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Sternentfernungs-Werkzeuge im Vergleich und bei Problemen: von StarNet bis StarXTerminator

Stretching & Nichtlinear2020.08

Die Sternentfernung (das Entfernen der Sterne) ist in den letzten Jahren zu einem wichtigen Bestandteil der Astro-Nachbearbeitung geworden: Nimmt man zuerst die Sterne heraus, kann man sich ganz auf die Verstärkung der Hintergrundnebel oder Galaxiendetails konzentrieren und setzt die Sterne am Ende wieder ein. Dieser Beitrag fasst die Entwicklung der Sternentfernungs-Werkzeuge von StarNet über StarNet2 bis StarXTerminator zusammen, samt einiger Probleme, auf die man in der Praxis stößt.

Das frühe StarNet und seine vielfältigen Anwendungen

Der Ausgangspunkt der Sternentfernungs-Werkzeuge war StarNet++, das mit einem KI-trainierten Modell arbeitet. Später baute auch PI StarNet ein; nach der Installation musst du es zuerst aktualisieren und den Speicherort der Modelldatenbank angeben, sonst funktioniert es nicht. Die eingebaute Version hat gegenüber der Plugin-Version einen Vorteil: Sie kann den Fortschritt der Ausführung in der console anzeigen, sodass man nicht wie beim frühen Plugin glaubt, das Programm sei abgestürzt. (Nebenbei bemerkt: Ist die Eingabe ein Farbbild, wird auch die erzeugte Sternmaske farbig.)

Der Installations- und Modelldatenbank-Einrichtungsbildschirm von PIs eingebautem StarNet

Beispiel für Sternentfernungs-Ergebnisse von PIs eingebautem StarNet

Die StarNet-console zeigt den Ausführungsfortschritt an

Der Wert von Sternentfernungs-Werkzeugen liegt nicht nur im „Sternentfernen“ selbst. Bei Nebeln hat StarNet++ zumindest diese erweiterten Anwendungen:

  1. Das Bild nach der Sternentfernung für Blending (Mischen) verwenden.
  2. Eine Nebula Mask (Nebelmaske) erstellen.
  3. Sternverkleinerung ohne herkömmliche Erosion durchführen.

Was Anwendungen bei Galaxien angeht, hatte ich in der Anfangszeit noch keine besonders passende Verwendung gefunden. Man könnte sagen, dass es für diese Art von Werkzeugen wahrscheinlich noch viele Anwendungen gibt, die darauf warten, entdeckt zu werden.

Ein Rivale der neuen Generation: StarXTerminator tritt auf

Nach StarNet erschien ein neues Sternentfernungs-Plugin — StarXTerminator (SXT), das ebenfalls ein KI-trainiertes Modell verwendet. In der Praxis schneidet das neue Plugin deutlich besser ab als StarNet++ und liefert sowohl bei Nebelhintergründen als auch bei Galaxien sauberere Ergebnisse.

Ein Vergleich der Sternentfernungs-Leistung zwischen StarNet++ (links) und dem neuen Sternentfernungs-Plugin (rechts)

Ein Vergleich der Sternentfernungs-Leistung zwischen StarNet++ und dem neuen Sternentfernungs-Plugin bei einer Galaxie

StarNet2 vs. StarXTerminator: das Werkzeug nach der Brennweite des Systems wählen

Allerdings gewinnt SXT nicht in jeder Situation. Aufgrund der Unterschiede in ihren Trainingsmodellen hat jedes seine Stärken:

  • Große Systeme (lange Brennweite): StarXTerminator schneidet besser ab und beseitigt sogar Hot Pixels gleich automatisch mit.
  • Kleine Systeme (kurze Brennweite): StarNet2 ist bei der Behandlung kleiner Sterne im Gegenteil idealer.

Basierend auf diesem Versuchsergebnis und den Empfehlungen ausländischer Foren war die bessere Strategie damals: für kleine Systeme StarNet2, für große Systeme StarXTerminator. (Das große System im Test war ein CDK 17 + SBIG STXL11002, das kleine System ein TOA 130 + SBIG STX-16803.)

Der Unterschied in den Sternentfernungs-Ergebnissen zwischen StarNet2 und StarXTerminator bei großen und kleinen Systemen

Ein vergrößerter Ausschnittsvergleich der Sternentfernungs-Ergebnisse von StarNet2 und StarXTerminator

SXT entwickelt sich weiter: die Behandlung von Beugungsspikes und kleinen Galaxien

SXT verbessert sich mit jeder Version weiter. Am Beispiel der Beta-Version 1.9.14 in Kombination mit AI 11: Sie kann bereits die achtstrahligen Beugungsspikes der Sterne des JWST (James-Webb-Weltraumteleskop) sauber entfernen; damals blieben noch die Enden eines kleinen Teils der Spikes übrig, aber mit dem Update auf die offizielle Version sollte sich das lösen lassen.

Das Ergebnis, bei dem StarXTerminator 1.9.14 + AI 11 die achtstrahligen Beugungsspikes der JWST-Sterne entfernt

Auch bei der Erkennung kleiner Galaxien hat SXT 2 Fortschritte gemacht. Nimm eine farbige, lineare, noch nicht kalibrierte Kometenaufnahme als Beispiel: Nach der Sternentfernung wurden sowohl die Sterne als auch die Satellitenspuren entfernt und zurück blieben der farbige Komet und die kleinen Galaxien im Hintergrund — von denen einige bei der Verwendung von StarNet2 als Sterne behandelt und gleich mit entfernt worden wären.

StarXTerminator 2 bewahrt kleine Hintergrundgalaxien, die StarNet2 womöglich versehentlich entfernt

Fehlerbehebung: Gittermuster im Hintergrund nach linearer Sternentfernung

Ein häufiges Problem: Nach der Sternentfernung im linearen Zustand zeigen sich im Hintergrund viele kleine Kästchen (schachbrettartig). Wenn du StarXTerminator von RC Astro verwendest, kannst du dafür „Large Overlap“ ankreuzen, und nach dem Ankreuzen verschwindet die Verkästchung des Hintergrunds meist.

Ein Vorher- (links) / Nachher-Vergleich (rechts) des Ankreuzens von Large Overlap, mit verschwundenem Hintergrundgitter

Ein vergrößerter Ausschnitt, wie Large Overlap das Hintergrundgitter behebt

Allerdings zahlst du einen Preis dafür: Nach dem Ankreuzen von Large Overlap ist die Überlappungsfläche größer und die Sternentfernung dauert etwa doppelt so lange (ein Bild, das zuvor 20 Sekunden brauchte, kann nun 40 Sekunden dauern). Wenn du also keine GPU-Beschleunigung hast, ist das Ankreuzen nicht zu empfehlen — wer flüssig arbeiten will, für den macht eine Grafikkarte wie eine RTX 3060 die Sache viel angenehmer.

Außerdem sei angemerkt: Manchmal erzeugt das Ankreuzen von Large Overlap im Gegenteil einige seltsame Artefakte; sollte das passieren, denk daran, es wieder abzuwählen.

Das Gitterphänomen nach der Sternentfernung mit SXT und die korrigierende Wirkung von Large Overlap