Luminanza e LRGB: estrazione, combinazione e RGB Working Space
LRGB è uno dei concetti più centrali della post-elaborazione astronomica: elaborare separatamente il canale di luminanza (L), che si occupa del dettaglio, e i canali di colore (RGB), che si occupano del colore, per poi combinarli alla fine. Questo articolo raccoglie l’estrazione del canale di luminanza, i principi di combinazione e l’impostazione, spesso trascurata, dell’RGB Working Space che sta dietro a tutto ciò.
Perché elaborare L e RGB separatamente
Cominciamo con un’analogia concettuale. Una volta stavo chiacchierando con alcuni compagni di hobby di fotografia monocromatica e a colori e, chissà come, il discorso è finito sull’occhio. Alla fine l’abbiamo riassunto in una sola frase:
La modalità RGB è la scelta di quando si è raggiunta la libertà finanziaria in fotoni: si punta a un’alta qualità simultanea in colore e luminanza. La modalità L+RGB, invece, è la regola di sopravvivenza dei poveri di fotoni: prima ci si assicura di vedere la struttura, e solo poi si cerca di avere colore.
Un sensore in grado di accumulare fotoni per lungo tempo compensa, in una certa misura, la mancanza dell’occhio umano nell’oscurità, dove i fotoni sono troppo scarsi per attivare i coni che distinguono il colore. Estrarre la luminanza per conto suo per accumulare rapporto segnale/rumore (S/N) e assicurare la struttura è proprio lo spirito dell’LRGB.
Due principi per combinare il canale di luminanza e i canali di colore
Perché L e RGB risultino gradevoli dopo la combinazione, ci sono due direzioni da tenere presenti:
- Il canale di luminanza non deve essere troppo luminoso (né troppo scuro), altrimenti diluisce il colore.
- Ai canali di colore si può alzare il contrasto, il che aumenta la saturazione cromatica del risultato combinato.
I processi di PI che si usano di frequente comprendono: ScreenTransferFunction, HistogramTransformation, ArcsinhStretch, LRGBCombination.
Qui c’è un’idea importante: se il canale di luminanza sia gradevole di per sé non ha in realtà molta importanza; ciò che conta è se, una volta combinato con l’RGB, riesca a rendere gradevole l’intera foto e a far risaltare il dettaglio. Prendiamo come esempio NGC 2070, la Nebulosa Tarantola: un singolo frame, dopo uno stretch automatico a schermo con STF, mostra sì un contrasto marcato, ma lo sfondo è troppo nero e il bianco della Nebulosa Tarantola è a sua volta troppo luminoso: in realtà non è un’immagine di luminanza adatta a essere mescolata con l’RGB.
In quale fase si combinano L e RGB
Il processo LRGBCombination, nella maggior parte dei casi, si usa allo stato non lineare. Se volesse combinare nella fase lineare, dovrebbe usare ChannelCombination—ma si accorgerà che ChannelCombination non ha alcuna opzione per un canale di luminanza, ed è proprio questo a dirle perché L e RGB non sono adatti a essere combinati nella fase lineare. E cosa succede se si forza LRGBCombination su un’immagine lineare? Non appena vedrà l’immagine combinata andare in pezzi, capirà.
Allora quando bisogna esattamente fonderli? All’incirca quando sia la luminanza sia l’RGB sono stati elaborati ciascuno fino a uno stato «passabile»: è allora che li fondo e proseguo l’elaborazione. Un errore comune, qui, è voler elaborare la luminanza, o ciascuno dei canali R, G e B, in modo che siano belli di per sé—ma il vero punto non è se la L o l’RGB intermedi siano gradevoli (a meno che non voglia solo un’immagine in scala di grigi, o una poltiglia sfocata di solo colore), bensì se, dopo la fusione finale, il colore venga fuori senza intoppi e il dettaglio della luminanza si presenti senza intoppi.
E per di più, una volta fusi, non è che si possa esportare direttamente l’immagine: dopo resta tutta una catena di passaggi di potenziamento e regolazione del colore, e persino, alla fine, riduzione del rumore e correzione dei difetti, prima che un’opera si possa dire completata.
Anche con le fotocamere a colori si estrae il canale di luminanza
I flussi di lavoro che ho condiviso in precedenza erano perlopiù incentrati sulle fotocamere monocromatiche, ma quando si elaborano immagini a colori riprese con una DSLR o una fotocamera OSC raffreddata il flusso principale è in realtà pressoché uguale: anche qui si elaborano separatamente il canale di luminanza e i canali di colore. Estrarre il canale di luminanza in PI è molto semplice; solo che parecchi principianti non sanno in quale passaggio farlo. Confrontandolo con il flusso monocromatico, il momento dell’estrazione può essere:
- Subito dopo aver completato la pre-elaborazione, oppure
- Dopo aver completato il bilanciamento del colore e il DBE.
Ho anche registrato un video che mostra come estrarre il canale di luminanza da un’immagine a colori dopo l’integrazione: https://youtu.be/TDhaKp2BK4w
Un malinteso comune: togliere la saturazione ≠ il canale di luminanza
C’è un’affermazione molto diffusa: se si toglie la saturazione, ciò che resta è la luminanza. Per questo c’è chi, nel Camera Raw Filter di PS o in Lightroom, toglie temporaneamente la saturazione e poi regola i parametri, convinto che così non subirà l’influenza del colore e regolerà solo la luminanza.
Ma questa affermazione e questa pratica non sono in realtà del tutto corrette. L’ho confrontato direttamente in Photoshop: un’immagine a cui è stata tolta solo la saturazione sembra perdere qualche dettaglio rispetto al canale di luminanza autentico. In seguito ho fatto lo stesso esperimento anche in PI, con esito coerente: un’immagine a cui è stata tolta la saturazione cromatica perde effettivamente una parte del dettaglio.
In altre parole, per ottenere la luminanza autentica in PS potrebbe essere necessario passare prima alla modalità Lab perché sia più accurata; mentre in PI basta premere un tasto per estrarre il canale di luminanza, molto più comodo.
RGB Working Space (RGBWS): la variabile nascosta dell’estrazione della luminanza
Il fenomeno di cui sopra—che togliere la saturazione non equivale alla luminanza—ha in realtà a che fare con un’impostazione spesso trascurata: l’RGB Working Space, ossia la proporzione in cui ciascuno dei tre colori RGB contribuisce alla luminanza.
Fenomeno uno: l’impostazione influisce sulla luminanza estratta. Prenda due immagini dominate dal rosso e dal blu ed estragga la luminanza con un RGBWS impostato sullo standard della «visione dell’occhio umano»: noterà che il canale di luminanza estratto è nettamente più scuro e con meno dettaglio. (Se fatica a percepirlo, può confrontarlo direttamente in questo video: https://youtu.be/s8tRTXSrkh0)
Fenomeno due: l’impostazione influisce anche sul risultato della combinazione LRGB. Facendo una combinazione LRGB della L e dell’RGB delle immagini di cui sopra, si noterà che, con l’impostazione basata sullo standard della visione dell’occhio umano, l’immagine combinata risulta complessivamente più scura, e alcune tonalità blu vedono persino la loro tonalità leggermente alterata, spostandosi verso il viola. (Anche questo si può confrontare direttamente nel video: https://youtu.be/rcsXP9HVQs0)
E allora come impostarlo? Se desidera che l’RGB contribuisca in modo uniforme alla luminanza, si procede così:
- Apra il processo RGBWorkingSpace.
- Imposti tutti i coefficienti di Red, Green e Blue a 1 (impostarli tutti a 1 è solo più comodo da digitare; una volta applicata la configurazione, viene convertita automaticamente in 0.33 : 0.33 : 0.33).
- Prema il cerchio nell’angolo in basso a sinistra per eseguire la configurazione globale.
Una volta impostato così, d’ora in poi ogni immagine a colori—che sia caricata o generata—avrà per impostazione predefinita lo stesso contributo dell’RGB alla luminanza (0.33 : 0.33 : 0.33).
E proprio per questo si può tornare sul punto che «un’immagine RGB a cui è stata tolta la saturazione cromatica non equivale alla propria immagine di luminanza»: dato per scontato un uguale rapporto RGB-luminanza, l’immagine di luminanza sarà nettamente più luminosa dell’immagine desaturata (a cui, nello spazio LCH, si toglie la C che rappresenta la saturazione, così che i valori RGB diventino uguali).
Avanzato: il canale di superluminanza (Super L)
Per finire, aggiungo una tecnica avanzata. Il canale di superluminanza (Super L) è un canale artificiale; uno dei modi per crearlo è integrare ancora una volta i canali L, R, G e B già integrati.
Come sostituto del canale L, e rispetto all’immagine L originale, Super L offre persino un lieve miglioramento del rapporto segnale/rumore (SNR): e anche se a occhio nudo si percepisce a malapena, quel piccolo miglioramento è comunque utile nell’elaborazione successiva.
