व्यवहार में कैलिब्रेशन फ़्रेम: लाइट, डार्क, फ़्लैट और बायस का सही इस्तेमाल

प्रीप्रोसेसिंग बेहद अहम कड़ी है, और मैं आम तौर पर यहाँ बहुत समय लगाता हूँ। कैलिब्रेशन की प्रक्रिया को छोड़कर बाक़ी ज़्यादातर क़दम मैं हाथ से ही निपटाता हूँ, ताकि हर कड़ी सही रहे — ऐसा करने पर, कभी कुछ गड़बड़ हो जाए तो उसकी वजह जल्दी पकड़ में आ जाती है। और कैलिब्रेशन फ़्रेम (calibration frame) ही प्रीप्रोसेसिंग की बुनियाद हैं। यह लेख उन गड्ढों को समेटता है जिनमें मैं इन कुछ वर्षों में कैलिब्रेशन फ़्रेम के मामले में गिरा हूँ, और उस व्यावहारिक समझ को भी जो इस बीच जमा हुई है।

लाइट, डार्क, फ़्लैट, बायस, फ़्लैट डार्क: पहले फ़र्क़ साफ़ कीजिए

खगोल फ़ोटोग्राफ़ी के चार बड़े कैलिब्रेशन फ़्रेम हैं लाइट (light), डार्क (dark), फ़्लैट (flat) और बायस (bias), और इनमें जुड़ जाता है फ़्लैट डार्क (फ़्लैट का डार्क)। यह सबसे बुनियादी धारणा है, फिर भी “लाइट, डार्क, फ़्लैट, बायस और फ़्लैट डार्क का फ़र्क़ संक्षेप में बताइए” का साफ़ जवाब असल में उतने लोग नहीं दे पाते जितना आप सोचते हैं — बहुत-से लोग बस नाम रट लेते हैं, और नाम रट लेना यह समझ लेने के बराबर नहीं है कि इनमें से हर एक करता क्या है।

ऊपर का चित्र RBA से लिया हुआ वह विवरण है, जिसमें लाइट, डार्क, बायस और फ़्लैट की व्याख्या है, और यह भी कि आम हालात में ये कैलिब्रेशन फ़्रेम देखने में कैसे लगते हैं। फ़्लैट डार्क, जैसा पहले कहा, बस फ़्लैट का डार्क है — सोच वही रखिए जो डार्क के लिए है। असल में याद रखने लायक़ बात यह है कि इनमें से हर एक किस क़िस्म की ख़ामी मिटाने का ज़िम्मा उठाता है: डार्क तापीय शोर और डार्क करंट से निपटता है, फ़्लैट विनेटिंग (किनारों-कोनों पर रोशनी का कम होना) और धूल की परछाइयों से, और बायस रीडआउट ऑफ़सेट से।

फ़्लैट: जिसमें सीखने को सबसे ज़्यादा है

चारों कैलिब्रेशन फ़्रेम में फ़्लैट शायद वह है जिसमें सबसे आसानी से गड़बड़ होती है — और जिसमें सीखने को भी सबसे ज़्यादा है।

फ़्लैट के भीतर के डोनट और अवरोध

PixInsight में ScreenTransferFunction (STF) से स्क्रीन स्ट्रेच करके फ़्लैट देखिए, तो आप पाएँगे कि फ़्लैट हमेशा गोल-गोल छल्लेदार “डोनट” से भरा रहता है; वे मूलतः प्रकाश-पथ पर जमी धूल हैं। साथ ही विनेटिंग की परिघटना भी दिखेगी, और अगर आप OAG इस्तेमाल करते हैं तो OAG के अवरोध की परछाईं भी नज़र आएगी।

ठीक इसी वजह से, ऑप्टिकल सिस्टम में कोई भी बदलाव हो — खोलना-जोड़ना, फ़्रेमिंग का समायोजन, यहाँ तक कि लेंस मास्क का समायोजन भी — तो फ़्लैट दोबारा खींचने ही पड़ते हैं। वरना डोनट या अवरोध की परछाइयों की जगहें लाइट फ़्रेम पर अवरुद्ध जगहों से मेल नहीं खाएँगी, कैलिब्रेशन स्वाभाविक ही सफल नहीं होगा, और उलटे कैलिब्रेशन के बाद तरह-तरह की अजीबोग़रीब परिघटनाएँ पैदा कर देगा।

एक्सपोज़र समय कैसे चुनें: एक प्रत्यक्ष परीक्षण

फ़्लैट कितनी देर एक्सपोज़ किया जाए? मैंने एक प्रत्यक्ष परीक्षण किया है। उपकरण था 8 इंच का न्यूटोनियन (मॉडिफ़ाइड) और उस पर ASI 2600MC; एक ही तापमान पर मैंने 10ms, 1s, 5s और 10s के फ़्लैट और उनसे मेल खाते फ़्लैट डार्क खींचे, कैलिब्रेशन के बाद नंगी आँख से जाँचा, और पाया कि 5s वाले की हालत सबसे अच्छी थी; 10ms और 10s, दोनों के किनारे चमकीले पड़ जाते थे। फिर 5s के फ़्लैट को दूसरी अवधियों के फ़्लैट से भाग देकर तुलना की: 1s वाला सेट शायद ख़राब खिंचा था, भाग देने पर पूरा काला-सा निकला; 10ms में ऊपर-बाएँ से नीचे-दाएँ जाती एक लकीर जैसा अंतर था; 10s का अंतर बहुत कम था। कैलिब्रेट हो चुके हर अवधि के फ़्लैट का हिस्टोग्राम लगभग एक ही जगह पर, बीच से ज़रा बाईं ओर था, और कोई सूचना कटी भी नहीं थी — यानी शूटिंग की सेटिंग सही थी।

निष्कर्ष यह है: बाक़ी चरों को अलग रख दें तो इस सिस्टम के लिए 5s का फ़्लैट सबसे बढ़िया है, 10s भी बहुत अच्छा है, बस समय ज़्यादा लगता है। याद दिलाना ज़रूरी है कि यह “सर्वोत्तम अवधि” एक ख़ास सिस्टम का नतीजा है; उपकरण बदलिए तो दोबारा से नापना पड़ेगा।

लाइट पैनल या आकाश?

जब तक दूरबीन का एपर्चर बहुत बड़ा न हो, मैं आकाश से फ़्लैट लेने की बात सोचता ही नहीं। आकाश-फ़्लैट के मसले कम नहीं हैं: तारे (आकाश-फ़्लैट में अक्सर चमकीले तारे आ जाते हैं) और चमक (हर फ़्रेम की चमक अलग निकलती है) — दोनों पर क़ाबू पाना उतना आसान नहीं। आज जब घटती-बढ़ती रोशनी वाली LED इतनी आम हो चुकी हैं, 25 सेंटीमीटर से छोटी दूरबीन के लिए लाइट पैनल से फ़्लैट खींचना सबसे सुविधाजनक है — कहीं भी खींच लीजिए, बिगड़ जाए तो फ़ौरन दोबारा खींच लीजिए; फ़्लैट न खींचने की सचमुच कोई वजह नहीं बचती। अगर सचमुच आकाश ही इस्तेमाल करना हो, तो मैं दूधिया सफ़ेद प्लास्टिक की शीट लूँगा, सफ़ेद टी-शर्ट की सलाह नहीं दूँगा। फ़्लैट की संख्या के बारे में — 5 से 10 फ़्रेम लगभग काफ़ी हैं; बात ज़्यादा खींचने की नहीं, सही खींचने की है।

रही लाइट पैनल की डिमिंग की बात, वह भी मैंने परखी है: PWM डिमिंग (जिसमें झिलमिलाहट होती है) से खींचे 1s के फ़्लैट की तुलना, ऊपर से न्यूट्रल डेंसिटी शीट लगाकर खींचे 4s के फ़्लैट से की। 1s की छवि में PWM की धारियाँ साफ़ दिख रही थीं, फिर भी इंटीग्रेशन के बाद वे धारियाँ ग़ायब हो गईं, और 4s के मास्टर फ़्लैट से भाग देने पर नतीजा सफ़ेद निकला, यानी अंतर लगभग है ही नहीं। सो PWM डिमिंग चल जाती है (हालाँकि वोल्टेज से डिमिंग, जिसमें झिलमिलाहट नहीं होती, सबसे आदर्श है); समय बचाना हो तो सिर्फ़ 1s के फ़्लैट — और फ़्लैट डार्क भी सिर्फ़ 1s के — खींच लेना काफ़ी लगता है।

कूल्ड CMOS: फ़्लैट को फ़्लैट डार्क करंट से ही कैलिब्रेट कीजिए

इस बात पर ख़ास ज़ोर देना चाहूँगा: अगर आप कूल्ड CMOS इस्तेमाल करते हैं, तो फ़्लैट को फ़्लैट डार्क करंट (फ़्लैट का डार्क) से कैलिब्रेट कीजिए, बायस से नहीं। बायस से आम तौर पर फ़्लैट सही कैलिब्रेट नहीं होता, और फ़्लैट सही कैलिब्रेट न हो तो आख़िर में लाइट फ़्रेम कैलिब्रेट करते समय काम बिगड़ जाता है। ठीक से कैलिब्रेट न हुए फ़्लैट का सबसे आम नतीजा यह होता है कि लाइट कैलिब्रेट करने पर ओवर-करेक्शन हो जाता है और चारों कोने चमकीले पड़ जाते हैं।

DSLR फ़्लैट का प्रदर्शन-जाल

अगर आप DSLR (ख़ासकर Nikon) से फ़्लैट खींचते हैं, तो शायद चौंक जाएँ: कैमरे पर या Photoshop में साफ़ चमकीले दिखने वाले फ़्लैट, PixInsight के भीतर एकदम काले निकलते हैं।

वजह यह है कि 14 बिट का डेटा 16 बिट के फ़ाइल कंटेनर में रखा गया है, इसलिए उसे सही दिखाने के लिए पहला क़दम यही है कि Histogram औज़ार से व्हाइट पॉइंट को 0.25 पर ले आया जाए। यह विशुद्ध रूप से प्रदर्शन की समस्या है, डेटा पर इसका कोई असर नहीं पड़ता। (मैंने Nikon D810 Astro mod को उदाहरण बनाकर एक वीडियो रिकॉर्ड किया है, जिसमें पूरी प्रक्रिया करके दिखाई है।)

डार्क: इनकी मीयाद ख़त्म होती है, अपडेट करना न भूलिए

डार्क ऐसी चीज़ नहीं जिसे एक बार खींचकर हमेशा इस्तेमाल किया जा सके। एक बार एक साथी ने उन्हीं पुराने डार्क से कैलिब्रेशन किया और नतीजा ठीक नहीं रहा; पूछने पर पता चला कि वे डार्क साल की शुरुआत में खींचे गए थे — इससे एक बार फिर पुष्टि होती है कि डार्क को समय-समय पर अपडेट करना चाहिए, और एक ही बैच लगभग तीन महीने चलाकर दोबारा खींच लेना चाहिए। अगर हर बार कैलिब्रेशन के बाद कुछ न कुछ गड़बड़ लगे, तो पुराने और नए डार्क के पिक्सेल की चमक के मान लगभग बराबर हैं या नहीं, यह जाँचकर अंदाज़ा लगाया जा सकता है कि डार्क बूढ़े तो नहीं हो गए।

अलग-अलग एक्सपोज़र अवधि के डार्क को भी जान लेना फ़ायदेमंद है। मैंने QHY 268C (Sony IMX 571) के 0 सेकंड से 600 सेकंड तक के मास्टर डार्क का एक सेट देखा है; कितने भी सेकंड हों, बैकग्राउंड का मान लगभग नहीं बदला (सब 0.0075 के आसपास), और जो फ़र्क़ नज़र आया वह यह था कि हॉट पिक्सेल की चमक अवधि के साथ बढ़ती गई। इससे एक काम का निष्कर्ष निकलता है: अगर आप हॉट पिक्सेल अलग से निपटाते हैं (मसलन Cosmetic Correction से), तो डार्क की अवधि अचानक लाइट फ़्रेम से मेल न खाती हो, तब भी उन्हें लाइट कैलिब्रेट करने के काम में लाया जा सकता है।

वैसे बता दूँ, शुरुआती वर्षों में जब मैं कैलिब्रेशन फ़्रेम पर माथापच्ची कर रहा था, तब डार्क की गड़बड़ी से चोट खा चुका हूँ: कैलिब्रेशन, स्टार रजिस्ट्रेशन और इंटीग्रेशन के बाद पाया कि फ़्लैट ओवर-करेक्ट या अंडर-करेक्ट हुआ है, मास्टर फ़्लैट दोबारा से बनाकर सारा काम एक बार और किया, और आख़िर में जाकर पता चला कि दिक़्क़त असल में डार्क में थी।

एक क्लासिक सबक़: बायस ख़राब खिंचा, और पूरा इंटीग्रेशन चौपट

आख़िर में एक ऐसा मामला, जो गहरी छाप छोड़ गया। एक डेटा सेट का इंटीग्रेशन सीधे नाकाम रहा (PixInsight) या नतीजा सही नहीं आया (Astro Pixel Processor); खोजबीन करने पर मुजरिम निकला ख़राब खिंचा हुआ बायस फ़्रेम (Bias)।

यह पहली बार था जब मैं ऐसी स्थिति से रूबरू हुआ कि बायस का ख़राब खिंचना पूरे इंटीग्रेशन को ले डूबे। सो एक बार और कह देता हूँ: कूल्ड CMOS में फ़्लैट को फ़्लैट डार्क करंट से कैलिब्रेट कीजिए, बायस से नहीं। और बिना कैलिब्रेट किया फ़्लैट मूलतः बेकार ही खिंचा है, वह कैलिब्रेट की गई छवि में और समस्याएँ ही पैदा करेगा। कैलिब्रेशन फ़्रेम सही खिंच गए, तभी आगे की बात का कोई मतलब है।