【連載】画像処理・基本編【第5回】モノクロHαナローバンドで星雲を撮る

ナローバンドデジカメ画像の特徴

今回は一つ作例を取り上げ、画像処理の一部始終をトーレスしていくことにしましょう。まず撮影直後の1枚のraw画像を見てみましょう。

赤のHα線(656nm)しか通さないフィルターを使用しているので当然カラーにすると真っ赤な画像になります。
でも、ヒストグラムを見てみるとG,Bチャンネルにも少しばかり感度があることが分かります。

GBチャンネルの画像はノイズだらけ

もう少し詳しく見るために、RGBカラー画像とRGB各チャンネルのモノクロ画像を等倍でトリミングしてみました。
RGB画像を見ると、G,Bの輝点ノイズがけっこうあることがわかります。

GBチャンネルのレベルをRチャンネルに合わせて補正してみます。すると、GBチャンネルは極端にS/Nが悪いことが分かります。これはまあ当然のことではあります。

このノイズにまみれたGBチャンネルですが、筆者は完全に捨ててしまっています。
例えば彩度を0にすることでモノクロ化すると、GBチャンネルのノイズの影響が残ってしまうからです。

モノクロ化のタイミングと方法

モノクロ化するのは、素材画像を全てコンポジットし終えた後に行うのが良いでしょう。やり方は色々ありますが、筆者はPhotoshopの「チャンネル」タブでRチャンネルをコピーしてGBチャンネルにペーストしています。

この操作はPSの「アクション」として登録してあるのでクリック1発です。モザイクするときなどは、こういう地味な効率化がけっこう効きます。

別の方法としてはレイヤースタイルでRチャンネルのみにして、その上で彩度0にする方法もあります。この方法なら元画像を変更しないのでいつでも最初の状態に戻ることができるメリットがあります。

OIIIナローバンドの場合

本題から少しずれますが、参考までにO3フィルターのデジカメ画像を見ておきましょう。O3は496nmと501nmの2本の輝線がありますが、この波長はデジカメセンサーの緑と青のちょうど間、やや緑寄りにあります。Rは捨ててしまうとして、Bをどうするか。
BチャンネルはGチャンネルほど感度はないものの、Ｈαの際のGBよりはずっと感度があります。捨てるのも一つの方法ですが、うまく残せばS/Nが上がるかもしれません。このへんはまだ未解明です。

また、ベイヤー配列の場合、有効な画素数が1/4になってしまうRと比べてGの画素は1/2にしかなりません。このことを考慮すると、デジカメでのOIIIはHαよりも有利でであるといえましょう。

処理の実際(1)下処理

ダーク･フラット・コンポジットなどの素材画像の下処理は通常のカラー撮影と何ら変わりありません。筆者はディザリングしているのでダーク処理はほぼやっていませんが、そのへんは各人の環境で良いと思った方法でやるのがよいでしょう。

フラット処理はやっぱり大事

その中でもやはり一番重要なのがフラット処理です。
強い強調をするには、きちんとフラットを撮影して処理し、さらにていねいにかぶりを取ることが肝要です。

特に、干渉フィルターを使用する場合、フィルターの反射による「ムラ」が出ることがあるのに注意が必要です。
当然ではありますが、フラットの撮像は撮影時と同じ条件で、同じ場所にフィルターを入れて撮影する必要があります。

スタート・素材画像

では、実際に画像を処理するフローを順に追ってゆくことにしましょう。

DSS(Deep Sky Stucker)でコンポジットした直後の32bitのautosave.tiff画像。ダーク・フラットなし。「フラットが大事」とか言っておいて、ダークはおろかフラットも手抜きしています。（ミラーレスのα7Sの場合は、憎っくきミラーボックス蹴られがなく、PSの周辺減光補正だけでけっこう合うのです^^;;)

ヒストグラム的には極端な露出不足ですが、200枚以上コンポジットしているため、画像には十分な情報が含まれており、この状態からでもちゃんと処理できます。

レベル調整・モノクロ化、16bit化

BGチャンネルをRチャンネルで上書きしてモノクロ化し、レベルを少し詰めます。早い段階でハイライトを飛ばしてしまうと後戻りできないので、ハイライトには余裕を持たせます。

Photoshopは32bitだと一部の機能しか使用できないため、ある程度レベルを詰めたら16bit化します。

ヒストグラムの山を広げる

Camera Rawフィルターでヒストグラムの幅を広げます。
この操作はレベル調整やトーンカーブでやってもいいと思います。

周辺減光の補正

Camera rawの周辺減光補正でざっくり補正します。キャノンの328は非常に素直な特性なので、中心点0で補正量＋13程度でほどほど合いました。

フラットの追い込み

さらにフラットを追い込みます。
コントラストを極端に上げる確認用の調整レイヤーを入れ、輝度のムラをあぶり出して（左）、グラデーションマスクで地道に補正していきます（右）。

この工程は通常のRGBカラーと同様なのですが、モノクロの場合は激楽。カラーだとRGB別にレベルを調整して明るさ・コントラストを合わせていかねばなりませんし、色かぶりの補正も大変。その点、モノクロは一切色について考える必要がありません。

下処理終了後の状態

かぶり補正まで終了した状態の素材下処理後の画像。
ここからあの手この手で強調をかけてゆきます。

処理の実際（２）強調処理いろいろ

トーンカーブで強調

まず、ややこしいことはぜずに、トーンカーブだけで強調してみます。シャドウを落とし、ハイライトを持ち上げるS字状カーブを適用してみました。

同じトーンカーブをもう一回適用。さらに強調されてきました。そろそろハイライトの階調が飽和に近くなってきました。また、星雲は強調されているものの、「モクモク」「ウネウネ」感がありません。

明瞭度を上げてみる

「モクモク」「ウネウネ」感を出す一番簡単な方法は「明瞭度」を上げること。Photoshopの場合は、Camera rawフィルターで調整できます。

明瞭度を+100してみました。かなりモクモクしてきましたね。

さらに明瞭度を+100。かなりモクモクウネウネになってきました。RGBカラーだと「突き抜けたやり過ぎ」で破綻しているレベル。モノクロでもこれはちょっとやり過ぎかも。

等倍画像で比較してみます。明瞭度を上げるにつれて、ノイズが浮いてきているばかりでなく、星像がのっぺりとした円盤になって肥大しているのがわかります。

「明るさの最小値」で星像を小さくする

強調に伴って星が肥大してしまう問題は、天体写真の画像処理の最大の課題の一つです。いかにして星を強調せず淡い対象の細部を強調するのか？

ここでは比較的簡単に星を小さくする方法として「明るさの最小値」を使った方法をご紹介しましょう。

明るさの最小値とは？

「明るさの最小値」フィルターの働きをざっくり言えば「指定されたピクセルの範囲で最も暗いピクセルに合わせる」処理です。Photoshopの場合、「フィルター/その他/明るさの最小値」から実行します。

星のエッジを削り取る働き

上の例はしきい値2.5pxで明るさの最小値を適用した例。小さな星がほとんど削り取られて消えてしまっているのがわかります。

このように「明るさの最小値」フィルターは輝度差の鋭いエッジを黒く削り取る効果があります。エッジのゆるい星雲には作用しにくいため、結果として星雲が強調されるというわけです。

明るさの最小値の副作用

しかし、明るさの最小値はかなり副作用の大きな処理です。星だけが小さくなるだけでなく、あらゆる輝度差の大きなエッジに作用するため、上の例のようにIC2177の鋭い暗黒星雲の切れ込みにも作用し、黒丸で塗りつぶしたかのようになってしまいます。

この作例の場合は閾値0.4pxでも十分星像縮小の効果が出ているため、このくらいがちょうど良さそうです。

また、応用としては高輝度部をマスクしてシャドウのみに「明るさの最小値」を強くかける方法や、閾値を何通りかに変えた画像をブレンドするなども考えられます。基本をマスターしたらいろいろと工夫してみてください。

できあがり

明るさの最小値0.4pxで星像を小さくしてから明瞭度+100でモクモクを強調したもの。ハイライトにだけ、さらに明瞭度を上げた画像を重ねています。
あまりややこしいことをしなくても、ここまであぶり出すことができました！

いかがでしたか？

モノクロHαナローバンドの画像処理といっても、RGBカラーの画像処理と基本は同じです。むしろ「色ごとのバランス」を意識する必要がない分、簡単であるともいえます。
「ハイライトからシャドウまで、いかに豊かな階調を出すか」という写真の基本を勉強するのはモノクロが一番なのです。

カラーの画像を強調しすぎて破綻させてしまうと眼も当てられませんが、モノクロの場合は「破綻してもモノクロ」。まだなんとか絵になります。モノクロで「攻め」の画像処理をマスターして、それをカラー画像で「優しく」応用してみましょう。

次回は、「モノクロは色がなくてつまらない」という根本問題！を解決する「Hαドーピング」についてです。お楽しみに！ https://reflexions.jp/tenref/orig/2018/01/13/2860/https://reflexions.jp/tenref/orig/wp-content/uploads/sites/4/2018/01/3ec1e5fe7db8447b56b189448afd2d69-1-1024x538.jpghttps://reflexions.jp/tenref/orig/wp-content/uploads/sites/4/2018/01/3ec1e5fe7db8447b56b189448afd2d69-1-150x150.jpg2018-01-13T11:54:26+09:00編集部モノクロナローバンドで星雲を撮る画像処理この記事の概要光害にも強くて処理も楽、そして星雲のモクモクが手軽に楽しめるモノクロHαナローバンド撮影。今回はモノクロナローバンドの画像処理についてまとめてみました。 ナローバンドデジカメ画像の特徴 今回は一つ作例を取り上げ、画像処理の一部始終をトーレスしていくことにしましょう。まず撮影直後の1枚のraw画像を見てみましょう。 赤のHα線(656nm)しか通さないフィルターを使用しているので当然カラーにすると真っ赤な画像になります。 でも、ヒストグラムを見てみるとG,Bチャンネルにも少しばかり感度があることが分かります。 GBチャンネルの画像はノイズだらけ もう少し詳しく見るために、RGBカラー画像とRGB各チャンネルのモノクロ画像を等倍でトリミングしてみました。 RGB画像を見ると、G,Bの輝点ノイズがけっこうあることがわかります。 GBチャンネルのレベルをRチャンネルに合わせて補正してみます。すると、GBチャンネルは極端にS/Nが悪いことが分かります。これはまあ当然のことではあります。 このノイズにまみれたGBチャンネルですが、筆者は完全に捨ててしまっています。 例えば彩度を0にすることでモノクロ化すると、GBチャンネルのノイズの影響が残ってしまうからです。 モノクロ化のタイミングと方法 モノクロ化するのは、素材画像を全てコンポジットし終えた後に行うのが良いでしょう。やり方は色々ありますが、筆者はPhotoshopの「チャンネル」タブでRチャンネルをコピーしてGBチャンネルにペーストしています。 この操作はPSの「アクション」として登録してあるのでクリック1発です。モザイクするときなどは、こういう地味な効率化がけっこう効きます。 別の方法としてはレイヤースタイルでRチャンネルのみにして、その上で彩度0にする方法もあります。この方法なら元画像を変更しないのでいつでも最初の状態に戻ることができるメリットがあります。 OIIIナローバンドの場合 本題から少しずれますが、参考までにO3フィルターのデジカメ画像を見ておきましょう。O3は496nmと501nmの2本の輝線がありますが、この波長はデジカメセンサーの緑と青のちょうど間、やや緑寄りにあります。Rは捨ててしまうとして、Bをどうするか。 BチャンネルはGチャンネルほど感度はないものの、Ｈαの際のGBよりはずっと感度があります。捨てるのも一つの方法ですが、うまく残せばS/Nが上がるかもしれません。このへんはまだ未解明です。 また、ベイヤー配列の場合、有効な画素数が1/4になってしまうRと比べてGの画素は1/2にしかなりません。このことを考慮すると、デジカメでのOIIIはHαよりも有利でであるといえましょう。 処理の実際(1)下処理 ダーク･フラット・コンポジットなどの素材画像の下処理は通常のカラー撮影と何ら変わりありません。筆者はディザリングしているのでダーク処理はほぼやっていませんが、そのへんは各人の環境で良いと思った方法でやるのがよいでしょう。 フラット処理はやっぱり大事 その中でもやはり一番重要なのがフラット処理です。 強い強調をするには、きちんとフラットを撮影して処理し、さらにていねいにかぶりを取ることが肝要です。 特に、干渉フィルターを使用する場合、フィルターの反射による「ムラ」が出ることがあるのに注意が必要です。 当然ではありますが、フラットの撮像は撮影時と同じ条件で、同じ場所にフィルターを入れて撮影する必要があります。 スタート・素材画像 では、実際に画像を処理するフローを順に追ってゆくことにしましょう。 DSS(Deep Sky Stucker)でコンポジットした直後の32bitのautosave.tiff画像。ダーク・フラットなし。「フラットが大事」とか言っておいて、ダークはおろかフラットも手抜きしています。（ミラーレスのα7Sの場合は、憎っくきミラーボックス蹴られがなく、PSの周辺減光補正だけでけっこう合うのです^^;;) ヒストグラム的には極端な露出不足ですが、200枚以上コンポジットしているため、画像には十分な情報が含まれており、この状態からでもちゃんと処理できます。 レベル調整・モノクロ化、16bit化 BGチャンネルをRチャンネルで上書きしてモノクロ化し、レベルを少し詰めます。早い段階でハイライトを飛ばしてしまうと後戻りできないので、ハイライトには余裕を持たせます。 Photoshopは32bitだと一部の機能しか使用できないため、ある程度レベルを詰めたら16bit化します。 ヒストグラムの山を広げる Camera Rawフィルターでヒストグラムの幅を広げます。 この操作はレベル調整やトーンカーブでやってもいいと思います。 周辺減光の補正 Camera rawの周辺減光補正でざっくり補正します。キャノンの328は非常に素直な特性なので、中心点0で補正量＋13程度でほどほど合いました。 フラットの追い込み さらにフラットを追い込みます。 コントラストを極端に上げる確認用の調整レイヤーを入れ、輝度のムラをあぶり出して（左）、グラデーションマスクで地道に補正していきます（右）。 この工程は通常のRGBカラーと同様なのですが、モノクロの場合は激楽。カラーだとRGB別にレベルを調整して明るさ・コントラストを合わせていかねばなりませんし、色かぶりの補正も大変。その点、モノクロは一切色について考える必要がありません。 下処理終了後の状態 かぶり補正まで終了した状態の素材下処理後の画像。 ここからあの手この手で強調をかけてゆきます。 処理の実際（２）強調処理いろいろ トーンカーブで強調 まず、ややこしいことはぜずに、トーンカーブだけで強調してみます。シャドウを落とし、ハイライトを持ち上げるS字状カーブを適用してみました。 同じトーンカーブをもう一回適用。さらに強調されてきました。そろそろハイライトの階調が飽和に近くなってきました。また、星雲は強調されているものの、「モクモク」「ウネウネ」感がありません。 明瞭度を上げてみる 「モクモク」「ウネウネ」感を出す一番簡単な方法は「明瞭度」を上げること。Photoshopの場合は、Camera rawフィルターで調整できます。 明瞭度を+100してみました。かなりモクモクしてきましたね。 さらに明瞭度を+100。かなりモクモクウネウネになってきました。RGBカラーだと「突き抜けたやり過ぎ」で破綻しているレベル。モノクロでもこれはちょっとやり過ぎかも。 等倍画像で比較してみます。明瞭度を上げるにつれて、ノイズが浮いてきているばかりでなく、星像がのっぺりとした円盤になって肥大しているのがわかります。 「明るさの最小値」で星像を小さくする 強調に伴って星が肥大してしまう問題は、天体写真の画像処理の最大の課題の一つです。いかにして星を強調せず淡い対象の細部を強調するのか？ ここでは比較的簡単に星を小さくする方法として「明るさの最小値」を使った方法をご紹介しましょう。 明るさの最小値とは？ 「明るさの最小値」フィルターの働きをざっくり言えば「指定されたピクセルの範囲で最も暗いピクセルに合わせる」処理です。Photoshopの場合、「フィルター/その他/明るさの最小値」から実行します。 星のエッジを削り取る働き 上の例はしきい値2.5pxで明るさの最小値を適用した例。小さな星がほとんど削り取られて消えてしまっているのがわかります。 このように「明るさの最小値」フィルターは輝度差の鋭いエッジを黒く削り取る効果があります。エッジのゆるい星雲には作用しにくいため、結果として星雲が強調されるというわけです。 明るさの最小値の副作用 しかし、明るさの最小値はかなり副作用の大きな処理です。星だけが小さくなるだけでなく、あらゆる輝度差の大きなエッジに作用するため、上の例のようにIC2177の鋭い暗黒星雲の切れ込みにも作用し、黒丸で塗りつぶしたかのようになってしまいます。 この作例の場合は閾値0.4pxでも十分星像縮小の効果が出ているため、このくらいがちょうど良さそうです。 また、応用としては高輝度部をマスクしてシャドウのみに「明るさの最小値」を強くかける方法や、閾値を何通りかに変えた画像をブレンドするなども考えられます。基本をマスターしたらいろいろと工夫してみてください。 できあがり 明るさの最小値0.4pxで星像を小さくしてから明瞭度+100でモクモクを強調したもの。ハイライトにだけ、さらに明瞭度を上げた画像を重ねています。 あまりややこしいことをしなくても、ここまであぶり出すことができました！ いかがでしたか？ モノクロHαナローバンドの画像処理といっても、RGBカラーの画像処理と基本は同じです。むしろ「色ごとのバランス」を意識する必要がない分、簡単であるともいえます。 「ハイライトからシャドウまで、いかに豊かな階調を出すか」という写真の基本を勉強するのはモノクロが一番なのです。 カラーの画像を強調しすぎて破綻させてしまうと眼も当てられませんが、モノクロの場合は「破綻してもモノクロ」。まだなんとか絵になります。モノクロで「攻め」の画像処理をマスターして、それをカラー画像で「優しく」応用してみましょう。 次回は、「モノクロは色がなくてつまらない」という根本問題！を解決する「Hαドーピング」についてです。お楽しみに！編集部山口 千宗kojiro7inukai@gmail.comAdministrator天文リフレクションズ編集長です。天リフOriginal