Den linearen und nichtlinearen Zustand eines Bildes verstehen
In der astronomischen Nachbearbeitung hört man oft „dieser Prozess muss im linearen Zustand gemacht werden“ und „jener wartet, bis es nichtlinear ist“ – aber was genau ist eigentlich linear und was nichtlinear? Das war einst ein Konzept, das ich anderen nur schwer verständlich machen konnte. Später fand ich eine bessere Art, es zu erklären – nämlich über die MTF-Kurve. Dieser Artikel nutzt die MTF zusammen mit dem Werkzeug Histogram Transformation (HT), um die Grenze zwischen beiden klar zu ziehen.
Linear und nichtlinear mit der MTF-Kurve definieren
Der Schlüssel liegt in einer einzigen Handlung: Sobald du die Position des midtone (Mittelton) veränderst, ist die Ausgabe des Bildes nicht mehr linear.
Der Grund ist, dass das Anpassen des midtone „das Abstandsverhältnis zwischen Pixeln unterschiedlicher Helligkeit“ verändert. Ursprünglich stehen die Helligkeiten der einzelnen Pixel in einem gleichbleibenden Verhältnis zueinander (linear); sobald der midtone verschoben wird, wird dieses Verhältnis verzerrt, und die Ausgabe wird naturgemäß nichtlinear (du kannst es mit der Kurvenänderung im Ausgabebereich des HT-Werkzeugs abgleichen).
Aus einem anderen Blickwinkel wird es anschaulicher: Traditionell ist ein Astrofoto direkt nach der Integration ein pechschwarzes Feld, auf dem man nichts sieht (linearer Zustand), und wir müssen es so weit hochziehen, dass das Ziel klar zu sehen ist – diese Handlung ist zwangsläufig ein großer nichtlinearer Stretch. Zum Beispiel wird in APP nach der Integration nicht nur eine lineare Datei erzeugt, auf der man nichts sieht; wenn du rechts unterhalb des Stretch auf Speichern klickst, wird zusätzlich ein zweites, gestretchtes, nichtlineares Foto gespeichert.
(Es gibt auch die Auffassung, dass eine sehr geringfügige Anpassung noch als linear gelten kann; dieser Artikel legt die strengere Definition zugrunde – sobald man den midtone anrührt, gilt das Bild als in den nichtlinearen Zustand eingetreten.)
Nur shadow oder highlight anzupassen zerstört die Linearität nicht
Nicht jede Anpassung macht das Bild nichtlinear. Wenn du nur den shadow (den dunklen Endpunkt) oder den highlight (den hellen Endpunkt) bewegst, änderst du die lineare Beziehung zwischen den Pixeln nicht – du skalierst oder beschneidest lediglich die Endpunkte:
- shadow nach rechts schieben: die Schatten ausweiten (die dunklen Töne auseinanderziehen).
- shadow nach oben schieben: die Schatten allmählich als Grau ausgeben.
- highlight nach links schieben: die Lichter ausweiten.
- highlight nach unten schieben: die Lichter allmählich als Grau ausgeben.
Ein Detail zum Werkzeug als Ergänzung: Da das HT-Werkzeug von PixInsight die Optionen Low und High Ranges bereits entfernt hat, habe ich die obigen Demonstrationen zum „nach oben schieben / nach unten schieben“ (Ausgabe als Grau) stattdessen mit dem Werkzeug Curves dargestellt.
Warum diese Grenze wichtig ist
Die Bedeutung von linear/nichtlinear zu verstehen ist sehr praktisch – viele Bildbearbeitungsprozesse (etwa Farbkalibrierung oder Dekonvolution) laufen nur im linearen Zustand korrekt; sobald du gestretcht und den midtone bewegt hast, wird das Bild nichtlinear, und die Ergebnisse mancher Prozesse geraten daneben. Wenn du also einen Workflow aufbaust, ist es oft wichtiger, dir vorab klarzumachen, „ob dieser Schritt vor oder nach dem Stretchen zu machen ist“, als sich jeden einzelnen Knopf zu merken.