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ショックコード交換


普段の天体撮影時、野外で当然椅子に座るわけですが、この椅子として使用しているのが、軽さ・コンパクトさと座り心地を両立させたことで一躍名を馳せた「Helinoxチェア」です。私が使っているのは「Helinoxチェア エリート」(販売終了品)というモデルになります。


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この椅子、収納状態だと幅35cm、太さ10cmほど。重量は900g台と非常にコンパクトです。


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収納袋の中にはポールと座面シートが入っています。ポールはちょうどテントのポールと同じような感じで、中にショックコード(ゴム紐)が通してあります。


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このポールを組み立てて座面シートを張ると、立派な大きさの椅子になるという寸法です。


軽量かつコンパクトなこの椅子、2014年夏に購入したものですが、7年もたってさすがにショックコードがデロンデロンに伸びきってしまいました。テンションがかからないため、椅子を少しでも持ち上げると足のパイプが簡単に抜けてしまう始末。さすがに不便極まります。



そこで、ショックコードを自分で交換してみることにしました。方法自体は「ヘリノックスチェア ショックコード」あたりで検索するとぞろぞろ出てきますので、それらの情報を参考にします。


まず、必要なコードの長さですが、各部位の長さを測るとおおよそこんな感じ。


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トータルで(78cm + 50cm)×2+30cm = 286cm……おおよそ3mもあれば足りそうです。とはいえ、自分の不器用さ加減には自信がありますし、余裕があって困ることはないので長めに買っておきましょう。


ショックコードの太さはおよそ4mmほど……ということで、Amazonでこちらを2つ購入。

これなら失敗しても余裕がありますし、余ったら余ったで次回以降に有効に使えそうな気がします。*1


さて、実際の交換作業ですが、やること自体は簡単です。


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各パイプの末端には留め具があって、これを引っ張り出すとショックコードが見えてきます。コードは結び目が作られた状態で留め具にはまっているだけ。


この留め具を外し、結び目を切り取ってコードをパイプから抜き取り、新品のコードに入れ替えます。新品の状態でのコードの長さはもはや分からないので、今回は各部位の長さと同じ長さにコードを切り取って使用しました。結び目が作られる分、適当に短くなっていい感じのテンションがかかりそうな気がします(^^;


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なお、新品のコードを通す際ですが、写真のように先端にテープかなにかを巻いておくと、細い部分も通しやすくなって楽に作業ができます。最後にパイプからコードの端を出す際は、普通は長さ的にコードの端が出てこないはずなので、あらかじめコードの端に紐か何かを結び付けておいて、それを引っ張り出すようにするとスムーズです。


結局、それほどかからずにコードの交換は終了。ヘリノックスチェアは構造上、ゴムを伸ばした状態で保管することになるので果たしてどのくらい持つのか分かりませんが、最初から入っていたコードよりは頑丈そうなので、かなりの年数耐えてくれそうな気がします。


最近はヘリノックスチェアの構造を真似た、廉価な「似非ノックス」とでもいうべきチェアも多いですが、それらも同様の方法で補修できるはずです。

*1:今回は4mmの太さのものを使いましたが、細いところにコードを通す工程があるので、3mmくらいのものの方が作業の難易度は低いかもしれません。強度は若干落ちるかもしれませんが、実害が出るほどではないと思います。

部分月食

前回の皆既月食から約半年、19日は食分0.978の部分月食……というか、「ほぼ皆既月食」でした*1 *2。5月の月食の時は雲に阻まれ、ほとんど月が見えなかったので、リベンジと行きたいところです。
hpn.hatenablog.com


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ところが、直前に晴天が続いていたにも関わらず、19日に限って空模様が怪しい感じに。気象庁によれば関東の南海上で低気圧が発生する予報で、Windy(ECWMF)の予想を見る限り、その余波で関東にも広く雲がかかりそうです。救いは上層雲がメインになりそうな点で、巻雲や薄い巻層雲(いわゆる薄雲)ならまだチャンスありそうです。


もっとも、5月の時も上層雲がメインだったけど、雲が分厚すぎて惨敗したわけですが……orz



ともあれ、出撃しないことには見られるものも見られません。台車に荷物をごっそり載せて、事前にロケハンしておいた3kmほど先の河川敷……正確には堤防の上に向かいます。今回は月が欠けたまま昇ってくる「月出帯食」ですので、東北東の見晴らしがいいことが絶対条件。1.5kmほど離れたいつも使っている公園は、その方面の見晴らしが悪いので、やむをえずです。


ただ、距離が倍近くも長い上に高低差も3倍ほど、とどめに路面の状態もあまり良くなくて、かなり体力を消耗しました。よほどのことがないと、正直あまり利用したくないですね(^^; *3


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それでも小1時間かけて、月出1時間半前の午後3時ごろには現地に到着。機材を展開します。


今回は

  • ED103S+SDフラットナーHD+EOS KissX5+SXP赤道儀(撮影用)
  • MAK127SP+AZ-GTi(眼視用)
  • ミニボーグ60ED+K型経緯台+Manfrotto 190プロアルミニウム三脚3段(眼視用)
  • ニコン 10×42HG L DCF(双眼鏡、手持ち)

というラインナップ。眼視用を2台用意したのはギャラリーが多いだろうことを見越したもので、特にミニボーグの方はフリップミラーを装着することで背の低い子供でも覗きやすいようにしています*4


空模様は、案の定というかなんというか、東から南の低空にかけて雲が目立ちます。切れ目は十分あるので全くの坊主ということはなさそうですが、薄雲がこれだけたなびいていると露出のコントロールになかなか苦労しそうです*5



ところで、こちらが準備している最中、近くを通りかかった神奈川県警の警官がバイクから降りてきました。悪名高い(失礼っ!)神奈川県警のこと、「すわ、職務質問か?」と思ったら……


 警官 「今日って、えぇと……月食なんでしたっけ?」
 HIROPON 「ええ。欠けた状態で月が昇ってきて……一番欠けるのは6時ごろですかね」
 警官 「あ~、6時かぁ……。8時ごろには……」
 HIROPON 「終わってますね」
 警官 「orz」


ということで、単に月食に興味があるだけでした。お仕事お疲れ様です(^^;


やがて、日が暮れて月が昇ってくるはずの時刻に。そのまましばらく待っていると……


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16時49分49秒 ED103S+SDフラットナーHD(D103mm, f811mm) SXP赤道儀
Canon EOS Kiss X5, ISO100, 露出1/4秒
地平座標になるよう画像を回転

出ました!半月状に欠けた月が昇ってきます(食分0.41)。とはいえ、普段の満ち欠けとは違い、半月状の月がまっすぐ立ったまま昇ってくるので違和感がすごいです。高度が低い(このとき約3度)ので、少し楕円形にひしゃげて見えています。


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ところが、そのあとはすっかり雲が厚くなり、月の姿はほとんど見えなくなってしまいます。本当は17時12分~13分ごろに国際宇宙ステーションISS)が(見かけ上)月の近くまで飛んでいくのが見られるはずだったのですが、とてもそれどころではありません。


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17時37分3秒 ED103S+SDフラットナーHD(D103mm, f811mm) SXP赤道儀
Canon EOS Kiss X5, ISO100, 露出5秒

再び月が見え始めたのは、小1時間ほどたった17時半ごろ。この時で食分0.88です。このころになると、こちらの望遠鏡を見かけて多くの方が集まってきて、ちょっとした規模の「即席観望会」になりました。幼稚園児~小学校低学年くらいの子供たちも含めて少なくとも十数人、延べ人数で言うと確実に20人以上はいらしたでしょうか。眼視用の望遠鏡を複数用意しておいた甲斐があるというものです。


月食の説明や、こちらが今まで撮影した写真などを見せたりしているうちに月食はどんどん進み……ついに食の最大に。


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18時4分16秒 ED103S+SDフラットナーHD(D103mm, f811mm) SXP赤道儀
Canon EOS Kiss X5, ISO100, 露出10秒

この写真はほとんど強調していないので、ほぼ見た目通りです。欠け際が青っぽく色づく「ターコイズフリンジ」もよく分かります。眼視でも見ましたが、想像以上にカラフルで美しい眺めでした。


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昔はフィルムの性能の限界もあって「ターコイズフリンジ」の存在が知られていなかったのですが、一方でスケッチでは欠け際に緑~青の色味を感じていると思われる描写もありました。例えば上のは「天文ガイド」1990年5月号のページですが、フィルムでは一面オレンジなのに対して、スケッチは実にカラフルで、おそらく実際にはこう見えていたのだったのだろうなと思わせます。絵心があればこうした記録方法も重要かもしれません。



その後はまた雲が厚くなり、月は全く見えないか、せいぜい雲越しにぼんやりした姿を見せる程度に。食の最大も過ぎたということで「即席観望会」も自然とお開きになりました。


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19時46分41秒 ED103S+SDフラットナーHD(D103mm, f811mm) SXP赤道儀
Canon EOS Kiss X5, ISO100, 露出1/125秒

こちらも、一応本影食の最後まで見届けて終了です。全体を通して天気は今一つでしたが、ハイライトは見られましたし、多くの方に喜んでいただけたので満足です。


最後に、ちょっとした反省点というか気づいた点としては、思った以上にスマホで撮影しようとされる方が多かった点でしょうか。スポット測光のやり方とかをきっちり説明できれば良いのですが、特にAndroidは機種によって操作も様々な上、「測光?なにそれ?」というレベルの人も少なくなく、なかなかそこまで手が回らないのが実情です。撮影中のPC画面を撮影してもらうのも一つの手とはいえ、うまい方法があるといいのですが……。

*1:「140年ぶり!」などと騒いでいたマスコミもありましたが、この食分自体は皆既月食の経過中に普通に見られるものですし、特に珍しいものではありません。ちなみに次の皆既月食は来年の11月8日。しかも、月食中の月によって天王星食が起きるというオマケつきです。

*2:Twitterを見ていると、「大部分月食」と言っている方もおられました。ダブルミーニングっぽくてうまい言い方かもしれません。

*3:というか、自重含め100kg以上の台車を押して運ぶとかいうこと自体が酔狂の極みなのですけど。

*4:実際には、三脚は写真の状態よりもさらにずっと低くしています。

*5:実際、欠け具合と高度を勘案した露出表を作っておいたのですが、薄雲の「減光フィルター」がかかっていることが多く、全く役に立ちませんでした。

冷却CMOSカメラの撮影条件テスト

HIROPONは激怒した。必ず、かの邪智暴虐の光害を除かなければならぬと決意した。HIROPONには物理・数学がわからぬ。HIROPONは、バイオ研究者である。遺伝子を切り貼りし、大腸菌と遊んで暮して来た。けれども画質に対しては、人一倍に敏感であった。

オサマ・ダッ・ズァーイー「走れHIROPON ~リンリンランランソーセージ~」(民明書房文芸部 刊)より*1


……というわけで(?)、「パックマン星雲」を撮影した夜、いまさらながら冷却CMOSの撮影条件のテストを行ってみました。本当なら真っ先にやるべきことだったのですが、新月期はなんだかんだ本命の撮影にかまけてしまい、テストをする余裕がなかなかなかったのです。


最適な撮影条件については、暗電流だのリードノイズだのをきっちり理論的に詰めていけば容易に分かることなのかもしれませんが、なにしろ理系にもかかわらず数学、物理は昔から大の苦手*2。文中に統計などの数式が出てきた時点で目が上滑りしていくレベルです。


となれば、実験してみるのが結果的に一番手っ取り早いよね、ということで、オリオン大星雲ことM42を被写体に、簡単な実験をしてみることにしました。


ただしお約束ですが、なにしろ物理音痴の書いた記事ですので、以下の記事には根本的な間違いが含まれている可能性が大いにあります。あくまでも「都心での撮影」かつ「ある程度明るい対象」という特殊な条件下での一結果であること、また主観的な評価が入り込んでいるだろうことを念頭にお読みください。

実験条件


私が撮影に使っているASI2600MC Proの特性ですが、ZWOのサイトにあるグラフを見ると、Gainが100上がるごとに感度が約3倍上昇しているようです(GAIN(e-/ADU)のグラフ参照)。


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そこで、Gain=0を基準として、100, 200, 300, 400とGainが上がるごとに、コマごとの露出時間を1/3ずつに、逆に撮影枚数は3倍にしていきます。


こうすることで「低感度長時間露出」と「高感度短時間露出」の組が出来上がります。さらにもののついでで、各露出時間・撮影枚数の組合せにおいて、Gain=0, 100, 200, 300, 400のそれぞれで撮影を行いました。つまりこういうことです。


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撮影対象は、前述の通りオリオン大星雲ことM42。この被写体を選んだのは、明暗差が大きくてダイナミックレンジの影響が見やすそう & 明るくて短時間露出でも写りそう、というのが大きな理由です。撮影時間帯は、M42の南中時刻(11月6日2時17分)を挟んだ時間帯とし、光害の影響が比較的少なく、かつ影響があってもなるべく同程度になるよう調整しています。


冷却温度は0℃に設定。望遠鏡はミニボーグ60ED+マルチフラットナー1.08×DG(D60mm, f378mm(F6.3))を用い、IDAS LPS-D1を光害カットフィルターとして利用しています。


画像処理については、各々のデータについてステライメージ9で現像、コンポジットしたのち、同程度の強調具合になるようレベル調整、オートストレッチおよびデジタル現像を行っています。ダーク減算やフラット補正などは行っていません。フラット補正なしなので、画質の評価は主に画像中央部で行っています。


Gainや露出時間など撮影条件が異なるので最終出力の状態を完全に一致させるのは難しいのですが、なるべく同じような結果となるよう調整しています。とはいえ、目見当でのざっくりした結果にならざるを得ないのは仕方のないところ。定量的な評価ではなく、あくまで定性的、感覚的な評価になってしまうあたりはご承知おきください。せいぜい参考程度に捉えていただければ。


Gainを上げると短時間で写るのか?


まずは「Gainが上がると短時間で写るようになるのかどうか」です。


今回の実験では、Gainを上げるごとに、それに見合うように1コマ当たりの露出時間を短くしていますが、これらの各1コマ同士を比較してみます。もしGainを100上げるだけで露出時間が1/3で済むなら、非常に大きいことですが……。


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まずは画像処理前の「撮って出し」ですが、一見どれも同程度に写っているように見えます。強いて違いを探すとすれば、Gain=400の画像において、M42の中心部がやや飽和気味な点でしょうか?仕様上は、Gain=0や100の場合と比べてダイナミックレンジが5段ほども狭くなっているので、納得できる結果ではあります。


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そして処理後の結果ですが……これはもう一目瞭然で、Gainが高くて露出時間が短いほど画像が荒れています。Gain=0や100ではほとんど違いが判りませんが、Gain=200でわずかにノイズが浮き始め、Gain=300や400ではハッキリとノイズまみれになってきます。要するに、Gainを上げるだけで時短ができるような「魔法」は存在しないということです。


もっとも、ノイズが多いとは言っても星雲が淡いところまでしっかり写っているのは確か。デジカメの場合、RAWで撮影してもカメラの画像処理エンジンが勝手にノイズリダクションをかけてしまう(特に、高感度の場合)ため、こうした淡い星雲像は巻き添えで消えたりしがちなのですが、ここは天体用CMOSカメラの利点です。


コンポジットするとどうか?


Gainを上げても、単純に露出時間を切り詰めることはできない、というのは前段でハッキリしました。それではコンポジットを前提にした場合はどうでしょう?


Gainを上げて1コマ当たりの露出時間を短くする一方、コンポジット枚数を増やしてトータルの露出時間が同じになるようにしたものを比較してみます。短時間露出でも、枚数を重ねることで長時間露出と同じ結果が得られるなら、シーイングの影響を受けづらくRegistaxなどで微細な構造を炙り出せる可能性が増しますし、追尾の難易度も大幅に下がるなどメリットは大きいです。


結果はこちら。


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処理前

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処理後

パッと見、思った以上に差がない印象です。前段で述べた「画像処理エンジンがないことの利点」がハッキリ出た結果でしょう。高いGainではさすがに中心部がつぶれ気味ですが……。


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仔細に確認すれば、Gainを上げたものではやや画像の荒れが見られますが、極端にひどいものではないですし、枚数をさらに確保することでそこはカバーできそうです。限界ギリギリまで淡い対象だと話はまた変わるかもしれませんが、天体用CMOSカメラにおいては「短時間露出・多数枚」の戦略も十分使い物になりそうです。


ただ、枚数が増えると、画像処理するPCにも高い性能と広大なメモリが求められます。今回の画像の場合、ステライメージで27枚のFITSファイル(6248×4176ピクセル、1枚当たり約50MB)を開いただけでメモリ消費量が4.5GB、現像するとさらに+7.5GB、コンポジット時の自動位置合わせでもうさらに+1~2GBほど消費したので、メモリ容量が16GB程度ではまるで足りません。メモリ消費量は、ファイルを一気に開かずにバッチ処理に任せることで軽減できますが、ファイルの読み込みに時間がかかる(特にコンポジット時)ため、トータルの処理時間はかなりかかります。CPUのパワーも相当必要で、いずれにしても覚悟が必要です。


なお、上の画像を見ると、ごくわずかですがGain=0の方がGain=100よりノイズが多く感じられます。おそらくですが、Gainが低いことによる星雲由来のシグナルの低さに対し、リードノイズの高さが影響しているのではないかと思います。低照度の対象については、Gain=0は使わない方がいいかもしれません。



ちなみに、Gainを変更せず単に1コマ当たりの露出時間を短くした場合については以前実験しましたが、コンポジットをしても画質はよくなりません*3。これもおそらく、シグナルが低い分、ノイズ成分が相対的に高くなってしまうためで、「短時間露出・多数枚」の戦略を取るなら素直にGainを上げるべきかと思います。
hpn.hatenablog.com


同じ露出時間同士での比較はどうか?


ここまでで「Gainを上げても、露出時間を切り詰めると画質は悪化する」、「コンポジット枚数を増やして総露出時間を同じにすると、Gainを上げても最終的な画質は(ほぼ)保たれる」というのが分かってきました。


では次に、1コマ当たりの露出時間が同じだった場合、Gainの高低が画質に与える影響はどんなものでしょうか?ここまでの結果から予想すると、Gainが低すぎるとシグナルに対して相対的にノイズの影響が大きくなり、かえって画質が悪化しそうな気がしますが……27秒露出×9枚コンポジットを比較した結果がこちら。


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処理前

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処理後

おおむね想像通りで、Gainが低すぎると階調*4や色味に乏しくなるという結果になりました。特に今回の場合、光害カットフィルターをかませているため、青や緑の色成分はカットされる傾向にあり*5、低いシグナルを無理やり持ち上げるとどうしても赤が勝ち気味になります。


要は「画質を担保するにはある程度のシグナル強度が必要」という話で、明らかにシグナルが低すぎるフレームを集めるよりは、ある程度Gainを上げて適正な高さのシグナルを得た方がよさそう、ということになります。


当地での限界露出時間は?


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私が普段撮影に使っている公園は、Light pollution mapによればSQMで18.2等/平方秒(World Atlas 2015)*6と、例によってなかなかの明るさです。同データによれば、秩父にある「埼玉県民の森駐車場」が20.94等/平方秒、天城峠が21.73等/平方秒、しらびそ高原が21.82等/平方秒とのことなので、比べるべくもありません。


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まぁ、F1.8, ISO3200の1/5秒露出で、昼間と見まごうばかりの写真が撮れてしまうあたりで「お察し」ではありますが(^^;


さて、こんな空なので、天体写真を撮るにしても露出時間にはどうしても限界があります。天体用CMOSカメラは、デジカメと違って画像処理エンジンが余計なことをしない分、飽和しにくいのですが、実際のところ、どの程度まで粘れるものでしょう?


Gain=0~400の各ケースについて、243秒露出の「撮って出し」のコマを比較してみます。結果はこちら。


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これを見ると、Gain=400は完全に飽和。Gain=300も背景がかなり上がっていて、階調が相当程度犠牲になりそうです。バランス的にはGain=200あたりが一番おいしそうなところでしょうか?


なお、「F6.3の鏡筒で、Gain=200で約4分」というのは、実際に当地で撮影しているときの感覚的にも近いところ。普段が「Gain=100で15分」を一応の基準にしているので、おおよそ妥当なところかと思います。一方、ナローバンド系のフィルターを使う場合などは光量が大きく低下するため、適切なシグナル強度を得るためには露出時間を延ばすか、Gainをもっと上げる必要がありそうです。


まとめ


というわけで、ここまでの結論としては、

  • 画質を担保するなら、Gainを上げてもトータルの露出時間は短縮できない。
  • Gainを上げたうえでの「短時間露出・多数枚」戦術は、ある程度有効。
  • 星雲のような低照度の対象については、Gain=0は避けた方が画質面で有利そう。
  • シグナル強度を稼ぐため、被写体によってGainは適度に上げた方がよさそう。

といったあたりでしょうか。デジカメの感覚からするとGainを上げるのには抵抗を感じるところですが、冷却CMOSカメラの場合、シグナル増幅前に混入する暗電流ノイズが大幅に抑えられていることに加え、画像処理エンジンが存在しないためにノイズリダクションやトーンカーブの調整などの処理が入らず、画質の劣化が小さいので、割と安心して上げられます。


一方、Gainを上げるとダイナミックレンジが小さくなる(白飛びしやすくなる)という欠点があり、適正露出のスイートスポットが狭くなる点には注意が必要です。特に、星雲の描写と星の色を両立させようとした場合などは、Gainを上げると星の色が容易に飛んでしまうので、あまりお勧めできません*7。ASI2600MC Proの場合、せっかくの階調の豊かさを犠牲にすることにもつながります。また、コンポジットの結果を見ると分かるように、画質劣化が全くないというわけでもなさそうなので、何でもかんでもGainを上げればいいというわけでもありません。


実際の撮影に落とし込むとすると、Gain=0またはGain=100が最もダイナミックレンジが広いことを念頭に置きつつ、

  • 処理枚数をむやみに増やさない
  • 赤道儀の追尾精度の限界 → 1コマ当たりの露出時間の制限
  • 飽和しない程度の適度なGain
  • 天体が適度な高度にいるうちに撮影を終える

といった条件の見合い点を見極めて、実際の撮影条件を決めていくことになるかと思います。


もちろん、撮影環境や撮影対象などによって結論は変わってくる可能性がありますので、ぜひ各自で検証していただきたいと思います。

*1:数々の名作で知られる太宰治だが、彼の著書は元々、アッパース朝の時代にバグダッドにいた文学者オサマ・ダッ・ズァーイーの手になるものである。彼の著書はルネサンス期にヨーロッパに持ち込まれ、登場人物や舞台が各々翻案されたのち、戦前になって日本に持ち込まれ翻訳された。著者が日本人でないと売れないと考えた当時の出版社が、オサマ・ダッ・ズァーイーの名を音写して、日本人風の「太宰治」としたのは有名な話である(「近代文豪秘伝」(民明書房 刊)より)(ぉぃ

*2:センター試験で一番成績が良かったのが「国語」と「日本史」という時点でお察しください。

*3:冗長になるのでここには上げませんが、今回も同様の結果でした。

*4:肉眼では判別つかない上、そもそもJPEGにしている時点で出来上がった画像からは分からないですが、Gain=0の画像など、およそ8bit画像相当の階調(R, G, B各270階調程度)くらいしかありません。

*5:水銀由来の輝線が青や緑の波長域に存在するため。

*6:しかも、おそらく条件最良時の値

*7:一応、理屈上は1コマ当たりの露出量を抑える一方、枚数を極端に増やせば可能性はありますが……それをやるくらいなら星と星雲を別撮りして、事後に合成した方が簡単そうです。