10月26日に小海の星と自然のフェスタのたくさんある講演の中で、電視観望の講演を行いました。KYOEIさんとの合同講演で、前半がKYOEIさん、後半が私です。講演自身は立ち見が出るほど盛況で、質問もたくさんでました。その後の夜の星雲を実際に見ながらの実演でも、かなりの人が来てくれました。

それでも時間はどうしても限られてしまい、わかりにくいところや、もっと理解したいところ、質問したくても人が多すぎて聞けないような方もいたかもしれません。今回、講演に使ったスライドを多少の補足も加えながら、公開したいと思います。


導入部

最初のページです。この記事ではカットしても良かったのですが、実はタイトルはすごく大事です。なんでこんな手軽な機材でも、電視観望だと十分に星雲などを楽しむことができるかを理解してほしいと言う思いをタイトルに込めました。

スライド01


動機です。2016年当時の原村の星まつりでドブの方達に聞いたのは、子供なら感度があるので緑系は色がつくかもしれないと言う話でした。その時一緒にいたうちの子に(当時4年生)にたぶんM57だったと思うのですが、色付きで見えるか聞いてみたら「見える!」とのこと。でも多分子供なので暗示だと思います。私にはどうやっても色がついているようには見えませんでした。
スライド02

電視観望と言う言葉は、胎内で出会ったHUQさんの造語で、当時「電視」としたかったのにこれだと中国語でテレビの意味になってしまうから「観望」をつけたとのこと。最近は電 "子"観望と呼ばれることもありますが、このブログでは命名者に敬意を表して電"視"観望と行っています。でも言葉は進化していくものなので、どちらでも構わないと思います。
スライド03


機材説明

続いて機材の確認です。電視観望に特化した機材と、一般的な機材です。最後の方のスライドで出てくるのですが、光害フィルターはもう必須に近いので、このページに入れてしまった方がいいかもしれません。
スライド04

鏡筒は短焦点ならもっと安価なものでも構わないと思います。電視観望は写真撮影ほど性能を求めないので、高性能な鏡筒と普及帯の鏡筒でもそこまで差が出ないです。なので、手持ちの手軽な入門用鏡筒から始めるのも一つの手です。
スライド05

カメラ選びですが、一番最後におまけスライドでもっと詳しい表を載せています。

スライド06


実際にどう見えるかの例

電視観望の一例です。講演前日の懇親会の日の夜に撮影したオリオン座周りの画像も入れることで、臨場感を出したつもりです。

スライド07


スライド08


当日、講演時間が短くなりそうだったので、直前でカットしたスライドが何枚かあります。これはその中の一枚です。惑星は、惑星撮影をしている方にとっては見慣れた映像かもしれません。月は意外に面白くて、観望会でここをみたいとか言われたら、画面上でトリミング拡大してさも月旅行に行った気分になるとか、拡大して大気揺らぎを見るとか、カメラのゲインを思いっきりあげて地球照を見るとか、いろいろ応用があります。

スライド09


これもカットしたスライドです。明るいところでも天の川が結構よく見えてしまいます。最近の子供たちは天の川を見たことない子が大多数なので、かなりウケがいいです。あと、星座観察なんかもできます。都会だと星座をトレースするのも難しいので、画面で説明しながら、星座ビノなんかで見て実際に形を認識してもらうとよく理解してくれます。
スライド10


太陽にも電視観望を応用することができます。このスライドは話すかどうか最後まで迷っていたのですが、時間のこともあり結局カットしたものです。太陽が好きな人にとっては、観望会で一つネタが増えるきっかけになるかと思います。実際に撮った動画をここにアップしています。でも、明るすぎてPCの画面が見えにくいと言うのがオチです。
スライド12


電視観望の方針とセッティング

これも多分当日カットしたスライドだったと思います。ちょっとうろ覚えで、もしかしたら話したかもしれません。手軽なセットアップはやはり便利で、軽い、ケーブルの数が少ないなどを目指しています。観望会の準備の時間が意外に少なかったりするときもあるので、すぐに準備できるということはかなり重要です。また、見せることに特化することを目指して、画面を選択して自動導入など複雑なシステムにしないというのも心がけています。これはトラブル防止につながり、お客さんを待たせることをできるだけなくすことにつながります。凝ったことをやろうとするとたいてい本番で失敗し、さらに焦ってパニックでどうにもならなくなります。
スライド13


SharpCapをすでに使っている方にとっては、電視観望用に必要となるであろうセッティングをまとめました。
スライド14


本当は次のように文書でもスライドを用意していたのですが、(時間制限に関係なく)カットしました。動画の方がわかりやすいと思ったからです。
スライド15


動画になります。実際の動画はここにアップしてあります。途中ノイズが軽減される様子を強調するために、途中多少明るくして最後に暗くしていますが、明るすぎる必要は全くないです。また、彩度も少し強調しすぎかもしれません。ちなみに彩度はLiveStackのヒストグラムの横の赤青緑のバーの横の灰色のバーで強調することができます。これは意外に知らない人が多いかもしれません。
当日講演内で見せたように、動画の一番最初と一番最後を交互に見てみると、before and afterで違いがよくわかります。
スライド16


小口径電視観望のメカニズム

ここからが、今回の講演で一番伝えたかったことです。
スライド17

そもそもカメラの分解能、鏡筒の分解能の方が、PCの画面の分解能よりもポテンシャルが高いので、PCの画面上でトリミング拡大してもそこそこ見えてしまいます。M57より電視観望で小さいものを見るのは(少なくとも私は)あまりないので、これ位まで見えれば十分ではないかと言うことです。ちなみにこの状態で、大きなものではアンドロメダ銀河がちょうど画面に収まるくらいです。アンドロメダから惑星状星雲を見える範囲としてターゲットとしていると言ってもいいのかもしれません。
スライド18

明るさはヒストグラムの左2本線をいじり、レベル補正とガンマ補正に相当するあぶり出しで改善されます。ノイズはライブスタックで改善されます。空間分解能はPCの画面で制限されるのであまり問題になりません。ただし、ダイナミックレンジだけは犠牲にしていて、明るい恒星は白とびしてしまいます。ASI224MCからASI294MCにカメラを移行した時に、ダイナミックレンジが12bitから14bitになって、飽和容量も4倍になっているので、白飛びはだいぶん改善されました。それでもまだ十分ではないです。

カメラの感度がまだまだ足りていないのは事実なので、本当のリアルタイム映像を満足した画質で見ることは現段階では不可能です。今の状況ではリアルタイム性を追求するより、その時間をノイズ除去に当てた方が見栄えがいいと思います。なので、導入はリアルタイム、導入してからはライブスタックでノイズを下げると言うようなやり方で運用しています。

RASAを一度使ってみたいです。8インチのRASAなんかでSharpCapで電視観望したら、露光時間が10分の1くらいで同等の見え味なので、0.1秒オーダーのリフレッシュレートになり相当リアルタイムに近くなるはずです。
スライド19
もう少し補足します。SharpCapの設定でさらっと書きましたが、ゲインは最大近くに持っていっています。これはまず短時間で明るくしたいと言う要請が一番の理由です。さらにもう一つ、実は講演が終わってから考えていて気づいたのですが、読み出しノイズを考えると、これも最小になっています。ここは少しわかりにくいかもしれませんが、ゲイン最大だと画面上に出てくる読み出しノイズは最もたくさん出てきます。ただし、そのたくさんの読み出しノイズを大きなゲインで割るので、S/N(信号と雑音の比)の観点からは一番得をしています。これがグラフで表されている読み出しノイズが最小と言う意味です。

短時間で明るく表示できて、なおかつS/Nがいいと言うのが、ゲインを最大にしている理由で、小口径でも上手く見える理由の一つです。その代わりにダイナミックレンジはかなり制限されるので、白飛びに関してはあえて妥協をしているわけです。

以上のことが、次のスライドにもつながります。手軽な小口径というのは魅力の一つでもあります。これで慣れてから、さらに不満な場合には大口径に移行するというのが正しい道筋な気がしています。大口径はメリットはもちろんありますが、手軽さ、視野角など、よく考えないとデメリットも少なからず存在すると言う意味です。RASA8は最強ですが、RASA11やRASA14だと今のセンサーサイズから考えると視野角の不利さが出てきてしまうかもしれません。
スライド20


光害フィルターの効果と、おまけスライド

光害地での電視観望ではQBPのような光害防止フィルターを使うと効果的です。でも逆に見えにくくなってしまう天体もあるので注意が必要です。
スライド21

最後におまけで、カメラの特徴を示した表です。といってもこのページの焼き直しなのですが。
スライド23

スライド24



まとめ

どうでしょう、講演のスライドを解説付きで公開するというのはこれまであまりやったことがないのですが、役に立ちますでしょうか?講演の時間も制限があったので、話が早くて理解不足のところもあったかと思います。スライドをゆっくり見ていただいて、さらに理解を深めていただければと思います。わかりにくいところがあればまたコメントなどしてください。できる限り答えるようにしたいと思います。

できることなら、小口径でなぜ電視観望が成り立つのかの理由を理解してもらい、さらに皆様からいろんなアイデアを出してもらい、電視観望が発展していくことを期待しています。同時に、電視観望を通じて深宇宙への敷居を下げることで、天文人口の裾野を広げることができればと思っています。

いろいろ試して、何か面白い結果が出たりしたら、またコメントにでも報告してください。Enjoy it !