前回までに5分露光のトータル7時間コースでNGC4216、4時間コースでM104ソンブレロ銀河を撮影しました。





ところが両方ともどうも星像がボテっとしていて、いまいち不満が残ります。光軸調整やピント精度、シンチレーションなどいろんな原因が考えられますが、やはり一回の露光が5分と長いので、シンチレーションでの揺れがそのまま積分された星像になり、ボヤっとなってしまっている可能性が高いです。今回は露光時間を10秒と短くして、シンチレーションの影響をみようと思います。



この手のことは以前ラッキーイメージ撮影と、その後の考察で試していて、やはり短時間露光の方が解像度が出るという結果でした。http://hoshizolove.blog.jp/archives/37040131.html

 
 

これと同様なことを銀河で試してみたかったのです。ただし、撮影枚数が膨大になるので、今回はLivestackを使いリアルタイムでスタックすることで撮影枚数を減らそうと考えています。露光時間は銀河なので淡いため、とりあえず10秒で始めます。これは以前のラッキーイメージのテスト（オリオン大星雲で、かなり明るかった）での一番長い露光時間にあたります。それでも前回の撮影の5分(300秒)と比べたら30分の1と相当短くなります。

最近注目なのはgotodebuさん。30cmのドブソニアンとASI294MM Proで、かなりの分解能で成果を出しています。素晴らしいです。

 

MMいいなあ。カラーでの分解能の限界を感じたら、そろそろモノクロに移るかもしれません。



ターゲットはVISAC復帰第一弾で撮影したNGC4216、NGC4206、NGC4222です。

1. 前回の撮影で4月5日にgain120で5分露光したもの
2. 今回4月10日に改めてgain120で5分露光で撮影したもの
3. 今回4月10日にgain420で10秒露光を30回LiveStackしたもの

の3通りです。撮影時間はいずれも22時半前後です。2.から3.でgainを300 = 30dB = 20dB+10dB = 10倍x約3倍 = 約30倍増やしました。1回の露光時間を300秒から10秒にした30分の1をちょうど相殺するため、得られた画像はほぼ同じ明るさになります。これを30枚Livestackすることでトータル同じ露光時間（同じ光子量）とします。それぞれの画像はABEでフラット化して、STFとHTでオートストレッチしています。



でもこの3番目の方法、もう一つ大きな欠点があります。例えガイドをしていてもLivestack中に微妙に位置がずれてしまうと、例えばホットピクセルが動いてしまい、後でダーク補正をしても補正しきれなくなります。フラットも同じことで、画面にゴミなどの影があったりするとそれが動いてしまうので、補正しきれません。周辺減光は後でABEやDBEをかければなんとかなるでしょう。

この欠点をリアルタイムでダーク補正することで緩和します。SharpCapには露光ごとにダークとフラットを補正できる機能があります（ただし有料版のみだったはず）。フラットはこれまでうまくいったためしがないので、今回はダーク補正のみです。10秒で64枚撮ったものをダークフレームとして使いました。でもこれが吉と出るか、凶と出るか、長時間撮影して画像処理までしないとわからないです。高々640秒、10分程度の露光のマスターダークなので、まだそこに残っているノイズはライトフレームの後のスタック時にそのまま加算されるはずです。それが縞ノイズとかになるかも知れません。

このダークフレームに残ったノイズの緩和や、ゴミの影を除去しきれない問題は、ディザーである程度解決します。十分揺すってやれば多少のコヒーレントなノイズは散らされて目立たなくなるはずです。「ディザーは七難隠す」はこんな時でも有効です。



まず、スタックをする前の一枚撮りでの比較をします。それぞれ撮影した画像からわかりやすいところを一部切り出しました。左から、1.、2.、3.となります。


まず1.と2.を比べます。基本的にセッティングは全く同じで、同じ時刻なのでほぼ同高度。VISACの補強が違うのみです。あ、縦横入れ替えました。それでも2.の方が圧倒的に解像しているので、4月5日より4月10日の方が明らかにシンチレーションがいいことがわかります。

次に2.と3.を比べます。2を写した直後に3を写しているので、時間的な差はほぼないはずです。ピントなども前後でいじってないので、直接比較ができるはずです。一見そこまで差がないように見えますが、じっくり見るとやはり3.の短時間露光方が明らかに解像しているように見えます。その代わりに大きなゲインで増えた読み出しノイズを、30回ぶん読み込んでいるので、その分ノイジーになっているのかと思います。

でも、果たして露光時間を30分の1にしたにしては、星像の違いが少なすぎる気もします。これ数学的にモデル立てられないでしょうか？理論と実測を比較してみたいです。



この比較撮影後、3.の状態で12枚、合計1時間分の画像を撮影したのでそれをスタックしてみます。

スタックはPixInsightのWBPPで最初やったのですが、ちょっとてこずりました。ダーク補正はリアルタイムでしているので、バイアス、フラット、フラットダークをそれぞれ撮影して、それらをWBPPに放り込んで処理したのですが、どうもうまくいきません。カラーバランスが全然崩れた暗い画像になってしまいます。

問題点は3つありました。

1. ライブスタック後のfitsファイルは既にDeBayerされているらしく、ライトフレームのCFAをオフにする必要がありました。
2. もう一つはリアルタイムダーク補正の時にバイアスも一緒に補正していたので、WBPPでバイアスを補正してしまうと過剰補正になってしまう点でした。なので結局WBPPではフラット（とフラットダークも合わせて）のみ補正しています。
3. フラットも問題でした。できたフラットファイルはBayer配列でモノクロです。でもライトフレームはカラーなので、補正できません。そのためできたマスターフラットフレームを手作業でDeBayerして、それをWBPPで使っています。

スタック直後、ABEだけかけてオートストレッチしたものです。


前回5分露光で、トータル7時間撮影したものと比較してみます。左が前回、右が10秒x30を12枚です。


分解能だけ見ると、今回の右の短時間露光が圧倒的ですね。銀河の模様もはっきりしてますし、星像も鋭いです。一方、微恒星に関してはさすがに左の7時間の方が出ています。というよりノイズの差でしょうか。トータル時間でも差が出ますし、10秒露光の30回ということはその都度リードノイズ入ってくるので、ノイズ的にはやはり右は不利なようです。

実際には分解能の差は、まずは第一に日の違いによるシンチレーションの差が大きいでしょう。その上で、1枚で比べたときの差からも分かるように、やはり露光時間の差も出ているのかと思います。



さて、その1時間ぶんのスタックした画像ですが、試しに画像処理をして仕上げてみます。



どうでしょうか？前回の仕上げた画像（縦横ひっくり返っています）と比べてみましょう。一部を拡大して向きを合わせました。左が前回4月5日の300秒露光をトータル7時間、右が今回4月10日の10秒露光の30枚LiveStackを12枚でトータル1時間です。


色の濃さの違いは置いておくとして、分解能は銀河の模様も恒星も右が圧勝ですね。でもこの違いはシンチレーションの違いが大きいので、短時間露光がそのまま効いているわけではないことに注意です。短時間露光の効果を比べたい場合は、先に出した1枚画像の真ん中と右を比べるべきです。

ただ、色を出そうとしたりして炙り出すことや、微恒星（背景のノイズと言い換えてもいい）に関しては、左の7時間の方がさすがに圧勝です。ここらへんはトータル露光時間が正義といったところでしょうか。



シンチレーションか短時間露光かわかりませんが、少なくともVISACでここらへんまでの解像度を得られることが分かりました。星像の鋭さも含めて、これくらいがコンスタントに出るのなら、そこそこ満足です。シンチレーションが悪い日に短時間露光をしてみるとか、シンチレーションがいい日に長時間露光を試すとか、今後も検討していくことになるかと思います。

いまのところまだ、短時間露光の効果と画像処理の煩雑さなども含めると、どちらが有利か分かりません。LiveStackでの重ね合わせはそこまで問題ない気がしています。これで枚数が多くなりすぎるのを避けることができるなら、有効かと思います。例えば10秒をそのまま保存して7時間撮影したら、360 x 7 = 2520枚と流石にちょっと処理するのに大変な数になっていました。

とりあえず今後いくつかの天体を、この短時間露光の手法で撮影してみたいと思います。

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