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月面写真がコンポジット枚数によってどのように画質が変わるかを実験してみました。
素材は2014年12月27日に撮影した月齢5.3の月で、撮影条件は次の通りです。

<光学系>
 ビクセン ED103S EDアポクロマート鏡筒 (口径103㎜ 焦点距離795mm F7.7) Nikon Teleconverter TC-201 2X 合成焦点距離: 1590mm (F15.4)
<カメラ>
 FUJIFILM X-M1 感度設定:ISO 800 シャッター速度: 1/125 sec

< コンポジット枚数による画質の比較 >
イメージ 1


コンポジットによるS/N比の改善効果は重ねる枚数の平方根に比例するということなので、コンポジット枚数(n)は上記のように平方根で 2, 4, 6, 8, … と変化量が一定になるようにしました。

コンポジットした画像はそれぞれノイズが目立ち始める限界のパラメータ設定でWavelet変換処理を行っています。

元画像は大きいので、中央部分をピクセル等倍で切り出し、比較しやすいように並べましたが、それでも横幅が大きく、ブログに掲載すると縮小されてしまうので、右下の虫眼鏡マークをクリックして原寸大でごご覧ください。

各々の画像を比較すると、n=36 までは画質の改善が顕著ですが、n=64 で頭打ち、それ以上はほとんど変化がありません。

今回の条件では n=64 で撮影するのが一番効率的という結論になりますが、感度が変わればノイズ量も変わるので、適した枚数が変わるでしょうし、気流が悪くなるとブレて使えないコマが増えるので、必要なコマ数を確保するために、ずっと多い枚数を撮影する必要があるでしょう。

以前、D3100で同様の実験をしたことがありますが、その時の結果は ISO200 で n=16 でした。
ですが、その後拡大率を上げて像が暗くなった分、高い感度を使うようになってコンポジット枚数を増やし、気流の条件で使えないコマが出ることもあるためにコンポジット枚数を増やし、結果として毎回240枚を撮影するというところに落ち着いたという経緯があります。

X-M1での撮影を今回の結果から64枚にしても、また同じような経緯で元のモクアミ…と言うことになるような気もしますがD3100に比較すればノイズが少ないということは確かなので、まずはその前後の枚数から再スタートしてみたいと思います。

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大変貴重な実験結果の公表ありがとうございます。カメラの画像設定はどのようにされていますでしょうか?私も月を撮影する機会があれば36枚か64枚にしてみようと思います。

2015/1/3(土) 午前 2:28 ☆シュミット☆ 返信する

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これは凄い実験結果ですね〜!
4枚では目立った改善はしませんが、16枚、32枚でぐっと見え味が良くなっています。
多数枚コンポジットしてもたいして効果が無いと思っていましたが、5枚10枚では全然足りなかったようです。
自分も月の多数枚コンポジットに挑戦したいと思います。

2015/1/3(土) 午前 11:19 [ ねお丸 ] 返信する

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> ☆シュミット☆さん、こんにちは。

カメラの設定はデフォルトから変更しているのは次の二項目です。
・ ダイナミックレンジ: 100
・ ホワイトバランス: 晴天

カメラの撮って出しのJPEGは使わず、付属のソフトでRAWから現像したJPEGを使っているので、これらの設定は関係ないと思いますが…。

現像ソフトはデフォルトに対して以下の項目を変更しています。
・ ホワイトバランス: 昼光(快晴)
・ シャープネス: なし

2015/1/3(土) 午後 1:26 ようかん 返信する

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> ねお丸さん、こんにちは。

カメラの感度設定や撮影するときの気流の状態でコンポジット枚数による効果が変わってくると思いますので、お持ちの機材で枚数を変えながら試してみると面白いと思います。

2015/1/3(土) 午後 1:32 ようかん 返信する

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以前から貴実験結果の数々、興味深く拝見していました。
今回もなかなかのものですね。

せっかくの実験結果なので数値化して解析したところ、目の感覚を裏付ける結果が得られました。

もしお許しいただけるなら小生ブログの記事にしたいと思いますが、よろしいでしょうか。 削除

2015/1/6(火) 午後 2:04 [ scotty@NCC-1701 ] 返信する

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> scotty@NCC-1701さん、こんにちは。
ブログ記事への利用の件、了解しました。
どんなふうに数値化と解析をされたのかとても楽しみです。
これからもよろしくお願いします。

2015/1/6(火) 午後 8:14 ようかん 返信する

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こんばんは。
ようやく小生ブログの記事ができました。
時間がかかった割にうまくまとまっていないのでお恥ずかしいのですが、ご照覧ください。 削除

2015/1/9(金) 午後 11:13 [ scotty@NCC-1701 ] 返信する

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> scotty@NCC-1701さん、こんにちは。
素晴らしい記事をありがとうございます。記事の題材として取り上げられたことを光栄に思います。

コンポジット前にローパスフィルタをかける件や、ウエーブレットの自動化の件、実現できたら天体撮影における革命的なソフトになるかもしれませんね。
Registaxみたいに。

2015/1/10(土) 午前 7:29 ようかん 返信する

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こんにちは。
提供していただいたデータを基にした記事がようやく出来上がりました。ご笑覧ください。

私が手間取っている間にも、こちらの記事はずいぶん増えましたね。
どれも素晴らしい、の一言なのですが、中でもバラ星雲はすごい。
10cmの望遠鏡であんな写真が撮れるとは思っていませんでした。

これからも素敵な記事を楽しみにしています。 削除

2015/1/22(木) 午後 2:00 [ scotty@NCC-1701 ] 返信する

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> scotty@NCC-1701さん、こんにちは。
データが多いのでもっと時間がかかるかと思っていました。
難しい内容なので、少しずつ解読しながら読み進めたいと思います。

バラ星雲は光害地でのテスト撮影でしたが、意外とよく写ってくれました。
これから精度を上げていきたいと思います。

2015/1/22(木) 午後 8:40 ようかん 返信する

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