Comprendere gli stati lineare e non lineare di un'immagine

Nella post-elaborazione astronomica si sente spesso dire «questo processo va fatto in stato lineare» e «quello aspetta finché non diventa non lineare», ma che cos’è di preciso il lineare e che cos’è il non lineare? Un tempo era un concetto che facevo molta fatica a spiegare agli altri. Più tardi ho trovato un modo migliore per spiegarlo: osservandolo con la curva MTF. Questo articolo usa la MTF insieme allo strumento Histogram Transformation (HT) per tracciare con chiarezza il confine tra i due.

Definire lineare e non lineare con la curva MTF

La chiave si riduce a una sola azione: nel momento in cui cambia la posizione del midtone (tono medio), l’uscita dell’immagine non è più lineare.

Il motivo è che regolare il midtone cambia «il rapporto di spaziatura tra pixel di diversa luminosità». In origine le relazioni di luminosità reciproca dei singoli pixel sono in proporzione costante (lineare); non appena il midtone viene spostato, quella proporzione viene distorta e l’uscita diventa naturalmente non lineare (lo può confrontare con la variazione della curva nella sezione di uscita dello strumento HT).

Vederlo da un’altra angolazione risulta più intuitivo: tradizionalmente un’astrofotografia appena integrata è una distesa completamente nera in cui non si vede nulla (stato lineare), e ciò che dobbiamo fare è sollevarla fino a poter vedere con chiarezza l’oggetto — e quest’azione è necessariamente uno stretch non lineare di grande ampiezza. Per esempio, dopo aver integrato in APP, oltre a generarsi un file lineare in cui non si vede nulla, se fa clic sul salvataggio che si trova sotto lo stretch, a destra, verrà salvata anche una seconda foto non lineare già stretchata.

(C’è anche chi sostiene che una regolazione di ampiezza molto piccola possa ancora considerarsi lineare; questo articolo adotta la definizione più rigorosa: nel momento in cui si tocca il midtone, si considera entrati nello stato non lineare.)

Regolare solo lo shadow o l’highlight non rompe la linearità

Non tutte le regolazioni rendono l’immagine non lineare. Se muove soltanto lo shadow (il punto estremo delle ombre) o l’highlight (il punto estremo delle luci), non cambia la relazione lineare tra i pixel; sta solo scalando o ritagliando i punti estremi:

• Spostare lo shadow verso destra: espande le ombre (allarga i toni scuri).

• Spostare lo shadow verso l’alto: fa uscire progressivamente le ombre in grigio.

• Spostare l’highlight verso sinistra: espande le luci.
• Spostare l’highlight verso il basso: fa uscire progressivamente le luci in grigio.

Aggiungo un dettaglio sugli strumenti: dato che lo strumento HT di PixInsight ha ormai rimosso le opzioni Low e High Ranges, le dimostrazioni qui sopra di «spostare verso l’alto / spostare verso il basso» (uscita in grigio) le ho presentate usando invece lo strumento Curves.

Perché conta questo confine

Capire il significato di lineare/non lineare è molto pratico: molti processi di elaborazione delle immagini (come la calibrazione del colore o la deconvoluzione) funzionano correttamente solo in stato lineare; una volta che ha applicato lo stretch e mosso il midtone, l’immagine diventa non lineare e i risultati di certi processi vanno fuori strada. Perciò, quando costruisce un flusso di lavoro, avere chiaro in anticipo «se questo passo vada fatto prima o dopo lo stretch» è spesso più importante che memorizzare ogni singolo pulsante.