تصغير النجوم والتعامل معها: تطوّر الأساليب وتنفيذ عملي في PixelMath

يؤدي تصغير النجوم بالقدر المناسب إلى إبراز الهدف الرئيسي في الصورة بوضوح أكبر، خاصة في المناطق الكثيفة بالنجوم مثل منطقة درب التبانة، حيث تشوّش سماء مليئة بالنجوم على السدم تشويشًا شديدًا إن تُركت دون معالجة. ويستعرض هذا المقال أساليب تصغير النجوم، من فلاتر التآكل (Erosion) في السنوات الأولى وصولًا إلى الأسلوب السائد اليوم القائم على الصورة الخالية من النجوم وتنفيذه في PixelMath.

الأسلوب القديم: تصغير النجوم بالتآكل (Erosion)

اعتمد أقدم شكل لتصغير النجوم على التآكل (Erosion): يُستخدم فلتر «Minimum» في Photoshop، أو Erosion في PixInsight، لتآكل النجوم داخل منطقة محدّدة وجعلها أصغر. ومن أراد مزيدًا من الإتقان أضاف إلى ذلك قناعًا للحواف تفاديًا لتآكل مراكز النجوم.

بصراحة، لم أكن أصغّر النجوم كثيرًا في البداية، لأن Erosion التقليدي كثيرًا ما يُفسد النجوم (فيحوّل النجوم المستديرة إلى معيّنات مثلًا، أو يخرّب النجوم الماسية). لكن بعض الأهداف، مثل سديم الكارينا (Carina Nebula) الواقع في منطقة درب التبانة، تبقى فيها كمية هائلة من النجوم تشوّش على السدم في النتيجة النهائية مهما أُتقن قناع النجوم، وعندئذ لا مفرّ من تصغير النجوم. ولهذا فإن أكبر نقطة ضعف في التصغير بالتآكل هي حساسيته الشديدة لجودة القناع؛ فإن لم يكن القناع متقنًا، ظهرت بسهولة آثار زائفة في مراكز النجوم وفي محيطها.

نقطة التحوّل: تصغير النجوم باستخدام الصورة الخالية من النجوم

مع تقدّم الزمن، صار تصغير النجوم شيئًا يُنجَز بسحب مؤشّر منزلق، مع إمكانية تخصيص فئة حجم النجوم المراد تصغيرها. والمفتاح هو: أن الناس بدأوا يستخدمون أدوات إزالة النجوم (مثل StarNet++) لتصغير النجوم، لا لإزالتها فحسب. وبحلول عام 2021، بعد أن تحوّل الأمر إلى Script، صار أكثر يسرًا، ولم يعد فلتر Minimum في Photoshop ولا Erosion في PixInsight رائجَين كثيرًا.

وظهر في PixInsight script جاهز للاستخدام لتصغير النجوم، وهو لا يستعمل فلتر Minimum ولا Erosion، بل يبلغ غايته عبر الجمع بين StarNet++ وContour Mask.

وأوضّح هنا بالمناسبة نقطة يسهل الخلط فيها: خيار «Create star mask» في StarNet++ لا يُنتج في الحقيقة قناعًا، بل النجوم المُزالة نفسها. فلو أُعيد star_mask هذا إلى الصورة الخالية من النجوم عبر PixelMath في PixInsight أو عبر الطبقات في Photoshop، لنتج شيء يكاد يطابق الصورة الأصلية قبل إزالة النجوم.

هل تصبح النجوم كلها بالحجم نفسه بعد التصغير؟

ذكر أحد الهواة ذات مرة أن أحجام النجوم تصير كلها متساوية بعد التصغير. فهل الأمر كذلك حقًا؟ ليس كذلك في الواقع — إذ يتوقّف حجم النجم بعد التصغير أساسًا على حجمه الأصلي وعلى قناع التصغير.

عمليًا، يُختار في كل مرة نوع النجوم المراد تصغيرها (النجوم الصغيرة والمتوسطة غالبًا)، ويُصنع قناع مناسب يوافق أحجام النجوم؛ ولذلك تبقى أحجام النجوم متفاوتة بعد التصغير، غير أن أثر التصغير يظهر في محيط النجوم. ولنأخذ الصورة المكبّرة لهدف SL 17 مثالًا: إنها نتيجة تصغير النجوم مرتين (ولم يسبق لي حتى الآن أن تجاوزت مرّتين).

تنفيذ تصغير النجوم في PixelMath (الحالة غير الخطية)

يمكن تنفيذ تصغير النجوم اعتمادًا على الصورة الخالية من النجوم بدقة في PixInsight عبر PixelMath. وفيما يلي الخطوات مفصّلة:

1. يرجى تجهيز ملف الصورة A، وكذلك ملف الصورة الخالية من النجوم B الموافق للملف A.
2. يرجى خفض سطوع A وB معًا باستخدام STF مع HistogramTransformation (بتحريك midtone إلى اليمين).
3. يرجى عكس A وB بعد خفض سطوعهما (اختصار لوحة المفاتيح Ctrl+I).
4. يرجى قسمة A المعكوسة على B المعكوسة للحصول على صورة النجوم المعكوسة C (PixelMath).
5. يرجى ضرب C في معكوس B للحصول على D، وهي معكوس صورة النجوم المصغّرة (PixelMath).
6. يرجى عكس D لتعود صورة النجوم المصغّرة الطبيعية (Ctrl+I).

والخطوتان 5 و 6 هما في الواقع صيغة screen blending mode نفسها. ولمن أراد تصغيرًا أقوى، يمكن خفض سطوع A وB أكثر في الخطوة 2. والصيغة التوضيحية كالتالي:

afterimage = ~((~mtf_low(beforeimage) / ~mtf_low(starless)) * ~starless)

ويمكن إعادة إنتاج الأسلوب نفسه في Photoshop أو Affinity Photo، والفرق أن العمل يجري عبر الطبقات، كما تختلف أوضاع المزج (blending mode) بين الطبقات اختلافًا طفيفًا.

المفتاح: استخراج النجوم استخراجًا صحيحًا عبر «القسمة المعكوسة»

كثيرون يعالجون الصورة بأسلوب إزالة النجوم ثم يفشلون في إعادة النجوم في النهاية، ومربط الفرس هو كيفية استخراج النجوم.

فإذا جرى طرح الصورة الخالية من النجوم من الصورة الأصلية للحصول على النجوم، ثم أُعيدت هذه النجوم، جاءت النتيجة في الغالب نجومًا باهتة بألوان غير صحيحة، تبدو كأن عتامة الطبقة قد خُفّضت. والسبب أن جزءًا من محتوى النجوم بقي في الصورة الخالية من النجوم، فلم يتمكّن الطرح من استخراج النجوم كاملة.

والطريقة الأفضل هي الحصول على النجوم كاملة عبر القسمة المعكوسة؛ وبعد الانتهاء من معالجة الصورة الخالية من النجوم، تُعاد النجوم بالضرب أو بالضرب المعكوس (screen blending mode).

الخطي وغير الخطي: صيغ الاستخراج والإعادة مختلفة

بعد أن أطلقت RC Astro برنامج StarXTerminator (SXT)، امتدّ نطاق إزالة النجوم من الحالة غير الخطية إلى الحالة الخطية. غير أن خطوات استخراج النجوم وإعادتها وصيغها تظل مختلفة اختلافًا طفيفًا بين الحالتين الخطية وغير الخطية، وهي نقطة كثيرًا ما تُغفَل.

الحالة غير الخطية (الصورة خضعت لتمديد كبير، فلم تعد العلاقة بين البكسلات علاقتها الخطية الأصلية):

• استخراج النجوم: يرجى تفعيل خيار «Unscreen Stars» في SXT، أو الحصول على النجوم بعد إزالتها عبر صيغة القسمة المعكوسة ~(~Original_Nebula / ~Starless_Nebula).
• إعادة النجوم: يرجى استخدام صيغة الضرب المعكوس ~(~Nebula * ~stars) في PixelMath، وهي نفسها الصيغة الرياضية لعملية Screen Blending.

الحالة الخطية (بعد التجميع وقبل التمديد الكبير، حين تحافظ البكسلات على علاقتها الخطية الأصلية):

• استخراج النجوم: يرجى عدم تفعيل خيار «Unscreen Stars» في SXT.
• إعادة النجوم: يرجى استخدام صيغة الجمع Nebula + stars في PixelMath.

ويرجى التأكّد من الحالة التي توجد فيها الصورة، ثم استخدام الصيغة المقابلة لاستخراج النجوم وإعادتها؛ عندئذ يمكن تفادي مشكلة خفوت النجوم أو تغيّر لونها أو فشل العملية تمامًا بعد إعادتها.