天体写真と総露出時間

最優秀受賞へのコメント、皆さん、ありがとうございました。その中で、「デジカメはもっと露出しようよ」という呼びかけに対して、多くの反響をいただきました。この件にかんして、ちょっと補足説明をしたいと思います。

私は、経験的に思う事なんですが、結局は天体写真の品質はその中に詰まっている情報量と思うんです。

天体写真の品質 = 情報量

つまり、いかに情報を集めて、情報ロスなく処理するか。これにつきると思うんです。
で、ここでいう情報とは、解像度の議論を抜きにすれば、光の量と同じだと思います。つまり

天体写真の品質 = 集めた光の量

で、集めた光の量は何に比例するかと言えば、

集めた光の量 = 総露出時間×センサーサイズ/F値の２乗

センサーサイズとF値は機材で決まってしまいますので、我々が考慮するべきは、総露出時間ということになります。結局、

天体写真の品質 = 総露出時間

ということになります。当たり前といえば、当たり前の結論です。もちろんガイド精度とかも品質には影響しますが、しかし、これらは情報ロスの方の議論になると思います。

（この天体写真＝情報という概念はだいぶ昔、Yちゃんさんが最優秀の手記で言っていたことで、そのときは実感はなかったのですが、最近はなんか良く分かるような気がしてきました。やっぱあの人はすごい。）

さて、ここからが本題ですが、私の持論として、総露出時間が同じなら、その他の撮影パラメータ、手法、合成方法などはあまり関係ないような気がします。つまり一コマの露出時間やISO感度、コンポ枚数、モザイク枚数とか関係なく、単純に総露出時間で元画像のもつポテンシャルは決まるような気がします。

よく問題になるのがISO感度です。低感度か高感度か？
高感度になると当然ノイズは増えます。しかし撮影時間が短くなるので、多くの枚数撮影できコンポすればノイズは減ります。ですから結局同じことと思います。

ISO1600 10分 1枚
ISO3200 5分2枚コンポ

もちろん、厳密にデータをとり、客観的に比較すれば差はあるのかも知れません。ただ、私の経験上から言えば、そんな差はないような気がします。おそらく、ISO感度とノイズの量は指数関数の関係にあると思いますが、常用感度設定の範囲ならほぼ比例関係で近似できるのではないでしょうか。

もし、低感度の方が絶対的にいいというなら、みんな低感度で撮っていると思います。実情は低感度で撮っている人も居れば、私みたいに高感度で撮っている人も居ます。みんなバラバラということは結局はどうでもよいということではないでしょうか？（一時ISO100や200が良いという議論がありましたよね）

さて、ISO感度が決まれば、必然的に一コマあたりの露出時間が決まります。というのは、ヒストグラムの山を中央に持ってくるため、露出時間は自動的に決まります。ただ、ヒストグラムの山が中央というのも、あまり根拠はないのですが、私の経験をいくつか言うと。

一度、明らかに露出不足（山が左より）の画像と普通の画像をモザイクしたことがありますが、露出不足の画像はコントラストが高く（=階調が荒く）、うまくモザイクできなかったことがあります。

露出オーバー（山が右によりすぎ）の画像を真剣に画像処理したことがありますが、星の周りがすぐ飽和してしまって、星がシャープに処理できなかったことがあります。ただ星雲に関しては普通でした。

この経験から言うと、やっぱ中央がいいのかな、と思います。まぁ極端に左右によっているのは良くないでしょう。

さて、露出時間が決まれば、総露出時間を決めるのはコマ数（撮影枚数）になります。

ここで、持論ですが、私は常々次のように思っています。

コンポジットとモザイクは同等。

何が同等かとうとノイズレベルを含めたすべての品質です。私にとって、２枚の写真をコンポジットすることとモザイクすることはまったく同等です。ですから、２枚モザイクするなら、コンポ枚数は半分でいいと思っています。逆にモザイクしないなら、コンポ枚数を増やさないといけないと思っています。いずれにしても大切なことは総露出時間です。

このコンポジットとモザイクの同等論をノイズレベルから見ていきましょう。

２枚の写真を加算平均するとノイズレベルは半分になります。

次に２枚の写真をモザイクします。そうすると画素数は２倍になります。ここで1/2にビニングするとします。ビニングするということは隣のビットと加算して平均することですから、ノイズレベルは半分になります。したがって、加算平均と同じです。

私はビニングしないと言うかも知れません。しかし、人間の目は１ビットは見分けられません。人間の目は数ビットあるいは数十ビットをひとまとまりとして認識します。したがって、これは加算平均していることと同じです。

つまりノイズレベルに関してはコンポジットとモザイクは完全に同等です。階調に関しても似たような議論で同等といえますが、これ以上理屈っぽい話をすると引かれるので、もうやめます。

コンポジットは情報の時間的集積です。モザイクは情報の空間的蓄積です。どちらも情報量は同じです。

総露出時間をかければかけるほど、情報が画像に蓄積されていきます。たくさんの情報をもった画像は、すばらしいポテンシャルをもっています、そして処理しだいで、どのようにでも変形できます。淡い星雲を出すのもよし、階調を豊かにするのもいいです。たくさんの情報が詰まっているからこそ、何でもできるのです。そして、たくさんの情報を持った画像は処理が楽です。

画像処理はへたくそなほど情報ロスを起こしやすいのですが、もともと情報量が多いので、多少のロスは我慢できます。

この感覚というのは実際にやってみれば体験できると思います。一度だまされたと持って、やってみて下さい。ほんと画像処理が楽ですよ。画像処理に２時間かけるなら撮影に２時間かけた方がよっぽどいいです。