Compreender os estados linear e não linear de uma imagem

No pós-processamento astronômico, ouve-se com frequência “este processo tem de ser feito em estado linear” ou “aquele espera até depois de ficar não linear”, mas o que é, afinal, o linear e o que é o não linear? Este foi, em certa época, um conceito que eu tinha muita dificuldade em explicar com clareza aos outros. Mais tarde encontrei uma forma melhor de explicá-lo: observando-o pela curva MTF. Este artigo usa a MTF junto com a ferramenta Histogram Transformation (HT) para traçar com clareza a fronteira entre os dois.

Definir o linear e o não linear com a curva MTF

A chave está em uma única ação: assim que você altera a posição do midtone (tom médio), a saída da imagem deixa de ser linear.

A razão é que ajustar o midtone altera “a proporção de espaçamento entre pixels de brilhos diferentes”. Originalmente, as relações de brilho dos pixels entre si estão em proporção constante (linear); uma vez que o midtone é movido, essa proporção fica distorcida e a saída torna-se naturalmente não linear (você pode cotejar isso com a variação da curva na seção de saída da ferramenta HT).

Ver a coisa por outro ângulo é mais intuitivo: tradicionalmente, uma astrofotografia recém-integrada é uma extensão de um preto absoluto onde não se vê nada (estado linear), e o que precisamos fazer é elevá-la até poder ver o alvo com clareza — e essa ação é, forçosamente, um stretch não linear de grande amplitude. Por exemplo, depois de integrar no APP, além de ser gerado um arquivo linear em que não se vê nada, se você clicar em salvar, situado abaixo do stretch, à direita, será salva também uma segunda foto não linear já esticada.

(Há também quem sustente que um ajuste de amplitude muito pequena ainda pode ser considerado linear; este artigo adota a definição mais rigorosa: assim que se mexe no midtone, considera-se que a imagem entrou no estado não linear.)

Ajustar apenas o shadow ou o highlight não quebra a linearidade

Nem todo ajuste torna a imagem não linear. Se você mexer apenas no shadow (o ponto extremo das áreas escuras) ou no highlight (o ponto extremo das áreas claras), não altera a relação linear entre os pixels; está apenas escalando ou recortando os pontos extremos:

• Mover o shadow para a direita: expande as sombras (afasta os tons escuros).

• Mover o shadow para cima: faz as sombras saírem progressivamente em cinza.

• Mover o highlight para a esquerda: expande as luzes.
• Mover o highlight para baixo: faz as luzes saírem progressivamente em cinza.

Acrescento um detalhe de ordem técnica: como a ferramenta HT do PixInsight já removeu as opções Low e High Ranges, as demonstrações acima de “mover para cima / mover para baixo” (saída em cinza) eu as apresentei usando, em vez dela, a ferramenta Curves.

Por que se importar com essa fronteira

Entender o significado de linear/não linear é muito prático: muitos processos de tratamento de imagem (como a calibração de cor e a deconvolução) só são executados corretamente em estado linear; assim que você aplica o stretch e move o midtone, a imagem passa a não linear e os resultados de certos processos se desviam. Por isso, ao montar um fluxo de trabalho, ter claro de antemão “se esta etapa deve ser feita antes ou depois do stretch” costuma ser mais importante do que memorizar cada botão.