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天体撮影のピクセルサンプリング・解像度計算

このピクセルサンプリング計算機は、カメラのピクセルサイズ、望遠鏡の焦点距離、大気のシーイングという3つの実用的な仕様を結び付けます。1ピクセル当たりの角度を秒角で算出し、シーイング円盤の半値全幅が何ピクセルに相当するかへ変換したうえで、組み合わせが過小サンプリング、適正サンプリング、過剰サンプリングのいずれかを示します。機材を変更したり、レデューサーを追加したり、焦点距離を延ばしたりする前に、カメラと光学系が実際の空で得られる細部を保持できるか判断できます。

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カメラと望遠鏡の仕様から画像スケールを求めます

ピクセルサイズだけでは解像度は決まらず、焦点距離だけでもカメラが空をどの程度細かく記録するかは決まりません。両者の組み合わせが画像スケールを定めます。この計算機では標準的な小角近似を用い、206.265 にマイクロメートル単位のピクセルサイズを掛け、ミリメートル単位の焦点距離で割ります。結果は1ピクセル当たりの秒角です。値が小さいほど各ピクセルが覆う角度は狭く、投影像をより細かくサンプリングします。望遠鏡本体に記載された固有焦点距離だけでなく、撮影系全体の実効焦点距離を入力してください。レデューサー、バローレンズ、その他の焦点距離変更機器は実効値を変え、判定区分を変化させる場合があります。撮影モードに対応する物理的なピクセルピッチも使用してください。ハードウェアまたはソフトウェアのビニングを行う場合は、ネイティブのピクセルサイズにビニング係数を掛けて実効ピッチを表します。表示値は安定させるため丸めますが、境界付近でも一貫した判定になるよう分類には丸め前の値を使用します。機材の比較にも自動的な構成確認にも利用できます。

ナイキスト基準によりシーイングを解釈します

シーイングは点光源が大気によってぼける程度を表し、通常は秒角単位の半値全幅で示されます。この値を画像スケールで割ると、シーイングの FWHM に相当するピクセル数が得られます。ナイキストサンプリングでは、表現する最小の特徴に少なくとも2つの標本が必要です。そのため、2ピクセル未満は過小サンプリングと判定されます。この構成では、ピントや追尾が良好でも空間情報が失われ、星が角張って見える場合があります。2から4ピクセルは適正サンプリングです。ナイキスト基準を満たしながら、各ピクセルに実用的な信号量を保ちます。4ピクセルを超える場合は過剰サンプリングです。必ずしも欠点ではありませんが、シーイングで制限された星像をより多くのピクセルへ分散しても、大気によって存在しない細部が新たに生まれるわけではありません。出力には2ピクセルのナイキスト境界を満たす最大画像スケールも含まれます。計算値と比較すると余裕を確認できます。0以下の大気 FWHM は物理的な意味を持たないため、シーイングには正の値が必要です。

判定結果を撮影計画に活用します

この分類は最終画質を保証するものではなく、構成を計画するための指標としてお使いください。過小サンプリングの場合は、実効焦点距離を長くするか小さいピクセルを使うとサンプリングが増えます。適切にディザリングした多数の露光があれば、drizzle 処理で一部の情報を回復できる場合もあります。過剰サンプリングの場合は、レデューサー、大きなピクセル、ビニングによって実効ピクセル当たりの信号を改善し、保存容量や処理量を抑えられます。適正という結果は入力したシーイングとの均衡を示しますが、ガイド、ピント、光学収差、架台の振動、対象高度によって星像はさらに広がります。まれな最良夜の数値ではなく、通常の観測地を代表するシーイング値をお使いください。典型的な条件と優れた条件など複数のシナリオを計算すると、同じ固定構成でも大気の変化により分類が変わることを確認できます。API は1リクエスト当たり $0.002 で、決定的な出力は機材比較表、観測所設定ツール、撮影計画の確認に適しています。ネットワーク検索は行わず、入力された物理値だけを使用します。

活用例

新しいカメラと望遠鏡を組み合わせます

天体カメラを選ぶ前に、センサーのピクセルピッチと望遠鏡の実効焦点距離を比較できます。

レデューサーやバローレンズを評価します

実効焦点距離を変更して再計算し、観測地のシーイングに適した構成か確認できます。

厳しい条件でのビニングを計画します

ビニング撮影時の実効ピクセルサイズを試し、不要な過剰サンプリングを避けられます。

よくある質問

分類にはどのような意味がありますか？

シーイングの FWHM が2ピクセル未満なら過小、2から4ピクセルなら適正、4ピクセル超なら過剰サンプリングです。

なぜ最低2ピクセル必要なのですか？

ナイキスト基準では、解像する最小の特徴の空間情報を保持するために少なくとも2つの標本が必要だからです。

過剰サンプリングは常に悪いのですか？

いいえ。処理や星像の形に役立つことがありますが、シーイング限界を超えると同じ信号を多くのピクセルへ分散し、追加の大気的細部は得られません。

どの焦点距離を入力すればよいですか？

レデューサー、倍率を持つ補正器、バローレンズなどを含めた撮影系全体の実効焦点距離を入力してください。

ビニングはどのように表しますか？

ネイティブのピクセルサイズにビニング係数を掛けます。たとえば 2-by-2 ビニングでは実効的な線形ピッチが2倍になります。

シーイングが0以下の場合はどうなりますか？

正でないシーイング FWHM は物理的な意味を持たないため、入力不正エラーが返されます。

開発者向け — APIアクセス

このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。

エンドポイント

POSThttps://api.kit.forhosting.com/astro/pixel-sampling

Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。

お使いのスタックから呼び出す

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/astro/pixel-sampling \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"pixel_size_um":3.76,"focal_length_mm":800,"seeing_arcsec":2.2}'

const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/astro/pixel-sampling", {
  method: "POST",
  headers: {
    "Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
    "Content-Type": "application/json"
  },
  body: JSON.stringify({
    "pixel_size_um": 3.76,
    "focal_length_mm": 800,
    "seeing_arcsec": 2.2
  })
});
const { task_id } = await res.json();

import os, requests

res = requests.post(
    "https://api.kit.forhosting.com/astro/pixel-sampling",
    headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
    json={
    "pixel_size_um": 3.76,
    "focal_length_mm": 800,
    "seeing_arcsec": 2.2
},
)
task_id = res.json()["task_id"]

<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/astro/pixel-sampling", false, stream_context_create([
  "http" => [
    "method"  => "POST",
    "header"  => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
    "content" => '{"pixel_size_um":3.76,"focal_length_mm":800,"seeing_arcsec":2.2}',
  ],
]));
$task = json_decode($res, true);

body := bytes.NewBufferString(`{"pixel_size_um":3.76,"focal_length_mm":800,"seeing_arcsec":2.2}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/astro/pixel-sampling", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)

リクエスト例

{
  "pixel_size_um": 3.76,
  "focal_length_mm": 800,
  "seeing_arcsec": 2.2
}

レスポンス例

{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "astro.pixel_sampling",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。

料金

1リクエストあたり$0.002

単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。

エラー

HTTP	コード	意味
`401`	`unauthorized`	APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。
`402`	`insufficient_balance`	残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。
`404`	`unknown_type`	指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。
`429`	`rate_limited`	リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。

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