自宅で淡いもの撮影シリーズ、多分このダイオウイカが最終回になるでしょう。これ以上淡いのは...さすがにもう限界です。


私の元々の天体撮影の動機は「自宅でそこそこ撮れればいいな」でした。でも「そこそこ」がいつしか「どこまで」になり、いまでは「限界は」になってしまっています...。初心から考えるとあまり良くない傾向ですね(笑)。

最初に天体写真を始めてからずいぶんかかりましたが、最近では自宅でもやっと「そこそこ」満足に撮れるようになってきました。なんか「そこそこ」の使い方が間違っているようにも感じますが、とにかくイルカさんやカモメさんやクワガタさんは分解能や階調など見てもそこそこかと思います。ここ数年のソフトの進化の効果もかなり大きいです。でもこれは明るい天体だからまだ言えることで、かなり頑張って出したスパゲッティーさんは自宅撮影の限界はもう超えているんだと思います。今回の撮影のコウモリさんはまだしも、ダイオウイカさんはスパゲティーと同レベルか、もっと淡かったりします。



Sh2-129: フライングバット星雲とその中のダイオウイカ星雲を撮影したのはもう半年も前のことで、時期的にはスパゲティー星雲を撮影した直後です。そういう意味でも自宅からどこまで淡い天体が出るのかの検証の一環になります。


ところが、撮影後に長い迷走状態に陥りました。最低限の画像処理としてWBPPまではすぐに終わったのですが、そこからが長い長い。理由ははっきりしていて、何度やっても仕上がりが気にいらなくて、ほっぽらかしてしまっていたからです。

気に入らない理由もはっきりしていて、HαとOIIIに写るものがあまりにもはっきり区別されすぎていて、Hα起因の赤は赤だけでのっぺりしてしまうし、OIIIはそもそもメインのダイオウイカさえもあまりにも写らなくて、炙り出そうとしても画面全体がノイジーになってしまうからです。

とりあえずこちらを見てください。OIIIの5分露光1枚撮りで、ABEとDBEをかけてフラット化して、かなり強度に炙り出してみたものでが、ほとんど何も見えません。フラット補正の誤差レベルで出てくる鏡筒の迷光の僅かな明暗差よりも、星雲本体の方が全然淡いくらです。

WBPP後にどうなるかというと、まあせいぜいこの程度です。OIIIだけで10時間25分あるのですが、強炙り出ししても高々これくらい出るのみです。

少しでもS/Nを稼ごうとして、ソフトウェアビニングをかけて、bin4x4状態にして、そこからdrizzleでx2をしています。これについては以前議論していて、上記画像はすでにその過程を経たものになってます。このレベルのノイズだと流石にいかんともしがたく、少しだけ画像処理を進めましたが、全く太刀打ちできませんでした。

こんな調子ですが、画像処理の基本的な方針だけは初期の方に決まりました。恒星はRGBをそれぞれ別撮りしたものから得ます。その結果Hαの恒星もOIIIの恒星も使わないことになります。なので、最初からリニアの段階でHαもOIIIも背景と恒星を分離してしまいます。HαとOIIIの背景と、RGBから作った恒星を、別々にストレッチして、あとから合わせることにしました。

OIIIですが、恒星分離するともう少しフラット化や炙り出しなどを進めることができ、やっとダイオウイカの形がそこそこ見える程度にまでなりました。

背景の一部がボケたようになっていますが、DBEなどのフラット化の時になぜかボケてしまいます。どうやらこれは階調が僅かすぎて補正しきれないことに起因するようです。例えこれくらい出ていたとしても、AOO合成して処理しようとすると青と緑の背景があまりにノイジーになりすぎ、全く処理する気にならずに、ここで長期間放置状態になりました。

その後しばらくして、OIII画像は星雲本体のマスクを作ることができることに気づき、なんとかなると思い画像処理を進めました。今度はHαは赤のみ、OIIIは青と緑のみと、ものの見事に別れきっていることに気づいて、あまりに赤がのっぺりしてしまって、さらにはダイオウイカ自身も青一辺倒で後から乗っけたようになってしまい、これまた嫌になってしまって再度長期放置していました。

体調を崩してからまだ夜の撮影を敢行できずにいるので、未処理の画像をと思い、今回重い腰を上げました。スタートは以下の画像です。これとOIII画像から作った星雲本体と明るい青い部分のマスクを使います。

ただ、これだけだと赤と青共にのっぺりするのは変わらないので、途中からRGB画像のG成分を少し加えてみました。淡いですがG画像の背景に構造は残っているようで、緑成分がHαの赤と合わさって茶色の分子雲を作り出せればと考えました。このやり方が正しいのかどうかは疑問もあるのですが、例えばこれまでもかもめ星雲の時にHαにGBの背景を合わせて、赤の「のっぺり」を防いでいます。OIIIを使っていないのがポイントで、B画像とG画像の青と緑成分を使い色の階調を稼いでいます。また、網状星雲の画像処理ではε130DのテストとしてHαとOIIIのみでAOO合成していますが、これだと右側に広がる茶色の分子雲をどうやっても表現することができません。G画像を持ってくれば何か出せるのかなと考えていて、今回はその布石でもあります。同様のことはクワガタ星雲のAOO画像でも述べています。

初出でXに投稿した画像はマスク処理が功を奏して、やっとなんとかダイオウイカ本体が出てきたものでした。でもダイオウイカ本体から透けて見えるはずのHαの赤成分が全然出ていないことに後から気づきました。今から見るとちょっと恥ずかしいですが、まだ苦労している途中の習作ということで出しておきます。

次に投稿したものは、青から透けて見える背景の赤に気をつけて処理したものです。

その後、ソフトウェアビニングでbin4相当だったOIII画像を元のbin2に戻して、さらに青ハロの処理を間違えていたことと、ダイオウイカ本体以外にも青い部分は存在していることに気づき、青をさらに注意して、再度ほぼ一から処理し直しました。大体の処理方針はもう決まっていたので、再処理でもそこまで時間はかからず、最終的には以下のようになりました。


背景が赤一辺倒、ダイオウイカ本体は青一辺倒というのから脱却して、少しだけですが階調を出せたのかと思います。処理途中は、かなり最後の方までイカ本体が少しでも見えたらいいくらいに本気で思っていましたが、結果としては正直自宅撮影でよくここまで出たと思います。結局イカ本体はある程度出てくれたので、こんな淡い天体の場合でも画像処理の手法としては存在するということが、今回学べたことです。

その一方、元々超淡くてノイジーなダイオウイカです。マスクを駆使して、相当な無理をして出していることを実感しながら処理していました。これだけ淡いと、環境のいい多少暗いところで撮影したとしても、画像処理には無理が出そうで、例えば他の方のダイオウイカ本体がかなり綺麗に出ている画像を見ても、よくよく見てみると多少強引に処理を進めたような跡が見てとられます。Xに投稿したときに海外の方から「このターゲットを狙う限り、みんな苦労して画像処理している」とか言うようなコメントがありましたが、本当にみんな苦労しているのかもしれません。

恒例のアノテーションです。



どうせなのでぶっちゃけますが、実はダイオウイカ星雲は以前撮影していて、お蔵入りにしたことがあります。2021年11月のことです。FS-60CBにDBPフィルターをつけて、EOS 6Dで撮影しました。

DBPで胎児とハート星雲を撮影してみて、結構出るのでこれならダイオウイカでもなんとかなるかなと思って意気揚々と3日に渡り撮影しました。1枚当たりの露光時間はたっぷり10分で82枚、合計で13時間40分です。下の画像は、試しにWBPP後、フラット化だけしたものですが、何個もある黒い穴はホコリなので無視するとして、強炙り出ししても心の目で見てやっと青いイカが確認できるくらいです。


ホコリの跡が目立ったのもありますが、このイカさんの淡さ見て画像処理をする気にもならずに、諦めてしまいました。でもこれが広角の明るい鏡筒でナローバンド撮影をしたくなった強烈な動機になり、それから1年ちょっと経った時にε130Dを手に入れています。(追記: 改めて過去記事を読んでみると、DBPと6Dで胎児とハート星雲を撮影してうまくいったので、次にDBPでスパゲティー星雲を撮影しようと思ったみたいです。でもスパゲティーの前に6D+DBPでダイオウイカに行って上の画像のように打ちのめされて、そのままスパゲティーに行かずに、一旦ε130Dに走ってスパゲティーを撮影して、やっと今回のダイオウイカに戻ったということみたいです。)

今の技術で2年前のダイオウイカを画像処理したらどうなるか、ちょっと興味が出たので、少しだけ挑戦してみました。念の為一からWBPPをかけ直して、ABEとGradientCorrectionでフラット化して、SPCCをかけて、BXTをかけて、リニアの状態で恒星と背景を分離するなど、基本方針はナローで撮った時と同じです。ところが、適当にストレッチしてからダイオウイカ本体の処理のために青のマスクを作ろうとしたのですが、あまりに淡くてノイジーで背景と分離することができずに、結論としてはマスク作成不可能ということで頓挫しました。やはり今の技術を持ってしても、無理なものは無理と分かっただけでも収穫かもしれません。

結局年単位の長期計画になったのですが、改めて明るい鏡筒まで手に入れて、今回ナローでイカを撮った甲斐があったというものです。



ちょうど6Dの画像処理中の6月24日、PixInsightのメジャーアップデートのお知らせがメールで届きました。目玉の新機能が多数枚の画像の速い処理を可能にするFastBatchPreprocessing(FBPP)と 、色バランスをGaia DR3データと比較して合わせるSpectrophotometricFluxCalibration (SPFC)でしょうか。とりあえずFBPPだけ試してみました。WBPPとの簡単な比較ですが、興味がある人も多いのではないでしょうか。

あ、その前に、1.8.9-3にアップデートした時点でプロジェクトファイル内に保存されていたWBPPのインスタンスが再利用できなくなったので、使い回しができなくなり新たに一から作り直す必要がありました。ダークとかフラットを登録済みで便利だったのに、また登録し直しでちょっと面倒でした。アップデートする方はこの点注意です。

1.8.9-3のインストール後、使えなくなったのはStarNetのみでした。これは前バージョンのPixInsightを消さずにフォルダ名だけ変えて残しておいて、1.8.9-3を元と同じ名前のフォルダにインストールし、古いフォルダ以下に残っていたファイルを新しい方にコピペしました。どのファイルをコピペすればいいかはここを参照してください。コピペでファイルの権限などもそのまま写されるので、このページにあるchmodなどの属性変更は必要ありませんでした。

さて処理にかかった時間の結果ですが、WBPPとFBPPで比較します。ファイルは全てEOS 6Dで撮影したカラー画像です。ファイル数は全く同じで、LIGHTが82枚、FLATが32枚、FLATDARKが32枚、DARKが106枚、BIASは以前に撮ったマスターが1枚です。

まずはこれまでのWBPPでかかった時間です。WBPPはdrizzle x1やLN Referenceなどもフルで実行しています。やっていないのはCosmeticCorrectionくらいでしょうか。トータルでは45分強かかっています。

一方、FBPPは設定でほとんどいじるところがなくて、ここまでシンプルになると迷うことが無くなるので好感が持てました。PixInsightの設定の多さや複雑さに困っている人も多いかと思います。私は多少複雑でも気にしないのですが、それでもこれだけシンプルだとかなりいいです。トータル時間は約11分です。

結果を比べると、Fast Integrationと出ているところは元のIntegrationなどに比べて3倍程度速くなっていますが、Fast IntegrationはLIGHTのみに使われていて、その他のDARKなどのIntegrationには使われないようです。Debayerも5倍弱と、かなり速くなっています。他の処理は元と同じ名前になっていて、かかる時間はほぼ同じようです。その代わりに余分な処理数を減らすことでトータルの時間を短縮しているようです。トータルでは4分の1くらいの時間になりました。

ここから考えると、LIGHTフレームの数が極端に多い場合は、かなりの時間短縮になるのかと思われますが、アナウンスであった10分の1は少し大袈裟なのかもしれません。

処理数を減らしたことに関してはdrizzleを使わないとか、ImageSolveで位置特定を個別にするとかなら、ほとんど問題になることはないと思われます。出来上がりのファイル数も少なくて、操作もシンプルで、FBPPの方がむしろ迷わなくて使いやすいのではと思うくらいです。



ダイオウイカですが、2年くらい前の撮影から進歩したことは確実です。機材が違うのが第一です。ソフトウェアの進化はそこまで効かなくて、以前の撮影の無理なものは無理という事実は変わりませんでした。

さて今後ですが、これ以上の改善の可能性もまだ多少あるかと思います。例えば今使っている2インチのOIIIフィルターはBaaderの眼視用なのですが、透過波長幅が10nmと大きいこと、さらにUV/IR領域で光を透過する可能性があり、まだ余分な光が多いはずです。実際、フラット撮影時にBaaderの撮影用のHαとSIIフィルターと比べると、OIIIのみ明らかに明るくなります。また、明るい恒星の周りにかなりはっきりとしたハロができるのも問題です。これらはきちんとした撮影用のOIIIフィルターを使うことで多少改善するかと思います。この間の福島の星まつりでやっと撮影用の2インチのOIIIフィルターを手に入れることができたので、今後は改善されるはずです。

また、今回OIIIに注力するあまり、Hαの枚数が5分の1程度の25枚で2時間程度と短かったので、もう少し枚数を増やして背景の赤の解像度を増すという手もあるかと思います。

G画像だけはもっと時間をかけて淡いところを出し、分子雲を茶色系に階調豊かにする手もあるかと思います。これはナローバンド、特にAOOで緑成分をどう主張させればいいかという、今後の課題になるのかと思います。

あとは、やはり暗いとことで撮影することでしょうか。いくらナローバンド撮影と言っても、光害での背景光の明るさが変われば、OIIIの波長のところでも違いが出るのかと思います。特にS/Nの低い淡い部分は効いてくるでしょう。



2年前に心底淡いと震撼したダイオウイカですが、自宅でのナロー撮影で、まあ画像処理は大変でしたが、これだけ出たのは満足すべきなのでしょう。でももう、自宅ではここまで淡いのは撮影しないと思います。もう少し明るいものにした方が幸せになりそうです。無理のない画像処理で、余裕を持って階調を出すとかの方が満足度が高い気がしています。

タグ ：

#OIII

#ダイオウイカ

#Sh2-129

#自宅

#ε130D

#ASI6200MMPro

#FBPP

#PixInsight

#WBPP

CP+のセミナー、いかがでしたでしょうか？細かい操作も多かったので、その場では少し見にくいところなどもあったかもしれません。すでに動画配信が用意されているので、わかりにくかったところは繰り返しチェックしてみてください。

タグ ：

#画像処理

#プレビュー

#Photoshop

#GraXpert

#PixInsight

#CP+2024

#オリオン大星雲

M106の再画像処理の記事を公開後、Twitter上でかなり熱い議論が交わされました。LRGB合成についてです。LRGBってもっと単純かと思っていたのですが、実際にはかなり複雑で、議論の過程でいろんなことがわかってきました。





詳しくは上の記事を見てもらえるといいのですが、今回の撮影ではRGBの露光時間がLに比べてかなり短くノイジーでした。そこで検証したのが、LRGBの際のLとRGBの比率をどうすればいいかという点です。 

M106の再画像処理のLRGB合成の過程で、Lの比率を上げると分解能は良くなっていく傾向でした。その一方、合成直後の彩度は落ちてしまいます。それでも色情報がなくなったわけではなく、たんにかくれているだけで、その後に彩度を上げていくと色が出てできます。ただし、色が出ると同時に短時間露光のせいかと思いますが、ノイジーになっていきました。

この時点でLとRGBの比率をどうすべきかわからなくなったので、LRGB合成の代わりにRGB画像をLab分解し、Lを入れ替えるという手段を取りました。この方法の利点は、RGBがノイジーな場合にabの分解能を落としてカラーノイズを減らすことが独立してできるということです。これは人間の目が色に対する分解能があまりないということを利用しています。

今回は上記のように試してみましたが、結局のところLRGBもLab変換も、まだ全然理解できていないことがよくわかりました。



その後、TwitterでNIWAさんが反応してくれて、その後botchさん、だいこもんさんも交えてかなりの議論がなされました。

と言っても私は「わからない、わからない」と吠えていただけで、基本的にはNIWAがいろんな有用な情報を提供してくれたというのが実情なので、まずはNIWAさんに感謝です。botchさんはさすが長年この界隈にいる方なので、何が問題か本質的理解されているようでした。だいこもんさんはとてもわかりやすい説明をしてくれました。



NIWAさんからの最初の有用な情報はPixInsight forumのJuanさんの発言(スレッドの#2,3,7)でした。



NIWAさんがこのページをもとに日本語でまとめてくれているので、英語が辛い場合はここを読むといいかと思います。



Juanさんの言う大事な主張は、

• RGBはリニアでやっていいが、LRGBはノンリニアで処理しなければならない。

ということです。理由は

• CIE L*a*b*とCIE L*c*h*はノンリニアカラースペースであり、それらがLRGB合成するために使われているから。

ということなのですが、最初この意味が全くわかりませんでした。そもそも私はLRGB合成はリニアのうちに処理してしまっていて、今のところ何か不具合のようなものは何ら感じていなかったからです。ここでいう「ノンリニア」というのはどうも「ストレッチ」というのと同義らしいので、このまま受け取ると

• LRGB前に全てRもGもBも、当然Lもフルストレッチしきっていなければならない。

とも受け取れます。これはかなりきつい制限で、できるなら私は早いうちに合成してしまって、まとまった画像で色と解像度のバランスを見ながら処理したいのです。しかも、上記のように理由が挙げられていますが、この意味が全くよくわかりません。



そもそも、PixInsightのLRGBCombinationが実際どんなアルゴリズムで実行されているのか、どこにも情報がありません。NIWAさんからという説明があり、LRGB合成のなかみを推測する材料などが提供されたりしましたが、やはりリニアとかノンリニアに関することを含めてブラックボックスに近い状態です。


そこでbotchさんがTwitterで

• 「ほとんどの場合で、使うRGB画像の質が相対的に悪いので、強い後処理を行うとアラがでます。そもそもLとabが一致していないので。RGB画像とそれをモノクロ化した画像を扱っているのではない点を考えてみてください。」という発言と
• 「んー、LRGBって非可逆ですよね。」という意見を言ってくれたのですが、この時点でも私はまだほとんど理解できていませんでした。

私が返した

• 「Lab変換して、L画像を置き換えてLab合成し、それをまたLab変換して元のL画像に置き換えたら、元の画像に戻ると思っていたのですが、何か間違ってますでしょうか？」に対して、
• botchさんが「Lを置き換えて、もう一度Lを置き換えるだけでなら同じです。samさんの「それをまたLab変換」と言う部分はその前にRGBになどに変換している事になるので、そうなると元には戻りません」というところで、だんだん理解できて
• 「違うLとLab合成した段階で、次にLab変換で分離したaとbには違うLの情報が混じり、最初のabとは違うものになるという理解でいいでしょうか?これが正しいなら確かに不可逆です。」と答えましたが、まだこのことがリニアな画像にLRGB合成を適用してはダメな理由には結びつきませんでした。

ここでだいこもさんがものすごくわかりやすい説明をしてくれました。

• 「リニアのRGB画像から抽出したモノクロ画像をLc、Lフィルターで撮影したリニア画像をL、と呼ぶことにする。LcはRGBをストレッチして得られているのでノンリニア画像であるというのがまず前提です。それで、フィルターの性質上LcとLは輝度が違うので、そのままLRGB合成すると色が薄くなったりして良好な色が得られません。そこで例えばLinearFitをつかって輝度をそろえる必要がでますが、それをやってLcとLをそろえるとそれぞれノンリニアとリニアなので、うまく輝度がそろわない。そのような理由で、結局はLにノンリニアなストレッチを施して、Lcとヒストグラムを一致させてからLRGB合成すると上手く行くという話になるのだと思っています。」

素晴らしい説明で、これでやっとなぜJuanさんがノンリニアと言っているかが理解できてきました。要するに

• LとLcの輝度を合わせることをノンリニアと言っているに過ぎないということです。

botchさんの最初の説明も本質的に同じことを言っているのだということがわかりました。だいこもさん、ありがとうございました。

でもこの考えも実際にはまだ不十分で、議論はさらに続き、下の「ノンリニアの本当の意味は？」でさらに明らかになります。



だいこもんさんはさらに

• 「ただし、画像依存はあってリニアなままLRGB合成しても破綻なく上手く行くこともありました。」

と述べているのですが、こちらは私の経験とよく合います。最初から輝度がそこそこあっていればリニアなままでもいいかもですが、それは特殊なケースなのかと。

では、LRGB合成をリニアでやったら現実的には何が問題になるかというと、NIWAさんが

• 「リニアでやると輝星に原色のノイズが出ることがよくあります。一番明るい部分が例えば階調なく原色で青く塗り潰されるような現象です。発生メカニズムは不明ですが『明るいLに対して対応できるRGBの組み合わせがなくて、破綻して原色になってしまった』と言うように見えます。」

と具体例を述べてくれています。さらにだいこもんさんがPIのメニューのSCRIPTS>Utilities>LinLRGBに今回の問題に対応するようなスクリプトを見つけてくれました。

• 「単純にLRGB合成すると星が破綻する画像でも、これを使ったら破綻しませんでした」とのことなので、リニアで処理してもうまくいくのかもしれません。
• 「スクリプトの中身見てみたら、カラー画像をHSI分解して、IをLと入れ替えているだけのようです。そうすると星の破綻も起きませんでした。」

とのことなので、リニアでもうまくLを入れ替えることができるのかもしれません。

リニアで色がおかしくなる事は私も前回のM106の処理中にありました。これはLがRGBより暗い部分で起こるようです。私の場合はLを少しストレッチしてRGBより明るくすると回避できました。

NIWAさんからもう一つJuanさんが発言されているスレッドの紹介がありました。ここでもあからさまにRGBはリニア、LRGBはノンリニアと言っています。



Juanさんが#5の最後で言っているのは、ここまで議論していた「入れ替えのLの輝度を合わせるストレッチをすることをノンリニアという」ということに近いかもしれません。でもまだ別の意味の気もします。

このことは次で明らかになったのかと思います。



上の疑問に関して、

• だいこもんさんの「LcはRGBをストレッチして得られているのでノンリニア画像であるというのがまず前提」という発言から、
• NIWAさんが「つまりRGBからLを取り出した時点で、ストレッチされてしまうわけですね。」

と非常に重要な発言をされています。NIWAさんが調べたところによると、そのLを取り出すときにガンマ補正が入るようで、根拠は
あと、この議論はあくまで原則論で、実際にどう運用するか、実際の画像処理に影響があるかどうかは程度問題の可能性も十分にあります。本当に正しいかどうかもさらなる検証が必要かと思います。天体写真に対する考え方は人それぞれで、科学の範囲と思ってストイックに考えている方もいれば、趣味として楽しんでいる方もいるのかと思います。たとえこの議論を読んだとしても何が正しいかは自分で判断すべきで、必要ならばこの議論も参考にしてみるというような考え方でいて頂ければありがたいです。


NIWAさんの情報初め、みなさんの議論におんぶに抱っこで、私は疑問を出しまくっているだけでした。本当に皆様に感謝です。こんなまとめをするのも越権かもしれませんが、私自身のメモという意味も兼ねていますので、どうかご容赦ください。でも、こうやってネット上で議論が進んで理解が深まるというのは、とても有意義で、とても楽しいことなのかと思います。皆様どうもありがとうございました。

タグ ：

#PixInsight

#Lab

#LRGB合成

#RGB合成

#linear

#nonlinear

前回の記事でBlurXTerminator (BXT)についてゴースト星雲の画像処理で適用した例を書きました。


最初L画像のみでBTXを試していたのですが、途中からL画像単体でBXTを適用することは止めて、最終的にはLRGB合成した後にBXTを適用しました。前回の記事では、RGB画像へのBXTの適用の過程をざっくり省いてしまいました。実際にはかなり検証していて記事もそこそこ書いたけど、長すぎるのでボツにしてしまいました。Twitter上でカラー画像への適用に興味を持たれた方がいたので、ボツ予定だった記事を一部改変して掲載しておきます。



大きく分けて次の5段階のことを試しました。

1. L画像のみBXT、 その後LRGB合成
2. L画像にBXT、RGB合成した画像にBXT、その後LRGB合成
3. L画像にBXT、星像の大きいRのみにBXTをかけてGB画像はそのままでRGB合成、その後LRGB合成
4. L画像にBXT、R、G、Bそれぞれの画像にBXTしてRGB合成、その後LRGB合成
5. RGB合成、その後LRGB合成 、できた画像にBXT

タグ ：

#BXT

#BlurXTerminator

#NXT

#NoiseXTerminator

#SPCC

#PixInsight

#LRGB合成

#RGB合成