Elaborazione delle immagini di comete: guida generale ad allineamento, rimozione delle stelle e composizione
La difficoltà centrale dell’elaborazione delle immagini di comete si può riassumere in una sola frase: una cometa si sposta rispetto alle stelle di sfondo, perciò la cometa e le stelle non possono essere elaborate contemporaneamente con lo stesso insieme di parametri di allineamento. Ecco perché, quando si elabora una cometa dal moto rapido, la cometa e lo sfondo stellato vengono sempre elaborati separatamente e composti alla fine. Questo articolo raccoglie, come guida generale, ciò che ho imparato sull’elaborazione delle comete nel corso degli anni: dagli strumenti di allineamento alla rimozione delle stelle, fino al colore e alla composizione. Per un caso pratico concreto, può consultare la serie sulla cometa Tsuchinshan di «Elaborare le comete con PixInsight».
Perché allineare la cometa: un confronto
Vediamo prima un confronto, per spiegare quale problema risolva davvero l’allineamento della cometa.
A sinistra nell’immagine qui sopra c’è il risultato dell’integrazione delle immagini allineate sul nucleo della cometa e private delle stelle; a destra c’è il risultato dell’integrazione eseguita direttamente con la sola registrazione delle stelle. Nell’immagine di destra, che non è mai stata allineata sul nucleo, dopo l’integrazione compaiono alcuni difetti attorno al nucleo—e voglio sottolineare che quelli non sono «dettagli attorno al nucleo», bensì rotture rimaste dopo che l’algoritmo di rejection ha eliminato i valori anomali. La stessa immagine del nucleo risulta danneggiata da questi difetti. In altre parole, se si vuole conservare la forma completa del nucleo e della coda, questo passaggio dell’allineamento della cometa è ineludibile.
Lo strumento Comet Alignment (CA)
Lo strumento che si occupa dell’allineamento della cometa in PixInsight è Comet Alignment (CA). L’uso più elementare lo abbina a Star Alignment (SA): con SA si registrano le stelle e con CA si allinea la cometa, per ottenere infine due immagini—una per le stelle e una per la cometa—, ciascuna da elaborare separatamente in seguito. In SA la posizione della cometa si seleziona con un clic del tasto sinistro del mouse.
Un metodo che un tempo fallì e in seguito riuscì
Anni fa un compagno di hobby propose un’idea avanzata: allineare la cometa con CA, integrare un’«immagine di sola cometa» e poi eseguire CA un’altra volta per sottrarre la cometa dalle immagini con registrazione delle stelle, ottenendo così uno sfondo stellato pulito e puro. I passaggi in dettaglio sono:
- Calibri le immagini della cometa.
- Usi Star Alignment per registrare le stelle e generare le immagini con registrazione delle stelle.
- Usi CA per selezionare il nucleo della cometa nelle immagini con registrazione delle stelle e generare le immagini allineate sul nucleo.
- Usi Image Integration per integrare le immagini allineate sulla cometa e generare un’«immagine di sola cometa» quasi priva di stelle.
- Salvi l’immagine di sola cometa, la selezioni come subtract operand image in CA ed esegua di nuovo l’output, generando immagini «con registrazione delle stelle e prive di cometa».
- Usi Image Integration per integrare le immagini con registrazione delle stelle e prive di cometa, ottenendo un’«immagine di sole stelle».
A dire il vero, la prima volta che ho provato questo metodo con i miei dati non ha funzionato—il passaggio 5 non riusciva a produrre un’«immagine con registrazione delle stelle e priva di cometa» pulita; in parte delle immagini con registrazione delle stelle la cometa rimaneva ancora, oppure veniva sottratta in eccesso al punto che la posizione della cometa diventava completamente nera, e dopo l’integrazione la cometa era comunque incompleta. Il compagno di hobby che aveva condiviso il metodo, però, sui propri dati ci era riuscito, perciò all’epoca lo annotai lo stesso come riferimento per tutti. In seguito ho perfezionato il procedimento e l’ho rifatto con un set di dati della cometa Leonard dallo sfondo semplice (TOA 150 + QHY 268c, 16 pose da 90 secondi), confermando che questo tradizionale metodo di comet alignment può effettivamente riuscire. E poiché lo sfondo non contiene galassie, ammassi o nebulose particolari, si presta piuttosto bene alla pratica per i principianti.
Il nuovo CA: non serve registrare prima le stelle
Il nuovo Comet Alignment porta un cambiamento importante: non è più necessario registrare prima le stelle.
Basta selezionare «a grandi linee» la posizione del nucleo sul primo e sull’ultimo frame e spuntare Compute PSF fits, e il programma calcola da sé il nucleo degli altri frame e li allinea. Perciò anche se la traiettoria di moto della cometa non è una linea retta, si può allineare ugualmente. Il vantaggio evidente di procedere così è che si evitano due passaggi di interpolazione—il vecchio metodo di registrare prima le stelle e poi allineare la cometa equivale a interpolare due volte, e ogni interpolazione costa un po’ di qualità dell’immagine. (Può notare che il suffisso del nome file delle immagini nel video è _c_cc_ca, senza _r, il che significa che hanno attraversato solo Calibration, Cosmetic Correction e Comet Alignment, senza Registration.) Questo nuovo metodo dà luogo anche ad alcune applicazioni, come integrare dati di cometa di più giorni consecutivi oppure creare un video timelapse del moto continuo della cometa.
Rimozione delle stelle: il nucleo si danneggia facilmente
L’elaborazione delle comete non può fare a meno della rimozione delle stelle, ma il nucleo e la chioma vengono facilmente scambiati per stelle dagli strumenti di rimozione delle stelle e in tal modo distrutti. Qui distinguo alcuni casi.
Il problema della rimozione delle stelle da un’immagine a colori in stato lineare
Se non ha acquistato StarXTerminator (SXT) e vuole rimuovere le stelle in batch con Starnet++, le immagini a colori incontrano un intoppo: in stato lineare, dopo che un’immagine a colori è passata attraverso Starnet++, il nucleo e la chioma risultano danneggiati.
La soluzione è separare i tre canali RGB, rimuovere le stelle da ciascuno singolarmente e poi ricombinarli, proprio come si elaborano i canali RGB ripresi con una camera monocromatica. Dopo questo trattamento, il nucleo e la chioma appaiono molto più normali. Per separare i canali in batch, si può usare il Batch Channel Extraction Script che si trova tra gli script.
Proteggere il nucleo con una maschera
Durante la rimozione delle stelle in batch, SXT o Starnet a volte eliminano il nucleo senz’altro come se fosse una stella, oppure separano parti della cometa a scale diverse, facendo sì che il nucleo si affievolisca. La soluzione è applicare una maschera sul nucleo:
- Usi un programma come GAME per creare una maschera del nucleo.
- Nel Process Batch di SXT, scelga di caricare la maschera.
La zona coperta (la parte nera della maschera) non subisce la rimozione delle stelle, così il nucleo è protetto. Se usa Starnet, durante la rimozione delle stelle in batch può caricare la maschera anche nel Process Container.
Nella pratica c’è un piccolo accorgimento: prima di rimuovere le stelle, si ricordi di verificare anzitutto la posizione del nucleo nel primo e nell’ultimo frame, poi, con GAME o il Clone Stamp Tool, crei una maschera lungo la linea che congiunge le posizioni del nucleo del primo e dell’ultimo frame, e solo allora rimuova le stelle; è così che si evita efficacemente che il nucleo venga danneggiato.
Colore e calibrazione dello sfondo
All’estremità della coda della cometa compaiono a volte colori strani—rosso, viola, verde, un po’ di tutto—: fondamentalmente, il più delle volte, sono il colore dello sfondo di cielo in cui si trova la cometa, che risalta dopo aver esaltato la cometa da sola (per esempio la terza coda rossa comparsa su NEOWISE qualche anno fa). Tenerli o toglierli è questione di gusto personale; se vuole toglierli, il mio metodo consiste semplicemente nell’estrarre quel colore.
In teoria, a calibrazione completata lo sfondo di cielo dovrebbe risultare vicino a un bruno nerastro, ma in assenza di stelle la calibrazione della cometa tende facilmente a fallire o a essere imprecisa, soprattutto nelle immagini riprese con una camera a colori. Per mia esperienza, i due problemi maggiori nell’elaborazione di una cometa sono calibrare il colore e rimuovere i residui di stelle; risolti questi due, in realtà si è già al novanta per cento del successo.
Per concludere: i fondamentali contano ancora
L’elaborazione delle comete richiede spesso diversi giorni di tentativi avanti e indietro, ed è molto probabile che un giorno intero se ne vada in una situazione di stallo—a volte il cervello ha bisogno di sedimentare prima di riuscire a trovare una soluzione.
Gli strumenti di IA (quelli per la rimozione delle stelle e la riduzione del rumore) fanno risparmiare parecchio tempo, è vero, ma quel tempo in realtà viene solo scaricato sul costo di calcolo del computer (con una CPU lenta o senza GPU, il calcolo richiede parecchio). Oltre a ciò, gli strumenti fondamentali di PixInsight restano altrettanto indispensabili: oltre ai consueti DBE, STF, Histogram Transformation e Curve Transformation, usare Wavelet, HDRMT e gli strumenti di saturazione del colore—in combinazione con le maschere—è la chiave per spremere la qualità da un’immagine. Gli strumenti continueranno a progredire, ma è padroneggiare questi fondamentali a darLe la vera solidità per elaborare le comete in modo costante e con buoni risultati.