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あぷらなーとの写真ブログ
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あぷらなーと
文系寄りの元理系(?)
「天体」「マクロ」「実験ごっこ」その他諸々の科学写真が大好きな HN:あぷらなーと が いろんな写真ネタをのんびり語ります。あまり気合い入れすぎると続かないので、「ぼちぼち」いきます。
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比較明の「光跡途切れ」にお悩みの方に朗報

★光跡途切れを軽減する『イーブンオッド法』

あぷらなーとブログを始めたきっかけとも言える「比較明合成で生じる光跡途切れ」を軽減する妙案『イーブンオッド法』ですが、一つ弱点がありまして、それは『イーブン群』(偶数コマNoの画像ファイル群)と『オッド群』(奇数コマNoの画像ファイル群)に分ける作業の煩わしさなのですね。


まあ、発案者自身は「アヤシげなワザ」を習得してまして、単純に言えばWindowsのアイコン表示の仕様を利用するベタベタな手法です。

こんな感じでファイル表示させてしまうと
f0346040_04394434.jpg
いちいち、1個飛ばしでファイルを選択しないといけませんが、

こんな感じで大きめのアイコン表示にして、2列表示になるようウインドウを調整すれば・・・
f0346040_04405288.jpg
自動的に左列が『オッド群』、右列が『イーブン群』になりますので、各列をエイヤッと選択して別フォルダにコピーすれば弁別完了です♪


ともあれ、それでもヒューマンエラーは出るもの。
特に、画像ファイルの移動に失敗して大切なコマが欠損したら大惨事です。
それだけに、万人にお勧めできる手法ではなかったのですが・・・。



★またまた救世主ぴんたんさん降臨♪

FlatAideProの開発者で、先日、ASI1600MMの弱点である大量のクールピクセルに伴う『縮緬ノイズ』軽減のために編み出した拙作『クールファイル補正法』を速攻で実装するという神業をやってのけたぴんたんさんから「『イーブンオッド法』も実装したい」との連絡が!!

・・・で、楽しみにしていたわけですが、昨日、早くも「実装完了」とのコメントを頂きました♪
やっぱり仕事速すぎですよー ぴんたんさん。


★早速『イーブンオッド』を使ってみる

最新版のFlatAideProに更新して、メニューを操作してみます。
f0346040_04534667.jpg
プロセス → 比較明スタック に入ると・・・
f0346040_04544142.jpg
おお!
「イーブンオッド法」を適用するオプションが!

では、早速実行してみます♪

すると・・・


ででん!
f0346040_04564658.jpg
 左:通常の比較明合成 光跡がプチプチ途切れているのが分かりますね。
 中:あぷらなーとのマニュアル操作による『イーブンオッド』です。プチプチが大幅に軽減されています。
 右:ぴんたんさんのフルオート『イーブンオッド』です。まさに「意図通り」の効果が現れています♪

f0346040_05142615.jpg
 ※いずれも、上記画像のトリミングです。


素晴らしい!

ちなみに、Corei5-6600(3.3GHz)機でASI1600MC-COOLのFITS画像120コマを合成するのに約120秒ほどでした。

一応、発案者のアドバンテージとして『操作に慣れている』という特殊スキルがあるので、マニュアル操作で約20秒で完了させられるのですが、先述の通り「イーブン」と「オッド」に分けるのが手間ですのでねぇ。これが一発で処理できるとなるのはありがたい限りです。

『クールファイル補正法』に引き続き、『イーブンオッド法』の機能も、無料で完動してくれます。
一般的なデジカメのRAW画像には対応していない仕様なので、最大限の恩恵を受けられるのはRAWファイルをFITSで出力するCMOSカメラ使いの方々ですが、ステライメージなどでバッチ処理すれば一般のデジカメ画像でもRAWのままFITS化することもできますしね♪

光跡のプチプチ途切れにお悩みの方、ぜひお試しを♪

※イーブンオッドが効果的に機能するのは、デモザイク(ディベイヤー)する前のベイヤー画像です。JPEGやTIFF画像の場合は、メーカーの仕様により過補正になる場合もあります。


by supernova1987a | 2018-01-14 05:15 | 天体写真 | Comments(11)

○十年ぶりに「ふたご群」を撮ってみる

★「ふたご群」って苦手です

三大流星群の一角、双子座流星群が極大日でしたね。
でも、ここ○十年間撮影した記憶がありません。
だって・・・、寒いし、平日に当たることが多いし・・・・なんだかんだ言って「ふたご群」って苦手なんですよー。

★「気合い入れず」に撮ってみる

ところが、GPVみて「やれやれ曇りか・・・」と今年もパスしようと寝てたのですが、ふと2時頃に空を見上げると晴れ間が広がってしまってる。しかも、最近まれに見る透明度!!

あちゃー。油断して何も準備してないよー。
でも、「気楽に」撮影するなら間に合うか?

というわけで、
「撮影開始を決意してから撮影開始まで20分」
という『やっつけ仕事』で撮影してみました。

★お気軽布陣

バリアングルによる構図決定が楽ちんで、しかも(画素数が少なくて)現像処理が軽いD5000を2台投入。レンズはシグマの20mmF1.8と17-35mmF2.8-4をチョイス。
スリックの三脚にスカイメモNSを積んでノータッチガイドで行きます。
f0346040_10594872.jpg
あまりにも寒くて結露必至だったので、秘密兵器:ドリンクウオーマーで「ぬくぬく仕様」にします。
f0346040_11005835.jpg
撮影は、F2.8+ISO1600+30秒露光+RAWで100コマずつ連写(大抵のニコン機は100コマで強制停止しちゃうので)を繰り返します。
ニワトリなので、撮影中の50分間は『仮眠』♪

★とりあえず・・・

薄明近くになって明るいのが増えましたねぇ。

f0346040_11040585.jpg
今回のベストショットは、こちら。
トリミングして、3コマ比較明コンポジットしたものです。
f0346040_11054375.jpg
うむ。
なかなか良い感じ♪


by supernova1987a | 2017-12-15 11:09 | 天体写真 | Comments(10)

『光跡の途切れを解消する』冷却CMOSカメラを入手したらやろうとしていたこと

★天気が悪いので・・・・

『フルアーマーBORG』によるSAOナローの『一発撮り作戦』を決行しようと目論んでいたのですが、どうも天気が悪いですね。昨夜も途中から雨が降ったり雲が湧いたりで極軸セットすら不可能な状態に(涙)

・・・というわけで、2014年に考案したもののデジタル一眼では(恐らく)画像処理エンジンが余計なことをしてるために『理論通り』には上手くいかなかった案件を忘れないうちに片付けることに。実は、これ、素のRAW画像が得られる(と期待される)冷却CMOSカメラを買ったらすぐに『検証ごっこ』する予定だったのですが、ASI1600MC-COOLの謎が面白すぎて、すっかり後回しになってしまってたのですよー。



★みんな大好き比較明コンポジット・・・だけど

星座の日周運動を固定撮影で写す際の比較明コンポジットは、すっかり星景写真の「ど定番」になりましたね。
町中でも星の軌跡が明瞭に写せるこの手法は、低照度相反則不軌特性が無いが故に背景が飛んでしまいやすいデジカメにとっては、まさに救世主的存在です。

でも、こんな写真になって困ったことは無いですか??

f0346040_15320246.jpg
一見『インスタ映え』しそうな星景写真に見えますが、我々天文ファンが見ると「なにかおかしい」のですね。



★比較明コンポジットでは「色々途切れちゃう」

先ほどの画像はD700を使って撮影したものをステライメージで比較明コンポジットしたものですが、気になるところを拡大してみましょう。

・・・すると・・・
f0346040_15352948.jpg
こ、恒星の軌跡がプチプチ途切れちゃってる!!

コマ間のデッドタイムが悪いのでしょうか?
いやいや、それだと次の例が説明できないのですよ。

f0346040_15374539.jpg
な、なんじゃこりゃーっ!!
雲がシマシマになって気色悪い!!

さすがに、ゆっくり動く雲が途切れて写るほどデッドタイムは無いですよねぇ。



★どんなに高性能のカメラでも「途切れ」は必ず生じる

というわけで、無い頭を振り絞って考えてみた結果、
この「比較明コンポジットにおける途切れ現象」は、「原理的に回避できない」という結論に至りました。
(3年ほど前、あぷらなーとブログは、「このネタ」からスタートしました♪)




ゴタゴタした『考察ごっこ』がお好きな方は、お暇なときに上記のリンクを見ていただくとして、今回は直感的な説明を試みます♪



★「途切れ」が起こる仕組みを直感的に・・・♪

まず、一本の紙テープがあったとします。
この紙テープが本来の光跡だと思ってください。ちなみに、このテープの太さは明るさを表します

f0346040_16434792.jpg
短時間露光をすることは、このテープを細かく切っていく作業に相当します。
ここで問題なのは、「恒星像がピクセル上を移動している最中に露光が終わる」ため、コマの境目は「斜めに切られてしまった」状態に相当するという点です。

f0346040_16481296.jpg
これを元に戻すには原理上「加算コンポジット」をすべきですが、残念ながら加算コンポジットしてしまうと、背景が明るくなりすぎるので比較明コンポジットを行うというの主流ですよね。
比較明コンポジットでは、本来2つのパーツに分かれている部分(切れ目)を貼り付けずにより幅が大きい方のみを採用します。
これは、本来平行四辺形であるパーツを台形に変形して糊付けしてしまう行為に相当します。

f0346040_17001770.jpg
したがって、つなぎ目には「原理上かならず」凹み(途切れ)が出てしまうわけですね。
撮像素子上を移動していく像をモデル化して簡単にシミュレーションしてみると、実際の途切れ像が再現できます。

f0346040_17040946.jpg
これは、比較明コンポジットして得られた実際の像の輝度分布と良い近似を示します。

f0346040_17105151.jpg
      ※比較明コンポジットして得られた光跡の輝度を簡易測定したグラフ



★『イーブンオッド・コンポジット法』のイメージ

この途切れの現象を軽減するには、2つのポイントがあります。
 ①同じピクセルに同一天体の像が重なったコマ同士を比較明合成してはいけない
 ②加算合成処理は最小限にとどめないといけない
①に反すると「途切れ」が生じ、②を守らないと背景がトンでしまう訳ですね。

そこで、撮影した元画像を「イーブン群」(偶数Noコマ)と「オッド群」(奇数Noコマ)の2群に分け、
まずそれぞれの群を比較明合成した後、最後に「1回だけ」加算合成する手法を思いつきました。
で、これを「イーブンオッド・コンポジット法」と勝手に命名しました♪
(すみません。変な造語を作るの好きなんです。)

f0346040_17180832.jpg
こうすることで、バックグラウンドの輝度上昇を最小限に止めつつ、光跡の途切れを「原理的に」押さえ込むことが可能だと目論んだわけです。

詳細にシミュレーションしてみると、
 背景光(バックグラウンド)に対する恒星の軌跡のS/N比は、単純な加算コンポジットよりも高く
 光跡の途切れは比較明コンポジットから飛躍的に改善
されることが予測されました。

f0346040_17225046.jpg
これで「万事めでたし」と思ったのですが・・・

・・・が、しかし!


★現実は甘くない

自信満々で考案した『イーブンオッド・コンポジット法』なのですが、『比較明コンポジット星景写真の権威』でもある知人に試してもらうと、どうもこれが上手くいかないらしい
実際に、あぷらなーと自身も
 JPEGからだと暗めの星は途切れずに上手くつながるが
 明るい星は過剰補正でつなぎ目が明るくなってしまう。
 RAWのままだと偽色まみれのシマシマになってしまう。
という怪現象に悩むことになります。

色々と考えた末、暫定的に下した結論は
「デジカメの画像処理エンジンが変なことをしてる」
です(笑)

ちなみに、(一般的な認識とは逆だと思いますが)、あぷらなーとの仮説は、
デジカメの画像処理エンジンは「途切れを目立たせる方向」に働いているのではなく、(像のエッジを強調することにより)「途切れを軽減する方向」に作用しているのではないか(上のモデルでいう「台形型」の裾野を高めにして長方形に近づけようとする効果)
というものでした。

とすれば、画像処理エンジンの作用を受けない冷却CCDカメラや冷却CMOSカメラのRAW画像で試してみるしかありません

実は、ASI1600MC-COOLを購入した理由の一つがこの件の『検証ごっこ』だったのですよー。




★といいつつ、色々と他に魅力的なネタが多くて・・・

「FITSファイルの解読アプリ作り」やら「ビームスプリッタ」やら「クールファイル補正法」やら「霧箱実験」やらが面白すぎて、イーブンオッドの『検証ごっこ』が後回しになってしまってました。

・・・で、ここからが本題です。(ようやく?)

f0346040_17423189.jpg
ASI1600MC-COOLにシグマ10-20mmF4.5-5.6を装着!

f0346040_17441337.jpg
所詮お気軽固定撮影ですから、装備は最小限に♪
天候は雲がワラワラと流れている状態ですが、気にせずゲイン200の30秒露光を1時間継続してデータを取ります。


★まずは普通に比較明コンポジット

今回は、「決着」させたかったので、きちんと冷却(-10度)して、同一条件でのダークファイル(120枚コンポジット)も減算。
デモザイクの影響を受けないようにRAWのまま比較明コンポジットしてみます。

すると・・・・
f0346040_17465549.jpg
一見、上手く撮れたように見えますが、
オリオンの三つ星からM42付近を拡大してみると・・・・

f0346040_17481257.jpg
ああ、やっぱり!
ご覧の通り、見事にブチブチに途切れてます。
 ※大きな隙間は雲の通過によるもの

さて、いよいよ『イーブンオッドコンポジット』を実行してみます。



★イーブンオッドよ、今こそ真の力を見せるがいい!


撮影した120コマの画像のうち、
 奇数番号の60コマを「オッド群」として比較明コンポジット
 偶数番号の60コマを「イーブン群」として比較明コンポジット
します。

f0346040_18001682.jpg
このように、それぞれが点線になりますが、理屈上この二つを加算すれば「スキマ無くピッタリつながる」はず・・・・・。

では、早速この2つを加算コンポジットし、最後にデモザイクしてカラー画像にしてみます。

すると・・・・

ででん!!

f0346040_18061362.jpg
キたぁー!!
暗い星から明るい星まで、一発でつながりました!!


通常の比較明コンポジットと比べると、こんな感じ♪
f0346040_18085947.jpg
 ※左:比較明コンポジット 右:イーブンオッドコンポジット


ああ、ここまで長かった~。
今日はよく眠れそうです♪

え?「よく見ると、ちょっぴり途切れてるぞ?」ですか。
ええと・・・
その方が(デジタル一眼のように重なり過ぎるより)納得しやすいんです。

f0346040_18270001.jpg
ASI1600MC-COOLをフル解像度の16bitRAWで連続撮影した場合、上のように実測で約0.34秒のデッドタイムが存在していて、しかもそれが揺らぎますので。さらに、(今回浮上した問題ですが)突発的ホットピクセルがダーク減算では消しきれないためホット&クール除去フィルターをベイヤーデータに作用させる必要があるのですが、この処理は若干の『星喰い』現象をもたらしますので・・・。
※この件については、いずれまた・・・・♪

 

by supernova1987a | 2017-12-11 18:09 | 天体写真 | Comments(10)

PC2台の耐久テストも兼ねて

★なんやかんやで・・・

結局、主力のデスクトップPC1台を新調したついでに、壊れた1台も上手く修理できたので、2台が手元に残りました。

ちなみに、ありがたいことに
 MSオフィスは2台までインストール可。
 一太郎と花子(好きなんですよ、このソフト)は3台までインストール可。
 シルキーピクスも2台まで可。
そして、ステライメージにいたっては
(同時に起動しないという条件付きで)何台でもインストールできます。
そういえば、10数年前に(私、本職のプログラマではありませんが)仕事で必要になってソフト開発してたときに、自腹で買ったDELPHI(オブジェクトパスカル)のライセンスがコレでしたね。
会社と自宅とモバイルの3台にそれぞれ10万円近いコンパイラを買わされたのでは、元がとれませんものねぇ・・・・。ふと思い出しました。

さて、とりあえず、最低限の主要ソフトはインストールできたので、耐久テストも兼ねて、画像処理をしてみました。


★今回のお題は天体ではなく「ホタル乱舞」・・・・

今年はタイミングが悪く、ホタル撮影をあきらめちゃいました(涙)。
・・・悔しいので、PCのテストがてら、昨年処理途中だった画像を仕上げることにします。


★元画像は、こんな感じです

昨年の6月15日に塩江某所で撮影した画像は、こんな感じでした。
ニコンD610に24mmF5.6、ISO1600の20秒露光のRAWで撮影したものです。
高感度ノイズ補正と長秒時ノイズリダクションはかけていません。
f0346040_23173120.jpg
それほど大量のホタルが飛んでいたわけではないのですが、まずまずの写りです。
なにしろ数十枚連写してますので、好きなだけ比較明コンポジットで重ねられます。

しかし、ホタルの光跡だけではなく、背景をうっすら描写しようとすると、問題が山積です。

上記の画像をピクセル等倍で見てみると・・・・
f0346040_23223779.jpg
背景を暗く落としていれば目立ちませんが、暗部を立ち上げた途端、カラフルなホットピクセルまみれになっちゃいます。
また、全体画像をみても明らかなように、D610の弱点であるアンプノイズ(らしきもの)で下半分が真っ赤っかに・・・。
ニコン純正の現像ソフトは優秀で、アストロノイズリダクションを掛ければ、輝点ノイズはほとんど取れるのですが、アンプノイズはどうしようもありません。

★昨年は、ソフトの仕様で無理でした

天体写真もそうですが、ダークノイズを補正したければ、後からダークファイルを撮影して、減算すれば良いわけです。
・・・が、昨年はステライメージが「6」だったので、D610のRAWファイルが読めず、断念しました。
今年はステライメージの「7」がありますので、真面目に処理してみました。

色々試行錯誤した結果、「下ごしらえ」が重要なようです。(最初、これに気付かず、何度もエラーで落ちました)
まず、ステライメージ7を用いて全てのRAWファイル(ダークも)をベイヤー形式のままFITSファイルに変換しておくのが肝心です。
ダークファイル42枚をベイヤーのまま加算平均コンポジットしてダークファイルにし、先ほどの画像にダーク補正をかけると・・・
f0346040_23351912.jpg
完全ではないですが、輝点ノイズがほとんど目立たなくなりました♪
それになにより、モワモワひろがっていたアンプノイズ(らしきもの)がきれいに消えてスッキリしました。
f0346040_23364815.jpg
これなら、背景を持ち上げてもなんとかなりそうですね。

ただし、背景を重視したトーンにすると肝心のホタルの軌跡が「白っぽく」なっちゃいますので、ホタルを重視したトーンでの処理と、背景を重視したトーンでの処理と2パターンで画像を仕上げて、最後に合体させることにしました。

★63コマコンポジットの結果は・・・

さて、63コマ比較明コンポジットしたホタル主体の画像と、63コマ加算平均コンポジットした背景主体の画像を合体させ、
シルキーピクスで色調調整とシャープ処理。キャプチャーNX2(まだ手放せません)で部分カブリ補正など、微調整・・・・・。

すると!
f0346040_23393765.jpg
おお。とても良い感じです♪

なんとかホタル写真の画像処理について自分なりの「答えらしきもの」が見えてきたので、来年こそはがんばります。

ちなみに、肝心のデスクトップPCの調子ですが、
数時間に及ぶ画像処理の間、一度も落ちることなく2台とも走りきりました。
・・・ああ、今までの悪夢が嘘のよう♪
(こんなことなら、やせ我慢せずに、もっと早く処置するんだった・・・・)


by supernova1987a | 2016-06-20 23:56 | 自然写真 | Comments(0)

塩江のホタル②

★月曜日に撮影したホタルの写真を・・・
塩江町某所で撮影したホタルの写真がなかなか良い感じだったので、思い切って60コマ分のデータを比較明コンポジットしてみました。
昔はフォトショップエレメントでコンポジットしていましたが、ステライメージは一気にコンポジットできるので楽です

★60コマのデータを比較明コンポジットすると
f0346040_01442192.jpg
 ※ニコンD610+ニコン24-85mm 絞りF4 ISO1600 30秒露光のRAWデータをキャプチャNX2で現像 ステライメージで60コマ比較明コンポジット後、キャプチャNX2で色むらなどを補正し、トリミング

おお~。とても良い感じです♪
グロくない程度にホタルの乱舞イメージが撮れました♪しかし、まあ、良い時代になったものです。あんなに難しかったホタル写真が超らくちん(笑)

★意外な問題点が発覚?
今回の撮影で、意外な問題点が発覚しました。
D610自体は大変優秀な機体で、輝点ダークノイズも少なめなのですが・・・・
今回のホタル撮影の元データを強めに処理すると・・・
f0346040_01512920.jpg
うあああ!
恐ろしい量のアンプノイズ(らしきもの)がぁ・・・・(泣)

今回はキャプチャNX2のカラーポイントユーティリティで救出したわけですが、本来なら、これ、ちゃんとダークフレーム撮ってダーク減算しないとダメですよねえ。

いや、実際は撮影時気温21度だと分かっているので後からダークフレーム撮って引けばいいのですけれど、その・・・私が持っているステライメージのバージョンは6.5でして、D610のベイヤーデータに対応していないのです。
先日のダークノイズ比較データにD610が抜けていたのも、このせい。
あ~あ。そろそろステライメージ7を買わないとダメですね。


by supernova1987a | 2015-06-18 06:19 | 自然写真 | Comments(0)

塩江のホタル①

この月曜日は、本業はもちろんのこと、部活指導のお仕事も久しぶりのお休みでした。・・・というわけで1年ぶりにホタル撮影に出かけることに♪

★香川県の塩江町某所は・・・
ホタルの名所として知られる塩江町の奥に「お気に入りのスポット」があります。メジャーなスポットから離れているので、見物客も少なく、のんびり撮影できます。
今回は、あまり欲張らずに、ニコンD610と24-85mmズーム一本槍で行きます。

★ホタルの撮影と天体撮影は似ていて
長時間露光をしすぎると背景が明るくなりすぎるのと、車のヘッドライト一発でパーになるため、短時間(15~30秒)露光で連写し、あとから比較明コンポジットするのが楽ちんです。

★ベストタイムは20時から21時くらいなので・・・
まだ明るいうちから現地へ移動。撮影ポジションを物色します。
晴れていれば「星座とホタルのコラボ」とか面白そうなんですが、あいにくの曇天なので、見上げる構図ではなく見下ろす構図にしましょうかね。

★暗くなると・・・
あたりが夕闇に包まれると、お目当てのゲンジボタルがあちこちで明滅しはじめました。・・・ああ、さすがに知ってる人は知ってるかぁ・・・他にカメラを抱えた人も2人ほど・・・。でも、お二人ともデジタル一眼を使用されているご様子なので一安心。(コンデジやスマホで撮影されている方がストロボを光らせちゃうと完全にアウトになりますので・・・・)

★1枚の画像はこんな感じ
f0346040_00552695.jpg
 ※ニコンD610+ニコン24-85mm 絞りF4 ISO1600 30秒露光
 RAW ノイズリダクションOFF キャプチャーNX2でアストロノイズリダクション

・・・撮影中のデッドタイム(ダークフレーム取得時間)を防ぐために、長秒時ノイズリダクションはOFF あとからアストロノイズリダクションで輝点ノイズを消すことにします。

★10枚のデータを比較明コンポジットすると
 現像したデータをJPEGに変換して、ステライメージで比較明コンポジットします。10コマ分のデータをコンポジットするとこんな感じになりました。
f0346040_01101010.jpg
うん。なかなか良い感じです♪
コンポジット作業中に、車のヘッドライトなどで照らされたコマを削除していくのですが、下草がほんのり照らされていたコマは意外ときれいだったので残すことに(笑)。

 ★★★以下続きます★★★





by supernova1987a | 2015-06-16 06:37 | 自然写真 | Comments(0)

光と影シリーズ続行④

なんか、『夕日系』の写真ばっかりが出てきますね。
すこし毛色を変えましょう。

★北斗と架け橋
f0346040_23325973.jpg
 ※ニコンD700+シグマ17-35mmF2.8-4 →F5.6 比較明コンポジット処理

フィルムでは絶対に撮れなかった対象。
まさかライトアップされた瀬戸大橋の背景に北斗七星をくっきりと映し出せる時代が来るなんて・・・・・。

止まっている瀬戸大橋自体は明るさが変わらないので明るくならず、動いている星の軌跡だけが明るくなる・・・。

星の軌跡が短時間露光の蓄積で可能になる点ではなくて、星以外が暗く写せる点こそがスゴイところでして、たとえるなら究極の「低照度相反則不軌特性強調」処理とでも言えましょうか。とにかく星景写真の可能性を限りなく広げた比較明コンポジット法の活用法を編み出した先人達は本当に偉大だと感心します。

かくいう私は、流星写真や蛍の写真への活用くらいしか思いつかなかったですもん。

・・・あ、イーブンオッド法の詳細検証は、また、そのうちに(笑)。いや、決して忘れてませんから・・・・・。

・・・とか言っているうちに、よくよく見れば、似たような発想の画像処理プロセスがすでにステライメージに実装されていましたね。
「加算比較明コンポジット法」
だとか・・・・うわあ、ずっとステライメージ使ってたのに、全然気がつかなかった。今度試してみましょうかね。
(偶数コマ群と奇数コマ群を分けて処理し加算処理を1回で済ませるという発想ではないのでイーブンオッドよりもS/N比は下がるでしょうが、光跡とぎれ軽減に効果はあるでしょうね。)

☆ By あぷらなーと ☆


by supernova1987a | 2014-11-15 08:30 | 風景写真 | Comments(0)

比較明でお気軽蛍撮影♪

★イーブンオッド法の検証は、ひと休み♪

先日来、一向に天候が回復しません。

検証用に・・・と、
冷却CCDやらCMOSカメラやら、色々と準備してたのに、がっかり。

というわけで、気分転換に、色々写真を撮ってみました。


★徳島で蛍といえば♪

今年の4月に香川から徳島へ転勤して間もないので
なかなかいい写真スポットを発見できていませんが
まず、美郷の蛍は有名ということで、これは楽しみ・・・・・。

でも、知人に聞くと、

「シーズン中は、蛍よりも見物人の方が多いっすよ~。」

とのこと。

・・・・げげっ。そんなに見物人、出るの?!
・・・・じゃあ、写真撮るのは無謀かも・・・・

というわけで、蛍祭りも終焉を迎えた6/22に偵察に出かけました。

あまり、期待できないので、装備は軽く、D610とD7000だけ。
レンズも「普通の」にしておきましょう。

さて、
「シーズンを過ぎているので乱舞は見られないかなあ」
などと思いながらも、とにかく、車を走らせ、現地に到着。
外に出てみると、カジカガエルが鳴いていて、
いかにも「いい感じ」のポイントがありますねぇ・・・・

早速、川をのぞき込んでみると・・・・

おおっ、結構たくさんのゲンジボタルが飛んでいるじゃないですか!
十分、十分♪

さすがに見物人もほぼ皆無だったので、
のんびりと撮影開始です。

D610に24-85の標準ズームをセット
ISOは800に、絞りはF5.6に
長秒時ノイズリダクションはOFFに
ファイル形式はRAW
ホワイトバランスは自然光
ピクチャースタイルはスタンダード
アクティブDライティングはLow
露出を30秒にして、ひたすら連写♪
(お気軽蛍撮影時のMY定番設定です)


自宅に帰ってから、比較明コンポジットで12枚を合成してみると・・・・

f0346040_02474169.jpg
うん!
まずまずの仕上がりですね。
来年は、背景もきれいに写るように工夫して再チャレンジしてみましょう♪

By あぷらなーと☆

by supernova1987a | 2014-07-09 03:07 | 自然写真 | Comments(0)

イーブンオッド法の問題点考察

★イーブンオッド法の問題点の解消に向けて

先日来、色々と実験しているイーブンオッド法なのですが、ここで問題点をまとめておきましょう。

<比較明コンポジット法では>
f0346040_03261123.jpg
明るい星はつながりますが、暗い星に「黒い切れ目」ができます。

<イーブンオッド法では>
f0346040_03262088.jpg
暗い星はつながりますが、明るい星に「白い切れ目」ができます。

まとめると
「イーブンオッド法の弱点は」
①比較明コンポジット一発にくらべてS/N比が1/2に低下する
(バックグラウンドが明るくなる)
②比較明で問題となる暗めの星はうまくつながるが
 逆に明るい星でつなぎ目が「明るく」なりすぎる。

①については、比較明の1/2の露出にとどめ
イーブン群とオッド群の合成を行う際に
加算平均ではなく、加算を選べば回避できるのですが

②については、頭を抱えてしまう問題で
正直、納得がいきません。

★犯人は誰だ?
詳しい考察&実験に入る前に
考えられる原因を列挙してみましょう。

①そもそもイーブンオッド法などという手法が幻想
②レンズ光学系上の問題(レンズの収差)
③撮像素子上の問題(ベイヤー素子の特性)
④カメラ光学系上の問題(ローパスフィルタの特性)
⑤カメラ内ソフト上の問題(RAWデータ生成プロセスの特性)
⑥現像ソフト上の問題(ベイヤーデモザイク処理の特性)

本当は、③④⑤の検証のため
 A:ローパスフィルタを取り除いたデジタル一眼で実験
 B:天体用冷却カラーCCDで実験
 C:天体用モノクロCCDで実験

をやろうと意気込んでいたのですが、どうも天候が回復しません。
(本業の関係で、撮影は週に1回が限界です。)

★できることからやってみよう♪
しかたがないので、⑥から検証してみることにします。
実は、先日の考察で、強引な仮定がありました。
 <撮像素子は>「モノクロ」のラインセンサーで
 <ローパスフィルタで>2×2もしくは3×3に拡散
明るさを想定する上で必要な事とはいえ、むちゃくちゃですね(笑)
もしも、ここできちんとベイヤー型のセンサを仮定するとどうなるでしょうか?

ちと考えてみましょう。
デジカメ内の撮像素子は(シグマのFOVEONなど特殊な例をのぞき)
およそ下記のようなベイヤー配列をしています。
f0346040_00580844.jpg
もし、理想的な超高性能レンズを用いて撮影した白色の恒星像が下記のように、1ピクセルに収まってしまうと
f0346040_00580332.jpg
センサーのGだけが感光したことになり、本来白色であるはずの星が緑に写ってしまいます。
(これが、いわゆる偽色とかモアレの主要因です。)
そこで、ほとんどのデジカメは(ごく最近の機種を除き)複屈折現象などを利用したローパスフィルタが2枚装着されていて、たとえば、1枚目で像を上下に『分身』させて、さらに2枚目で像を左右に『分身』させることで、結局下記のように
f0346040_00575855.jpg
1つの像を4つの素子で共有できるように分散させます。
f0346040_00574691.jpg
これにより、偽色やモアレが出るのを防止しているというわけですね。
(※最近のデジカメでローパスレスが流行っているのは、撮像素子の高画素化にくらべ、撮影レンズの解像度が低いため、レンズによるボケがローパスフィルタの代わりになっているからだと思われます。)

さて、問題は、上記のようなベイヤー型センサーから実際の画像データを生成するために何が行われているかです。
本来ならば、上記のGRBGの4画素で1ピクセル分のデータとなりますので、たとえば、ベイヤー素子1200万画素のデジカメなら300万ピクセルのデータを吐き出すはずなのですが、実際には、「補完処理」によってデータを水増しして画素数と同等のピクセル数データが出力されています。この処理を、ベイヤーデータの「デモザイク」と呼びます。

ベイヤーのデモザイク処理にはいろいろな手法が考えられるのですが、一例として(素人の)私が考えるなら、
f0346040_01265404.jpg
上記のように①(赤のエリア)→②(青のエリア)→③(緑のエリア)→④(紫のエリア)
という具合にデータを読み出して、RGB合成して、9画素から4ピクセルの画像を得る、などということを一番に考えます。(この手法なら、たとえば、4000×3000の1200万画素データから理論上、1200万-4000-3000+1=1199万3001ピクセルのデータが手に入る計算になります。
また、人間の目は輝度差には敏感でも色の差には鈍感であるという性質を利用して、もっと大胆に画像を補完する方法も考えられます。

たとえば
f0346040_01501257.jpg
こんなベイヤー配列を
f0346040_01501712.jpg
こんな3つのマトリックスにわけて、それぞれのマトリックスの隙間(白いセル)を
 Gなら近傍の上下左右4つのセルの平均値、
 RとBなら対角上の4つのセルの平均値を真ん中に埋めてからGと同じ処理をする
など、です。

素人なりの勝手な予想なのですが、おそらく、上記のようなプロセスをさらに洗練させたバイリニア方式やバイキュービック方式で画素補完しているのではないかと想像します。(※注:あくまで素人なので、勝手な妄想です。)

--------------
・・・・書いてて、ちと疲れてきましたが、なんかこういうお話って、大昔に、宇宙線使って天体の『撮影めいた』ことをしているときに、「レゾリューションをもっと上げろ!!」って教授に言われて、泣きながら色んな『怪しい処理』を考えていた頃を思い出しますね(笑)。ま、たった40個あまりの撮像素子(フォトマル)使って全天を『撮像』して、最終的には0.5~1度位の解像度を得ていたんですから、研究の執念ってたいしたもんですねえ。懐かしい。
・・・最近の学生も、こんなことで悩んだりしてるのかなあ?
--------------

さて、気を取り直して行きましょう♪

そうすると、今回の仮定で理論的には下記のように感光すると考察した恒星像は
f0346040_03052246.jpg
実際には
f0346040_03054288.jpg
このように感光していることになり

さらに補完処理が行われると
f0346040_03055193.jpg
こんな感じのデータになってしまうので

本来、
f0346040_03052921.jpg
このように写るはずの恒星像は
f0346040_03102260.jpg





こんなGチャンネル像と
f0346040_03103876.jpg
こんなRチャンネル像と
f0346040_03104252.jpg
こんなBチャンネル像を合成した
f0346040_03100226.jpg
こんな嫌な画像になってしまうことになります。
・・・・・肥大してるわ、偽色まみれだわ、どうしようもない画像です。要するに、固定撮影による恒星像撮影の場合、恒星像が刻一刻と色んな色の素子を渡り歩いている上に、恒星像の先端通過時と末端通過時には不十分な露光となるために、一般的な写真では起こらないはずの色ズレが起こってしかるべきなのではないでしょうか?

えっ?ひょっとして、本来暗い星を写したとき、ベイヤーでは偽色は回避できないものなの??
いやいや、機種によっては、うまく偽色が出ないように処理してくれているし・・・・・
処理して・・・・・・あ!

「そもそも、デモザイク処理が原因なのではないか?」


★ともかく、論より証拠


というわけで、ベイヤーデータをデモザイクする前のRAWデータを用いて、ベイヤーデータのまま「イーブンオッド法」をやってみました。
f0346040_03262088.jpg
上記のように、RAWデータを現像しJPEGにしてから「イーブンオッド法」に持ち込まず、RAWデータをベイヤーのまま「イーブンオッド法」の最終処理まで演算し、最後にデモザイクすると、次のようになりました。
f0346040_03330650.jpg
おおっ♪
明るい星も暗い星も、切れ目が消えたっ!

あ・・・でも偽色まみれですね。
でも、これは、先ほどの考察で想定済み。
こんなときは・・・・・

ベイヤーデータを「イーブンオッド」した画像をL画像にし、
JPEGデータを「イーブンオッド」した画像をRGB画像にし
LRGB合成すればっ!

f0346040_03331260.jpg
おおっ♪
偽色も消えました!

f0346040_05160268.jpg
「満濃池と東天の日周運動」
ニコンD300+シグマ10-20mmF4.5-5.6
焦点距離10mmF5.6
露出30秒×100コマを「イーブンオッドコンポジット」
撮影:あぷらなーと

★今後の課題
①ベイヤー処理のままだと途中にキャプチャーNX2を挟まないのでアストロノイズリダクションが使えない
別処理を考えないと・・・。

②LRGB合成の前だとあまりにもすさまじい偽色が出る。
色んな意味で、これ、大丈夫か?

③星の色が出にくいような気がする・・・。

④現像後のデータと異なりアンチエイリアシングされてないので、
なんか、光跡データがガクガクして見える。

⑤ステライメージのデモザイク処理は、処理後もベイヤー構造っぽい格子が見える。
(私の勉強不足??)

-------------
注)あくまで「素人」の考察です。
特にカメラ内での処理・現像ソフトの動作などは「妄想」のレベルです。

BYあぷらなーと☆


by supernova1987a | 2014-06-03 04:14 | 天体写真 | Comments(2)

イーブンオッド法の詳細

★イーブンオッド法の詳細手順紹介

比較明コンポジット法で星景写真を撮影した時に発生する「恒星の光跡に途切れが生じる」現象の軽減策として考案した『イーブンオッドコンポジット法』の詳細をご紹介しましょう。

<ニコン製デジタル一眼を用いてRAWで撮影した場合を想定しています>

<撮影時>
設定上の留意点は、私の場合下記の通りです。
※カラーバランスのバラツキ回避やデッドタイムの縮小のため、
 ・カラーバランスは「自然光」に
 ・露出は5~30秒に
 ・ドライブモードは最高速連写に
 ・長秒時ノイズリダクションは、必ずOFFに
といったところでしょうか

<画像処理の流れ>
①撮影したデータを用意します(厳密には合計枚数は偶数枚が良いのですが、奇数枚でもかまいません)
②キャプチャーNX2で現像します
 ※アストロノイズリダクションをかけることで輝点ノイズ(いわゆるホットピクセル)はほとんど除去できます。
 ※青ハロなどが気になる場合は軸上色収差補正の実行で軽減されます♪
 ※画面周辺の色ズレが気になる場合は倍率色収差補正の実行で軽減されます♪
 ※1枚だけ色々といじくりながら、お気に入りの設定を絞り込んだらバッチファイルとして保存して、すべてのファイルにバッチ処理をかければ楽ちんですね♪
 ※現像後データは、JPEGの最高品質で保存します
③ステライメージなどで、コンポジット処理します

<イーブンオッドコンポジットの詳細>
①撮影時刻順にファイルを並べます。

撮影時刻順にファイルに通し番号を振ります
 ※たいていはファイルネームから判断できるはずです。ちなみに、キャプチャーNX2なら、デフォルトでファイル名の末尾に000、001、002・・・などと通し番号を振ってくれるのでそれを利用します。

通し番号が000、002、004・・・など偶数番号のものをまとめて
 「イーブン群」と命名します。

通し番号が001、003、005・・・など奇数番号のものをまとめて
「オッド群」と命名します。

⑤ステライメージのバッチ処理で「コンポジット」を選択します

⑤合成方法として「比較明」を選択します

⑥イーブン群のファイルすべてを読み込ませます

⑦コンポジットを実行します
 ☆こんな画像ができます♪
f0346040_09282050.jpg
「イーブン群合成」などと命名して保存します。

⑧「オッド群」のファイルについて⑤から⑦を実行します
 ☆こんな画像ができます♪
f0346040_09282734.jpg
「オッド群合成」などと命名して保存します。

⑨「イーブン群合成」と「オッド群合成」を読み込んで、この2つをコンポジットします この際の合成方法としては決して「比較明」を選んでは「いけません」
・背景が明るめなら「加算平均」
・背景が暗めなら「加算」
を選ぶと、良い感じになります(あとでトーンカーブを選べばどちらでも良いですが・・・)
 こんな画像ができあがり、きれいに光跡がつながります。めでたい♪

f0346040_09283305.jpg

※100コマあたりの実行時間は、Core i7 3GHz (950)の場合で、
⑦⑧それぞれについて約1分でしたので、それほど時間がかかるものではありません。

比較明コンポジットの場合とイーブンオッドの場合を比べると
f0346040_09285297.jpg
※上図:比較明コンポジットで処理した画像
※下図:イーブンオッドで処理した画像

このように、光跡の切れ目が大幅に改善されたことが分かります。
もちろん、前回の考察の通りバックグラウンドが比較明の2倍になるため、S/N比は悪くなります。
上記の比較図で光跡が暗く見えるのはそのためです。

<今後の課題>
実は、今回の実験で『イーブンオッド法』の弱点も見つかりました。

前々から、比較明コンポジットしただけで「なぜか途切れない」例というのがありまして・・・・。
たとえば、明るい星がレンズの収差で肥大している場合などで、本来切れ目になるところまで光が拡散しているのですね。
そのケースで『イーブンオッド』をやってしまうと、逆に「つなぎ目が明るくなりすぎる」のです。
暗い星は比較明だと『黒く』途切れ、明るい星はイーブンオッドだと『白く』途切れる、ということです。)

「折衷案」としては
『イーブンオッドデータ』:『比較明データ』を2:1(S/N比が1:2だから)で「加重平均」したり、『イーブンオッドデータ』:『比較明データ』を「乗算」(論理積を取ることになるので、明るすぎるデータが飛びます)するなどすれば軽減されますが、なんだかすっきりしませんね。

詳細の考察は後日行うことにしましょう。

※注:『イーブンオッド法』は私が考案して個人的に命名しただけなので
一般的用語ではありません。念のため。

---Byあぷらなーと☆---

by supernova1987a | 2014-05-30 09:04 | 天体写真 | Comments(0)


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