何枚必要なのか？ 率直な答え

「撮れるだけ撮れ」が定番のアドバイスで、間違いというより役に立ちません。セッションを計画する方法も、いつやめるべきかを知る方法も、先週の 2 時間が今週の 3 時間より目に見えて良いものを生んだ理由を理解する方法も与えてくれないからです。

率直な答えはあり、それは一つの関係から導かれます。

算術

信号はフレーム数に比例して線形に積み上がります。ノイズはランダムなので一部打ち消し合い、平方根でしか増えません。したがって比は √N で改善します。

この一つの事実に、多くの人が驚く帰結があります：

枚数	1 枚に対する改善
4	2 倍
16	4 倍
64	8 倍
256	16 倍
1024	32 倍

品質を倍にするたびに、枚数は 4 倍 かかります。

だから 10 枚から 40 枚は劇的で、200 枚から 260 枚は見えない。30 % 多くのデータを足して 14 % の改善を得たわけで、14 % は写真で目が確実に気づく範囲を下回ります。何も間違っていません。目に映らない量の改善を買ったのです。

実用的なルール：目に見える一段上を望むなら、少し足すのではなく 4 倍にする計画を。 50 枚でまずまずのものが得られたなら、次に見える段階は 200 枚です。70 枚ではありません。

読み出しノイズがサブ露光時間を決める

同じようには平均で消えない第二のノイズ源があります。センサーを読み出すたびに固定のペナルティが加わります。露出時間には依存しません ―― 5 秒フレームも 500 秒フレームも、それぞれ正確に一回ずつ払います。

つまり与えられた総積算時間は、それを何個に切り分けたか に比例して読み出しノイズを抱えます：

• 90 分を 10 秒サブ 540 枚で → 読み出しノイズ 540 回分
• 90 分を 5 分サブ 18 枚で → 18 回分

集めた光は同じ。読み出しのペナルティはおよそ 30 分の 1。

これが、総時間が同じでも淡い対象でガイド付き機材がスマート望遠鏡を引き離す理由のすべてです。より多くの光子を集めているのではありません。センサーを読み出す回数がはるかに少ないのです。

ルール：架台が確実に追尾できる最長のサブ露光を使う。 これは処理ではなく機械の問題で、淡い対象では他のすべてを支配します。

反対方向の圧力は明らかです ―― 流れた 300 秒フレームには何の価値もなく、失ったフレームはわずかにノイズの多いフレームより高くつきます。採用率が高いままでいられる長さを見つけて、そこに留まってください。

「十分」とはどのくらいか

まずまずの空を前提にした、おおまかな目安：

明るい対象 ―― オリオン大星雲の中心、プレアデス、アンドロメダの中心、月。20〜50 枚で本当に良い結果が得られます。ノイズフロアと戦わなくて済むほど明るく、時間を足しても得るものは少ない。

中程度の対象 ―― メシエ天体の銀河や星雲の大半。100〜300 枚。√N の曲線が本当に仕事をし、1 時間足すごとにまだ差が見える領域です。

淡い対象 ―― 星雲の外縁、積分流星雲、淡い潮汐尾。500 枚以上。ただし正直に言えば、ここでは枚数よりサブ露光時間と空の質のほうが重要です。読み出しノイズや空に制限されているなら、枚数だけでは救えません。

惑星 ―― まったく別の領域。何千枚も欲しい。大半を捨てるからです。ラッキーイメージングは最も鮮明な一部を残すので、5,000 枚の 10 % で良いものが 500 枚残り、仕事をしているのはインテグレーションではなく 選別 です。

三つの限界と、その見分け方

フレームを足して効くのは、フレームが制限要因である場合だけです。よくある、そうでない三つ：

読み出しノイズに制限されている。 非常に短いサブでは、ノイズフロアは空の光子ではなく読み出しで決まります。フレームを足せばまだ効きますが、ゆっくりで、固定コストを繰り返し払うことになります。症状： 長い積算、頑固にノイズの多い背景、短いサブ。対策： 枚数ではなく、より長いサブ。

空に制限されている。 明るい空の下では背景が支配的で、淡い信号はそれを超えないかもしれません。S/N は √N で改善し続けます ―― でも「検出できない」の √N は、やはり検出できません。症状： 明るい背景、積算をどれだけ増やしても現れない淡い領域。対策： より暗い空か、光害の大半を遮るナローバンドフィルター。

位置合わせが限界。 レジストレーションが半ピクセルの誤差を残しているなら、フレームを足すことは、わずかにずれたデータをさらに足すことです。スタックは滑らかになり、鋭くはなりません。症状： 枚数でノイズは下がるのにディテールが決して改善せず、星がピントの状態と合わない甘さで見える。対策： レジストレーションが回転を扱えるか確認する ―― すべてのスマート望遠鏡を含む、あらゆる経緯台で重要です。

最後のものは空を責める前に確認する価値があります。シーイングの悪さとまったく同じに見え、人はこれで何シーズンも失うからです。

一回で決着がつく診断

セッションをスタックします。次にその 半分 ―― 1 枚おき ―― をスタックし、同じストレッチで二つを比べます。

• 全部のほうが明らかに良い？ フレームが効いています。もっと撮ってください。
• ほとんど区別がつかない？ 上の三つの限界のどれかに当たっています。枚数を増やしても直りません。別の何かを変えてください。

これは処理を一回余分に走らせるだけで、どんな経験則より多くを教えてくれます。他人のではなく、あなたのデータ、あなたの空、あなたの機材で計測されたものだからです。

除去には最低枚数が要る

生の枚数に本当に依存するものが一つ：外れ値の除去です。

8 枚では分布を推定できません。どのクリッピング法も少なすぎるサンプルで動いていて、積極的な除去は外れ値を除くと称して本物の信号を捨てます。失敗の仕方は微妙です ―― 画像は きれい に見えて、静かに淡いディテールを失っている。壊れて見えません。少し空虚に見えて、画面上に理由を教えるものは何もありません。

実用的な閾値：

• 8 枚未満： 単純平均か中央値。人工衛星の軌跡は受け入れる。安全に除去することはできません。
• 8〜15 枚： ウィンザー化クリッピング。外れ値を捨てるのではなく大多数側へ引き寄せます。
• 15 枚超： 通常のシグマクリッピングが安全になります。
• 15 枚超で透明度が流れている： 線形フィット・クリッピング。スタック全体にわたる滑らかな流れを想定内として、そこから外れたものだけを除きます。

最後のケースは知っておく価値があります。薄雲が入ってきたり、対象が光害ドームへ沈んだりすると、フレームは 本当に 異なります。シグマクリッピングは範囲の両端のフレームを外れ値として扱い ―― 暗い側のものはしばしばその夜で最も澄んだフレームです。間違っていると仮定した手法に、最良のデータを失うのです。

で、何枚？

• まずサブ露光時間。 架台が確実に追尾できる最長。これが読み出しノイズを支配し、読み出しノイズが淡い対象を支配する。
• 次に枚数、4 倍単位で。 50 → 200 → 800。20 % 足すのは計画ではない。
• きちんとした外れ値除去が欲しいなら、最低 15 枚。
• 上のどれも ―― この記事も含めて ―― 鵜呑みにせず、半分スタックのテストで確かめる。

そして半分のスタックが全部のスタックと同じに見えたら、次の晴夜は同じ対象をもっと撮るより、別の対象に使うほうがいい。