Deep Sky Memories

横浜の空で撮影した星たちの思い出

惑星撮影、ワンショットでどこまでいける?

4月16日のエントリの燐さんからのコメントで、デジカメのワンショット撮影で惑星を撮っているが綺麗に撮れないという話がありました。

僕も以前 8cm 屈折(2xテレコンで合成F12)と E-M5 で木星土星を撮っていました。その時のベストがこれ。

これでも、これだけ写る日は年に数回というレベルでしたし、一晩で百枚くらい撮ってこのレベルが数枚という状況でした。大半は大気の揺らぎで歪んで丸く写りすらしない有様。

当時はこれが 8cm の限界かと思っていたのですが、18cm 反射(μ-180C)が届く前に最新のCMOSカメラで撮ってみたところ、定番の撮り方(動画撮影&スタック&wavelet 処理)をすれば遥かに詳細まで写ることがわかって驚きました。

逆に μ-180C でワンショット撮影はやったことがないのですが、動画からベストショットのフレームを切り出してみたものがこちら。

木星 (2018/7/8 20:05) (1フレーム)
木星 (2018/7/8 20:05) (1フレーム)
高橋 ミューロン180C (D180mm f2160mm F12 反射), AstroStreet GSO 2インチ2X EDレンズマルチバロー (合成F40.4), ZWO IR/UVカットフィルター 1.25", ZWO ADC 1.25" / Vixen SX2 / ZWO ASI290MC / 露出 1/60s / Lightroom Classic CC で画像処理

昨年の(大赤斑が写ったものでは)ベストの中のベストフレームです。*1 比較のため Lightroom で色調補正、露出補正、ノイズ低減等、いつもの仕上げ処理相当をしてありますが、スタックや wavelet 等の画像処理なしだとこんなものです。

wavelet 処理だけ、いつもと同じ設定でやってみるとこうなります。

木星 (2018/7/8 20:05) (1フレーム, wavelet)
木星 (2018/7/8 20:05) (1フレーム, wavelet)

なんじゃこりゃー!?

輝度ノイズとカラーノイズが大きすぎて wavelet をかけるとザラザラを通り越してモザイク状になってしまいました。

撮影した3000フレーム中上位2000フレームをスタックしたものに上と同じ wavelet 処理をかけて仕上げたもの、要するに普通に画像処理したものがこちらです。

木星 (2018/7/8 20:05)
木星 (2018/7/8 20:05)

こうやって見ると逆にこっちの方がインチキくさい感じもしてくるのですが、元の動画を動画として見ると、ワンショットの画像では視認できない模様が確かに見えます。

木星(2018/7/8 20:05) (60fps動画)
木星(2018/7/8 20:05) (60fps動画)

(flickr の動画埋め込みがうまくいかないので、上の画像をクリックしてリンク先で動画を再生してください)

大赤斑の内部の濃淡や北赤道縞から南に伸びるフェストーンの様子など、ワンショットの画像ではノイズに埋もれて模様として認識できなかったものが、動画で見ると曖昧ながらも確かにそこにあるものとして見えてきます。動画で見ることで脳内でコンポジット的な処理が行われてノイズがキャンセルされるのでしょうか?

そういえばデジカメワンショットで撮っていた時も、ライブビューでは見えていた大赤斑やガリレオ衛星の影が、写真では曖昧にしか写らなくて不思議に思っていましたが、こうして動画と同じ動画から切り出したフレームを見比べても同じ現象が起こるということは、動画という形で見ることで脳内で静止画とは異なった画像処理が行われるのだと思います。

なので、スタックや wavelet などの画像処理がありもしない模様を捏造しているわけではなくて、人間の視覚が行う画像処理に近いことをやっているのだと思います。平たく言うと、多数のフレームから集めた情報から統計的にシグナルとみなせるものを抽出、強調するという点で共通した処理なのでしょう。まあ、理論的なことは全然理解していないのでテキトーですが…

というわけで、ワンショット撮影だとどうしても目で見えるもの以下の写真しか撮れないし、情報量が不足して画像処理では救えない、という結論になるかと思います。

*1:デベイヤーしたものを AutoStakkert!3 で Analyse した結果のベストクォリティのフレーム。

木星、土星 (2019/4/16)

夜明け前に大赤斑が見えるので木星を撮影しました。今期初の土星の撮影も。なのですが…

木星 (2019/4/16 03:39-03:41) (1000/3000 x 4 derotation)
木星 (2019/4/16 03:39-03:41) (1000/3000 x 4 derotation)
高橋 ミューロン180C (D180mm f2160mm F12 反射), AstroStreet GSO 2インチ2X EDレンズマルチバロー (合成F40.4), ZWO IR/UVカットフィルター 1.25", ZWO ADC 1.25" / Vixen SX2 / ZWO ASI290MC / 露出 1/60s x 1000/3000コマをスタック処理 x 4 を de-rotation / AutoStakkert!3 3.0.14, RegiStax 6.1.0.8, WinJUPOS 11.0.2, Lightroom Classic CC で画像処理

土星 (2019/4/16 03:48)(3000/5000)
土星 (2019/4/16 03:48)(3000/5000)高橋 ミューロン180C (D180mm f2160mm F12 反射), AstroStreet GSO 2インチ2X EDレンズマルチバロー (合成F40.4), ZWO IR/UVカットフィルター 1.25", ZWO ADC 1.25" / Vixen SX2 / ZWO ASI290MC / 露出 1/30s x 3000/5000コマをスタック処理 / AutoStakkert!3 3.0.14, RegiStax 6.1.0.8, Lightroom Classic CC で画像処理

なんかピンぼけ。大赤斑もカッシーニの間隙もぼんやりしています。木星面で頑張ってピントを追い込んだつもりですが、いまいちピントの山もつかめなかったのでダメだったのかも。シーイングも悪かったとは思うのですが、それにしても。

今回は 16bit RAW で撮ってみたのですがあまり意味なかったですね。

黒点の大きさ

先日撮った2738黒点群の大きさについて。

光学系の拡大率がわからないし、太陽全体が写ってないので画像上の太陽の直径から計算するのもできないと思っていたのですが、よく考えると少し写っている太陽の縁の弧の形から太陽の直径が計算できるのでやってみました。

計算に使ったのはこちらのサイト。

画像状に線を引いて測定したところ、弦長 960 pixel 矢高 67 pixel という値が得られたので、上のサイトで計算したところ、半径は 1752.902985074626865672 pixel と出ました。直径は約 3505.8 pixel です。

これは太陽が円形に写っていると仮定していますが、実際には赤道方向に伸びた楕円形になっているはず… まあ気にせず計算を続けます。

太陽の直径は 1392000 km なので 1 pixel あたり 397.056 km、黒点の暗部の幅と高さがだいたい 28 x 55 pixel なので、11117.568 x 21838.08 km となります。地球の直径が 12756.274 km なので、地球を黒点の上に置くと幅がちょっとはみ出す感じでしょうか。

半暗部の面積は、GIMP で選択範囲を作ってヒストグラムに表示されるピクセル数を見ると 7353 pixel、1 pixel の面積は 157653.47 km^2 なので 1159225943.85 km^2、地球の投影面積が π*(12756.274/2)^2 で 127801973.35 km^2 なので地球約9個分の面積ということになります。

かなりアバウトな計算ですが、今回みたいなちょっと目立つ程度の黒点でも、その大きさは地球いくつ分というスケールなのがわかります。

2738黒点群 (2019/4/11)

久々に大きめの黒点が出てきました。2738黒点群です。今日は具合が悪くて午前中休んでいたのですがついつい撮ってしまいました。前回の「2699黒点群 (2018/2/12)」が1年以上前ですが、今回は…

2738黒点群 (2019/4/11 11:55)
2738黒点群 (2019/4/11 11:55)
笠井 BLANCA-80EDT (D80mm f480mm F6 屈折), 笠井FMC3枚玉2.5倍ショートバロー (合成F??), Kenko PRO ND-100000 77mm / Vixen SX2 / ZWO ASI290MC / 露出 0.55ms x 500/5000コマをスタック処理 / AutoStakkert!3 3.0.14, Lightroom Classic CC で画像処理

半暗部もはっきりしている黒点らしい黒点です。もう少しディテールが欲しいところですが8cmではこんなものでしょうか。太陽の表面のもやもや(粒状斑)もそこそこ解像しています。

ASI290MC での撮影は今回が初めてです。太陽の色を出したいと思ってカラーカメラを使ったのですが、プレビューでは太陽の縁がオレンジがかっている以外はほぼ白色に見えました。現像でRGBのヒストグラムが揃うように調整すると少し黄色くなったので、まあ、それっぽいか、と思ってそのまま仕上げました。本当はどうするのがいいんでしょうね、可視光での太陽のカラーバランスって。

拡大系ですが、最初システムCで撮ろうとしたのですが、BLANCA-80EDT ではピントが来ないことが判明して、結局システムAの ADC なしで撮影しています。

例によって光学系の色ズレを ADC で補正しようかと思ったのですが黒点では調整のしようがなくて、どうせ調整できないなら使わないほうがいい、コントラスト落ちそうだし、と思って ADC を外しての撮影となりました。

拡大率が変わるので合成焦点距離は今のところ不明です。黒点の大きさ地球何個分ですねーみたいなのやりたかったのですが。まあ、たぶん2個分くらいはあると思います。

でも地味ですよね、黒点… もっとデカいのが来ると盛り上がるんですが。

アニメ『スター☆トゥインクルプリキュア』の天文台の望遠鏡について

先日の記事の続きです。

『スター☆トゥインクルプリキュア』は現在第8話まで放送されていますが、第6話でずっと気になっていた遼じいの天文台の望遠鏡が明らかになりました。

https://rna.sakura.ne.jp/share/STPrecure/stprecure-20190310-01.jpg
https://rna.sakura.ne.jp/share/STPrecure/stprecure-20190310-02.jpg

これは… 子午環?

巨大な屈折望遠鏡ですが架台が普通ではありません。一見すると経緯台のようですが方位軸が見当たりません。高度軸を支えるフォークは床面に固定されているように見えます。

こういうのどこかで見たことあるな、と思って調べてみると「子午儀」もしくは「子午環」という特殊な天体望遠鏡のようです。

子午儀は子午線を通過する天体を観測して天体の赤経を測定するもので、観測精度を高めるため子午面内でのみ回転する一軸の架台に望遠鏡が取り付けられています。子午環は高度軸に巨大な目盛環のついた子午儀で、この目盛環を使って天体の高度を測定し、天体の赤緯を決定することができます。

詳細は日本天文学会の天文学辞典の項目を参照。

子午儀/子午環は現在では使われないタイプの望遠鏡ですが、歴史遺産として保全されているものもあります。

しかしなぜこんな特殊なタイプの望遠鏡を選んだのでしょうね?一軸の架台ということで作画の負担が軽いからでしょうか?あるいは、作中でこの望遠鏡をモチーフにしたモンスターが登場するのですが、モンスターのフォルムが生き物らしく見えるのを優先して選んだのかもしれません。

ちなみに観測室には天体写真らしきものも貼ってありますが、子午儀では天体の追尾ができないので天体写真の撮影はほぼ不可能ですね。

などとドヤ顔で解説しておいて、そのうち望遠鏡が床ごと水平に回転するシーンが出てきて度肝を抜かれたりするかもしれませんが…

ばら星雲(再処理)

先日の M83 の画像処理で初めて星マスクを使いましたが、1月に撮ったばら星雲も同様に再処理してみました。

ばら星雲 (2019/1/1 21:54)
笠井 BLANCA-80EDT (D80mm f480mm F6 屈折), LPS-D1 48mm / Vixen SX2, D30mm f130mm ガイド鏡 + QHY5L-IIM + PHD2 による自動ガイド/ OLYMPUS OM-D E-M5 (ISO200, RAW) / 露出 15分 x 12コマ 総露出時間 3時間 / RStacker 0.6.4, DeepSkyStacker 4.1.1, Photoshop CC, Lightroom CC で画像処理, フルサイズ換算 984mm 相当にトリミング

ばら星雲は中心部に散開星団があり、周りには冬の天の川の星々が散らばっていて星雲が星に埋もれがちです。星マスクで星の輝きを抑えれば星雲が目立つかなと思ったのですが、マスクの効きを強くすると星雲に重なった星の周囲が落ち窪んだようになってしまうので、マスクの効きを弱めなくてはならず、結局いまいち抑えきれませんでした。

とはいえ、前回より星雲を強調しつつ星のギラつきは控えめにできた、かな?もう少しなんとかならないかなと思うのですが、こういうのは以前 M42 でやったように多段階露出で撮って HDR 合成するのがいいんでしょうね。

前回困っていた Camera Raw フィルターの調整値を残して再調整できるようにしたいという件、スマートフィルターを使えばできました。とはいえ、スマートフィルターの調整時には色調補正レイヤーが適用される前の画像でしかプレビューできないので、なかなか思うように調整できず、トライ&エラーのくり返しになってしまいます。結局 Lightroom で最終調整になるんですよね。

PHD2のドリフトアライメントについて

先日のM83の撮影の時に、PHD2 のガイドグラフの南北が入れ替わっててドリフトアライメントの際の極軸の調整方向が逆になってしまったという話について。

原因はわからないのですが、ガイドグラフの北(赤緯の+側)と南(赤緯の−側)が入れ替わっているっぽいのです。ガイドカメラを変えたせいでしょうか?それとも PHD2 のバージョンを上げたせい?深く追求している時間がないのでとにかくいつもとは逆方向に調整することにしました。
1年ぶりの M83 (2019/3/8)

あの後PHD2のマニュアルを確認したところ、v2.6.5 のマニュアルには v2.6.1 のマニュアルにはなかった記述が出てきます。

初めて方位の調整を行う場合、東に向けるべきか西に向けるべきかが分からないでしょう。PHD2 の側でも分からないので推測になりますが、1/2 の確率で正しい方向に調整できるはずです。調整した方向が正しければトレンドラインはフラットになり(傾きが小さくなって水平に近づく)、間違っていればドリフト速度は増加します(上の例ではより急激に下がります)。
『PHD2 日本語マニュアル(v2.6.5)』 p115

v2.6.1 のマニュアルにはトレンドラインの傾きと極軸の調整方向の関係は書かれてなかったのですが、v2.6.5 のマニュアルでは「PHD2 の側でも分からない」と明記されてしまいました。それってどういうこと?

グラフ表示の説明を見ると以下のような記述がありました。これも v2.6.1 のマニュアルにはなかった記述です。

「マウント」や「Aux マウント」において ASCOM 接続を使用している場合、上の例に示すように、ガイドコマンドの方向(GuideNorth, GuideEast)が表示されます。これは、全体的なドリフトの傾向を見て赤緯側ガイドを一方向に限定したい場合、役に立ちます。このグラフで使われる上下の表記は、カメラの向きや視野内における東西南北の動きとは関係ありません。
『PHD2 日本語マニュアル(v2.6.5)』 p35

グラフの上下が東西南北と関係ないってどういうこと?この部分の記述は v2.6.5dev7 のマニュアルでは、こうなっていました。

For various mount and hardware reasons, these directions may not correspond to actual directions in the sky, particularly for Dec.
Graphical Display - PHD2 v2.6.5dev7

架台やハードウェアが理由らしいですが… このあたり何か議論になっていないかと思い github の issue を探していたらこんな記述がありました。

We do not always know if the GuideNorth command is actually moving the scope
North. For example with an ST-4 connection, GuideNorth will move the scope
South after a pier flip. Also, some ASCOM mounts behave differently after a
pier flip. Some will move North, others will move South.
Request to display directions N/S/E/W on Target · Issue #347 · OpenPHDGuiding/phd2

ガイド信号の「北」が実際に望遠鏡を北に向けるとは限らなくて、ST-4 互換のガイダーだと子午線越えで鏡筒を反転させたら南北が逆転する、ASCOM 接続しても逆転するやつとしないやつがある、ということのようです。

それはわかるんですが、どっちがどっちかはキャリブレーションの時にわかるのでは… それともわからない場合があるのでしょうか?

なんだか納得行かないのですが、「ドリフト法による極軸調整」のページは赤緯のトレンドラインの傾きと調整方向の関係が逆になることがあるとの注釈を追加しておきました。

ソースコードの修正履歴のこのあたりを見ると単純にプロットの上下が逆になってるようなので、PHD2 v2.6.2 以降は逆、という話で済ませていい気もするのですが、ちょっと判断が付きませんでした。

このあたりわかる方がいらっしゃいましたら是非コメント欄で教えていただけると助かります…