前回撮影したカリフォルニア星雲ですが、1時間半ほどの露光とそこまで長くないので、それ相応のあぶり出しはできていて、そこまで不満はないです。それでも淡い部分、例えば画面の右下あたりに分子雲があるようなのですが、少なくとも前回の画像を見る限りノイズとほとんど見分けがつかなくて、はっきりしません。
今回の目的は、露光時間は同じでISOだけを上げた場合に淡い部分が出てくるかどうかです。ISOを4倍の3200にして、同じ露光時間の3分で、他の部分は出来る限り同じようなセットアップで撮影します。例え恒星がサチっても気にしないとします。さすがに4倍もISOを変えてやれば、淡いところならば何か違いが見えるのではないかという狙いです。
撮影は2021年3月10日。まだ前回のセットアップをほとんど崩していなかったので、準備も楽なものです。撮影できた枚数は33枚、合計1時間39分なので、前回の1時間48分と大体同じです。光害地で高ISO、長時間露光で撮影しているので、画像は相当明るくなってしまいます。撮影時はこんな感じで、ヒストグラムも相当右側に行ってしまっています。
通常はここからスタックをして画像処理に進むわけですが、前回からの違いを比較しやすいように、前回の画像と今回の画像を、Photoshopに渡す直前（PixInsightでABEとDBEをかけて、PCCで色合わせ、ArcsinhStretchまで終えた状態）まで持っていきます。Stretchの欠け具合で見え方が変わってくるので、最後に直接比較ができるようにSTFでAutoStretchをかけた状態にします。
前回のISO800のときと
今回のISO3200のとき
まず大きく違うのは、恒星の周りのにじみです。前回はかすみがあったのでしょうか？それとも黄砂？いまだに理由はわかっていません。特に、真ん中の一番明るい星の左にある明るいにじみは謎です。前回のスタック前の各画像を改めて見てみると、ditherで恒星の位置が動いても、このにじみは動いていなかったので、たまたまにじみの真ん中にあるように見える恒星はおそらく関係ありません。一番明るい恒星の何処かでの反射でしょうか？
と思って調べていたら、もう一つ決定的なミスに気づきました。なんと前回と今回の撮影、ノーフィルターかと思っていましたが、実はCBPフィルターが取り付けてありました。Sh2-240を撮影した時にCBPを入れたのをすっかり忘れてしまっていて、フィルターが入ってないと思い込んでいました。というわけで、フィルターでの反射で起きたゴーストの可能性もあるかと思ったのですが、それでも前回も今回もフィルターは入っていて、前回のみ出て、今回消えた理由にはならない気がしています。
ISOの違いがこのにじみに関係しているのか？これもよくわかりませんが、おそらく関係ないだろうと思っています。
さてにじみはとりあえず置いておいて、ここからが重要です。一見わかりにくいですが、右下のほうに恒星が見えにくい暗黒体のような部分があります。ここが今回一番比較したかったところです。わかりやすいように拡大してみました。
左がISO800、右がISO3200です。
ここはISOの違いで思ったよりも差が出たところでした。画像処理の違いも多少聞いているかもしれませんが、同じパラーメータのABE、DBEを適用しています。右のISOが高い方が明らかに暗黒体を分離できていて、左のISOの低い方は暗黒体と思われるところがノイズときちんと分離できていません。もちろん（時間帯はほぼ同じですが）日にちを変えて撮影しているので天気の条件は違います。左の方が天気から来るかすみか何かが効いている可能性も否定しきれません。
ですが、この暗黒体のような淡い天体に関しては、スタックによって軽減するスカイノイズ、ショットノイズなどは関係なくなっていき、最後はシャッター枚に必ず加算される読み出しノイズとの戦いになります。高いISOもしくは高いゲインでは入力換算で考えたときの読み出しノイズは小さくなることは一般的にわかっていて、今回のようにISOで4倍の差だと、特にISOが低いところではノイズが4分の1になります。ISOが大きいところだと、読み出しノイズは一定値に漸近していくため、その効果は小さくなります。EOS 6Dで測定された読み出しノイズを調べてみると、ISOが800から3200の場合は4.45e-から2.30e-に下がるそうなので、約2倍程度よくなるようです。
このように、見たい対象が暗くて読み出しノイズと同程度の場合にはISOを上げることが効果がある場合があります。逆に言えば、ISOを上げようが下げようが、明るい星雲とかでは差はほとんど分からなくて、差が顕著になるはずの相当暗い部分にいったっても、高々これくらいの差しか出ないわけです。
と、一応理屈通りに見える結果は出ました。というか、最初にISO800で見えるはずの暗黒体がなんか見えているような、見えていないような状態だったので、同じ露光時間で飽和しない限界のISO3200で何か効果が見えるのではないかと思ってやってみたわけです。でも、先にも書きましたが、天気の差の可能性も捨てきれないので、もう少し検証が必要かと思います。
さて、今回撮った画像を仕上げてみます。
恒星に関しては明らかに今回の方が変なにじみもなくまともです。また暗黒体も上で見た途中経過だけでなく、仕上げた時でもやはり前回よりはっきり出ました。それと同様の効果でしょうか、星雲部の淡い部分もやはり前回よりも明らかに自然に出ています。前回はノイズに埋れているところを無理やり出した感満載でしたが、今回は少しはましになっています。
逆に唯一前回よりもダメだったことは、恒星の中心部の飽和が増えたことでしょうか。前回はほとんど気にならなかったのですが、今回は途中ピンクスターを除去する処理を加える必要がありました。
前回、今回と、ISOを変えて他はできるだけ同条件で撮影してみました。
結果としては、やはり淡い部分を出したい場合には、読み出しノイズが効くようなレベルであれば、理論通りISOを上げた方が得するようです。今回は自分が思っていたたよりも違いが大きく出ました。
もちろんこの結果が全てと言うわけではなく、条件によって有利不利はあるかと思います。特に読み出しノイズに制限されていないような状況や、一枚の画像の中でも明るい部分などは、差はほとんど出ないでしょう。
また、今回の結果も天候に依存する可能性もあり得るので、ISOがどこまで効くのかというテーマについては、もう少し結論は先延ばしにしたいと思います。
ISOを増やしてみる
今回の目的は、露光時間は同じでISOだけを上げた場合に淡い部分が出てくるかどうかです。ISOを4倍の3200にして、同じ露光時間の3分で、他の部分は出来る限り同じようなセットアップで撮影します。例え恒星がサチっても気にしないとします。さすがに4倍もISOを変えてやれば、淡いところならば何か違いが見えるのではないかという狙いです。
撮影は2021年3月10日。まだ前回のセットアップをほとんど崩していなかったので、準備も楽なものです。撮影できた枚数は33枚、合計1時間39分なので、前回の1時間48分と大体同じです。光害地で高ISO、長時間露光で撮影しているので、画像は相当明るくなってしまいます。撮影時はこんな感じで、ヒストグラムも相当右側に行ってしまっています。
通常はここからスタックをして画像処理に進むわけですが、前回からの違いを比較しやすいように、前回の画像と今回の画像を、Photoshopに渡す直前（PixInsightでABEとDBEをかけて、PCCで色合わせ、ArcsinhStretchまで終えた状態）まで持っていきます。Stretchの欠け具合で見え方が変わってくるので、最後に直接比較ができるようにSTFでAutoStretchをかけた状態にします。
実際の比較
前回のISO800のときと
今回のISO3200のとき
まず大きく違うのは、恒星の周りのにじみです。前回はかすみがあったのでしょうか？それとも黄砂？いまだに理由はわかっていません。特に、真ん中の一番明るい星の左にある明るいにじみは謎です。前回のスタック前の各画像を改めて見てみると、ditherで恒星の位置が動いても、このにじみは動いていなかったので、たまたまにじみの真ん中にあるように見える恒星はおそらく関係ありません。一番明るい恒星の何処かでの反射でしょうか？
と思って調べていたら、もう一つ決定的なミスに気づきました。なんと前回と今回の撮影、ノーフィルターかと思っていましたが、実はCBPフィルターが取り付けてありました。Sh2-240を撮影した時にCBPを入れたのをすっかり忘れてしまっていて、フィルターが入ってないと思い込んでいました。というわけで、フィルターでの反射で起きたゴーストの可能性もあるかと思ったのですが、それでも前回も今回もフィルターは入っていて、前回のみ出て、今回消えた理由にはならない気がしています。
ISOの違いがこのにじみに関係しているのか？これもよくわかりませんが、おそらく関係ないだろうと思っています。
さてにじみはとりあえず置いておいて、ここからが重要です。一見わかりにくいですが、右下のほうに恒星が見えにくい暗黒体のような部分があります。ここが今回一番比較したかったところです。わかりやすいように拡大してみました。
左がISO800、右がISO3200です。
ここはISOの違いで思ったよりも差が出たところでした。画像処理の違いも多少聞いているかもしれませんが、同じパラーメータのABE、DBEを適用しています。右のISOが高い方が明らかに暗黒体を分離できていて、左のISOの低い方は暗黒体と思われるところがノイズときちんと分離できていません。もちろん（時間帯はほぼ同じですが）日にちを変えて撮影しているので天気の条件は違います。左の方が天気から来るかすみか何かが効いている可能性も否定しきれません。
ですが、この暗黒体のような淡い天体に関しては、スタックによって軽減するスカイノイズ、ショットノイズなどは関係なくなっていき、最後はシャッター枚に必ず加算される読み出しノイズとの戦いになります。高いISOもしくは高いゲインでは入力換算で考えたときの読み出しノイズは小さくなることは一般的にわかっていて、今回のようにISOで4倍の差だと、特にISOが低いところではノイズが4分の1になります。ISOが大きいところだと、読み出しノイズは一定値に漸近していくため、その効果は小さくなります。EOS 6Dで測定された読み出しノイズを調べてみると、ISOが800から3200の場合は4.45e-から2.30e-に下がるそうなので、約2倍程度よくなるようです。
このように、見たい対象が暗くて読み出しノイズと同程度の場合にはISOを上げることが効果がある場合があります。逆に言えば、ISOを上げようが下げようが、明るい星雲とかでは差はほとんど分からなくて、差が顕著になるはずの相当暗い部分にいったっても、高々これくらいの差しか出ないわけです。
と、一応理屈通りに見える結果は出ました。というか、最初にISO800で見えるはずの暗黒体がなんか見えているような、見えていないような状態だったので、同じ露光時間で飽和しない限界のISO3200で何か効果が見えるのではないかと思ってやってみたわけです。でも、先にも書きましたが、天気の差の可能性も捨てきれないので、もう少し検証が必要かと思います。
最後まで仕上げてみる
さて、今回撮った画像を仕上げてみます。
- 撮影日: 2021年3月3日20時23分-22時15分
- 撮影場所: 富山県富山市
- 鏡筒: Takahashi FS-60CB + マルチフラットナー
- フィルター: SIGHTRON CBP
- 赤道儀: Celestron CGEM II
- カメラ: Canon EOS 6D(HKIR改造, ISO3200, RAW)
- ガイド: f120mmガイド鏡 + ASI120MM mini、PHD2によるマルチスターガイドでディザリング
- 撮影: BackYard EOS、露光時間180秒x33枚 = 1時間39分、ダーク39枚(ISO3200、露光90秒、最適化あり)、フラット128枚(ISO3200、露光1/800秒)、フラットダーク128枚(ISO3200、露光1/800秒)
- 画像処理: PixInsight、Photoshop CC、DeNoise AI
恒星に関しては明らかに今回の方が変なにじみもなくまともです。また暗黒体も上で見た途中経過だけでなく、仕上げた時でもやはり前回よりはっきり出ました。それと同様の効果でしょうか、星雲部の淡い部分もやはり前回よりも明らかに自然に出ています。前回はノイズに埋れているところを無理やり出した感満載でしたが、今回は少しはましになっています。
逆に唯一前回よりもダメだったことは、恒星の中心部の飽和が増えたことでしょうか。前回はほとんど気にならなかったのですが、今回は途中ピンクスターを除去する処理を加える必要がありました。
まとめ
前回、今回と、ISOを変えて他はできるだけ同条件で撮影してみました。
結果としては、やはり淡い部分を出したい場合には、読み出しノイズが効くようなレベルであれば、理論通りISOを上げた方が得するようです。今回は自分が思っていたたよりも違いが大きく出ました。
もちろんこの結果が全てと言うわけではなく、条件によって有利不利はあるかと思います。特に読み出しノイズに制限されていないような状況や、一枚の画像の中でも明るい部分などは、差はほとんど出ないでしょう。
また、今回の結果も天候に依存する可能性もあり得るので、ISOがどこまで効くのかというテーマについては、もう少し結論は先延ばしにしたいと思います。
