Sterren verkleinen en sterbehandeling: de evolutie van de methoden en een PixelMath-workflow

De sterren op passende wijze verkleinen kan het onderwerp van uw opname beter laten opvallen, vooral in sterrijke gebieden zoals de zone van de Melkweg, waar, als u ze niet behandelt, een hemel vol sterren de nevels ernstig verstoort. Dit artikel zet de methoden voor het verkleinen van sterren op een rij, van de erosiefilters van de begintijd tot de tegenwoordig gangbare aanpak op basis van het sterloze beeld en de PixelMath-implementatie ervan.

De vroege werkwijze: sterren verkleinen door erosie (Erosion)

De vroegste vorm van sterren verkleinen berustte op erosie (Erosion): in Photoshop gebruikte men het “Minimum”-filter, of in PixInsight de Erosion, om de sterren binnen een geselecteerd gebied te eroderen en zo kleiner te maken. Wie het nauwkeuriger wilde aanpakken, combineerde dit met een randmasker om te voorkomen dat er tot in de sterkernen werd geërodeerd.

Eerlijk gezegd verkleinde ik oorspronkelijk weinig sterren, omdat de traditionele Erosion de sterren vaak beschadigt (ze maakt bijvoorbeeld van ronde sterren ruiten, of verpest diamantvormige sterren). Maar bij sommige doelen, zoals de Carinanevel midden in de zone van de Melkweg, blijven er in het eindresultaat, hoe goed het stermasker ook is gemaakt, nog altijd massa’s sterren de nevels verstoren, en dan zit er niets anders op dan de sterren te verkleinen. Juist daarom is de grootste achilleshiel van de erosiereductie haar extreme gevoeligheid voor de kwaliteit van het masker: is het masker slecht gemaakt, dan ontstaan er gemakkelijk artefacten in de sterkernen en hun omgeving.

Het keerpunt: sterren verkleinen met een sterloos beeld

De vooruitgang van de tijd maakte van het verkleinen van sterren geleidelijk iets wat u met een simpele schuifregelaar voor elkaar krijgt, waarbij vrij in te stellen is welke grootteklasse van sterren wordt verkleind. De sleutel was deze: men begon gereedschappen voor het verwijderen van sterren (zoals StarNet++) te gebruiken om de sterren te verkleinen, en niet alleen om ze te verwijderen. Tegen 2021 werd het, nadat alles in scripts was gegoten, nog handiger, en het “Minimum”-filter van PS of de Erosion van PI waren al niet erg in de mode meer.

In PI verscheen een kant-en-klaar script voor sterreductie: het gebruikt niet het “Minimum”-filter of de Erosion, maar bereikt zijn doel via de methode die StarNet++ combineert met een Contour Mask.

Hier verhelder ik meteen een punt dat gemakkelijk verkeerd wordt begrepen: de optie “Create star mask” in StarNet++ levert in werkelijkheid niet een masker op, maar de verwijderde sterren zelf. Als u met de PixelMath van PI of de lagen van PS deze star_mask weer bij het reeds sterloze beeld optelt, krijgt u iets wat vrijwel gelijk is aan het oorspronkelijke beeld waaruit de sterren niet zijn verwijderd.

Worden na de reductie alle sterren even groot?

Een medeliefhebber beweerde ooit dat na de sterreductie alle sterren even groot worden. Is dat werkelijk zo? Geenszins — de grootte van een verkleinde ster hangt vooral af van zijn oorspronkelijke grootte en van het reductiemasker.

In de praktijk kiest u bij elke reductie het type sterren dat u wilt verkleinen (vooral de kleine tot middelgrote) en maakt u een passend masker dat is afgestemd op de grootte van de sterren; daardoor kan de grootte van de sterren na de reductie nog steeds verschillen, alleen is aan de omgeving van de sterren te zien dat er een reductie is toegepast. Neem als voorbeeld het vergrote beeld van SL 17: dat is het resultaat van in totaal twee reducties (meer dan twee heb ik tot nu toe nooit gedaan).

PixelMath-implementatie van de sterreductie (niet-lineaire toestand)

Sterren verkleinen op basis van een sterloos beeld kunt u in PI nauwkeurig uitvoeren met PixelMath. De stappen, uitgesplitst, zijn als volgt:

1. Leg het beeldbestand A klaar, samen met het sterloze beeld ervan, bestand B.
2. Verlaag met STF samen met HistogramTransformation tegelijk de helderheid van A en B (verschuif de midtone naar rechts).
3. Inverteer de in helderheid verlaagde A en B (toetsenbord Ctrl+I).
4. Deel de geïnverteerde A door de geïnverteerde B om het geïnverteerde sterbeeld C te verkrijgen (PixelMath).
5. Vermenigvuldig C met de inverse van B om de inverse D van het beeld met verkleinde sterren te verkrijgen (PixelMath).
6. Inverteer D terug naar het normale beeld met verkleinde sterren (Ctrl+I).

De stappen 5 en 6 zijn in werkelijkheid precies de formule van de screen blending mode. Wilt u een sterkere reductie, dan kunt u in stap 2 de helderheid van A en B nog verder verlagen. Een schematische formule:

afterimage = ~((~mtf_low(beforeimage) / ~mtf_low(starless)) * ~starless)

Dezelfde methode kan ook worden nagebootst in Photoshop of Affinity Photo; het verschil is dat u het daar met lagen doet, en dat de mengmodi (blending mode) tussen de lagen enigszins verschillen.

De sleutel: de sterren moeten correct worden uitgehaald met “geïnverteerde deling”

Veel mensen bewerken hun beeld via de sterloze weg maar mislukken uiteindelijk bij het weer toevoegen van de sterren, en de kern van het probleem ligt in hoe de sterren zijn uitgehaald.

Als u eenvoudigweg het sterloze beeld van het oorspronkelijke beeld aftrekt om de sterren te verkrijgen en die sterren vervolgens weer toevoegt, is het resultaat vaak: doffe sterren met een onjuiste kleur, die eruitzien alsof u de dekking van de laag hebt verlaagd. De reden is dat een deel van de inhoud van de sterren op het sterloze beeld is achtergebleven, zodat de aftrekking de sterren niet volledig kon uithalen.

De betere manier is om de volledige sterren te verkrijgen met geïnverteerde deling; nadat u het sterloze beeld hebt bewerkt, zet u de sterren weer terug met vermenigvuldiging of geïnverteerde vermenigvuldiging (screen blending mode).

Lineair en niet-lineair: de formules voor uithalen en terugzetten verschillen

Nadat RC Astro StarXTerminator (SXT) had uitgebracht, breidde het toepassingsbereik van het verwijderen van sterren zich uit van de niet-lineaire toestand tot de lineaire toestand. Toch verschillen tussen de lineaire en de niet-lineaire toestand de stappen en formules voor het uithalen en terugzetten van de sterren nog enigszins, een punt dat vaak over het hoofd wordt gezien.

Niet-lineaire toestand (het beeld is al sterk gestretcht, zodat de pixels niet meer in hun oorspronkelijke lineaire verhouding staan):

• De sterren uithalen: vink in SXT “Unscreen Stars” aan, of haal na het verwijderen van de sterren de sterren op met de formule van de geïnverteerde deling ~(~Original_Nebula / ~Starless_Nebula).
• De sterren terugzetten: gebruik in PixelMath de formule van de geïnverteerde vermenigvuldiging ~(~Nebula * ~stars), wat tevens de wiskundige formule van Screen Blending is.

Lineaire toestand (na de integratie, vóór het sterke stretchen, wanneer de pixels hun oorspronkelijke lineaire verhouding vertonen):

• De sterren uithalen: vink in SXT “Unscreen Stars” niet aan.
• De sterren terugzetten: gebruik in PixelMath de optelformule Nebula + stars.

Als u duidelijk vaststelt in welke toestand uw beeld zich bevindt en de bijbehorende formules gebruikt om de sterren uit te halen en terug te zetten, kunt u het probleem vermijden dat de sterren na het terugzetten donkerder worden, van kleur veranderen of volledig mislukken.