画像からのノイズ解析の一環でいろいろ考えているのですが、ビニングについて考えていたら1回分くらいの記事の分量になってしまいました。番外編として独立記事とします。

一般的にCMOSカメラでの撮影でbin1以外を選択すると、通常はソフトウェアビニングとなり、本来のハードウェアビニングに比べて不利であると言われています。でもこのことについて真面目に議論している記述をあまりみたことがないので、少し考えてみます。

ちなみに、ハードウェアビニングは以前主流だったCCDカメラには搭載されていた機能ですが、最近主流のCMOSカメラではハードウェアビニング は原理的に搭載するのが難しく、ソフトウェアビニングとなります。それでも例えばASI294MM Proなどは、4つのピクセルを合わせて1ピクセルとしたものが標準で、オプションで1ピクセルごとの画素のデータも読み取ることができ、実施的にハードウェアビニングと同じような機能を搭載しているものもあります。





そもそも、ビニングとはどんなものなのでしょうか？撮影ソフトの機能だけでみたら、bin2は縦横2つで計4つのピクセルを1つのピクセルとして扱い、4倍の明るさを得る手法です。明るさが4倍なのでショットノイズは√4＝2倍になり、そのため、ショットノイズに対してのS/Nは4/2=2倍よくなります。

これだけのS/N増加をbin1で得ようとしたら4倍の時間をかける必要があります。例えば、bin2で1時間撮影することとbin1で4時間撮影することが同じ、bin2で4時間撮影することとbin1で16時間撮影することが同じ、bin2で10時間撮影することとbin1で40時間撮影することが同じです。10時間撮影は頑張れば可能ですが、40時間撮影はそれこそ長期にわたって安定した天気と、相当な根気が必要になってきます。撮影日数は1週間オーダーになるでしょう。私が住んでいる富山ではこんなに連続で晴れることはほぼあり得ないので、今の私の環境ではトータルで10時間くらいが限界です。例え10時間でも、実際には設置やトラブル回避などにも時間をとられるので、数日にわたります。

bin3なら3x3=9個のピクセルを一つとして扱うので、9倍の明るさ、√9=3倍のショットノイズで、S/Nの向上は9/3=3倍となり、同じS/Nをbin1で得ようとしたら、9倍の時間をかける必要があります。

このように、S/Nの向上という観点からはビニングは効果があることはあきらかです。その代わりに空間分解能（解像度）を犠牲にしています。



ハードウェアビニングの特徴は、カメラのセンサー部の段階でピクセルを足し合わせてから、情報として読み出すことです。例えばbin2の場合、輝度は4倍になり、読み出しノイズは1倍のままなので、読み出しノイズに関してはS/Nで4倍も得することになります。その代わりに、分解能が一辺あたり半分、面積では4分の1になります。

また、ハードウェアビニングではダイナミックレンジが、例えばbin2では2ビット分減る可能性があぷらなーとさんによって指摘されています。というか、ASI1600ってCMOSカメラなのにハードウェアビニングできるんですね。本家ZWOのページを見ると、確かにできると書いてます。

 

このように、ハードウェアビニングも少なからず不利な点があることに注意する必要があります。

まとめると、ハードウェアビニングでは、例えばbin2はbin1に比べて

1. 空間分解能が一辺半分になって（不利）
2. 4倍明るくなり（有利）
3. ショットノイズに対してS/Nが2倍良くなり（有利）
4. 読み出しノイズに対してS/Nが4倍良くなり（有利）
5. ダイナミックレンジが2ビット減る（不利）

ということになります。



次に、ソフトウェアビニングについて考えてみます。一般に、ソフトウェアビニングはハードウェアビニングより不利と言われていますが、どうなのでしょうか？

まず、ビニングで輝度が上がることによるショットノイズについてはハードウェアビニングもソフトウェアビニングも効果に違いはありません。

ではソフトウェアビニングの何が不利なのかというと、読み出しノイズの部分です。ハードウェアビニングではセンサー部でピクセルを足し合わせているので、足し合わせた輝度について1回読み出すだけでいいのですが、ソフトウェアビニングでは輝度の値を読み出した後に「ソフト的に」輝度を足し合わせるので、読み出し回数は足し合わせるピクセルの数の分だけ必要となります。読み出しノイズはその回数分増えるので、bin1に比べて不利になります。

ソフトウェビニングをすることで、ハードウェアビニングに対してどれくらい読み出しノイズが増えるか、計算してみましょう。例えばbin2の場合、bin1の一つのピクセルの読み出しノイズをN_rとすると、ノイズは2乗和のルートで効いてくるので、4ピクセル分で4回読み出すとすると


となり、2倍の読み出しノイズとなります。このことがハードウェアビニングに対して、ソフトウェアビニングは不利になるという根拠になります。でもこれはあくまでハードウェアビニングに対して2倍不利になるというだけで、bin2のソフトウェアビニングでも輝度は4倍となるので、S/Nをとると4/2 = 2倍有利になるので、読み出しノイズに関して得します。ハードウェアビニングに対して得する度合いが小さいというだけです。

まとめると、ソフトウェアビニングでは、例えばbin2はbin1に比べて

1. 空間分解能が一辺半分になっていて（不利）
2. 4倍明るくなり（有利）
3. ショットノイズに対してS/Nが2倍良くなり（有利）
4. 読み出しノイズに対してS/Nが2倍良くなり（有利）
5. ダイナミックレンジも変化無し（同じ）

ということになります。

あ、ダイナミクレンジに関しては、16ビットセンサーだと勿体無いかもしれません。元々16ビットの情報を持っているとすると、ソフトウェアビニングで計算機内部では18ビット相当まで行きますが、ファイルフォーマットが16ビットだとすると、ファイルに保存するときに2ビット分はいずれ捨てられることになります。あくまで勿体無いというだけで、少なくとも16ビットのままで悪くはならないのですが、ファイルフォーマットのダイナミックレンジを撮影ソフトから書き出す時に大きくできれば、さらに2ビット稼げる可能性があります。

ダイナミックレンジに関しては、私自身はきちんと検証しているわけではないので、あくまで理論的な話です。例えば14ビットセンサーのbin2のソフトウェアビニングが、14ビットで保存されるのか、（ファイルのフォーマット的には余裕があるので）16ビットで保存されるのかちょっと興味があります。



ここまでの記事なら、よくあるハードウェアビニングとソフトウェアビニングの説明になります。よくある記事と言っても、実際には定性的に説明してあるページがほとんどで、実際に数値できちんと書いてあるところは探すのが大変なくらい少ないです。

で、ここからが「ほしぞloveログ」ならではの本番の記事となります。多分どこも議論しているところはないと思います。それは、ソフトウェアビニングはハードウェアビニングに比べて本当に不利かという疑問です。

ここまでの上記の検証で、ソフトウェアビニングがハードウェアビニングに比べて不利な点は、読み出しノイズについてのみです。しかもダイナミックレンジに関しては、むしろソフトウェアビニングの方が有利な可能性が高いです。

読み出しノイズについてもう少し考えてみます。これまでの実画像からのノイズの検証で、撮影画像のノイズ成分についてずっと議論してきました。その結果、開田高原や海外チリなどのかなり暗い環境においてさえも、実際のトータルのノイズはスカイノイズに制限されていることが多く、読み出しノイズがほとんど効いていないことがわかります。特に自宅のような光害地ではその傾向が顕著で、圧倒的にスカイノイズが支配的で、読み出しノイズやダークノイズはほぼ完全に無視できることがわかります。

このように、本格天体撮影のほとんどの場合において、読み出しノイズが支配的な状況になるとはあまり考えられず、その場合は唯一の違いであるハードウェアビニングとソフトウェアビニングでの読み出しノイズでの有利不利はなくなると考えられます。ダイナミックレンジの観点からは、むしろソフトウェアビニングの方が有利になる可能性さえあります。




というわけで、つい最近淡いSh2-240を、上記のような考えの元でソフトウェアビニングのbin2で、明るい自宅の庭で撮影してみました。

光害地であるため、ナローバンド撮影といえどもスカイノイズが完全に支配的です。これまでの議論から、このような状況での撮影ではハードウェアビニングとソフトウェアビニングの読み出しノイズの差なんて完全に無視できます。それよりも淡い天体に対して輝度を高くでき、S/Nを稼ぐことができるほうがはるかに有利になります。例えば、ショットノイズ（=スカイノイズ）に関しては露光時間4倍で撮影することと同等なので圧倒的に有利で、現実的な撮影時間で淡い部分を出すことにかなり貢献してくれます。


結果を見る限り、光害地からの撮影でも、特に淡いOIII成分も情報と十分に残っていることがわかります。今回は6時間半の撮影ですが、これをもしbin1で撮影していたら、（空間分解能は無視するとして）同等のS/Nを得るためには28時間の撮影時間となっていたはずです。



今回の記事ではビニングについてまとめてみました。特にハードウェアビニングとソフトウェアビニングの違いついて、少し定量的に議論してみました。ちょうどこの満月期で、しかも天気も悪いので昼間に太陽を見ることもなく、時間をかけてじっくり考えることができました。

読み出しノイズに支配されないような状況下では、ハードウェアビニングとソフトウェアビニングについて大きな差はないので、必要ならば分解能を犠牲にして輝度を上げS/Nを上げることができる、現在のCMOSカメラで使えるソフトウェアビニングを遠慮なく使っていいという結論になります。ただし、自分で考えたことなので大きく勘違いして間違っている可能性もあります。何か気づいた際にはコメントでも残していただけるとありがたいです。



この記事をほぼ書き終えて、改めて検証のために、ある程度の理屈と感度向上を数値まで含めてで日本語で記述しているあるページを探してみましたが、ほとんど見つけることができませんでした。これまでビニングに関しては神話的に色々囁かれていたような状況だったことが想像できます。

• 画像のビニングについて、定性的な説明だけをしているページはたくさんあります。感度が4倍になるとだけ書いているページもある程度見つかります。でもきちんと理由とともに説明していあるページは、調べた限りWikipediaだけでした。

 

• 実画像で検証してあるページがありました。ひろしさんという方が書いている「ヒロシの天体観測」というブログの中に書いてあり、2011年とかなり古い、CCD時代の記事です。いろんなケースを比較していて、とても好感が持てます。ハードウェアビニングとソフトウェアビニングで結果があまり変わらないとか、レンジもハードビニングのほうが狭いなど、理由がはっきりとせずかなり疑問もあったようです。画像の比較結果は、今回の私の記事での説明と矛盾するようなことはないように思いますし、疑問に対しても今回の記事の内容でかなり程度説明できるように思えます。コメント欄を見ても、当時活発に議論していることがわかります。

• シベットさんのブログ「浮気なぼくら」でも検証記事があります。bin1からbin4まで4つ比較していて、それぞれで違いはないと結論づけられていますが、ヒストグラムを見てもbinの数が増えるごとに明らかに山の幅が短くなっていること（=ノイズが小さくなっているということ）、画像を見ても背景のノイズが明らかに減っているので、S/Nという観点からは十分な効果が出ていると思われます。

これまで書いてきたノイズ検証の関連で、だいこもんさんとNiwaさんから画像を提供して比較検討してきました。その過程でお二方からDMで質問や議論があり、直接話しますかということになりました。

ちょうど昨晩、星沼会の定例のミーティングといういうことで、そこで話せばいいのではと、私もゲスト参加させていただきました。メンバーはだいこもんさん、Niwaさん、hinokirさん、ぐらすのすちさんでした。

ミーティング自体は21時から始まっていたのですが、私は途中21時から参加して、結局0時近くまで話し込んでいました。ノイズの話で盛り上がること自体がそもそも濃いのですが、さすが星沼会、他に話している内容もとても濃かったです。私自身もかなり楽しい時間を過ごすことができました。ゲスト参加を認めていただき、どうもありがとうございました。

ブログ記事と関係ないのですが、天文関連でちょっとしたことがあったら、こんなふうに記事にに混ぜて日記がてら書いて行けたらと思っています。

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#ハードウェアビニング

#ソフトウェアビニング

#読み出しノイズ

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この記事は「実画像のノイズ評価(その3): 信号について」の続きになります。



久しぶりのブログ更新になってしまいました。実は小海の星フェスからコロナになってしまいました。4−5日で平熱に戻ったのですが、その後体力が全然戻らず、仕事から帰っても疲れ果ててすぐに寝てしまうことをずっと続けていました。新月期で晴れた平日もあったのですが、全く機材を出す気力がありませんでした。細々と今回の計算だけは続けていて、発症から3週間たってやっとブログを新たに書くくらいの気力がもどってきました。

というわけで前回の記事から結構経ってしまいましたが、今回の記事ではこれまでのノイズ評価がどこまで通用するか、具体例を検証してみたいと思います。だいこもんさんと、Niwaさんの協力もありましたので、いくつかの撮影条件を比べてノイズ評価が正しいかどうか検証してみることにします。



まずはこれまで通り、開田高原のものから。使っているカメラはASI294MM Proです。


1. Read noise

最初はRead noiseを検証してみましょう。比較すべきは、

1. ASI294MM ProのRead noiseのグラフから読み取ったノイズ
2. 自分で撮影したBiasファイルから実測したノイズ

の2つです。

1. 今回の撮影ではゲインを120としたので、その時のRead noiseの値をグラフから読み取ると、1.8 [e]程度でしょうか。
2. その一方、Baisファイルはゲインを120として、最初露光時間(0.032ms)で撮影し、RAW16のfits形式で保存します。実測はPixInsightのStatisticsツールをつかいました。撮影されたファイルは実際には14bit階調なので、Statisticsツールで「14bit [0,16383]」を選びます。その時のavgDevの値を読むと2 [ADU]となります。この場合単位はADUなので、比較できるようにeに変換するため、コンバージョンファクターを使います。コンバージョンファクターはグラフの縦軸「Gain(e/ADU)」から読み取ります。横軸の「Gain(0.1dB)」の120のところでは0.95 [e/ADU] 程度となります。これを使うと、Baisファイルのノイズは1.9 [e]となり、グラフから読み取った値にほぼ一致します。

結論としては、Read noiseに関しては、メーカーの示すグラフから読み取った値と、実測の値が10％以下の精度でかなり一致していると言えます。実はこのことは、2019年に既に確認していて、その時もよく一致していることがわかっています。


2. Dark noise

次にDark noiseを検証します。こちらも比較すべきは、

1. ASI294MM Proの Dark currentのグラフから読み取った暗電流値から計算したdark noise
2. 自分で撮影したDarkファイルから実測したノイズ

の2つです。

1. 今回の撮影時の温度は-10℃、1枚あたりの露光時間は300秒です。グラフから安電流は0.006 [e/s/pix]程度、露光時間の300 [s]をかけて1.86 [e/pix]。単位がeなので、ノイズはそのルートをとればよく、ピクセルあたりでは1.3 [e]となります。
2. 一方、自分で撮影したダークファイルから、Biasファイルの時と同様にノイズをPixInsightで実測すると2.5 [ADU]となりました。これをコンバージョンファクター0.95[e/ADU]で単位をeに変換してやり、2.38 [e]となります。ここからRead noise 1.8 [e]を引いたものが実測のDark noiseとなります。ただし引く際には、互いに相関のないランダムなノイズなので、実測値の2乗とRead noiseの2乗の差を取り、ルートを取ることになります。出てきた値は1.4 [e]となりました。

結果としては、Dark noiseに関してもメーカーのグラフから求めた値と、実測の値が10％以下の精度で一致していることがわかります。


3. トータルノイズ

さらに、開田高原で撮影したライトフレームの輝度から推測したノイズと、ライトフレームのノイズの実測値を視覚します。

1. 天体や分子雲が支配的でない暗い部分の輝度をPixInsightのStatisticsで実測すると、920 [ADU]程度となりました。ここから撮影時のオフセット40x16=640を引き、実際の輝度が280[ADU]であることがわかります。これをコンバージョンファクターで[e]にすると266 [e]。単位が[e]なので、ノイズは輝度のルートをとると直接出てきて、16.3 [e]となります。
2. その一方、ライトフレームからPixInsightのStatisticsでノイズを直接測定すると、16.9 [e]となりました。

撮影したライトフレームの輝度から計算したノイズと、実測のノイズが10％以下の精度でかなり一致していることがわかります。


4. Sky noise

輝度から推測したノイズと直接測ったノイズから、トータルノイズがかなり一致することがわかったということと、Read noiseもDark noiseも推測値と実測値がかなり一致していることがわかるので、残り（今は天体が写っていない部分を考えているので、天体からのショットノイズはないと考える）のSky noiseもそこそこ一致すると推測できます。Sky  noiseは、トータルノイズからRead noiseとDark noiseを引いたものと考えることができます。ただしこの場合も、それぞれのノイズを2乗して、トータルからRead noiseとDark noiseを引く必要があることに注意です。その結果、Sky noiseは16.2[e]程度となりました。トータルノイズが16.3 [e]なので、Read noiseとDark noiseはほとんど効いていなくて、ほぼSky  noiseに支配されていることがわかります。


開田高原撮影のまとめ

まとめると、

グラフから読み取ったRead noise	1.8	[e]
実測のRead noise	1.9	[e]
グラフから読み取ったDark noise	1.3	[e]
実測のDark noise [e]	1.4	[e]
背景光の輝度から推測したトータルノイズ	16.3	[e]
実測のトータルノイズ [e]	16.9	[e]
Sky noise	16.2	[e]

となります。

開田高原の暗い空であっても、L画像であること、口径260mmでF5のかなり光を集める鏡筒であることなどから、Sky noiseが支配的になってしまうのかと思われます。これが小さい口径で暗い鏡筒を使った場合や、明るい鏡筒でもナローバンドフィルターを使い入射する光を小さくした場合には、Read noiseとDark noiseが効いてくる可能性が高くなることに注意です。



少なくとも、これまで検証してきた開田高原で撮影したライトフレームでは、メーカーグラフからの読み取り値と実測などがかなり一致することがわかりました。他の例とも比べてみましょう。

ここでは４つを比較します。鏡筒、カメラ、露光時間、ゲイン、温度、背景光の明るさなどがそれぞれ違います。

1. 開田高原: SCA260 (d260mm、f1300mm)、ASI294MM Pro、露光時間300秒、gain120、-10℃
2. 自宅: SCA260 (d260mm、f1300mm)、ASI294MM Pro、露光時間300秒、gain120、-10℃
3. チリ1: RS200SS (d200mm、f760mm)、ASI294MM Pro、露光時間120秒、gain120、-20℃
4. チリ2: FSQ106N (d200mm、f760mm)、ASI1600MM Pro、露光時間300秒、gain0、-20℃

協力: だいこもんさん（チリ1）、Niwaさん（チリ2）

個々の計算過程は省略しますが、結果は

	1. 開田高原	2. 自宅	3. チリ1	4. チリ2
グラフからのRead noise [e]	1.8	1.8	1.8	3.6
実測のRead noise [e]	1.9	1.9	1.9	3.6
グラフからのDark noise [e]	1.3	1.3	0.9	1.4
実測のDark noise [e]	1.4	1.4	0.9	1.3
背景光輝度からのトータルノイズ [e]	16.3	49.3	12.0	7.0
実測のトータルノイズ [e]	16.9	51.3	12.5	8.3
Sky noise [e]	16.2	49.3	11.8	5.8

となりました。各種条件はかなり違っていますが、どれも推測値と実測値がかなりの精度で一致しています。これまでの検証が大きく間違ってはいないことがわかるのかと思います。言い換えると、グラフからの推測値だけである程度正しいことがわかるので、今後の計算では実測値を用いなくともグラフから計算した値を用いて話を進めても、ほぼ問題ないと言えるのかと思います。

「背景光輝度からのトータルノイズ」と「Sky noise」を比較すると、やはりSky noiseが支配的なのがよくわかり、それでもチリ2のように暗いところで小口径の場合は、Sky  noiseの貢献度が小さくなり、Read noiseやdark noiseの貢献度があるていど大きくなることがわかります。

逆に言うと、Read noiseやdark noiseが効かない範囲でうまく撮影されているとも言えます。Read noiseやdark noiseが支配的と言うことはある意味暗すぎるわけです。暗い鏡筒を使っていたり、1枚あたりの露光時間が足りなかったり、ゲインが小さすぎるなどの状況や、ナローバンドフィルターやかなりきつい光害防止フィルターを使った場合などは暗すぎる状況になることがあります。

Read noiseやdark noiseが効かない状態の撮影ができているなら、あとはどこまで淡いところが出るかは背景がどこまで暗くできるかに依ります。より暗い空が有利となってきます。この状態ではもう1枚あたりの露光時間を伸ばしても意味はなくなり、トータルの露光時間を伸ばすことでSky noiseの影響を小さくしていくしか手はありません。

今回の記事でははまだ1枚撮影のみをこと議論しているのですが、本当は多数枚撮影してスタックした時のことを考えて判断するべきですね。次回以降に議論できればと思います。



実は、鏡筒とカメラのパラメータがわかっている（口径、焦点距離、量子効率、ピクセルサイズ、コンバージョンファクターなど）ので、画像から撮影時の背景光の輝度が推測できるはずです。それぞれの場所でのSQMがわかっていれば、推測値と比較して画像として得られた背景光がある程度正しいのかどうか検証できるはずです。

結果としては、開田高原とだいこもんさんが撮影したチリの画像は、1.4倍くらい開田高原の方が明るかったです。開田高原はPolution Mapで見た場合、SQM21.8程度、チリはだいこもんさんによるとSQM22.1程度のことなので、10^((22.1-21.8)/2.5)=1.32倍なので、比較ではそこそこ正しいです。ただ、開田高原の当日の現地でiPhoneのアプリで簡易測定したSQMだと20.9が最高だったので、開田高原の実際はもっと（2.5倍くらい）明るかった可能性もあります。

でもNiwaさんが撮影したチリの画像からの推測値の輝度はだいこもんさんが撮影したものより1.8倍くらい明るく出てしまい、どうしても合いません。新月期ではないのではと思いましたが、撮影日から調べてみると新月期です。方向など何か別の明るい理由があったのか、まだ計算がどこかおかしいのかよくかっていません。Niwaさんのだけカメラが違うので、何か取り込めていないパラメータがある可能性もあります。

また、富山の自宅での撮影では開田高原より10倍以上明るく、Polution Mapで見たSQM20.6とかけ離れています。一つの可能性は、北の空なので街明かりが効いていたというのはあり得るかもしれません。と考えると、チリも方向によって明るさが結構違うのか?昔方個別の光害マップ「ふくろう」というのがあったのですが、残念ながらもう稼働していないようです。

いずれにせよ、画像ファイルからの背景光の輝度の測定はまだあまり正確ではないようなので、具体的な値は割愛します。だいこもんさんにも言われましたが、輝度は既知の恒星の明るさから求めるべきなのかもしれません。でも今回の範囲は越えるので、輝度の推測は諦めることにします。 



これまでのノイズの検証が正しいかどうか、簡単にですが検証してみました。条件を変えてもそこそこ正確に見積もれているのかと思います。

といっても、メーカーが示しているグラフからの計算値との比較なので、ある意味そのグラフが実際の測定と正しいかどうかの検証とも言えます。少なくともメーカーが示しているグラフは、今回の測定で自己矛盾のような現象は見られず、実際にユーザーが手にしているカメラでの実測とかなり近い値となっていると思われます。

これ以降の記事では「グラフから推測したノイズはそこそこ正しい」と考えて進めていけばいいと言うことが言えるのかと思います。








 

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この記事は「小海「星と自然のフェスタ2023」参加記: 2日目前半」からの続きとなります。





電視観望の講演が終わって部屋に戻り、妻に「48人も入ったよ」と報告したら「見てた！すごい！」と言ってくれました。全員が席に着くまで案内を手伝ってくれてたので、ある程度の人数は既に知ってくれていたようです。妻は元々あまりたくさんの人がきてくれるとは思ってなかったみたいで、ちょっと見直してくれたみたいです。「講演も聞いてたの？」と聞くと、案内だけしてすぐに部屋に戻ったとのこと。あとはゴロゴロしてたみたいです。

とにかく今回メインの講演が無事に終わったので、私は部屋でしばし放心状態でした。本番まではかなり気を張っていたのであまり感じなかったのですが、有料講演だったということもあり、実際にはかなりプレッシャーを感じていたみたいです。終わってから、改めて思いました。

でもあまりのんびりもしれられません。次はサイトロンブースでのデモです。18時には準備を始めたいので、程なくして講演で使った機材を一部再び持って、車で下の第一会場に向かいます。



下の第1会場に着くと、すでにかなり暗くなっていました。必要な機材を車から持ち出して、打ち合わせで決めてあった場所に向かいます。途中、暗がりの中からサイトロンスタッフさんが私の姿に気づいてくれて、声をかけてくれました。結局少し手前に場所を移したそうです。VixenさんがPENTAXの150mmでしょうか、大型屈折を出していた場所の手前あたりに陣取ることになりました。

予報では心配だった天気も、空を見る限りかなりいいです。少しだけ雲も見えますが、昨晩よりは遥かにましでしょう。この日は土曜でメインの日なので、お客さんもたくさんくるはずで、大型の32インチのモニターと、私の方は少し小ぶりの24インチモニターを出します。32インチの方はメインのハイエンド電視観望でAskarの151PHQ。なんと150mmクラスのフォトグラフィークラスのアポです。私の方は小さいモニターにつなぎ、気軽に天の川電視観望です。手軽さと広角という、ハイエンドとは逆方向の電視観望の楽しさを伝えれればとの思いです。

天の川電視観望は準備も気軽で、三脚と自由雲台、あとはCOMSカメラに明るめ広角のカメラレンズだけです。赤道儀も経緯台さえも必要なく、当然自動導入や自動追尾さえもなくて、全部マニュアル導入で追尾なしの放ったらかしです。今回カメラはフォーサーズサイズのASI294MC、レンズは35mm F1.4の1970年台のNIKKORレンズです。F1.4だと明るい星の周りに大きくハロが出ることがわかっているので、F2.0に絞って使います。この日はほぼ満月だったので、光害防止フィルターとしてサイトロンのDBP(Dual Band Pass)フィルターを入れています。

途中、講演を聞いてくれた方も含めて、このシンプルさに興味を覚えてくれる人が多かったです。古くからカメラファンの方には、手持ちのレンズで気軽に試せそうなとことも興味を引いたようです。ほぼ満月の日に6.4秒露光一枚撮りでこれくらい見ることができます。フィルターのせいもありますが、SharpCapのリアルタイムフラット補正がかなり効いています。この機能、以前はベータ版の身についていましたが、現在は4.1の最新版の正式機能として採用されています。

天の川電視観望を見せている間に、サイトロンスタッフの方が151PHQで導入まで準備してくれています。この時点でまだ開始予定時刻の19時前だったのですが、少し雲が多くなってきたので、本番中に曇った時のためにM27をしばらくライブスタックさせておいて、予備画像として残しておくことにしました。でもこの時点ですごくて、途中の高々十数分のライブスタック画像で画像ですでに亜鈴状星雲本体の周りにある、蝶の形をした羽の部分がうっすらですが出てきてしまっています。

さて、19時くらいになりお客さんもかなり集まっているので、改めて今回のコンセプトを話します。

1. まず特徴は、ハイエンド機材を使うことで電視観望がどこまで行けるのか、その一端を見て頂きたいこと。
2. その後の簡易画像処理で、その場で見るということに主眼を置いて、どこまで綺麗になるのか示してみようというものです。

具体的には、気軽にトータル15分程度のライブスタックで、見たままの画像を、フォーマットも気軽に8ビットのPNGで保存し、Photoshopでこれも気軽にほぼcamera RAWフィルターだけで5分程度で画像処理をしたら、どこまで出るのかのデモンストレーションということです。

最初はらせん星雲にしました。上下に雲がありますが、星雲本体あたりはちょうど雲が開けていて、10分程度なら露光できそうです。ここで151PHQならではの問題が。なぜかライブスタックがうまくいきません。どうやら、微恒星が点像で鋭すぎてノイズと見分けがつかなくて、星認識がうまくいっていないようです。これはライブスタックのノイズリダクションをオフにすることで、無事にスタックし続けることができました。私自身もこんな経験は初めてで、ハイエンド屈折の能力の一端を見た気がします。このやりとりを見ていたお客さんの中にはかなり驚いていた方もいたようですが、サイトロンの方が「性能もすごいですが、価格もすごいです」と今月発売開始された際の価格を伝えるとそちらも「オオーっ」という反応が。

曇りになるまでの十数分、ライブスタックを重ねた画像をPNG形式で保存して、

それをPhotoshopで画像処理します。それでも保存時でストレッチまで済んでいるので、そこそこ出ています。背景を少し黒く締めて、彩度を上げて色を出します。流石に虹彩のような放射状の線は出ませんでしたが、十数分の露光に5分程度の画像処理で仕上げただけでそこそこ見える画像になったのは、やはり151mmの口径の威力もあったのかと思います。

自宅に帰ってから改めて画像を見ましたが、さすがに5分程度の画像処理だとまだまだ持っている情報を引き出せていない気がしました。始まりの画像は同じ8bitのPNGですが、30分程度時間をかけて、ソフトには制限をかけずにもう少し炙り出してみました。本体周りの淡いところと、本体の構造はもう少し出せたのかとと思います。

続いて、網状星雲です。網状星雲の「い」の字の形のうち、今回は明るい星が入っている東側のNGC6992-5の方です。内側の淡いところがどこまで出るかも興味があります。ちょうどはくちょう座方向はこの時十分に晴れていたので、焦ることはなくライブスタックで十数分の露光をかけました。まずはライブスタック直後です。

かなり淡いですが、現場で5分程度でPhotoshopで画像処理をしたものです。

これだけでもかなり出てきたのがわかります。改めてもう少し時間をかけて処理したものが以下です。
さらに隠れていた淡い部分が出てきたのかと思います。これもあくまで8bitのPNG画像で簡単に見たままで保存した画像から処理しています。それでもこれくらいは情報が隠れていることがわかります。


今回特に思ったことは、画像処理に対する需要がかなりあるのではということです。凝った画像処理はキリがないのですが、もっと基礎的な最初のとっかかりというか、今後扱うことになる本流とはどういうものかという紹介とか、例えば今回なら電視観望で得た画像をどう処理するべきかといったような、初心者がせっかく撮った画像をいかに鑑賞するくらいまで仕上げるかといったことです。画像処理も慣れてしまえばいろんな方法があることもわかってくると思うのですが、最初のうちは何から手を出していいのかわかりにくのかと思います。もしかしたら、来年の講演はこういったことを話せればいいのかもしれません。



21時近くになると、空もだんだん曇ってきました。最後まで見ていてくれたお客さんに今回のデモのまとめを話し、解散となりました。私も片付けを始め、21時半頃には第1会場を後にします。

部屋に戻る前に上の方も見ていこうと、アストロカーのところに寄ってみると、ちょうど最後のお客さんが終わるところでした。そのまま主催者のSさんとお会いすることができ、講演に招待していただいたお礼と、来年どうなるのかなどを少し話しました。

その後、第2会場に立ち寄って、やっとRYOさんとお話することができました。今回の講演では私のが電視観望の基礎、RYOさんのが電視観望の応用というような、連動企画のような状況になっていました。RYOさんとは準備段階でも連絡を頂くなど、いろいろお世話になっていました。今回の講演は二人ともかなり盛り上がったと思うもで、RYOさんとはいつかなにか合同で企画してみたいと思います。あいにく期待のRYOさん自慢のシステムGOZENSAMAは雲が出てきて稼働するところは見えなかったですが、RASA8を使ってリアルタイム電視観望の流れを汲むということで、原点復帰で非常に興味深いです。

この時点でかなり寒くなってきていて、22時15分くらいだったでしょうか、部屋に戻りちょうどウダウダしていた妻も誘って、そのまま温泉へ。どうも聞いてみたら、妻も大1会場まで見にきてくれていたみたいです。一角だけ人だかりができていたと言っていました。

温泉が冷えた体を温めてくれました。温泉を出た後の恒例のアイスを食べながら、たまたま同じ時間になったサイトロンスタッフさんと、画像処理の反応の大きさとかについて話していました。

部屋に戻って、初日朝にかった菓子パンをひとつだけ食べて（結局この日の夕食はこれだけでした）、疲れ果てて寝てしまいました。でもかなり満足した疲れでした。



朝ちょっとゆっくりめに起きて、8時頃から朝食に。休日ということもあり、子供づれの家族もたくさんいて、かなり混んでいて2階の空いている席に案内されました。昨晩はほとんど何も食べてなかったので、朝はやっとお腹が空いてそこそこ食べることができました。でも調子に乗ってまた食べ過ぎてしまい、この日も昼食抜きとなってしまいました。

朝食後は荷物をまとめてチェックアウトです。その後に、第1会場に少しだけ寄ってみると、エーデルワイス内の片付けはすでに終わっていて、キャンプ会場も撤収をしている方が多かったです。会場に残っていた何人かの方と挨拶をして、星フェス会場を後にします。

帰り道は、来た時の佐久経由ではなく、松本経由にしました。来るときに通れなかった、メルヘン街道を行ってみます。昨年より開催時期が一月近く早くなり、雪や道路が凍る心配もないので、一度走ってみたかったのです。でも、昨年までに実際通ってきた人から聞いていたのは「かなりの悪路で、あまり使いたくない」という声です。砂利道か何かなのかと想像していたのですが、実際通ってみたら全然そんなことはなく、多少クネクネしているものの、全然普通に通れる道です。アスファルトも少し凸凹していたところもありますが、富山の地元の山の狭い道とかと比べたら全然まともでした。しかもちょうど紅葉シーズンです。下の方はまだ少し早く、最高高度近くはもう葉っぱが散っているような状況だったので、高さに応じて紅葉度合いが楽しめ、とてもきれいでした。道には宣伝の看板なども皆無で、頂上あたりは尾根沿いにあたるのか、クネクネ道も少なく、昔海外にいた頃に走った道を思い出しました。


メルヘン街道も頂上を越えどんどん進んでいくと、高度もだんだん下がり紅葉をピークから早い状態へと逆戻りしていきます。別荘がが出てきて、レストランとかの店も出てきて、普通の民家も出てきて、最後諏訪の市街地に入り車の渋滞が始まると、とうとうリゾート気分も終わりです。

高速は諏訪ICから松本ICまでで、大した距離ではありません。行きとの高速代の差額は5000円位、距離が100km近く短くなるので、ガソリン代の差額が1500円くらいでやはり無視できない額になります。高速は少しの間なので、諏訪SAに入り、少しお土産を買い、松本で高速をでてすぐに給油。そこから下道なのと、眠くなってしまったので妻に運転を代わってもらい、無事に帰宅しました。



恒例の妻の意見です。今年はどうでしたでしょうか？

• いつもより1ヶ月近く早いので、紅葉が楽しめてよかった。
• お風呂は源泉でいつもながらよかった。23時の終了間際だと星を見ていた人がたくさん一度に来るので、混んで大変かもしれない。
• 去年ほど（自分が）ドタバタしていなかった。初日の夜に一緒に（私Samと）食事ができたからかもしれない。前回は何か行事（古スコ懇親会）があって一人で夕食だったからかも。
• 何もしない贅沢が素晴らしく快適で、だんだん海外リゾートっぽいイメージになってきた。
• ホテルの対応もかなりよかった。お客さんが大人数でもドタバタしていなかった。（これは私も思いました。昨年も一昨年に比べかなり改善されたと思いましたが、今年は不満が全然なかったです。）
• ウェルカムスイーツが想像より本格的だった。
• やはりここはガトーキングダム（日本語で「お菓子の王国」?）の名に恥じない夢にまで見た「お菓子の城」だった。でも食べすぎた。さすがシャトレーゼ。（妻は普段からシャトレーゼの大ファンです。）
• お腹をこなすのに、美術館まで散歩で往復した。適度な距離で楽しかった。
• 佐久ICからの、高い所を走る天空の道のような高速道路（実際には無料の道路）も良かったが、帰りの諏訪へ向かうメルヘン街道もすごくよかった。

とのことです。どうやら今年はほとんど不満もなく、いつもの辛口批評も口を潜めています。見ている限りかなり満足していたようでした。星に関してほとんど感想がなかったので、星以外で十分楽しんでいたということでしょうか。あまり相手ができなかったので、私としては勝手に楽しんでくれていたようでありがたいのですが...。



最後にですが、今回の星フェス、私としてはとても充実していて、十分に楽しむことができました。講演とデモがあり、準備なども含めると時間が少し足りないくらいで、もっと現場をゆっくり見て、他の方ともたくさんお話ししたかったというのも少しありますが、多分体力的にもほぼ限界かと思います。

会場では至る所でボランティアさんたちが、会場の設営準備から星フェスの役割分担までたくさんのことをこなしてくれていました。本当にありがとうございました。主催のテレスコ工房のSさんには、講演のお誘いから、星フェス開催までの相談など、大変お世話になりました。今回の星フェスは、これまでとは違ったエーデルワイスという新たな会場で、特に寒い夜など相当快適でした。まだまだこの星フェスは進化し続けるのではと思わせてくれました。今年も開催までにおそらく相当な困難がたくさんあったかと思います。それでも3日間、楽しい星フェスとなったのは、Sさんはじめ、スタッフの方々、ボランティアの方々のお力のおかげかと思います。心から感謝しています。小海の星フェスは、今では完全に日本の大型星まつりの一翼を担っています。できることなら来年以降も続いてほしいと、心から思います。私自身も来年以降も微力ながらも協力できればと思っています。



 

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