書き込みをする際には、その仕様が異なるため、誤作動が多いんですね・・・。
YogaTab2はじめその他のタブレット(計4機)を試したものの、誤作動が多いかミラキャストへの転送が不安定かで、事実上『全機壊滅』
・・・使い物にならん(泣)。


★というわけで、予定外の『軍拡』を・・・

ででん!
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ASUSの10インチwindowsタブレットとASUSペンの組み合わせを新規投入
ついでに、掌底での誤タッチを防止する手袋状のアイテムもポチっと。

全く想定外の出費ですが、背に腹は代えられませんので・・・・。
いや、天文への転用可能性からスペックを絞り込んだ訳じゃないんだからね!
・・・たぶん



★まずは、液晶への直接描画に慣れなければ!

近年は、主としてマンガなどのイラスト職人さんは、紙ベースでは無くいわゆる『液タブ』を使った電子描画をしているようです。
あいにく、あぷらなーとは絵心が無いので、「文字」で練習してみます。

ええ、およそ30年ぶりのレタリング作業ですな。

まずは、ザックリと線を引いてスペーシング(文字の場所取り)してから、液晶にASUSペンで下書きをば・・・・。
f0346040_23573940.jpg
さて、書体(PCでいうフォントね)はどうするかな・・・。
・・・うむ。
中学生の頃に(生徒会のお仕事の一環として)最初に習った「バウワ・ボドニ・ボールド」をイタリックにアレンジしたものにしよう
・・・あかん。
もうアッセンダーラインとかエックスハイトとかディッセンダーラインとかの比率忘れた・・・・。
5~6冊あったハズのレタリング教科書も、どっかに行っちゃったしなぁ・・・。
ええい。適当にやっちゃえ!

f0346040_23514466.jpg
このタブレット、スゴいね。
まるで紙に鉛筆で下書きしてるみたいにスラスラ書ける!
しかも誤作動しない!!

f0346040_23525724.jpg
設定をサインペンに変えて墨入れを進めていきます。


すると・・・・

ででん!!
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あっという間に、レタリング完成♪
f0346040_00064191.jpg

うーむ。
下手くそだなぁ(汗)
あまりにもブランクが長過ぎ(30年)た上に、まだタブレット描画に慣れていないので、かなりいびつですが、紙ベースでは無くタブレット上でレタリングできることは分かりました。

え?
「そんなん、ワープロで書いてフォント充てたら一瞬で上がりやん」
・・・ですと?

いやいや、それを言ったらお終いですよ~。

だって、天体写真なんて(突発現象は別として)いつ誰が撮っても、基本的には同じ物が写るけれど、面白いじゃないですかー。
お手本となる画像はいつでもネットでダウンロードできるけれど、やはり(下手でも)自分で撮影した写真は格別ですからねー。
はい。それと同じです(ホントかなー?)。

・・・という訳で、『BORG沼』という題字のレタリングを通じて、タブレットの液晶面に細かな加筆をするワザは習得しました。
これで、講義中「ミジンコの絵」とか「数学の公式集」とか「現代文の本文」へのマーキング作業は楽勝ですなー。


PS
あぷらなーとの特技(というほどでもないけれど)のうち、もはや過去の遺物となってしまったものリスト
 ①レタリング
 ②和文タイプライター(パンライター)の早打ち
 ③暗室での手動コンポジット
 ④半自動ガイド撮影
 ⑤星図もPCも使わず手動で主要メシエ天体を高速導入
 ⑥モータードライブ使わずに手巻きで秒間4コマ連写
・・・うーん。なんだか朽ち果てた『昭和の青春』って感じがするなぁ・・・

そういえば、昔、宇宙物理研究室のボスが
「僕の特技は穿孔記録テープに空いた穴を直接読める(翻訳できる)ことだけど、もう披露する場が無いよ・・・」
と寂しそうに言っていたのを思い出しました。
(当時の記録メディアはすでにフロッピーとハードディスクになってました)

「ウルトラマンとかの劇中で学者が『コンピュータが吐き出した紙テープを直接読んでる』シーンがある。そんなわけねーだろー。お馬鹿だなー。」
なんてコメントを以前見かけたことがあるのだけれど、
実際に居たんだよ、そういう(2進数を一瞬で翻訳できる)学者さんが。

by supernova1987a | 2018-04-10 00:36 | 機材 | Comments(8)

コリメータ型分光器作製ごっこ

★右腕を使わずにできること

せっかく久々のお休みだったのに、右腕が動かないので天体観測は休業
でも、それじゃあまりにつまらないので、構想中だった『コリメータ型分光器』を試作してみることに・・・。

★スリットの改良

前回の簡易分光器では、プリンタ用紙にアルミ箔を巻いた物を使ってスリットを作製しました。


今回、スリット幅をさらに縮めるためにどうしようかと悩んだあげく、ふと中学生時代の記憶が蘇りました。

「そうだ。カミソリの刃を使ってピントチェック用のナイフエッジテスターを作ったことがあった・・・」

というわけで、カミソリの刃を使ってスリットを作製
f0346040_03502439.jpg
うむ。なかなか良い感じ♪

早速これをBORG60EDの焦点面に配置



★コリメータはカメラ用レンズを転用

無限遠からの光を点に集光するのが対物レンズなら、その逆がコリメータな訳です。
それなら・・・というわけで、ニコンの50mmF1.8レンズをリバースしてコリメータに仕立てます。

f0346040_04015134.jpg

★撮像部分は・・・・

前回は、コンパクトデジカメ:ニコンクールピクスP7800を用いましたが、これだとHαに感光しないので、ASI1600MC-Coolにニコン35mmF2を装着した物を撮像装置として用います。
簡単に計算すると、1次回折像は光軸から約30度程度離れたところに結像することが予想されたので、くの字型に配置します。

f0346040_04063342.jpg
しかしまあ、今回もBORGのパーツ群に助けられました
秘密のパーツボックスにひしめく部品のおかげで、追加部品購入は「カミソリの刃だけ」という・・・。

そして、その勇姿は・・・・

ででん!!
f0346040_04094241.jpg
あっという間に「コリメータ型分光器」完成♪
ちなみに、ファインダーに対象物を入れると、自動的にCMOSカメラに1次回折像が入射するように調整してます。


★2km遠方の街灯を分光してみる

残念ながら、現状では機材運搬に左腕だけしか使えないので、赤道儀とかはムリ。
とりあえず普通の三脚にセットして街灯を狙います。

すると・・・

ででん!!
f0346040_04160760.jpg
おお!
なかなかキレイに輝線スペクトルが写るではないかっ!


f0346040_04173008.jpg
ステライメージの2Dグラフで見てみると、良い感じで水銀灯のスペクトルが出てますなー♪
素晴らしい♪

★右腕が全快したあかつきには・・・

よし、両腕が使えるようになったら、恒星のスペクトルや星雲のスペクトルも撮影できそう♪
そして、密かに構想中のアレ(エタロン使わずに太陽の彩層面のウジャウジャを写すぞ、という類いの・・・・)にもチャレンジしてみますかねぇ。

・・・ま、それも半年後の話ではあるんですが・・・ね。

★さて、お次は・・・

自宅周辺の光害は蛍光灯と水銀灯が主体『らしい』ことは前回の分光ごっこで分かったので、それらが「フリッカー現象」起こしてるか調べてみる予定。

・・・で、もしも夜空がフリッカー現象起こしてるのなら!
ふと閃いた『画期的かつ変態的な(笑)』秘密兵器:『光害チョッパー』の制作にかかるとします。

これ、詳細はまだ内緒ですが、液晶シャッターもパッシブセンサーも波形コントローラも使わずに、「フリッカーに同期できて光害成分とその他成分にリアルタイム弁別できる」というアイディアを思いついちゃった!
しかも、いわゆるシャッターの幕切れも起こらないという画期的な・・・・だけど、右腕が動かないからなあ・・・。

いや、実際の観測はムリでも、装置の試作ぐらいならできるもんね!!


by supernova1987a | 2018-04-04 04:41 | 機材 | Comments(6)

まとめページの作成に着手しました

★ブログの弱点は・・・

インターネット黎明期に精を出して作っていたHPと異なり、ブログはお手軽で良いんだけれど、記事が散逸するところが弱点ですね。
好き勝手に色んなことを書き散らしてタイムライン上を流れちゃうので、自分で自分の記事を探し回る始末に・・・

という訳で・・・

エキサイトブログには「フリーページ」なる機能があるのを見つけたので、試運転開始♪
なるほど、これだと更新タイムライン上に出ないので、独立して設置できる訳ですね。


★第1弾は・・・

あぷらなーとの『変態パーツ』と言えばコレでしょう、と言うわけで、「ビームスプリッタ」関連をまとめてみました。


今後、「クールファイル補正関連」とか「イーブンオッド関連」とか「冷却CMOSカメラ関連」とか「霧箱関連」とか、まとめていく予定。
ある程度整理がついたら、直リンクを掲載しようっと♪




by supernova1987a | 2018-02-13 00:33 | 機材 | Comments(8)

2017年を振り返り

★2017年のお仕事も無事完了。

今年のお仕事は12/29で終了。
12/30~1/1はめでたくお休みと相成りました。

・・・でもGPV見ると今夜は天気悪そう。
やりたいこと、いっぱいあるのになあ・・・・。


★もし予報が『良い方に』外れたら

とりあえず、13:00現在は快晴です。もしも今夜晴れたら、こんなことしてみる予定♪

①今度こそ、『フルアーマーBORG』の初陣♪

 2台のBORG89EDと1個のビームスプリッタを使い、ASI1600MM×2機とMC×1機でのナローバンドSAO『一気撮り』、やってみたいです。
f0346040_21051039.jpg


②撮影中は、久々に『のんびり観望』♪

手持ちのパーツをフル動員して組んだ『双眼BORG60』ですが、まだ昼間の風景しか眺めたことが無いです。
今回、「のんびり」&「じっくり」天体観望できるように、小さな赤道儀に載せて『完成形』になったので・・・
f0346040_13325630.jpg
ヒマになる撮影中は、コイツでのんびり天体観望といきたいところです。
昼間の遠景を見る限り、双眼BORG、とても鮮明な像を見せてくれるハズなんですよねー。



★今年ゲットした『ジャンル別のMyベストアイテム』は


<①望遠鏡編>

これ以上望遠鏡ばかり増やしても(腕が伴ってないので)仕方ないのですが、
BORG89ED対物レンズのB品を引き当てたのが今年の『大物』ですかねぇ。


以前は、同じ予算なら『今持ってない機種』に魅力を感じてたのですが、今年はそれとは真逆で『同じ機種を増やしたい』という考えに変わりました。
本業が忙しかったり、天候が悪かったりで実稼働時間がほんのわずかしか撮れない現状だと、「2倍の撮影時間を確保」するより「2倍の撮影速度」でデータ量を確保する方が得策ではないかと思ったからです。



<②光学パーツ編>

比較的安価で軽量の望遠鏡ならともかく、値が張る上に重量級の望遠鏡をツイン化するのは骨が折れます。
そのため編み出した独自パーツが「ビームスプリッタ露光装置」でした。

これにより、2台のカメラを同時に露光できるようになりました。
ツイン鏡筒のように稼働時間を1/2にはできませんが、晴れ間を縫っての慌ただしい撮影などではカメラ交換の手間が省ける点が魅力です。
また、自転の早い木星や固有運動が大きい彗星などでは、2台のカメラの同時刻性が大きく寄与すると実感しています。



<③小物編>
今年は、光路長や各種カメラやパーツとのマッチングを試行錯誤することが多くなったので、BORGのリングが噛み込んでしまって外れなくなることが多々ありました。
そんななか、ダメ元でポチってみた「ラバーベルトレンチ」(固くなった瓶詰めのフタなどを開ける道具)の効果が絶大で、それ以後『噛み込み地獄』に悩むことが皆無になりました。



<④失敗編>

ポチってしまった後に、いざ使ってみて『しまった!』ってこと、ありますよねぇ?
今年最大の失敗は・・・・

ででん!
名付けて『爆発する中華木炭』でしたー(笑)


結露回避用に長年愛用してきた木炭カイロですが、肝心の燃料が底をつきかけた上に日本のメーカーさんが撤退したので同等品を求めてポチったものの『爆跳』が頻繁に発生して怖くて使い物になりませんでしたとさ(笑)。
あ~あ、欲張って沢山買うんじゃなかった(どうすんだ、これ・・・)。


では、
来年も皆様方とともに素敵な『沼』ライフが送れますように♪


by supernova1987a | 2017-12-30 14:47 | 機材 | Comments(10)

ASI1600MM-COOLの『のっぴきならぬ問題』④


★少し真面目に比較データを取ってみました

まずは、お断り

先日のエントリーで

ASI1600MM-COOL2号機の出力データを解析してみて、
 ①「L1L4素子」と「L2L3素子」との間には、出力輝度に差がある
 ②その違いは比感度(ゲインの違い)では無く、差分のようだ
 ③「L1L4素子」は「L2L3素子」よりも高めの数値が出ている
と書いたのですが、「ポカミス」が発覚しました。

元々、MM2号機はビームスプリッタの直交方向に装着していたので鏡像になっており、これを回避するために撮像時にフリップ(上下反転)出力をしていたのを忘れていました。
つまり、
 L1 L2
 L3 L4
のように想定した配置が、実際には
 L3 L4 
 L1 L2
のように転置されていたことになります。
したがって、上記の③は
 「L1L4素子」は「L2L3素子」よりも低めの数値が出ている
の誤りでした。

さて、これまでは(網目状ノイズが出るという)問題を想定していなかったため、「何気なく撮影した」データを無理矢理解析していたのですが、今回は少し真面目にデータを取ってみました。

<撮像データの概要>
[ZWO ASI1600MM-Cool]※2号機
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=96(Auto)
Flip=None
Frame Rate Limit=Maximum
Gain=139
Exposure=0.014
Timestamp Frames=Off
Brightness=10
Gamma=50
Temperature=-14.6
Cooler Power=73
Target Temperature=-15
Cooler=On
Auto Exp Max Gain=300
Auto Exp Max Exp M S=30000
Auto Exp Target Brightness=100
Pattern Adjust=0
Apply Flat=None
Subtract Dark=None
Display Brightness=1
Display Contrast=1
Display Gamma=1

撮影対象は、トレース台を転用したなんちゃってフラット光源です。

撮影鏡筒は、BOERG89ED+ビームスプリッタ+自作レデューサで
フィルターは用いていません。
今回は、ショットノイズの影響を回避するために200枚コンポジットした画像を整数値変換して16bitFITSに書き戻し、Delphiで解析ごっこしてみました。


★2系統の素子間の輝度分布差異
f0346040_02074364.jpeg
モノクロ機であるASI1600MM-COOLですが、上記のように撮像素子を4つの群に分けて輝度分布を解析してみます。
その結果

f0346040_23405264.jpg
※緑のラインがL1+L4の輝度分布、青のラインがL2+L3の輝度分布です。
 横軸が出力輝度値で、縦軸がピクセル数です。
 横軸はリニアスケールで、縦軸はログスケールにしています。

今回は、ノンフィルターでフラット光源を撮影したので、輝度分布が見やすくなりました。

やはり、「比」ではなく「差」が出ているようですね。


★時間が取れないので・・・

本来、ここでコーディングし直してL1~K4の4ピクセルを1グループとして、「L1&L4の平均」と「L2&L3の平均」を各グループごとに調べて統計処理するべきなのですが、今あまり時間が取れないので、簡易的な『検証ごっこ』に切り替えます。

大まかな考え方は下記の通りです。

 ①任意の輝度を持つピクセル数をイベント数と解釈する
 ②隣接するセルの真の輝度値は等しいと仮定
 ③低輝度側からイベント数を積分する(いうなれば積分スペクトル)
 ④積分値が同じになった点は「頻度が等しい」と解釈する
 ⑤「頻度が等しい」=「本来の輝度値が等しい」と仮定する

ちなみにこの手法は(大昔に研究していた)高エネルギー宇宙線の縦方向発達の解析に用いられる「Equi intencity method (等頻度法)」からヒントを得ています。
当然、カメラの検証に用いる物ではありませんが、社会人になって一切の研究から手を引いたあぷらなーとは昔身につけた手法しか出てこないので、大目に見てやってください。(イーブンオッドコンポジットも宇宙線解析のイーブンオッド法からヒントを得てます)


★『等頻度法』による出力輝度差推定

先述の方針にしたがい、「解析ごっこ」した結果は次のようになりました。

同じ『ハズ』の輝度値が素子グループによりどう出力されてしまっているかの推定は・・・・

f0346040_00023434.jpg
 ※青ラインは「L1&L4」、赤いラインは「L2&L3」による出力輝度の推定を表します。
  横軸が積分イベント数、縦軸が推定される出力輝度値で、どちらもリニアスケールです。

むう・・・。
やはり、比では無く差が一定になっている様ですねぇ。

ちなみに「L1&L4」グループと「L2&L3」グループの出力輝度差は、758と推算されました。
要するに
「L1&L4」素子は「L2&L3」素子よりも758だけ出力値が低くなっちゃってる
というのが、今回の『解析ごっこ』の結論です。
ASI1600MM-COOLのADCは12bit出力で、出力値に16を掛けて(4bit分のスキマを入れることと同義)16bitデータを吐き出しますので、
約1.2%の出力誤差(というかズレ)が生じてるとも解釈できますね。


★『やっつけ補正』してみる

では、上記で推定した「758」を「L1&L4」グループの出力値に加算してやるとどうなるのかを見てみます。

すると・・・

ででん!
f0346040_00201486.jpg
 ※青ラインは「L1&L4」に758加算したもの、黄色いラインは素の「L2&L3」出力値です。

完全では無いものの、かなり差が埋められました♪


★以上の『解析ごっこ』から得た方針

ASI1600MM-COOL2号機の『網目状ノイズ』を軽減するには・・・
L1素子とL4素子の出力値に758を加算すれば良い。
という方向性が見えてきました。
(あくまで今回の撮影条件の場合です)

でもなー。モノクロ機はカラーベイヤー機と異なり、「チャンネルごとに別処理できるソフト」が無いからなあ・・・。
うーん。
やっぱ、自分でコード書くしか無いんだろうか・・・・・。
でも、FITSファイルの読み込みルーチンを考えるだけでも膨大な時間がかかっちゃったし、そもそも、ど素人が無理矢理コードを書いたので
読み込みだけで1ファイル30秒もかかっちゃうしなあ。これ、書き出しルーチンを実装するだけで力尽きそう。しかも激遅という・・・・(笑)。


★いや、ちょっと待て!!

「網目状ノイズ軽減のアイディア」として思いついた「第1案」は、
L1素子とL4素子に補正定数を加算する
というものでしたー。

いや、待てよ・・・・これって・・・・・・
もしかして・・・・・
なんか
『オフセット』の挙動っぽい気が・・・

さっそくやってみます。

冷却温度や光源や望遠鏡などの条件は全て同じにして
露光だけをゼロ(というか最小値)にして撮影してみます。
それを200コマコンポジットしてみると・・・

・・・出た!!
f0346040_01181838.jpg
あちゃー!
いわゆる『オフセットファイル』自体に網目状ノイズがバリバリ乗ってる!
犯人はこれかっ!

ここで得られた『オフセットファイル』をフリップして「ダークファイル」に見立て、先日の鉄塔写真に作用させてみます。

すると・・・・

ででん!
f0346040_02062448.jpg

 ※左:先日の『素』画像をコンポジット 右:今回作った『オフセット』を減算

おお!
あんなに『じゃじゃ馬』だった2号機の画像が、
まるで別物に!!

あ~あ。
もう、「灯台もと暗し」とはこのこと。
MM1号機が「ダークもフラットもオフセットも」不要なくらいに素直な画像を吐き出すものだから、完全に盲点でした。


★という訳で(前提的)結論

ASI1600MM-COOLのRev3機で乾燥剤入り口が銀色のタイプはオフセットを意識しなくてもセーフだけれど
乾燥剤入り口が黒色の個体の場合は、
露光や明るさに関わらず「必ず」オフセットを引くべし

ということですなー。

あ~あ疲れたー。
(けど安心した)

※まだ完全に問題が解消したわけでは無いですが、解決まで時間の問題という印象です。

by supernova1987a | 2017-12-25 01:32 | 機材 | Comments(12)

ASI1600MMの『のっぴきならぬ問題』③

★天気が悪いので・・・

今日は休日でしたが、1日中小雨が降る悪天候。
他にやることも無いので、先日来困っている問題を少し前進させることに。

f0346040_17315191.jpg
どちらもASI1600MM-COOL(Pro版では無くノーマル機)なんですが、ずいぶんと特性が違ってるようで・・・。

ただし、前回は個体差が出ることを全く想定していなかったので、真面目に比較できませんでした。
どうせなら、フィルタやケーブルやPCのポートも条件を揃えて、フラットな光源を撮影して比較したいところ。

と言うわけで・・・


★『秘密兵器』の投入

だいぶ前にポチった『秘密兵器』:LEDトレース台を投入することにします。

本来の用途とは異なりますが、A3サイズの格安フラット光源として転用できそうなので、確保していたアイテムです。

そして今回「ふと閃いて」10年近く長年愛用している「とある道具」に『重要任務』を与えてみることに。
それは・・・


ででん!
f0346040_17412793.jpg
ヤマハの譜面台です
そうそう、これを使うと・・・
f0346040_17432610.jpg
両手が空くので、部活指導でタクト振るときに便利なんだよねー
うんうん♪
・・・って・・・違う!
このブログはあくまで「科学系写真ブログ」。決して「音楽系ブログ」などではありません。

実は、このトレース台と譜面台という
「美術アイテム」と「音楽アイテム」を組み合わせると・・・・・

・・・ででん!
f0346040_17471537.jpg
新兵器、名付けて
『どこでもフラット台』
が完成♪
・・・色々と使い方間違ってますが(笑)


★検証ごっこのため「どこでもフラット台」投入

はじめにお断りしておきますが、譜面台自体はあくまで楽譜の閲覧を想定した構造なのでオーバーウエイトに弱く、下手すると転倒します。
よい子の皆さんは真似しちゃダメです(笑)。

f0346040_18140965.jpg
たかが89mm口径のBORGにA3サイズのフラット光源を持ち出す必要も無いのですが、「ツイン鏡筒のフラット一気撮り」とか「VMC260Lのフラット撮影」とかを想定した構成です。
架台に載せた鏡筒を少し下向きにして譜面台と直交を取れば、なかなか良い感じでフラット撮影できそう。
(・・・あ、実際の撮影では、暗幕で覆うなど一工夫が必要でしょうが)


★『のっぴきならぬ』は再現するか?

さて、今回はフラット撮影を兼ねての比較となりました。
とりあえず『現象』が再現されるか確認してみます。

ゲイン200+0.25秒露光でフラット光源を撮影した16bitFITS画像をそれぞれ100コマコンポジットして比較してみると・・・

f0346040_02070179.jpeg
 ※左:ASI1600MM-COOL1号機 右:ASI1600MM-COOL2号機

・・・うむ。やっぱり差が出ますねぇ。

要するに、
 1号機:クールピクセルがウジャウジャ でも 網目状ノイズは出ない
 2号機:クールピクセルはほとんど出ない でも 網目状ノイズまみれ
という真逆の特性。
こりゃ、全く別機種だと思って処理を考えないとダメみたい。


さてと、そろそろ真面目に『検証ごっこ』して下記の試行に入るとしますか。

A:クールピクセル軽減のためのアイディア
  思いついた5案のうち1案が成功して、2案は失敗。
  残る2案のうち1案は(今回の一件で)潰えたので、最後の1案を実験♪

B:網目状ノイズ軽減のためのアイディア
  思いついた案は3つ。
  1つずつ実験していきますね~♪

よし。
面白くなってきた♪
(いや、決して負け惜しみでは無くて・・・・)


★★★お約束★★★
一連の「検証ごっこ」は、あくまで『ごっこ』であって
その結果の正確性を保証するものではありません。


by supernova1987a | 2017-12-24 19:09 | 機材 | Comments(0)

ASI1600MMの『のっぴきならぬ問題』②

★全く予想外の展開を見せるASI1600MM『2号機』

『フルアーマーBORG』の主要装備として調達したモノクロ冷却CMOSカメラASI1600MM-COOLの2号機の調整のため試運転していた時、あぷらなーとに降りかかってきた『のっぴきならぬ問題』。青天の霹靂とはまさにこのこと(涙)。


全く想定外だったため、まともな検証はできませんが、ここで引き下がっては天リフさんも公認の『ど変態』の名が廃ります。
転んでもタダでは起きたと「思いたくない」のが信条の あぷらなーと ですから、ここは
「想定外に面白そうなネタを手中に収めた!」
と気分一新、楽しむことにいたしましょう♪
前回感じた『違和感』を視覚化するために、少しばかり『検証ごっこ』してみます。


★直感的に『なんか変』を視覚化する

前回感じたMM1号機とMM2号機との差異は、主として下記の3点でした。
 ①1号機に盛大に生じていたクールピクセルが2号機では姿を消した
 ②2号機には「なんか気色悪いノイズ」が出てる
 ③2号機はモノクロ機特有のシャープ感が無い
このうち、②を分かりやすくするために、前回の画像を強拡大してみます。

すると・・・
f0346040_01450505.jpeg
ダークもフラットも引いていない、素のRAW画像(16bitモノクロFITS)を100コマ加算平均コンポジットした画像の強拡大です。
見えますか?
モザイク状のノイズが・・・

ああ、なるほどね。
変だと思ってたんですよ。
最初に感じた『違和感』はモノクロ機なのにディスプレイに表示してみるとモアレが生じていたこと。
これって、絶対に周期的に明滅しているってことなんですよねぇ。
・・・そう。まるでカラー機のベイヤーデータのように・・・。

・・・となれば、すべき『検証ごっこ』は!


★出でよ、愛しのDelphiっ!!

ずいぶん前に「ASI1600MCの謎」シリーズを連載していた時に使ったPASCAL系プログラミング言語Delphiの出番が回ってきたようです。
え?他にも完成された解析ツールは沢山あるですって?
いやいや、今回やりたいのは、モノクロ機であるASI1600MMのFITSファイルを「まるでベイヤー機のように」解析することなんですよー。
だって、上記の画像を見て明らかなように、縦×2+横×2の4ピクセルを単位として周期的に『変なこと』が起こってますもん。

・・・という訳で
Delphi10.1コードネーム「ベルリン」よ
今こそ我が眼前に蘇るがいいっ!!
f0346040_01584476.jpeg
ふふふ。
Delphi復活♪

まあ、去年FITSファイルを『素のまま叩く』ツール作りではずいぶん苦労しましたからねぇ。


そのとき作ったコードを少し修正すれば、今回の目的には事足りるでしょう♪
あ、現在のあぷらなーとは、研究者でも開発者でもなく、文系寄りのオッサンですので、あまり期待しないでください。


★『解析ごっこ』するにあたり、想定したモデル

本来モノクロ機であるASI1600MMは、当然、「画素の種別」なんていう概念そのものがありません。
(カラー機なら、R画素・G画素・B画素に分類できますが・・・)
・・・ですが、前述の通り、どうも「4画素単位で変なことが起きてそう」なので下記のようにピクセルを分類して解析してみます。

f0346040_02074364.jpeg
つまり、モノクロの撮像素子をL1~L4の4つのグループに分類し、それぞれが『まるでカラーベイヤー機の様に』分布しているという仮定です。

だって、格子状の『変なノイズ』を説明しようとすると、こうするしか無いです・・・。



★いざ『解析ごっこ』開始!!

さて、自前の解析ツールでL1~L4各グループごとに、輝度分布がどうなっているのかを見てみましょう。

すると・・・

ででん!!
f0346040_02114011.jpeg
出た!!
あちゃー。
こりゃダメだわ。

L1&L4のグループ(カラー機ならGチャンネル2本に相当)と、L2&L3のグループ(カラー機ならRチャンネルとBチャンネルに相当)とが
全く異なる輝度分布を示してるじゃないか!!

ええと、横軸は素のままの輝度値(リニアスケール)で、縦軸がカウント数(ログスケール)です。

これ、いうなれば『感度が高い素子』と『感度が低い素子』が交互に配置されてるってことで、これじゃいくらコンポジットしても滑らかになる訳が無い!!

★★★12月24日追記★★★★★★★★★★★★★★★★★
解析ミスがありました。撮影時に上下反転出力をしていたことを見逃していました。
上記グラフの素子グループは下記のとおり間違っています。
 L1→L3の誤り L2→L4の誤り L3→L1の誤り L4→L2の誤り
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★


え?
「ASI1600MMって、元がカラーデジタル一眼用の撮像素子の転用だし、そんなもんじゃないの?」
ですって?
いやいや、同じ条件で撮影したMM1号機を同様の解析に掛けてみた結果が下記です。

f0346040_02193951.jpeg
ね?
どの素子もキレイに分布が揃ってるでしょ?
・・・というか、モノクロ機なんだから、それが当然


★いやはや、まいったなぁ・・・

大枚はたいて追加購入したASI1600MM-COOL2号機なんだけど、クールピクセルが劇的に減少したのは良いとして、
こんなの補正できるソフト、無いよぉ。

え?
「フラット補正でなんとかならぬか」
ですか?

ええと・・・たぶん無理っす。
輝度分布を見ての通り、比が一定になってるんじゃなくて、差が一定になってる雰囲気なんですよねぇ。
だから、キャリブレーションで除算を用いる従来のフラット補正では無理。

いや、待てよ。
これって、ひょっとしてオフセット調整でなんとかなるかも・・・・。
たしかオフセットのキャリブレーションって減算処理ですよね?

まあ、オフセットノイズの測定で同じ結果が出たら・・・の話ですが。

しかし、まあ
じゃじゃ馬だな、ASI1600MM2号機よ・・・
マジで泣きたくなるわー。

P.S.
まあ、時間が取れたら、色々と真面目に再検証ごっこしてみます。
・・・といいつつ、そろそろ「本業」が激務化するので、しばらくは無理かも(涙)
「Pro」版じゃない方のASI1600MM-COOLで「乾燥剤入れ口が黒いキャップになってて、カメラケースがサービス品でついてきてる」ロットをご愛用の方、皆さんのMMは「変な現象」起こさない良い子ですか??

by supernova1987a | 2017-12-20 02:46 | 機材 | Comments(16)

ASI1600MMの『のっぴきならぬ問題』を見つけてしまった

★『フルアーマーBORG』の出撃準備として・・・

BORG89EDをツイン鏡筒にして、そのうちの1本にはビームスプリッタを装着し、合計3機の冷却CMOSカメラを同時稼働させて「SAOナローを一発撮りしてしまおう」という乱暴な機材、名付けて『フルアーマーBORG』の出撃準備中です。残念ながらASI1600は2台がMMで1台はMCなのですが、OⅢなら(数の多い)G画素が使えるのでMCでも代用になるかと・・・・。

所詮、鏡筒は2本ですのでリアルなトリプル鏡筒には勝てないでしょうが、フィルター交換の手間や波長によるピントズレの補正の手間が省ける分、単なるツイン鏡筒よりは効率は上がるかと目論んだ次第。・・・まあ、CPUで例えると、「実際は2コアだけれど、ハイパースレッディングで3コアに見せかけてる」みたいなもんですかね(笑)。

f0346040_21051039.jpg
★ビームスプリッタには純正のフラットナが使えないので

ここで問題になるのが、ビームスプリッタを積んだことによって、純正のフラットナが使えないことです。
仕方ないので、ケンコーのクローズアップレンズAC3をレデューサ兼フラットナとして各カメラの前に組み込みました。
また、ASI1600MMは新機種「ASI1600MM-Pro」がアナウンスされていましたが、特性が変わっちゃうと色々とめんどそうなので、あえて従来の機種を入手しました。

さらに、ビームスプリッタを積んだことによって(V-Powerに換装しているとはいえ)接眼部に掛かる負担が大きいので、色々と補強を施しました。
f0346040_21105274.jpg
また、サブの鏡筒(MC×1で運用)は標準のヘリコイドでタワミが大きいので、こちらも補強。
さらに使わなくなったCCDカメラを電子ファインダーに仕立てて搭載しました。
f0346040_21133000.jpg
★ファーストライトまでの道のりは遠くて・・・

ここで、サクッとファーストライトに突入すれば楽しいのですが、自作レデューサの成否とか、フィルターの位置の調整とか、そもそもピントが出るのかとか、課題が山積しているので、なかなか実戦投入までの道のりは遠そうです。

というわけで、まずは、2台のASI1600MMが「似たような特性なのかどうか」をチェックするとともに、ビームスプリッタ併用時の弊害が出ないかチェックすることに。

f0346040_21174442.jpg
とりあえず、メイン鏡筒にビームスプリッタと2枚のASI1600MMを装着して、両方ともピントが出せるかどうかをテスト。
補強ステーと補強リングによって接眼部の可動範囲が制限を受けるので、意外と難航しました。

f0346040_21194414.jpg
天気が悪いので、こんな感じで約1km遠方にある鉄塔を撮影してみます。

・・・ところが・・・


★なんだ?この違和感は!

f0346040_21211686.jpg
まずは1コマ撮りです。左がビームスプリッタの直視方向に装着したASI1600MM1号機(元々持っていた物)、右が直交方向に装着したASI1600MM2号機(今回買い足した物)です。さすがに、MCと異なりMMはシャープです。ベイヤー処理が不要なことが大きく効いてきている上に、600mm前後の焦点距離だとシーイングの影響も受けにくいからでしょうね。

・・・でも、ちょっとまってください。
ええと・・・なんだか違和感があります。

2号機の方だけディスプレイで見るとモアレが見えるんです。これがカラー機のベイヤー画像なら分かります。
ディスプレイのナイキスト周波数がベイヤー配列の周波数よりも低い場合はモアレが生じて当然ですので。

でも、これ、モノクロ機ですよ。モアレなんて出ないでしょ普通。

ちと拡大してみます。

f0346040_21273412.jpg
すると今度は2号機のモアレは消えたものの・・・・。
なんというか、やはり違和感が。

ええと、どう言えば良いんでしょう。ちょうど、モノクロ機とカラー機の中間のような「なんだかピリッとしない」画像
それになんだか、変なノイズリダクションを掛けた後のようにボソボソしてます。


★コンポジットして比べてみる

1枚画像だけではショットノイズが支配的なので、カメラの特性が見えてきません。
そこで、それぞれ50コマコンポジットしてみました。もちろん、位置合わせは無しの加算平均処理です。

・・・すると・・・

ええっ!!
f0346040_21332806.jpg
ショットノイズが打ち消された結果、左のMM1号機は「お馴染みの」クールピクセルが明瞭に出てます。
ところが、右のMM2号機にはクールピクセルがほとんど見当たらない!?
その代わり、なんだか不自然な網目模様というか、「荒れ」が一面に広がっていて、とても50コマコンポジットには見えません。
しかも、若干像が甘い。

これ、カメラ内部でなんか『変な』処理されちゃってるんじゃ・・・。


★まさか・・・・

せっかくPro版ではなく従来仕様のASI1600MM-COOLを買い足したのに、これじゃ特性が違いすぎて「やりたかったこと」できないよぉ・・・・。
ああ、もう!

・・・・まさか・・・・・マイナーチェンジで「ピクセルマッピング」されちゃったとか「ノイズ低減処理エンジン」が積まれちゃったとか・・・???
ううー。マジで泣きそうです。(こんなことなら、おとなしくPro版に行ってたよー。)

というわけで(ナローバンド撮影にはさほど影響はしないでしょうが)副産物的に思いついていた『種々の面白い試み』が全てパーかも(涙)


★★★お約束★★★
あくまでも私見です。一般的にはクールピクセルが減るのは良いことです。
また、あぷらなーとはあくまで素人なので、今回の『検証ごっこ』には、多大なるミスが含まれているかもしれません。
なお、正確には、乾燥剤を入れる口のキャップの色など変更点が認められますので、まったくの同一仕様であるという保証自体がなかったわけですが・・・・



by supernova1987a | 2017-12-18 21:58 | 機材 | Comments(14)

ごそごそメンテナンス

★久々に良い天気です

世間は三連休ですが、金・土はお仕事でした。
でも日曜日はお休みで、久々の晴れ模様♪

夜には何か撮影してみようと思いつつ、機材のメンテナンスが2件たまってたので昼間はゴソゴソすることに。

★動かなくなったPC

7年前に自作して以来色々と不具合を抱えつつも、昨年の全面的にメンテナンスを経て快調に動いてたデスクトップPC(Corei7-3GHz)。

現在はCorei5機をメインに据えていますが、重たい画像処理などを分散させる際にサブ機として活躍していたのですが
・・・・ついに死にました。
電源を入れてもエラーで立ち上がりません(泣)。
エラー内容から判断して、どうもメモリが昇天したらしいので、アマゾンでメモリをポチ。

4GB×3枚(トリプルチャンネルなので3本必要)のメモリが到着しました。

さっそく、換装して電源ON。

無事復活♪
めでたい


★お次は、D610を・・・

D610は普及版のフルサイズデジタル一眼ですが、なかなか使い勝手が良くて普段使いとして重宝しています。
(天体写真用としてはアンプノイズが盛大に出るのでイマイチですが)

ところが、最近センサー上のゴミが目立つようになってきて、センサークリーニング機能やブロア清掃でもまったく改善しなくなりました。
しかも、いわゆる『ペッタン棒』でもゴミが取れないという始末。参りました。

・・・というわけで

ででん!
f0346040_18035071.jpg
だいぶ前に購入して、寝かせていたニコンの「クリーニングキット」。
ついにコイツの出番がやって参りました!

いや、別にこんなの買わなくてもシルボン紙とハンドラップと割り箸があれば事足りると思うのですが、『虎の巻DVD』が付いてるのが嬉しいのと純正の『安心感』がありますからねぇ。


★意外と難しいぞ、コレ

解説DVD見ながら、D610のセンサーをアルコールで清掃。
・・・うーむ。さすがに『ペッタン棒』よりも緊張するなぁ。

・・・ところが
f0346040_18082005.jpg
※左:清掃前 右:清掃後

思いっきり『悪化』
めでたくない

・・・なるほど、いわゆる拭き跡が残りやすいんですね。
それならば・・・
解説DVDで推奨されている量よりも少なめのエタノールに変えて、シルボン紙も二重巻きに変更
再チャレンジします。

・・・すると

f0346040_18113781.jpg
※左:清掃失敗 右:再チャレンジ

おお、まずまず良い感じです♪
センサーの四隅など、まだ拭き跡が残ってるところもありますが、「挙動」が掴めてきました。
今日のところは、この辺にして、またヒマなときに再清掃することにします。


★早速「お花」で実写チェック

早速昼間のマクロ撮影で動作チェックしてみます。

f0346040_18165323.jpg
ニコン105mmF2.8マイクロにマクロスピードライトをツインで♪
お庭のツワブキを狙ってみます。

被写界深度を稼ぐために絞り込むと回折ボケで眠くなるので、キャプチャーNXDで軸上色収差を補正した後にレジスタックスで軽くウェーブレット処理を掛け、シルキーピクスでテイストを調整。(フォトショも導入したけれど、個人的にはこの流れが好き。)
f0346040_18205114.jpg
うむ。
なかなか良い感じです♪

さて、今夜は何を撮ろうかなぁ??


by supernova1987a | 2017-11-05 18:25 | 機材 | Comments(4)


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