GPSの1PPS動画を分析してみた

惑さんから1PPS動画をDropBoxでいただいたので分析してみました。暫定的な分析結果はすでに惑さんにお知らせしてあるのですが、今回はできるだけ厳密に分析してあります。

掩蔽観測の結果報告の記事にはいつも1PPSの写った部分の分析結果も書いているのですが、そういうのに比べると撮影条件が違うためちょっと難易度の高い動画になっていました。

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まずオーソドックスに1PPS発光の開始が写ったフレームを二つと終了が写ったフレーム一つを探します。正確な分析のためには開始のフレームは連続した秒のもの、終了のフレームは開始の秒に対応するものがあるとよくて、この条件に合致するものは（掩蔽観測の動画だと）ふつう何か所も見つかります。ところが今回の動画は1分14秒の動画で一か所しかありませんでした。掩蔽観測用の動画とは違う条件で撮影されているようです。どう違うかは以下をご覧いただければわかると思います。

条件に合致するフレーム、開始1044フレーム、1068フレームと終了1070フレームの画像を示します。

1044フレーム（1PPS発光開始フレーム）


いつも書いているようにこういう分析には画像が白飛びするくらい強い光を当てておく必要があるのですが、この画像は（それなりの理由があって）そうなっていません。そこで右側の部分を画像処理してそういう状態を作り出した上で発光開始のラインを見つけてみました。

1068フレーム（1秒後の発光開始フレーム）


1070フレーム（1068フレームの発光開始に対する発光終了）


以上をもとに分析するのですが、そのやり方はこれまでさんざん書いてきたので省略して

　　「掩蔽観測用GPS/1PPS発光器(弐) - 潜入・出現時刻の求め方」

にあるExcelシートで計算します。

このExcelシートには誤解を招くところがありました。「シャッター速度はできるだけ短くして測ります」という記述があります。これは蛍光灯などを利用してセンサー走査速度を測るときの注意事項です。重ね重ね申し訳ないです。

フレームレートはほんとはちゃんと実測した方がいいのですが、この動画だけから測定することはできないので仕様値（画像の情報にある値） 23.976fpsということにします。

あとは上の画像で調べたフレーム数や発光開始・終了のライン数を入力すれば結果が出ます。


センサーの走査時間は0.0197秒です。この値はカメラによってけっこう違っているのですが、オーダー的にはこれまで測定してきたカメラと同じです。

シャッター速度は1/500秒のようです。じつはこれが分析を難しくしていた原因です。掩蔽観測はふつう1/30秒のシャッター速度を使います。また白飛びするくらい強い光がセンサーにあたっていないのもこれが原因でした。

ところでさきほど惑さんにはこの動画のシャッター速度は1/1800秒くらいとお知らせしてしまったのですが、これは発光開始終了のラインを見誤ったのが原因です。上のように白飛びするくらい強い光があたったと想定してはじめて正しい結果が得られるようです。

惑さんのお話では手順にしたがって分析したが結果がマイナスになったとそうです。これもおそらく露光時間が短く光量が不足したため発光の開始・終了のタイミングを見誤ったためだと思われます。

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関連

　　「掩蔽観測用GPS/1PPS発光器(弐) - 潜入・出現時刻の求め方」
　　「掩蔽観測用GPS/1PPS発光器(弐/参) - LED駆動ユニット - 使い方」

　　「星食観測用1PPS発光器取扱説明書 - 6」

　　「星食観測でのGPS・1PPS信号の利用法 (1)」
　　「デジカメのセンサー走査時間を測る方法」
　　「動画の撮影時刻を知る(1)」
　　「動画の撮影時刻を知る(2)」
　　「NY NEX-5Nの1/15秒露出の動画を調べてみた」
　　「デジカメの特性を比較する」

　　『「掩蔽(星食)の予測と観測」記事目次とリンク集』

　　「時刻標準について」
　　「GPS受信モジュールあれこれ」

　　「過去記事の一覧（測定、電子工作、天文計算）: セッピーナの趣味の天文計算」
　　「記事一覧（測定）: セッピーナの趣味の天文計算」