Frame kalibrasi dalam praktik: memakai light, dark, flat, dan bias dengan benar

Prapemrosesan adalah bagian yang sangat penting, dan saya biasanya menghabiskan banyak waktu di tahap ini. Selain prosedur kalibrasi itu sendiri, sebagian besar langkah saya kerjakan secara manual untuk memastikan setiap mata rantainya benar — dengan begitu, begitu ada masalah, penyebabnya bisa cepat ditemukan. Dan frame kalibrasi (calibration frame) justru merupakan fondasi dari prapemrosesan. Tulisan ini merangkum jebakan yang pernah saya alami sendiri dalam urusan frame kalibrasi selama beberapa tahun terakhir, beserta pemahaman praktis yang saya kumpulkan.

Light, dark, flat, bias, flat dark: bedakan dulu

Empat frame kalibrasi utama dalam astrofotografi adalah light, dark, flat, dan bias, ditambah flat dark (dark untuk flat Anda). Ini konsep yang paling mendasar, tetapi orang yang benar-benar mampu menjelaskan dengan jernih “coba uraikan secara singkat perbedaan antara light, dark, flat, bias, dan flat dark” ternyata tidak sebanyak yang dibayangkan — banyak orang sekadar hafal nama-namanya, dan itu tidak sama dengan memahami apa yang sesungguhnya dikerjakan masing-masing.

Gambar di atas adalah penjelasan yang saya kutip dari RBA, mencakup uraian tentang light, dark, bias, dan flat, serta bagaimana frame kalibrasi ini biasanya terlihat dalam kondisi normal. Flat dark, seperti disebutkan tadi, hanyalah dark untuk flat, jadi konsepnya cukup disamakan dengan dark. Yang benar-benar perlu diingat adalah jenis cacat apa yang menjadi tanggung jawab masing-masing: dark mengurusi noise termal dan arus gelap, flat mengurusi vignetting di sudut serta bayangan debu, dan bias mengurusi offset pembacaan.

Flat: frame dengan seluk-beluk paling banyak

Di antara keempat frame kalibrasi, flat barangkali adalah yang paling mudah bermasalah — sekaligus yang paling banyak seluk-beluknya.

Donat dan penghalang di dalam flat

Jika Anda memakai ScreenTransferFunction (STF) di PixInsight untuk melakukan stretching layar dan memeriksa flat, Anda akan mendapati bahwa flat selalu penuh dengan lingkaran-lingkaran “donat”; itu pada dasarnya adalah debu di jalur cahaya. Pada saat yang sama Anda juga akan melihat gejala vignetting, dan bila memakai OAG, akan terlihat pula bayangan penghalang dari OAG.

Justru karena itulah, begitu ada perubahan apa pun pada sistem optik — bongkar pasang, penyesuaian komposisi bidik, bahkan penyesuaian masker lensa — flat wajib diambil ulang. Kalau tidak, posisi donat atau bayangan penghalang tidak akan berimpit dengan posisi yang terhalang pada light, kalibrasi tentu saja tidak akan berhasil, dan malah memunculkan bermacam-macam kejanggalan setelah kalibrasi.

Cara memilih waktu eksposur: sebuah uji langsung

Flat harus dieksposur berapa lama? Saya pernah melakukan satu uji langsung. Perangkatnya adalah Newtonian 8 inci (modifikasi) dipadukan dengan ASI 2600MC. Pada suhu yang sama saya memotret flat 10ms, 1s, 5s, dan 10s beserta flat dark yang bersesuaian, lalu memeriksa hasil kalibrasinya dengan mata telanjang; ternyata set 5s yang kondisinya paling baik, sementara pada 10ms dan 10s bagian tepinya sama-sama menjadi lebih terang. Berikutnya saya membagi flat 5s dengan flat pada durasi lain untuk dibandingkan: set 1s sepertinya memang gagal terambil, hasil pembagiannya menjadi gelap secara keseluruhan; pada 10ms ada satu jalur perbedaan dari kiri atas ke kanan bawah; sedangkan perbedaan pada 10s sangat kecil. Flat terkalibrasi pada setiap durasi menempati posisi histogram yang kurang lebih sama, sedikit di sebelah kiri tengah, dan tidak ada informasi yang terpotong, yang menandakan pengaturan pemotretannya sudah benar.

Kesimpulannya: dengan mengesampingkan variabel lain, sistem ini paling baik memakai flat 5s, dan 10s juga bagus, hanya saja lebih memakan waktu. Yang perlu diingatkan, “durasi terbaik” ini adalah hasil untuk satu sistem tertentu; berganti perangkat berarti harus diuji ulang dari awal.

Panel lampu atau cahaya langit?

Kecuali kalau diameter teleskopnya terlalu besar, barulah saya mempertimbangkan memakai cahaya langit untuk flat. Flat langit punya cukup banyak masalah: baik dari sisi bintang (flat langit kerap memunculkan bintang terang) maupun kecerahan (kecerahan setiap frame berbeda-beda), keduanya lebih sulit dikendalikan. Di zaman sekarang, ketika LED yang bisa diatur terangnya sudah begitu umum, teleskop berdiameter di bawah 25 cm paling praktis memakai panel lampu untuk flat — bisa dipotret di mana saja, kalau gagal bisa langsung diulang, jadi sungguh tidak ada alasan untuk tidak mengambil flat. Kalau memang harus memakai cahaya langit, saya akan memakai lembaran plastik putih susu, dan tidak menyarankan kaus putih. Soal jumlah flat, 5 sampai 10 frame kira-kira sudah cukup; yang penting bukan banyaknya, melainkan benarnya.

Adapun cara meredupkan panel lampu, saya juga sudah mengujinya: flat 1s yang diambil dengan peredupan PWM (yang berkedip) saya bandingkan dengan flat 4s yang diambil dengan tambahan panel peredam cahaya. Meskipun pada citra 1s pola garis PWM terlihat jelas, pola itu lenyap setelah integrasi, dan setelah dibagi dengan master flat 4s hasilnya tampil putih, yang berarti nyaris tidak ada perbedaan. Jadi peredupan dengan PWM memang bisa dipakai (tentu saja peredupan lewat tegangan yang tidak berkedip adalah yang paling ideal); dan untuk menghemat waktu, memotret flat 1s saja — flat dark pun 1s saja — tampaknya sudah memadai.

CMOS berpendingin: kalibrasilah flat dengan arus gelap flat

Hal ini perlu ditekankan secara khusus: jika Anda memakai CMOS berpendingin, kalibrasilah flat dengan arus gelap flat (dark untuk flat), dan jangan memakai bias. Bias biasanya tidak dapat mengalibrasi flat dengan benar, dan kalau flat tidak terkalibrasi dengan benar, kalibrasi light pada tahap akhir akan gagal. Akibat paling umum dari flat yang buruk kalibrasinya adalah munculnya koreksi berlebih saat dipakai mengalibrasi light, sehingga keempat sudutnya menjadi terang.

Jebakan tampilan pada flat DSLR

Jika Anda memotret flat dengan DSLR (terutama Nikon), Anda mungkin akan terkejut: padahal di kamera atau di Photoshop tampak terang, di dalam PixInsight justru hitam pekat.

Penyebabnya adalah data 14 bit yang dimuat di dalam wadah berkas 16 bit, sehingga agar tampil dengan benar, langkah pertamanya harus memakai alat Histogram untuk menyetel titik putih ke 0.25. Ini murni persoalan tampilan dan tidak memengaruhi datanya sendiri. (Saya pernah merekam video dengan Nikon D810 Astro mod sebagai contoh, memperagakan seluruh langkahnya.)

Dark: ada masa kedaluwarsanya, ingat untuk memperbaruinya

Dark bukanlah sesuatu yang sekali diambil lalu bisa dipakai terus. Pernah ada seorang rekan penggemar yang mengalibrasi dengan dark yang sama dan hasilnya kurang baik; setelah ditanya barulah ketahuan bahwa dark itu diambil pada awal tahun — ini sekali lagi membuktikan bahwa dark perlu diperbarui secara berkala, dan satu batch dark yang sama sebaiknya diambil ulang setelah kira-kira tiga bulan pemakaian. Kalau setiap selesai kalibrasi selalu ada sedikit masalah, Anda bisa memeriksa apakah nilai kecerahan piksel dark lama dan dark baru kurang lebih sama, lalu dari situ menilai apakah dark sudah menua.

Dark dengan durasi eksposur yang berbeda-beda juga layak dikenali. Saya pernah melihat satu set master dark QHY 268C (Sony IMX 571) dari 0 detik sampai 600 detik: nilai latarnya nyaris tidak berubah berapa pun durasinya (semuanya di kisaran 0,0075), dan perbedaan yang kelihatan adalah kecerahan hot pixel yang meningkat seiring bertambahnya durasi. Dari sini muncul satu kesimpulan praktis: jika Anda menangani hot pixel secara terpisah (misalnya dengan Cosmetic Correction), maka ketika durasi dark sewaktu-waktu tidak cocok dengan light, dark itu tetap bisa dipakai untuk mengalibrasi light.

Sekadar tambahan, pada tahun-tahun awal ketika saya mempelajari frame kalibrasi, saya juga pernah dirugikan oleh masalah pada dark: setelah kalibrasi, registrasi bintang, dan integrasi, saya menemukan flat yang terkoreksi berlebih atau kurang terkoreksi, lalu menyetel ulang master flat dan mengerjakan semuanya dari awal, dan baru pada akhirnya saya sadar bahwa persoalannya justru ada pada dark.

Sebuah pelajaran klasik: bias yang gagal terambil membuat seluruh integrasi gagal

Terakhir, saya ceritakan satu kasus yang berkesan mendalam. Ada satu set data yang integrasinya langsung gagal (PixInsight) atau hasilnya tidak benar (Astro Pixel Processor), dan setelah ditelusuri, biang keladinya adalah frame bias (Bias) yang gagal terambil.

Ini juga kali pertama saya menjumpai keadaan ketika bias yang gagal terambil sanggup menjatuhkan seluruh integrasi. Maka saya serukan sekali lagi: untuk CMOS berpendingin, kalibrasilah flat dengan arus gelap flat, jangan dengan bias. Dan flat yang tidak dikalibrasi pada dasarnya sama saja dengan memotret sia-sia, sebab ia hanya akan menambah masalah pada citra setelah kalibrasi. Ambil dulu frame kalibrasi dengan benar, barulah ada yang bisa dibicarakan sesudahnya.