تصحیح گرادیان پسزمینه: ABE، DBE، GC و GraXpert
حذف گرادیانهای نور و رنگ پسزمینه یکی از مهارتهای پایهای مرحلهٔ خطی در عکاسی نجومی است. از ABE و DBE که در PixInsight تعبیه شدهاند تا GradientCorrection (GC) و MultiscaleGradientCorrection (MGC) که بعدها آمدند، و سپس نرمافزار مستقل و رایگان GraXpert، ابزارهای در دسترس رفتهرفته بیشتر میشوند. در این نوشته جایگاه هرکدام، تفاوتهایشان و آنچه از آزمایشهای عملی خودم به دست آوردهام را مرتب میکنم.
اصل پایهٔ تصحیح گرادیان پسزمینه
برای هموار کردن گرادیان نور و رنگ پسزمینه، آنچه به کار میرود تفریق است، اما نکتهٔ کلیدی اینجاست — شما به ابزاری نیاز دارید که بتواند مدل پسزمینه را بهدرستی تخمین بزند. ABE یا DBE در PixInsight دقیقاً همین نقش را بازی میکنند.
اگر فقط بهسادگی یک گرادیان را کم کنید، بدون آنکه مدل پسزمینه بهدرستی تخمین زده شده باشد، نتیجه معمولاً مشکل خواهد داشت. زیرا مدل پسزمینهٔ واقعی اغلب تصویری نسبتاً پیچیده است، نه یک گرادیان خطی ساده. وانگهی حتی در تفریق هم چنین نیست که کافی باشد مدل پسزمینه را مستقیماً از تصویر اصلی کم کنید؛ این فرایند دستکم الگوریتمهای مربوط به فرکانس مکانی را در بر میگیرد تا از تأثیرپذیری سیگنال اجرام آسمانی تا حد ممکن جلوگیری شود (مثلاً تغییر رنگ ستارهها). هنگام مقایسهٔ قبل و بعد، یادتان باشد که هر دو را با تنظیمات STF یکسان ببینید.
ABE و DBE: دو خویشاوند نزدیک
ABE (AutomaticBackgroundExtractor) و DBE (DynamicBackgroundExtraction) دو process مشابه برای استخراج پسزمینه در PixInsight هستند؛ گزینههای پارامترهای کلیدیشان هم شبیه به هم است و فقط نامها کمی فرق دارند.
در اصل، DBE همهٔ قابلیتهای ABE را در بر دارد و افزون بر آن، پیشنمایش لحظهای محتوا و توانایی قرار دادن نقاط نمونهبرداری بهصورت دستی و چندضلعی را هم دارد. پس اگر بتوانید با DBE کار کنید، طبیعتاً با ABE هم میتوانید. در واقع، اگر نحوهٔ چیدن نقاط نمونهبرداری ABE را کنار چیدن «خودکار» نقاط نمونهبرداری DBE بگذارید، میبینید که موقعیتها نسبتاً به هم نزدیکاند. نکتهای که باید به آن توجه کنید این است که نمونهبرداری خودکار DBE تنها یکی از شیوههای استفاده از آن است و شیوههای دیگری هم وجود دارد که دستیتر و دقیقترند.
GraXpert: گزینهٔ مستقل و رایگان
GraXpert یک نرمافزار مستقل و رایگان است که گرادیان نور و رنگ پسزمینه را در حالت خطی حذف میکند؛ نتیجهاش نسبتاً خوب است، کنترلپذیری بالایی دارد و خروجیاش رویهمرفته از قابلیت حذف آلودگی نوری در اپلیکیشنهای موبایل هم بهتر است. میتواند فایلهای TIFF یا XISF با عمق 32 بیت را ذخیره کند و از هر سه پلتفرم بزرگ Windows، Mac و Linux پشتیبانی میکند. اگر از DBE در PixInsight استفاده نمیکنید، این گزینه ارزش بررسی دارد.
بعدها GraXpert ماژولی آموزشدیده با هوش مصنوعی عرضه کرد (هرچند به هوش مصنوعی امید زیادی نبندید) و به همین دلیل میتوان بدون کلیک دستی روی نقاط نمونهبرداری، گرادیان نور را حذف کرد؛ در نسخهٔ رسمی حتی لازم نیست ماژول هوش مصنوعی را خودتان دانلود کنید، نرمافزار هر وقت لازم شود خودش آن را دانلود میکند.
اینجا یک توصیهٔ رک و راست میکنم: اگر PixInsight را از قبل دارید، استفاده از DBE داخلی قطعاً انتخاب بهتری است؛ اما اگر PixInsight را نخریدهاید، GraXpert احتمالاً نرمافزار رایگانی است که در مرحلهٔ خطی عملکرد بهتری در حذف گرادیان نور دارد.
بعدها یکی از علاقهمندان هم یک process برای PixInsight ساخت (یک Process، نه script) که میتواند قابلیت GraXpert را مستقیماً درون PI فراخوانی کند و شما را از مرحلهٔ خروجی گرفتن تصویر به GraXpert و بازگرداندن دوبارهٔ آن بینیاز میکند. پیششرط استفاده این است: باید نخست GraXpert را نصب کنید و پایگاه دادهٔ هوش مصنوعی را فعال و دانلود کرده باشید تا این process کار کند.
با این حال، در مقایسهٔ مستقیم دیدم که GraXpert AI هنوز هم بخشهایی را که پسزمینه نیستند انتخاب میکند. مثلاً همین تصویر M101 پایین (پس از ترکیب RGB به سبز میزند؛ احتمالاً مشکل فریم flat، نشتی نور یا فریمهای کالیبراسیون): مدل GraXpert AI در سمت چپ بخشی از سوژه را هم به اشتباه انتخاب میکند، در حالی که مدل DBE در سمت راست بهروشنی تمیزتر است. رویهمرفته، مدل DBE همچنان بهتر است.
GradientCorrection (GC): نسل جدید خودکارسازی
اگر پارامترها را درست انتخاب کنید، GC واقعاً عملکرد بسیار خوبی دارد. بزرگترین مزیتش این است که — لازم نیست با دست روی پسزمینه کلیک کنید — حتی وقتی با تصویری روبهرو هستید که تمام کادرش پر از ستاره و سحابی است و اصلاً پسزمینهای در آن پیدا نمیشود، باز هم لازم نیست نگران باشید که نتوانید نقطهٔ نمونهبرداری انتخاب کنید.
در آزمایش عملی، سحابی تاریک در کانال luminance (L) پس از پردازش بهروشنی حجمدارتر شد؛ در کانال رنگی هم گرادیانی که در ابتدا از سبز در یک سمت به آبی در سمت دیگر میرفت، پس از پردازش بهطور محسوسی یکنواختتر شد.
MultiscaleGradientCorrection (MGC): مقابله با آلودگی نوری شدید
MGC بهویژه برای موقعیتهایی مناسب است که فریم flat ندارید و در ضمن ویگنتینگ شدیدی هم در کار است. یک مسیر کار را عملاً آزمودم: تصویر اصلی → پس از پردازش با MGC → و در ادامه پردازش با DBE؛ وقتی هر سه را با تنظیمات STF یکسان میبینید، بهروشنی پیداست که حاشیههای تاریکشده و گرادیان نور گامبهگام از بین میروند.
قدرت MGC در یک نمونهٔ واقعی بهتمامی خود را نشان داد. یکی از علاقهمندان در منطقهای با آلودگی نوری و آن هم بدون مقر استوایی عکاسی کرده بود و مطمئن نبود که مشکل فریم flat یا مشکل دیگری در کار هست یا نه. من فایلی را که او اینتگریشن (integration) کرده بود دانلود کردم و با MGC، BXT، SPCC و NXT، بهعلاوهٔ کشش غیرخطی و ابزار منحنی، در حدود 15 دقیقه نتیجه را به سرانجام رساندم — حتی سحابی سر اسب که در تصویر اصلی دیده نمیشد هم پدیدار شد و در تمام این مسیر هیچ مشکل آشکاری از بابت اینتگریشن یا فریم flat ندیدم. اینکه MGC گرادیان آلودگی نوری را یکباره حل کرد، واقعاً شگفتآور بود.
جمعبندی
ابزارهای تصحیح گرادیان پسزمینه پیوسته نو میشوند، اما منطق انتخاب در واقع بسیار روشن است:
- PixInsight دارید: DBE را ابزار اصلی خود قرار دهید؛ هر وقت به خودکارسازی کامل نیاز داشتید یا پسزمینهای پیدا نکردید، کار را به GC یا MGC بسپارید؛ در آلودگی نوری شدید با MGC زیرسازی کنید و با DBE کار را تمام کنید.
- PixInsight ندارید: GraXpert از نظر عملکرد بهترین جایگزین رایگان است.
ابزارها رفتهرفته هوشمندتر میشوند، اما این ایدهٔ محوری که «نخست مدل درست پسزمینه را به دست میآوریم و سپس آن را بهملایمت کم میکنیم» تغییر نخواهد کرد. تنها با درک همین نکته است که میتوانید تشخیص دهید کدام ابزار و کدام مجموعه پارامتر برای تصویری که در دست دارید مناسب است.