i。問題の理解：天体写真のノイズ
* なぜノイズがあるのですか？ デジタルノイズはいくつかのソースから生じます：
* 熱ノイズ（暗い電流）： カメラセンサー内の熱は、不要な信号を生成します。 これは、天体写真で一般的な長い曝露で特に問題があります。
* ノイズを読む： 曝露後にセンサーの読み取り中に生成された電子ノイズ。
* ショットノイズ（ポアソンノイズ）： 各ピクセルに衝突する光子の数の統計的変動。 これは光の性質に固有のものであり、すべての画像に影響しますが、弱い信号ではより顕著になります。
* アンプグロー： 一部のセンサーは、画像の角や端に不要な輝きを示します。
* 軽い汚染： 不要な周囲光はノイズに寄与します。
* 信号対雑音比（SNR）： 重要な概念。 SNRは、望ましい天文信号（星、星雲、銀河からの光）と望ましくないノイズの比率です。 SNRを増やすことは、スタッキングの主な目標です。
ii。解決策：露出スタッキング
* 原則： 同じターゲットの複数の露出を取り、それらを平均化することにより、信号（天文オブジェクト）は直線的に追加されますが、ノイズはランダムに追加されます（理想的には、画像の数の平方根として）。 これにより、SNRが劇的に改善されます。
* 利点：
* ノイズの減少： 上記のように。
* ダイナミックレンジの増加： より広い範囲の輝度レベルをキャプチャします。
* 明らかにされたfainterの詳細： ノイズはかすかなオブジェクトを曖昧にします。スタッキングがそれらを明らかにします。
* 悪いピクセルの緩和効果： スタッキングは、個々のバッドまたは「ホット」ピクセルの効果を滑らかにするのに役立ちます。
iii。 ワークフロー：キャプチャから最終画像まで
a。画像取得（射撃）
1。カメラ設定：
* iso（gain）： カメラに最適なISOを見つけるために実験してください。 低すぎると、処理中に読み取りノイズを拡大して増幅する可能性があります。高すぎると、星を飽和させるか、過度の熱ノイズを生成する可能性があります。 * Unity Gain*（1つの電子=1 ADU）は、多くの場合、良い出発点です。 多くの最新のカメラには、「読み取りノイズが低い」ISO設定があります。
* aperture： レンズまたは望遠鏡を可能な限り幅広い開口部（最低fナンバー）で使用して、最も光を収集します。
* フォーカス： バティノフマスク、ハートマンマスク、または電子フォーカシングエイズを使用して、正確な焦点を達成します。 わずかなフォーカスエラーは、積み重ねの取り組みを台無しにします。
* 暴露時間： 実験して、過度の星の後続なしで詳細をキャプチャする最適な露出時間を見つけます（ガイド付きマウントを使用している場合）または明るい星を過剰にします。 「500ルール」（500 /焦点距離=最大露出時間）は出発点ですが、カメラセンサーのピクセルサイズを考慮して、より正確な式を使用します。 ガイド付きマウントの場合、多くの場合、長い露出（3〜10分）が望ましいことがよくあります。
* 画像形式： 生形式で撮影します（例：.cr2、.nef、.arw）。 これにより、ほとんどの画像データが保持され、処理中に柔軟性が向上します。
* クリッピングハイライトを避けます： 画像の最も明るい部分（星）を露出しすぎないようにしてください。 これを監視するには、カメラのヒストグラムを使用してください。 最も明るいピークを飽和のすぐ下に保ちます。
2。暴露の数：
*より多くの方が一般的に優れていますが、リターンが減少しています。 最低10〜20のライトフレームは、良い出発点です。 可能であれば、30-50以上を目指してください。
3。マウント＆トラッキング（深層オブジェクトには必須）：
* 赤道マウント： 地球の回転によって引き起こされる星の見かけの動きを追跡するために重要です。 ドイツの赤道マウント（GEM）は一般的なタイプです。
* ガイド（オプションですが、強くお勧めします）： Auto-Guidingは別のカメラと望遠鏡を使用して、ガイドスターを正確に監視し、マウントの追跡エラーを修正します。これにより、はるかに長い露出が可能になります。
4。キャリブレーションフレーム（高品質の結果には重要）： これらは、ライトフレームを調整し、一般的なノイズパターンを削除するために撮影された特別な画像です。
* ダーク： *同じ露出時間、ISO、および温度 *がライトフレームとして撮影されていますが、レンズキャップ（または望遠鏡が覆われています）があります。 これらは、熱ノイズ、ホットピクセル、アンプグローをキャプチャします。 少なくとも20〜30個のダークフレームを取ります。一部のカメラは、ダークフレームを自動的に差し引くことができます（長い露出騒音の低減）が、ポスト処理で暗い減算を処理する方が良いです。
* バイアス（またはオフセット）： 可能な限り短い露出時間と、レンズキャップをオンにして、ライトフレームと同じISO *で撮影します。これらのキャプチャリードノイズと、カメラの電子機器によって追加されたその他の一定のオフセット。 少なくとも50〜100のバイアスフレームを採用します。
* フラット： レンズまたは望遠鏡の前に配置された *均一に照らされた表面 *（たとえば、タブレットスクリーン、テレスコープの上に伸びたTシャツ）で撮影。 フラットの目的は、センサー上のダストモートを修正し、光学システムでのvignetting（端に向かって暗くする）、および不均一な照明を修正することです。 20〜30個のフラットフレームを取得します。 露出時間は、適切な信号を取得するのに十分な長さである必要がありますが、過剰抽出ほど長くはありません。カメラのダイナミックレンジの約1/3〜1/2のADU値を目指します。 カメラを回転させるか、光学要素を変更した場合は、フラットを再テイクしてください。
* ダークフラット（オプションですが、最良の結果に推奨されます）： *同じ露出時間とISO *でフラットフレームと撮影されますが、光源がオフになります。彼らはあなたのフラットフレームに存在する熱ノイズを補います。 20〜30のダークフラットフレームを取得します。
b。前処理（キャリブレーション、アライメント、およびスタッキング）
1。ソフトウェア： いくつかのソフトウェアオプションが利用可能です。 いくつかの一般的な選択肢は次のとおりです。
* deepskyStacker（DSS）： 無料で、広く使用され、初心者に最適です。
* pixinsight： 強力だが、より複雑な（そして高価な）。 高度な天体写真処理の業界標準と考えられています。
* siril： 無料でオープンソース、人気を博しています。
* Astro Pixel Processor（APP）： 評判の良い別の商業オプション。
2。キャリブレーション： これは、前処理の最初のステップです。ソフトウェアは、キャリブレーションフレームを使用して、ライトフレームからノイズとアーティファクトを削除します。
* 暗い減算： 各明るいフレームからマスターダークフレームを減算して、熱ノイズとホットピクセルを削除します。
* バイアス減算： ライトフレーム、ダークフレーム、フラットフレームからマスターバイアスフレームを減算して、読み取りノイズやその他の電子オフセットを削除します。
* フラット補正： マスターフラットフレームでライトフレームを分割し（該当する場合は、マスターダークフラットまたはバイアスフレームを差し引いた後）、ビグネットモートとダストモートを修正します。
3。 alignment（登録）： ソフトウェアは、各校正されたライトフレームを分析し、それらを共通の参照フレームに整列させます。 これは、望遠鏡または大気の歪みのわずかな動きを補います。ソフトウェアは各画像内の星を検索し、それらを参照ポイントとして使用します。
4。スタッキング（統合）： ソフトウェアは、ピクセルごとにピクセルを合わせて、アライメントしたライトフレームを平均します。 これにより、ノイズが減少し、信号対雑音比が増加します。ソフトウェアはさまざまなスタッキング方法を提供します。
* 平均スタッキング： ピクセル値の単純な平均化。 初期結果に適しています。
* スタッキング中央値： すべてのフレームで各ピクセルのピクセル値の中央値を取得します。 外れ値（衛星トレイル、宇宙線など）の除去に有効。
* シグマクリッピング： 平均化前に外れ値のピクセルを識別および拒否する統計的方法。 かすかな詳細を失うことなく、ノイズやアーティファクトを削除するのに適しています。 DSSはKappa-Sigmaクリッピングを使用し、Pixinsightはより高度なオプションを提供します。
5。出力： スタッキングプロセスは、単一のキャリブレーション、整列、積み重ねられた画像を生成します。この画像は、通常、最大ダイナミックレンジを保持するために32ビットの浮動小数点形式（.tifまたは.fitなど）です。
c。後処理（画像強化）
1。ソフトウェア： 積み重ねられた画像の詳細を引き出すには、ポストプロセッシングが不可欠です。
* Adobe Photoshop： 画像編集用の汎用性の高いツールですが、天体写真用に特別に設計されたプラグインが必要です（天文学ツール、Noel Carboniのアクションなど）。
* pixinsight： ノイズリダクション、ストレッチング、カラーキャリブレーション、ディテールエンハンスメントなど、天体写真処理のための包括的なツールスイートを提供します。
* gimp： Photoshopに代わる無料でオープンソース。
2。一般的な後処理ステップ：
* ストレッチング（ヒストグラム変換）： 積み重ねられた画像は通常非常に暗いです。ストレッチングはダイナミックレンジを拡張して、かすかな詳細を表示します。 以下を含むさまざまな方法が存在します。
* 線形ストレッチング： 白黒点の簡単な調整。
* 非線形ストレッチング： 曲線調整、ヒストグラムの均等化、マスクされたストレッチ（PixInsight）などのより洗練された方法は、明るい領域を過剰に露出せずに詳細を引き出します。
* バックグラウンド抽出/削減： 軽い汚染勾配と残りの不均一な照明を除去します。 Pixinsightの動的背景抽出（DBE）および自動バックグラウンド抽出装置（ABE）は非常に強力です。
* ノイズリダクション： 次のような手法を使用して、ノイズをさらに削減します。
* ガウスブラー： シンプルですが、詳細をぼやけする可能性があります。
* マルチスケール線形変換（MLT）（PixInsight）： さまざまなスケールでノイズリダクションを適用して詳細を維持する、より洗練された手法。
* tgvdenoise（pixinsight）： 高度なノイズリダースアルゴリズム。
* topaz denoise ai： 商業ノイズリダースソフトウェア、非常に効果的ですが、サブスクリプションが必要です。
* シャープニング： 次のようなテクニックを使用して、細かい詳細を強化します。
* 非シャープマスク： 古典的なシャープニングテクニック。
* デコンボリューション： 大気の視覚と光学的欠陥のために失われた詳細を回復します。 （ポイントスプレッド関数またはPSFが必要です）
* ローカルヒストグラム均等化（LHE）： 画像の局所領域でのコントラストを改善します。
* カラーキャリブレーション： 正確で心地よい色を保証します。 方法は次のとおりです。
* バックグラウンド中和： 背景の空をニュートラルな灰色に設定します。
* カラーキャリブレーション（PixInsight）： 星の色を使用して、全体的な画像色を調整します。
* 測光カラーキャリブレーション（PixInsight）： 星の明るさのデータベースを使用して、カラーキャリブレーションを実行します。
* 星縮小（オプション）： 星のサイズと明るさを減らして、周囲の星雲や銀河を強調します。 Pixinsightのスターマスクと形態学的変換は有用です。
* 色の強化： 曲線調整、飽和調整、およびHDRマルチスケール変換などの特殊な技術を使用して、星雲やその他のオブジェクトの色を強化します。
* 最終調整： 輝度、コントラスト、飽和、シャープネスを調整して画像を微調整します。
iv。 ヒントとベストプラクティス
* 最後の暗いフレーム： カメラがまだ同じ温度にある間に、明るいフレームの直後に暗いフレームを取るのが最善です。
* 温度制御： 可能であれば、冷却されたCCDカメラを使用して熱ノイズを最小限に抑えます。 DSLRまたはミラーレスカメラを使用する場合は、涼しい夜に撮影してみてください。 涼しい夜に撃つことができない場合は、暗いフレームを取る前に、少なくとも1時間はカメラを周囲温度に順応させてください。
* ISOでの実験： 信号強度と読み取りノイズのバランスをとるカメラの最適なISO設定を見つけます。
* 正確な焦点： 非常に重要です！バティノフマスクまたはその他の集中援助を使用してください。
* 正確な追跡： 特に長い露出の場合、鋭い画像には適切な追跡が不可欠です。
* 軽い汚染フィルター： 光汚染フィルターを使用して、人工源から不要な光をブロックします。
* ディザリング： 各曝露の間に望遠鏡の位置をわずかにシフトします（数ピクセル）。 これにより、固定パターンノイズを平均化し、全体的な画質を向上させるのに役立ちます。ほとんどの最新のキャプチャソフトウェアには、ディザリングオプションがあります。
* 機器をきれいに保つ： センサーまたは光学系のほこりが画像に表示されます。定期的に機器を掃除します。
* 練習、練習、練習： 天体写真は挑戦的であるがやりがいのある趣味です。 最初の結果に落胆しないでください。 学習と実験を続けてください！
* オンラインコミュニティに参加： アドバイス、ヒント、インスピレーションを得るために、他のAstropotographersとつながります。
v。 DeepskyStacker（DSS）を使用したワークフローの例
1。オープンライトフレーム： ライトフレームをDSSにロードします。
2。オープンダークフレーム： 暗いフレームをロードします。
3。オープンフラットフレーム： フラットフレームをロードします。
4。オープンバイアス/オフセットフレーム： バイアス/オフセットフレームをロードします。
5。「写真を登録した後のスタック」を確認してください
6。「マスクされた画像の作成」を確認します これにより、処理中の詳細を保護するのに役立ちます。
7。「すべてのチェック」をクリックします。 DSSは、各フレームで何をすべきかを計算します。
8。「OK」をクリックします 登録プロセスを開始します。
9。「スタック画像」をクリックします。
10。設定を選択： ほとんどの目的で、デフォルトのスタッキング設定は問題ありません。 「平均的な」スタッキングは開始するのに適した場所です。 DSSのKappa-Sigmaクリッピングは、外れ値の除去に適しています。
11。「OK」をクリックしてスタッキングを開始します。
12。積み重ねられた後、積み重ねられた画像が自動的に表示されます。ここから、レベルと曲線を調整して味わうことができます。 Photoshopまたは別の画像エディターでさらに処理するために、16ビットTIFFファイルとして画像を保存します。
これらの手順に慎重に従うことで、天体写真の画像のデジタルノイズを大幅に減らし、夜空の隠された美しさを明らかにすることができます。頑張って、晴れた空！