天文はかせ序二段(仮)

天文はかせ序二段(仮)

仙台高専(旧・宮城高専)天文部の活動記録です

北天の分子雲に挑戦

前置き

先日、岩本彗星の撮影をしていたときのついでに、M81とM82の周辺も撮っていました(といいますか、こちらが本命で岩本彗星はついででした)。最近よく使っているフルサイズの6Dと500mmレンズの組み合わせでの撮影ですと、この二つの銀河は小ぢんまりと画角に収まり、その周辺に広がっている薄雲のような宇宙のチリ(分子雲)との組み合わせが良い感じになります。

その構図は定番でもあるのですが、このへんの分子雲は非常に淡いことで知られており、鮮明に捉えるためには数夜を費やして5時間とか6時間といった露光をするわけです。そんなの無理です、わたしには。

そこで、一晩でも最良の結果を得るために、こんな作戦を練りました:

  • 街の灯りが弱くなる0時以降に撮影する
  • その上で、薄明ギリギリまで3時間の露光を確保する
  • 撮影場所も、いつものはやま湖よりも南に移動して、仙台から離れる

0時以降にM81&82が天頂付近に位置する季節は、2月を逃せばまた来年です。そんなわけで平日に遠征してきたわけでした。

M81, M82と周辺の宇宙のチリ

当日は風が強いながら天気に恵まれて、およそ3時間の露光を確保できました。しかしそれでも足りないので、分子雲のあぶり出しはそこそこにしました。でも、銀河の階調を残して、目をこらすとうっすらと分子雲がもくもくしているくらいが自然なのかなとも思います。

M81, M82 and the faint clouds around

Date: 14th. Feb. 2019, 0:30~
Location: Hara, Fukushima
Camera: Canon 6D
Optics: Mamiya Apo Sekor 500mm F6
Exposure: 360sec. x 29(ISO3200)+ 120sec. 10(ISO3200)
Guide: Kenko SEII with PHD2, dithering

覚書:

(あ)もうちょっと西方向(写真でいうと右)に画角をとればよかった。

(い)なぜかM81もM82も、赤っぽくなってしまった。

(う)撮影場所は、先日書いた通り原町フラワーランドの道端です。常磐富沢の秘密のばしょまでいけばさらに良い結果になるかもしれませんが、ちと遠い。

(え)mamiyaの500mmレンズ冷静になってみてみると,周辺像のコマ収差が強いのがわかります(250mmはフルサイズ周辺まで点像なんですが)。ちょっと気になりますね。ライバルはFSQ85とかここで書いてましたが,フラットナーを取り付けたFSQの星像には遠く及びませんね。

 

岩本彗星を撮影

13日の夜から14日にかけて、岩本さんが発見した岩本彗星(C/2018 Y1)の明るさがピークに達するという予報が出ていました。翌日の午前に休みをいただいて、撮影に行ってしまいました。V字のテイルを映し出すことができて、ひとまず満足。

Comet Iwamoto (C/2018 Y1)

Date: 14th, Feb. 2019
Location: Haramachi, Minami soma city, 
Camera: Canon EOS 60Da
Optics: Zeiss Apo-sonner 135mm F2(2.8)
Mount: Kenko SkyMemo R
Exposure: 150:17 (ISO1600)

覚書:

(あ)彗星核基準で合成して、星が流れている画像を作ってみると、どうも星が途切れ途切れで見栄えがわるくボツにしました。それでよく行われる方法で、星が止まって見える合成写真を作りました。

  1. σ-κクリッピング彗星核基準スタックで恒星が消えた画像(彗星のみ画像)
  2. σ-κクリッピング恒星基準スタックで彗星が消えた画像(彗星のみ画像)

の2つを用意。彗星が露光時間帯の中心に位置する様に調整して、両者を比較明合成しました。この方法の欠点は、彗星のみ画像につよい縞状ノイズが残ることです。そのまま強調すると、かなり醜くなってしまいます。そこで比較明合成を行う前に、彗星のみ画像にかなり強烈なノイズ処理を行いました。彗星の像はもともとぼんやりしているので、ノイズ処理でディテールが潰れても、あまり見栄えが変わりません。

(い)本来ならば、自宅から車で50分のはやま湖にいくところ、最近は、一人であそこにいくのが嫌になってしまいました。どうも不気味で。それで今回は南相馬市馬事公苑ちかく、はらまちフラワーランドの道端で撮影しました。ここは市街を東に見下ろす高台に位置していて、視界がひらけているので嫌なストレスなく撮影できます。北から南東方向は十分に暗いです。

(う)月はほぼ上弦で、まだ月明の影響がのこる深夜の0時から撮影。はじめはISO1600の90秒露光でヒストグラムのピークが2/3に位置する悪コンディション。ところがそれから1時間くらいの間に、そらがみるみる暗くなり、星も増えてきました。月没と市街の照明が暗くなる時間が重なったためと思われます。最終的に150秒露光まで伸ばして、ピーク位置も1/2弱でした。だいたい背景の明るさが55%暗くなった計算です。空が暗いのはいいのですが、写真の背景レベルが時時刻刻変わってしまうのは、やりにくいですね。

 

 

1年半前の撮影画像を再処理

顧問は、自分が書いているこのブログを過去から読み返してニヤニヤすることがよくありますが、それが楽しいのは

「昔は、下手くそだったなー」

と、今も下手なりに成長具合がよくわかるからです。天体写真で有名な方々のブログを拝見しても、過去記事の方へたどってみると案外数年前には並みのレベルだったりして驚くことがあります。

我々の天文部は、2011年の活動再開以来、ずーっとノータッチガイドでした。ようやくオートガイドを導入できたのが1年半前の秋頃。その第1作はM33でした。晩秋のころで、湿度が高いながらもシーイングの良い夜でした。ぶっつけ本番だったのに800mmの焦点距離で360秒露光が歩どまり100%だったのを覚えています。あのとき撮影した素材は、今の視点から見ても品質が高かったはず。その当時の作例は

https://cdn-ak.f.st-hatena.com/images/fotolife/s/snct-astro/20171102/20171102171226.jpg

こんな感じでした。顧問と、当時の部員だったアベが別々の夜に撮影した2晩分のデータをスタックしたものでした。それぞれの晩の、鏡筒の固定位置がずれていたために光条が八重になってはいるものの、悪くはない様に見えます。でも、この当時はDSSでスタックしたあとGIMPトーンカーブや彩度を調整しただけの画像処理でした。

そういうわけですので、3連休のひまつぶしに再処理をして見ました。

Triangulum Galaxy M33

Date: 25th and 25th, Oct. 2017
Camera: Canon EOS 60Da
Optics: Takahashi epsilon-200(800mm F4)
Mount: Takahashi NJP with PHD guide
Exposure: 360sec. x 12(ISO1600) + 240sec. x 15 (ISO3200)

当時のレタッチとのもっとも大きな差は、マスクを使って暗い部分にだけノイズ処理をかけるようにしたこと。あとハイパスフィルターはやりすぎると星がガリガリになってしまうので星マスクで星にだけシャープ処理がかからないようにしています。

天体写真では画像処理の閉める割合が大きいなと改めて痛感。来春の銀河の撮影が楽しみになってきました。

 

天体写真のカラーバランスと,色のコントラスト

はじめに

天体写真のカラーバランスを整えるのに通常行われるのは、写真の背景部分がニュートラルなグレーになるように調整することです。しかし、この操作をちゃんと行っても、写真全体のカラーバランスが崩れてみえることってないでしょうか?私の経験ではつぎの二つのケースがそうでした:

  1. 光害による色カブリが残る写真を処理していたとき
  2. 光星の多い天の川付近や、散光星雲がいっぱいに広がった写真を処理していたとき

ここで問題にしたいのは、2.の場合です。ぎょしゃ座の中心部や北アメリカ星雲、コーン星雲付近の画像処理をしていたときがそうでした。しばらく考えていて最近ようやく、私なりの答えを得ました。それは一言でいいますと

RGB各色の明るさのレベルだけでなく、色のコントラストも気にする

というものです。ひょっとするとこんなのアタリマエなのかもしれないと恐れながら、検索してもネット上に類似の記述を見つけることができなかったので、ここで記事にまとめてみようと思った次第です。

まずは、背景部分をニュートラルグレーに設定する基本のカラーバランス調整を説明します。ご存知の方は読み飛ばしてください。

背景を使ったカラーバランス調整

稚拙な作例で恐縮ながら、昨夏に蔵王山で撮影していたバンビの横顔星雲を例に説明します。PhotoShop(以下PS)での処理ですが、使う機能はレベル補正とトーンカーブだけですので、別のソフトでも同じことができると思います)

f:id:snct-astro:20190208190313j:plain

これは、Deep Sky Stackerが吐き出したコンポジット後のtif画像に対して、光害カブリの補正だけを行ったあとの画像です。このままレベル補正で上下を切り詰めて強調すると・・・

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Raw現像でホワイトバランスを調整していてもコンポジット後に色の崩れが出ることがよくあります

このようになります。このままでは、背景がほんのり青緑っぽくて全体的に赤茶けています。そこで通常よく行われるのは、ホワイトバランスツールなどを使って、背景(と思われる)部分をニュートラルなグレーにすることです。

f:id:snct-astro:20190208191514j:plain

ホワイトバランスの調整

上はPSのCameraRawフィルターの画面です。左上に矢印で示したホワイトバランスツールは、選択した部分がグレーになるように、色のバランスを調整してくれます。これをつかって、グレーであるべきと思われる何もない部分(この場合は写真の中で最も暗い暗黒帯の場所)を選択します。そうするとヒストグラム左端が揃います。

この処理を終えた後で、改めて強調してみると・・・

f:id:snct-astro:20190208193147j:plain

暗黒部でWB調整後に強調

たしかに星のない背景部分が青緑がかっていた点は解消しています。いっぽう星の多い天の川の中心部分(画像の左上)はまだ赤茶けて見えます。 この赤茶けた部分が、ほんらい何色であるべきかという議論は、最後に触れることにして、この画像のヒストグラムを見てみます:

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Rが最も太っていて、青が細いですね。ヒストグラムの幅が広いというのは、明るい部分と暗い部分の差が大きいことを意味していて、そういう状態を「コントラストが高い」と呼んでいたわけでした。

そこで、ヒストグラムのピークだけでなく、RGB各色のコントラストも揃っている画像が「良い感じ」の天体写真なのでは?と考えました:

色のコントラストを揃える

今の例では、RとGのコントラストを落としてあげれば、ヒストグラムの形が揃います。それにはトーンカーブを使うのが簡単です。

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トーンカーブの調整。Gに対しても同じことを行う

トーンカーブの調整レイヤーを開いて、チャンネルとしてRを選び、ヒストグラムの左端にアンカーポイントを打った上で、右端の部分を下げて「逆S字」をつくります。こうすることで背景部分のカラーバランスを崩すことなく、コントラストを下げることができます。Gに対しても同様の操作を行います。

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こんな感じのトーンカーブを適用します。すると・・・

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このようにRGBそれぞれのヒストグラムの形を揃えることができました。この状態でレベル補正で強調すると: 

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こうなりました。

わかりにくいので、並べて比較して見ますね: 

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うーん。どうでしょう?

最後に理屈を

説明の途中に、勢いあまって

「RGB各色のコントラストも揃っている画像が「良い感じ」の天体写真なのでは?」

と書いてしまいましたが、これは暴論かもしれません。必ずしもすべてがそうではないでしょう*1

でもなんとなくそういうヒストグラムを持つ天体写真が「美しく見える」ような気がしています。天体写真の色がどうあるべきかという問題は、なかなか一筋縄ではないようです:昨今では、

  • 肉眼で見えないものを可視化しているのだから、「本来の色」なんて結局は定まらない。だからある程度はお好みでよいのじゃないの(軟派)
  • 科学写真であるから、その色にも科学的な根拠があるべき(硬派)

に二分化されているかどうかは知りませんが、わたしはどちらかというと硬派です。今回のバンビの横顔付近の色については

  • 宮城からの撮影では南中高度が低く、そのせいで本来より赤く写っていたのではないか。
  • この記事を読むと、バンビの横顔付近の天の川は、引用記事内の色分布の赤い領域からは外れていて、ある程度白いのではないかな

 というのが根拠です。

以上、長い記事におつきあいいただきありがとうございました。最後に、レタッチ後のの最終版を載せておきます。 

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*1:上の例でいえば,Rのヒストグラムのピーク右脇の太った部分は写真左上の天の川部分に対応しています。ここのヒストグラムをGBと揃えるということは,天の川のハイライト部分をバックグラウンドに近いニュートラルなグレーにしてしまうということにもなります。別例として北アメリカ星雲のような対象を考えると,Rのヒストグラムの右脇はもっと低く広く太っているはずで,そこをGBと揃えてしまうような処理は,あきらかに不自然になります。(2/13追記)

Nikkor 85mm F2で天体写真(再び)

昨年の8月ごろ,ヤフオクにて安く入手した表題のオールドニッコールレンズを紹介しました。そこで引用したブログからの受け売りですが,Xenotar型と呼ばれるタイプのレンズ設計が,安価ながらも非点収差や歪曲収差をよく補正していて,天体撮影に向いているという内容でした。

しかしながら,私の使用しているキャノンのカメラでは厳密に無限遠がでない。なのでこのレンズも,夏に北アメリカ星雲を撮影して以来,お蔵入りしていました。

メーカーの異なるレンズとカメラを接続するマウントアダプターは,その性質上「メーカー純正」はあり得ないわけです。オールドニッコールにしてもマミヤレンズにしても,アダプタを使う以上「無限遠出ない問題」みたいなトラブルは持病みたいなものです。

強引な解決策

多くの場合は何らかの方法でバックフォーカスを伸ばしてあげると「無限遠出ない問題」は解決できる(と思う*1)。例えば,クリップタイプの光害カットフィルターを使うと,無限遠が出るようになるというのは,後玉とセンサー面の間に屈折率の高い物質があることで「光路長」がのびるからでしょう。というわけですので,下の写真のような工作を行いました。

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Nikkor 85mmのマウント部にレンズ保護フィルターを接着!

ガラスが取り外せるタイプの39mm径のレンズ保護フィルターを持ってきて,そのガラスを後玉面に接着剤で固定しました(!)。ついでにマウント面に邪魔な出っ張りがあったので,それはヤスリで削り落としました*2(!!)。これで無限遠がよゆうで出るようになりました。

でもこんな雑な作業,安いレンズだからできることです。笠井トレーディングには「焦点引出(Focal Point eXtracting)」フィルターという製品がありますが,これのカメラクリップタイプを作ったら,結構売れるのではないでしょうか?すでにあったりしたら,すぐに買うと同時にこのような強引な手段をとったことを後悔いたします。

ふたご座の足元付近

ともあれ,無限遠がでるようになったNikkor85mm で撮影したふたご座の足元付近の星野写真です:

Around a foot of Castor (Gemini)

Date: 1st. Feb.. 2019, 25:00~
Location: Iidate, Fukushima
Camera: Canon 60Da
Optics: Nikkor 85mm F2(->F4)
Exposure: 240sec. x12(ISO1600)
Guide: Kenko SkyMemoR
(リンク先のほうが画像がシャープです...)

この領域,面白いですね。モンキー星雲(NGC2174)とかクラゲ星雲(IC443)ってここにあったのか,双眼鏡で見えるM35以外は知りませんでした。

レンズはF4まで絞っています。周辺像は満足できるレベルです。輝星の周りに若干赤滲みがでて,それはPhotoShopで処理していますが,ピントの調整で解決するかもしれません。強引に保護フィルターを取り付けたことの悪影響は多分ないようです。

*1:顧問は物理学科を出たというのに,レンズの光学的な仕組みがよくわかっていない。単なる経験則です。

*2:37mm径の保護フィルターも市販されているのでそれを使えば削り落とす必要はないかと予想します。

オリオン大星雲M42,M43

2月になりました。天体写真の冬シーズンはオリオン大星雲を締めくくりにしようと思ってまして、ようやく撮影しました。いつものはやま湖にて。学生たちは来週から期末テストなので、顧問一人です。

M42はこの時期だと南中するのが20時くらい、ちょっと遅きに失したようです。高度がそんなに高くないので、日付が変わる前には南西側の丘の向こうに没してしまって、15枚しか確保できませんでした。先日のカモメ星雲の撮影と同じ過ちを犯しているではないか。

Orion Nebula

Date: 1st. Feb.. 2019, 21:30~
Location: Iidate, Fukushima
Camera: Canon 6D
Optics: Mamiya Apo Sekor 500mm F6
Exposure: 360sec. x 15(ISO3200)+ 90sec. x 5(ISO1600) + 20sec. x 5(ISO800)
Guide: Kenko SEII with PHD2, dithering

追記:あと1〜2時間くらい撮影できていたらなと後悔。来年は正月に撮影することにいたしましょう。あと、PHD2とBackyardEOSの連携でのディザリングは、移動の間隔が大きすぎて若干構図に影響してしまう。次回は半分以下に落とす。

ところで、この日は珍しくはやま湖が天体撮影の方々で賑わってました。いつもだと私とカノープスさんしか来ないのに。仙台からの若い方がいらしていて、立派な機材で撮影されてました。ちょっとしかお話しできませんでしたが、またどこかでお会いできるでしょう。

夜半を過ぎると、すっかり春の星座になって、単焦点では撮影対象がありません。雲も多くなってきて、まわりの方々はつぎつぎと撤収。顧問は一人残されました。しかしカノープスさんが帰った後なぜか晴れて*1、Nikkor85mmF2のテストを兼ねて、双子座の足元あたりの星団を撮影しました。その結果はまた次回。

 

*1:失礼ながら、このパターンは3回目。

プラネタリウムの展示会を行いました

本校の天文部、学生たちの活動の中心はプラネタリウム作りだったりします。その詳細は本ブログの上の方にリンクを貼っている、プラネタリウム班(以下、プラ班)のTwitterをご覧いただければとおもいますが、ここ数日更新がない様子ですね。

じつは先日の日曜日に、プラネタリウムの市民向け展示会がありました。その直前まで、部内は混迷と繁忙をきわめて阿鼻叫喚。Twitterの更新などしている余裕がないようです。どうやら告知もなかったようですね(すみません)。

そんなわけですので、こちらでプラネタリウム展示会の様子をちょっと報告しますね。

プラネタリウム展示会のご報告

本校がある名取市では、2011年に震災の被害がありました。プラ班の活動も、震災で分断された市民のコミュニティーづくりに一役担えればとの思いもありまして、震災復興関連の助成金をうけて制作されています。

今回のプラネタリウム展示会は、名取駅の東口に建設された復興再開発ビルの「増田公民館ホール」で行われました。

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会場前には、ちょっと行列も

 

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4mドームは農業用シートで作りました

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会場の様子


主な展示は、

  • 4mドームのプラネタリウム
  • 小学生向けの天体クイズ、
  • 名取市図書館の協力による天体関連図書の陳列
  • 顧問による天体写真制作の展示

でした。会場前は行列のできるほどの盛況で、プラネタリウムだけでなく、小学生向けクイズなども人気だったようです。天体写真制作展示は、DSSは無料だとかフラット補正がどうとか書いていたせいで、マニアックすぎて不評だったとか。

次回、また開催するためにはいろいろと反省すべき点もあります。体制を立て直して頑張ってほしいものです。