Usuwanie tła w DBE: ciemne pierścienie, glow, gradienty światła i punkty próbkowania

DBE (DynamicBackgroundExtraction) to ważne narzędzie liniowego etapu w programie PixInsight, służące do oszacowania i usunięcia gradientu światła oraz gradientu barwy w tle. Ale to znacznie więcej niż zwykłe „wypłaszczenie tła” — od ciemnych pierścieni i glow po rozmieszczenie punktów próbkowania, wszystko wymaga drobiazgowego wyczucia. W tym artykule zebrałem kilka sposobów wykorzystania DBE oraz najczęstsze pułapki.

Co właściwie robi DBE

Sedno DBE polega na tym, że dla obrazu o nierównomiernym gradiencie światła tworzy się model tła, a następnie usuwa się go przez odejmowanie lub dzielenie. To ważny krok na liniowym etapie obróbki obrazu astronomicznego.

Co ciekawe, na podstawie tego modelu tła możesz też wstecznie odczytać warunki panujące podczas fotografowania — na przykład winietowanie wokół lustra albo ciemne cienie powstałe wskutek nadmiernego usuwania glow. Kształt modelu tła bywa niemal identyczny z oryginalnym obrazem, więc warto go pobrać i obejrzeć porównawczo.

Trzeba to szczególnie podkreślić: nawet przy odejmowaniu nie wystarczy po prostu odjąć modelu tła od oryginalnego obrazu. Proces ten obejmuje co najmniej algorytmy związane z częstotliwością przestrzenną, a ich celem jest maksymalne ograniczenie wpływu na tę część sygnału obiektów niebieskich, którą chcesz zachować (na przykład na zmianę barwy gwiazd). Porównując obraz przed obróbką i po niej, pamiętaj, aby do obu obrazów zastosować te same ustawienia STF — tylko wtedy różnicę widać uczciwie.

Ciemne pierścienie: częsta zmora przy fotografowaniu galaktyk

Niemało zdjęć galaktyk wykonanych przez miłośników astrofotografii ma problem ciemnego pierścienia, a DBE nadaje się do jego rozwiązania jak nic innego.

Fotografując galaktyki, na kanale luminancji stosuję DBE zwykle co najmniej dwa razy: najpierw zajmuję się ciemnym pierścieniem, potem nierównomiernym gradientem światła. Na kanałach barwnych zajmuję się natomiast zazwyczaj tylko nierównomiernością gradientu barwy (czyli wykonuję wyłącznie drugi krok), ale punkty próbkowania mogą różnić się od tych z kanału luminancji.

Konkretny sposób postępowania z ciemnym pierścieniem: narysuj okrąg albo dowolny potrzebny kształt, zaznacz Fixed i ręcznie wyreguluj jasność dla tego pierścienia. W obrazie monochromatycznym działa wyłącznie pole R/K; zwykle dostrajasz je bardzo małą wartością, próbujesz kilka razy i wypłaszczasz ciemny albo jasny pierścień.

Jedno założenie warto przypomnieć: obraz musi być najpierw skalibrowany (odjęcie klatek dark, podzielenie przez klatki flat, klatki flat dark), a dopiero potem stosuje się DBE. Jeśli ciemne albo jasne pierścienie są bardzo silne już na samym początku, sprawdź najpierw, czy problem nie tkwi w klatkach kalibracyjnych — nie każ DBE wykonywać pracy, którą powinny były wykonać klatki kalibracyjne.

Usuwanie drobnoskalowych struktur i glow

DBE można wykorzystać także do usunięcia niektórych małoskalowych struktur w kadrze — na przykład glow, którego pewne kamery (jak QHY 183M) nie potrafią do końca skalibrować.

To mozolna robota: nie pozostaje nic innego, jak powoli rozstawiać wielką liczbę punktów próbkowania, co pochłania mnóstwo czasu. Efekt jest jednak całkiem dobry, a resztkowy glow daje się wypłaszczyć niemal całkowicie. Porównując model tła z oryginalnym obrazem, na którym glow pozostał, wyraźnie widać, co ten etap usunął.

Punkty próbkowania: klucz do sukcesu lub porażki DBE

To, czy DBE wyjdzie dobrze, w dużej mierze zależy od tego, czy punkty próbkowania zostały rozmieszczone właściwie.

Nie wierz ślepo w wartości domyślne. Zwykle nic złego się nie dzieje, ale w chwili, gdy trafisz na gradient jasności o wysokim kontraście, wartości domyślne zawodzą:

1. Jeśli rozmieszczasz je ręcznie, może wyjść jak w niektórych przykładach — niebieskie obszary zostają w całości wyłączone z obliczeń (czyli punkty postawiono tam na darmo);
2. Jeśli rozmieszczane są automatycznie, jest jeszcze gorzej — punkty próbkowania skupiają się niemal w całości wokół neutralnej szarości i poprawne oszacowanie tła staje się zupełnie niemożliwe.

W opisanej wyżej sytuacji zmieniono w rzeczywistości tylko rozmiar ramki próbkowania, a wszystkie pozostałe parametry pozostały domyślne. Dlatego to powiedzenie jest tak trafne: Default is an illusion (wartość domyślna to złudzenie).

Czy punkty próbkowania można umieszczać na ciemnej mgławicy? Zrobiłem taki pomiar: na pewnym obrazie jasność tła nieba wynosiła około 0.007, jasność ciemnej mgławicy również oscylowała wokół 0.007, a pozostałe miejsca przekraczały 0.008. W takiej sytuacji wybranie przez DBE ciemnej mgławicy na punkt próbkowania nie ma moim zdaniem większego wpływu. Tysiąc słów nie zastąpi zdjęcia, które mówi samo za siebie.

Przypadek z życia: co robić, gdy obraz nie jest równomierny

Pewien miłośnik astrofotografii napisał kiedyś z pytaniem: jego obraz jest trochę nierównomierny, jak to rozwiązać? Oryginał miał lekkie winietowanie, a po wykonaniu DBE zrobił się równy; model gradientu światła również pokazywał jedynie niewielkie winietowanie w górnych narożnikach. W rzeczywistości ten obraz był bardzo dobrej jakości.

Płynie z tego przestroga: jeśli obraz po obróbce staje się wręcz mniej równomierny, umiejętnie korzystaj z masek i popraw samą procedurę obróbki, zamiast bez opamiętania dokładać DBE. I jeszcze jedno uzupełnienie — dane oversample nie potrzebują drizzle; tym, czego potrzebują, jest dekonwolucja (deconvolve).

Podsumowanie

Na pozór DBE polega na „usuwaniu tła”, w rzeczywistości jest to sztuka oceny punktów próbkowania. Od ciemnych pierścieni na galaktykach, przez glow kamery, po gradienty o wysokim kontraście — każda sytuacja ma własną, odpowiadającą jej strategię próbkowania, a wartość domyślna niemal nigdy nie jest najlepszym rozwiązaniem. Rozmieść punkty próbkowania we właściwych miejscach, a dopiero wtedy DBE odda ci tło, które jest czyste i zarazem nie krzywdzi sygnału obiektów niebieskich.