ほしぞloveログ

天体観測始めました。

カテゴリ:観測・撮影 > 系外銀河

回転花火銀河M101を撮影してみました。この天体は電視観望では何度か観たことがありますが、撮影は初めてです。自宅からですが、富山特有の北の明るい空です。さて、どうなることやら。


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銀河部分を大きくみるために最終結果を切り出したものです。


撮影

今回はもう少し北側のM101に挑戦です。挑戦と言う意味ですが、富山は日本海側のため基本的に北が市街地になっているので、北の空はどうしても明るくなってしまい、これまでも撮影は避けてきました。

前回、三つ子銀河の自宅からの撮影がQBPを入れたまま知らずに撮影してしまうというアクシデントのおかげか、思いの外うまくいったので味をしめてしまいました。これならもう少し明るい領域でもなんとかなるのではと思い、この季節北東から真北に動いていくM101にしました。

機材セットアップは三つ子銀河の時と全く同じで、TSA-120にQPDでASI294MCProです。撮影自身は順調。ガイドもほとんどズレなしです。透明度はというと、三つ子銀河の時よりは悪かったと思います。見た目でもわかるくらい三つ子さんの時は細かい星まで散りばめられていましたが、M101のこの日の空は、悪くはないですが、まあそこそこと言ったくらいでしょうか。普通に星は見えますが、細かい星まではあまり見えません。

撮影はStickPCを利用したリモート撮影です。いったんセットして撮影が始まってしまえば、あとは部屋からヌクヌク状態でモニターすることができます。予定では3時間以上の露光時間を狙います。ところが、天頂越えまでまだ少し時間がある頃、部屋からリモート接続のでダウンロードされる画像を見ていると、星が流れて出していることに気づきました。おかしいと思い、外に出てチェックしてみると、天頂越え直前でカメラが三脚の当たって止まってしまっていました。これまでこんなことあまりなかったのですが、鏡筒が長いと天頂近くになるとカメラ側が脚に当たってしまうこともあるのがわかりました。こんなことならAPTで赤道儀の反転テストを試せばよかったです。赤道儀が明らかにずれてしまったのと、もうしばらくすると月も出てくるので、この日はこれで終了としました。5分露光で30枚なので2時間半分の撮影です。


全体の流れ

ガイドのズレを見るためにいつものように2時間半分の画像を動画にしてみます。

Blink

今回は1方向に動いているわけではなく、一度左に行って、右に戻ってきているような感じです。APTのDithering Distanceで4としてあるのですが、このランダムな動きがその4というので動いているのかもよくわかりません。1方向のドリフトではないのですが、まだたわみか何かが原因で動きすぎている気がします。

上の動画は明るさを規格化してしまっていますが、一番最初と一番最後ではヒストグラムで見ると明るさが1.5倍くらい違います。なぜかだんだん暗くなっていきます。最初北東にあったM101が高度を上げながら真北へ向かっていくくらいまでを撮影したのですが、普通に目で見ても北の方が明るいのは確かです。高度が上がっていくから暗くなるのか、夜中になり町の明かりが減っていったから暗くなっていったのかはわかりませんが、(QBP有り無しで高々3倍の明るさの違いなので)1.5倍は無視できないくらいの違いです。2時間半分あるのですが、淡いところだけを出すのなら後半のみ使うくらいの方がいいのかもしれません。今回は、結局画像処理をやっている過程で、最初の30分を使うのをやめました。そのため淡い部分がもう少し出るようになった気がします。


画像処理

今回結構色々学びました。特にAPTはまだまだ経験不足で慣れていないことも多いので、癖を知っておく必要がありそうです。


1. light frame

撮影した画像を見てみると、どうもホワイトバランスが根本的に取れてません。QBPのせいでしょうか?赤がどうしても強くなってしまいます。でも、後のフラットで逆に赤が暗くなったことを考えると、QBPのせいでもない気がします。

ight_redshift
rawファイルをカラーバランス補正なしでオートストレッチした画面。
ヒストグラムを見ても赤が支配的です。

SharpCapの場合はカラーバランスをソフト側でとることができて、fitsファイルにもそれが反映されてます。APTの場合にはカラーバランスを調整できる場所がありません。いや正確には見かけのカラーバランスは調整する場所はあるのですが、画面だけに反映され、fitsファイルにはそれは反映されないようです。


2. dark補正

今回はdarkの補正の時にアンプグローをうまく差っ引くために、前回のUTOさんのアドバイスを元にOptimizeオプションをオフにして処理しました。  オンとオフで比べてみます。

light-BINNING_1
デフォルトのOptimizeがオンのまま。右上にひどいアンプグローが残っています。

light-BINNING_1
ダーク補正の際のOptimizeをオフにした場合。
アンプグローは相当マシになります。

最初BatchPreProcessで設定場所が見つからなかったので、ImageCalibrationの中でOptimizeをオフにしてバッチ処理でなくその後もマニュアルでやったのですが、後にBatchPreProcessの右側のグローバルオプションのところに設定できる場所があることを見つけました。これでバッチ処理で手間をかけずに進めることができるようになりました。

ちなみに、ダークだけをものすごく炙り出してみるとこんな風になります。

Capture 00_12_39_00001 00_17_12_c_d

右上が目立ちますが、左上にもそこそこのアンプグローがあり、よく見ると右下にも少しあります。3箇所もあるので大変そうですが、ダーク補正でOptimizeをオフにすることで解決できるので、もうそれほど大きな問題ではないのかと思います。


3. bias補正

最初bias補正をすると画面が暗くなりすぎてしまいました。これはbais frameの撮影時のbiasの値(オフセット)が大きすぎたことと、次に書くフラット補正がうまく行っていなかったことが原因かと思われます。

badbias
カラーバランス補正をしてオートストレッチすると青と緑が暗すぎてしまう。
バイアス補正でオフセットが引かれ過ぎていると考えられる。

ligh frameの撮影時、APTでのbias設定が40でした。そのためbias frameの(オフセットの意味での)bais値は撮影時に40以下にしています。最初オフセットを30にしてSharpCapdで0.0032msで撮影したのですがまだ十分下げ切れていませんでした。それに合わせてflat frameのカラーバランスも合っていなかったせいで、赤が過補正のため青と緑が相対的にオフセットを引かれすぎた状態になってしまって、出来上がり画像の青と緑が暗すぎてしまったのかと思います。

そのため改めてbiasを撮影して、その際オフセットを20に下げ、今度は念のためAPTで撮影しました。一応これでうまく行きましたが、実際にはbias値を下げたからよくなったのか、後述のフラットのバランスが取るように対策したからなのかは不明です。


4. flat補正

その中でも、今回の撮影では特にflat補正で学ぶことが多かったです。TSA-120の口径が大きすぎて、いつもやっているようなiPadでのフラット撮影は出来ませんでした。手持ちのiPadでは画面が小さすぎてはみ出てしまうのです。その代わりにMacbook Proのモニターをフラットパネル代わりに使ってやりました。使ったツールは天リフさんのこのページです。



このページはカラーバランスを整えることができるので、非常に便利です。

短時間露光のflat frameなので、最初はディスクへの画像取り込み時間が速いのでSharpCapで撮影していたのですが、条件をそろえる意味で途中からAPTでの撮影に切り替えました。ゲインはlight frameと同じ220、露光時間は以前の検証から100msです。枚数は50枚程度ですが、これも以前の検証からこれくらいの枚数で十分だと思われます。

ここから色々不思議なことがあり、まだ完全に解決できていません。あいからわらずフラットは謎が多いです。

上の「1. light frame」のところでも述べましたが、APTでlight frameを撮影すると赤色が一番強調して撮影されます。上のスナップショットでヒストグラムのところを見ると、赤が青や緑に比べて1.5倍くらい明るいのがわかります。

これは有意なずれで画像処理に影響を与えるくらいかなり大きな差です。最初QBPのせいで赤くなっているのかなと思っていたのですが、不思議なことに鏡筒とカメラの設定を全く状態を変えないでMacのモニターでホワイトバランスをとったものをflat frameとして撮影すると、今度は赤が一番暗くなるのです。青や緑に比べて2分の1以下くらいの明るさです。

flat-BINNING_1

このflat frameを使いフラット処理をすると、もともと1.5倍明るい赤が、2分の1位の暗さの赤で割られるので、その結果赤が3倍くらい明るいlight frameが出来上がることがわかりました。そのため少なくともPIでは、light framとflat frameのカラーバランスは、そこそこ同じようにする必要があることがわかります。実際にはMacの画面のカラーバランスを、あらかじめ赤が3倍くらい明るいものにして、それを撮影することで、そこそこlight flameと同じカラーバランスの取れたflat frameを作ることできるようになりました。

もう一つ問題がありました。撮影したflatの画面のうち赤色だけ様子がおかしいのです。RGBに分解してみてやると、青や緑はいたって普通に見えますが、赤色だけはセンサーの長手方向に蝶形になるような、形が現れてきて、変に見えます。

flat_BINNING_1_integration_RGB_VNG
赤だけ変な形が現れる。

とりあえず軽減する方法は見つけました。どうもフラットパネル(今回はMacbook Proのモニター)で撮影することが悪さをしているようです。まず、フラットパネルを使わずに、昼間にスーパーの袋を二重に重ねてflatを撮影してみると、この変な形は随分とマシになります。カラーバランスはその時に入る光に依るので、少し赤っぽい、実際には電球色の光を入れています。

flat_BINNING_1_integration1_RGB_VNG
蝶のような形はなくなったようにみえます。 

画像を見ても少しマシになっていることがわかると思います。でもマシになっただけで、やはり同じような形は残っています。

で、結局最終的にやったことはというと、flat補正をしないという選択肢を取りました。どう見てもこれが一番マシなのです。そもそもカメラがフォーサーズ相当で周辺減光があまりないので、それほどフラット補正にこだわる必要はないのかもしれまん。

でもここで不思議なのは、同じ鏡筒で同じ条件で撮影しているのに、なんで普通のlight frameの撮影の方では、こんな変な模様が見えてこないかです。まだflat frameの撮影方法に問題があるような気がしています。ここらへんは時間があったらもう少し試してみます。


5. 仕上げ

フラット補正なしにしてスタックした画像がまともになるとやっと、その後の仕上げの画像処理に困ることはなくなりました。ちなみにこれ以前のフラットが合っていない時の画像処理は熾烈を極め、時間も相当かけてしまいました。ちなみに最後のフラット無しの結論に至るまでに、PixInsightでのフルスタックの画像処理の回数は11回。そのうちPhotoshopに移って最後まで処理を進めたのが4回。下処理がきちんとしていればいるほど、画像処理にかける時間も少なくなりますし、出来上がった画像もいいものになります。


結果

画像処理の段階で色々紆余曲折はしましたが、そこそこ満足のいく仕上がりになりました。透明度の差もあるのでしょうか、三つ子銀河の時ほどくっきり出すのは難しかったですが、アンプグローが軽減できたのと、フラットがマシになったぶんもあり、淡い部分をより炙り出すことができていると思います。

light_BINNING_1_integration_ABE_DBE_STR_DBE_STR_SNP_all_PS4_cut
  • 撮影日: 2020年4月16日21時29分-4月17日0時20分
  • 撮影場所: 富山県富山市下大久保
  • 鏡筒: Takahashi TSA-120
  • 赤道儀: Celestron CGEM II
  • カメラ:  ZWO ASI294MC Pro
  • 撮影条件: ゲイン220、温度-15℃、露光時間300秒x24枚 = 2時間0分 
  • フィルター: サイトロン QBP (48mm)
  • PixInsight、StarNet++、Photoshop CC、DeNoise AIで画像処理

自宅でこれなら、まあ十分ではないでしょうか。これも一度暗いところへ行って撮影してみたい対象です。一体どれくらい変わるのか、真ん中のしわしわの部分をもっときれいに出せたらと思います。

その一方、富山の北の空でこれだけ出るのなら、もう少し自宅で時間をかけていろんな銀河を探っていきたくなりました。自宅からなら、天気さえ良ければ平日でも比較的気楽に試すことができます。


Annotation

天体の名前入りの画像です。こちらも定番になりそうです。

light__integration_ABE_DBE_STR_DBE_STR_SNP_all_PS4_cut_Ann


前回の三つ子銀河は全面縦横ズレなしだったのですが、今回は右はあっていても左側が斜めになっています。北の空だからでしょうか。座標に対しては画面が歪んで写るんですね。


まとめ

TSA-120の自宅での撮影第2段。QBPのおかげもあり、北の空の銀河でもそこそこ写ることがわかりました。銀河の撮影も楽しくなってきました。TSA-120での撮影を今しばらく続けていきたいと思います。

その一方、まだ画像処理では理解不足なところがあります。特にflatはいまだにミステリーです。きちんとしたflat撮影方法をもう少しきちんと考える必要がありそうです。
 

大きな低気圧が抜けていき、透明度のいい日だったので、自宅からですがTSA-120で初めてまともな撮影を試みました。

これまでの準備

TSA-120に関しては、これまで撮影のためにいくつか準備をしてきました。









ガイド鏡のカメラにはこれまでピクセルサイズが2.4umと比較的小さいASI178MCを使っていましたが、カラーなので解像度的には4分の1になり、あまり得をしません。ピクセルサイズは2.9umと少し大きくなりますが、モノクロのASI290MMを使うことにしました。2.4/2.9x4 = 3.3倍くらい分解能が良くなっているはずです。ガイド鏡自身も焦点距離50mmのレンズから128mmにしたので、こちらも2.5倍くらい分解能の面で得しているはずです。合わせると8.5倍くらい分解能が良くなるので、精度向上が期待できます。

撮影するくらいまで準備が整ったので、チャンスを伺っていました。焦点距離880mmで、フォーサーズサイズのCMOSカメラなので、これまでのFS-60Qと6Dとかよりももう少し拡大して撮影できます。そこで、春で構図的にもちょうど治りがいいので、しし座の三つ子銀河をターゲットにすることにしました。


撮影

さて、TSA-120にフラットナーをつけての初のDSO撮影になります。テストでガイドなしのM42とか月とかの撮影はしていますが、今回はガイドありでの銀河です。四隅の星像にも注目したいと思っています。

そういえば、前回の月の撮影の時くらいから、鏡筒に差し込むカメラの回転角度に気を付けています。Facbookのあるフォーラムで解説されていた方法でやってみました。極軸合わせが終わった後、鏡筒が北極付近を向いている状態で、赤緯だけを揺らして星が平行、または(カメラの画角によっては90度傾いた状態だと)垂直に動くように、カメラの角度を調整すればいいというものです。

これまで画角の傾きには全く無頓着で、適当に水平垂直になったかなと思うくらいで合わせていました。ひどいと数十度のずれになっていることもありました。この方法は手軽で正確なのでいいです。後で示しますが、plate solvingで確認すると、ほとんど回転角0度になっていました。

今回のもう一つの大きな進展は、ガイド鏡の強化によりオートガイドの精度が大幅に上がったことでした。PHD2の画面の写真ですが、

IMG_9879

これをみるとRMSで1秒を切っています。

これまでのFS-60Qで撮影してきた時のとかの典型的なやつが
IMG_9761
になります(これでもかなり調子が良い時のものです)。グラフは同じスケールです。赤線、青線が相当フラットになったことからも、同心円のところばらつきが減ったことからも、明らかに精度が上がったことがわかります。

ところが、撮影した画像を位置合わせをせずに順に見ていくと

Blink

ランダムディザーで揺れてはいるのですが、やはり右に流れていきます。オリジナル画像だと1ピクセル1秒角くらいで、最初と最後を比べると約2時間で80ピクセルくらい右に流れていくので、約80秒角くらいずれたことになります。画像1枚が5分で、5分あたり3秒角ちょっとドリフトしてることになります。結構な量です。まだ撓み(たわみ)があるものと考えられます。これは一度きちんと定量的に評価する必要がありそうです。

今(ブログアップ直前)、ガイドグラフを改めて見てて気づいたのですが、ガイドの赤経をよく見ると一方向にのみ定期的にパルスが出ています。これってもしかしたらたわみがフィードバック信号に現れてしまって、その結果ドリフトを起こしているいるのかもしれません。パルス量とその周期から計算した赤道儀の回転量が、画面から計算したドリフト量あっていれば面白いです。このパルスがなくなるような対策をすればいいので、短時間で効果が見えると対策が楽になるはずです。

あと、撮影使ったソフトはAPTなのですが
  • 撮影画面のカラーバランスが取れず、赤く表示されてしまう。
  • やはりヒストグラムがあまり見やすくない。
  • オートストレッチが使いにくい。
  • カラーのヒストグラムを見ることができない。
などの不満がありました。その後、カラーバランスについては、APT Settingsの CCD/CMOS settingsタブのRed Channel Color BalanceとBlue Channel Color Balanceで色のバランスを取ることができるのがわかりました。保存されるRAWファイルには適用されず、見た目だけのバランスのようです。またオートストレッチに関しては、Auto Stretch Factorをいじると、デフォルトのオートストレッッチの強さを変えることができるので、これで合わせると程よい明るさで見ることができそうです。でもこの設定、撮影中にできる時と、撮影中はロックされて何も設定できない時がありました。再現性なくあまりよくわかりませんでした。

このとき試せなかったのが、天頂越えでの赤道儀の自動反転です。天頂越えくらいで月画で始めるので、ギリギリまで反転せずに撮っていたからです。いつかチャンスがあったら試したいです。


画像処理

画像処理に関してはまあいつも通りです。透明度が良かったせいか、RAW画像のコントラストが良かったこともあり、あまり苦労することはありませんでした。

フラットは前回までの検証から、100ミリ秒の短時間露光100枚でOKのはずです。ダークはバラ星雲の時に撮ったものの使い回し。

DeNoiseを少し使っています。ノイズが確実に緩和されるので随分と助かります。ヒストグラムで見るとすごいですよ。幅が尋常でないほど狭くなっています。最初、え、別のファイル開いたのか?と思ったくらいでした。

撮影結果です。

M65 M66 NGC3628: 三つ子銀河」
light_BINNING_1_integration_DBE_ST_PCC_SNP_all_PS3
  • 撮影日: 2020年4月14日21時4分-23時1分
  • 撮影場所: 富山県富山市下大久保
  • 鏡筒: Takahashi TSA-120
  • 赤道儀: Celestron CGEM II
  • カメラ:  ZWO ASI294MC Pro
  • 撮影条件: ゲイン220、温度-15℃、露光時間300秒x22枚 = 1時間50分 
  • フィルター: サイトロン QBP (48mm)
  • PixInsight、StarNet++、Photoshop CC、DeNoise AIで画像処理
各銀河の細かいところもそこそこ出ています。赤いポツポツも出すことができました。四隅の星像は以前報告した通り、バックフォーカス長が調整し切れていないので少し歪みますが、まあ拡大しなければ目立たないでしょう。TSA-120初の撮影ですが、自宅からここまで出るのなら、そこそこ満足です

上手く取れたので、Annotationもつけてみました。nabeさんがやり方書いてくれていましたが、PIでScript -> Image Analysis -> ImageSolver で位置を解決して、そのままScript -> Render -> AnnotateImageでできます。

light_BINNING_1_integration_DBE_ST_PCC_SNP_all_PS3_Annotated

こうやってみるとかっこいいですね。格子がほぼ完全に縦横になっているので、カメラの回転角はかなり合わせることができていたとわかります。でもnabeさんのページにあるように、多少斜めになっていた方がカッコよく見えるのは気のせいでしょうか?(笑)

そういえば今回、PCCでも上のImageSolverでもそうだったのですがplate solvingが全然うまくいきませんでした。いろいろやって、結局解決したのがカタログをUCAC3に変更してからです。オートとか他のカタログは全滅でした。星の数が少ないから?原因不明です。


ところで、今回撮影した三つ子銀河が昔とどれくらい変わったかと言うと、以前FS-60Qで撮影した三つ子銀河が以下のものになります。

light_BINNING_1_Maximum_No_normalization_DBE_PCC

PixInsight使いたての頃で、縞ノイズに悩まされた時です。今回は口径が120mmで2倍になったのもありますが、QBPでコントラストが上がっていることと、縞ノイズを回避したこと、画像処理の腕は多分上がっていること、StarNet++のマスク効果と、DeNoiseの効果もあることなど、いろいろ進化していることがわかります。

でも不満なところもいくつかあって、一つはASI294MC特有のアンプグローです。背景を炙り出そうとすると目立ってくるので、なんとかごまかさないといけません。もう一つは、下の画像を見て欲しいのですが、強度に背景を強調したものです。

light_BINNING_1_integration_DBE_ST_PCC_SNP_all_potato

右上のアンプグローは原因もわかっているからまだいいとして、背景全体にある格子状の模様はサッポロポテト現象の一種なのでしょうか?銀河周りの淡い腕とか出したいときはここらへんまで炙り出す必要があり、どうしてもこの格子が邪魔になります。今回は適当にごまかしましたが、アンプグローも取り切れていないのも合わせて、バイアス補正とかがうまくいってないのでしょうか?今後の課題です。

2020/4/18 追記: Twitterでnagahiroさんから「この格子DeNoiseのせいでは?」と言う情報がありました。「画像をあの格子で区切って、それぞれにニューラルネットかけているのだと思ってます」とのことです。で、改めて確認してみました。その結果、DeNoiseの前後で格子がなかったのが見事に出てきました。DeNoiseの思わぬ欠点発覚ですね。さっそく一つ原因がわかってしまいました。nagahiroさん、どうもありがとうございました。


まとめ

TSA-120にフラットナーをつけて、ガイド、ディザーをしながら撮影してみました。カメラの回転角を合わせることもできるようになりましたし、ガイドもRMSで1秒角以下になっているので十分な精度です。やっと撮影までできる体制が整ったことになります。銀河の分解能から見ても鏡筒自身の性能は申し分ないです。基本的にTSA-120、眼視用で有名ですが撮影でも十分使い甲斐があると思います。

課題は
  • まだガイドが長時間でドリフトすること
  • アンプグローをもう少し取りたい
  • 格子状のノイズが残ること
くらいでしょうか。

今回は自宅でしたが、もっと暗いところに遠征することも考えても良さそうです。
 

実は魔女の横顔が西の木の枝に隠れてしまった後、薄明まで少し時間があったので春の銀河を短時間ですが撮影しました。時間がそれほどあったわけでもないので、設定は全てそのまま。画角もできるだけたくさんの銀河が入るというだけの超適当です。フラットもダークも魔女さんの時と同じものが使えるので、処理は楽です。

機材、条件など

魔女の時の繰り返しになりそうですが、一応機材関連もフルで情報書いておきます。
  • 富山県富山市自宅, 2019年12月1日4時33分-5時35分
  • FS-60CB + FC/FSマルチフラットナー (口径6cm、合成焦点距離370mm)+ CGEM II赤道儀
  • EOS 6D(HKIR改造, ISO3200, RAW), 露出90秒x36枚 総露出54分
  • f50mm+ASI178MC +PHD2による自動ガイド
  • PixInsight、StarNet++、Photoshop CC + Nik collectionで画像処理

画像処理と撮影結果

画像処理も魔女さんの時とほぼ同じです。同じ様に縦縞が見えるのも変わりません。StarNet++で恒星を除去して強調した画像です。

integration_DBE_AS_SNP


フラット補正が周辺で合っていないとか、ゴミの黒いのがたくさんありすぎるとは愛嬌として、縦縞がやはり確認できます。真ん中右がマルカリアンの鎖ですが、一つ一つの銀河の情報が結構範囲にわたって広がっているのもわかります。ノイズを目立たせずに、いかにこの銀河の情報を引き出すかが画像処理の腕の見せ所というわけです。

今回もこの画像からマスク画像を生成しました。これを使うと強調すべきところと目立たせないところの差がはっきりと区別できるので、なかなかいいやり方なのかと思っています。

さて、結果です。

masterLight_integration_DBE_AS_all2

背景がやはり少し暗いと思いますが、これ以上明るくするとノイズが目立ってしまうので押さえています。上の強調したのに比べると、まだまだ情報を引き出せたとは言い難いですが、1時間を切る露光時間なのでまあこれくらいでしょうか。


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はあ、やっと1ヶ月前の画像処理が全て終わりました。なかなか進まなかったこともあり、ブログも書けなくてストレスがたまる一方でした。その間あまり晴れなかったので、大したことはしなかったのですが、実は一昨日久しぶりに晴れてQBPをつかってバラ星雲を撮影しました。明るいQBPとか使える天体はいいですね。撮って出しでも十分見えるので、画像処理も楽そうです。


 

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