Prelucrarea imaginilor de comete: ghid general despre aliniere, eliminarea stelelor și compunere

Problema centrală a prelucrării imaginilor de comete se poate rezuma într-o singură propoziție: cometa se deplasează față de stelele de fundal, așa că cometa și stelele nu pot fi prelucrate simultan cu același set de parametri de aliniere. De aceea, la prelucrarea unei comete cu mișcare rapidă, cometa și fundalul stelar se prelucrează întotdeauna separat, iar la final se compun împreună. Acest articol adună experiența mea acumulată de-a lungul multor ani în prelucrarea cometelor, de la instrumentele de aliniere, la eliminarea stelelor, până la culoare și compunere, ca prezentare generală; pentru un caz practic, consultați seria despre cometa Tsuchinshan din articolul „Prelucrarea cometelor cu PixInsight”.

De ce este necesară alinierea cometei: o comparație

Să vedem mai întâi o comparație care arată exact ce problemă rezolvă alinierea cometei.

Partea stângă a imaginii de mai sus este rezultatul stackingului imaginilor după alinierea nucleului cometei și eliminarea stelelor; partea dreaptă este rezultatul stackingului direct, cu alinierea doar a stelelor. După stackingul imaginilor din dreapta, la care nucleul cometei nu a fost aliniat, apar unele defecte în jurul nucleului – trebuie subliniat că acestea nu sunt „detalii din jurul nucleului”, ci deteriorări rămase după ce algoritmul de respingere a eliminat valorile aberante. Din cauza acestor defecte, imaginea nucleului cometei în sine devine și ea incompletă. Cu alte cuvinte, pentru a păstra forma completă a nucleului și a cozii cometei, pasul de aliniere a cometei nu poate fi omis.

Instrumentul Comet Alignment (CA)

Instrumentul din PixInsight pentru alinierea cometei este Comet Alignment (CA). Utilizarea cea mai de bază este împreună cu Star Alignment (SA): SA aliniază stelele, CA aliniază cometa, iar la final rezultă două imagini – una pentru stele și una pentru cometă – care se prelucrează în continuare separat. Poziția cometei se selectează în SA printr-un clic cu butonul stâng al mouse-ului.

O metodă care a eșuat inițial, dar a reușit ulterior

Cu ani în urmă, un pasionat a oferit o abordare avansată: se aliniază cometa cu CA, se obține prin stacking o „imagine pură a cometei”, apoi se rulează CA încă o dată pentru a scădea cometa din imaginile aliniate pe stele, obținând astfel un fundal stelar curat, fără cometă. Pașii detaliați sunt următorii:

1. Se calibrează imaginile cometei.
2. Se folosește Star Alignment pentru alinierea stelelor, obținându-se imagini aliniate pe stele.
3. Se folosește CA pentru a selecta nucleul cometei în imaginile aliniate pe stele, obținându-se imagini aliniate pe nucleul cometei.
4. Se folosește Image Integration pentru a integra imaginile aliniate pe cometă, obținându-se o „imagine pură a cometei”, aproape fără stele.
5. Se salvează imaginea pură a cometei, se selectează această imagine în câmpul subtract operand image al CA, apoi se exportă din nou, obținându-se imagini „aliniate pe stele și fără cometă”.
6. Se folosește Image Integration pentru a integra imaginile aliniate pe stele și fără cometă, obținându-se „imaginea pură a stelelor”.

Sincer, când am testat prima dată această metodă cu propriile mele date, ea nu a avut succes – pasul 5 nu a reușit să producă o imagine curată „aliniată pe stele și fără cometă”: unele imagini aliniate pe stele încă păstrau resturi ale cometei, sau au fost scăzute în exces, astfel încât în locul cometei a apărut o pată complet neagră, iar după stacking cometa a rămas tot incompletă. Totuși, pasionatul care a oferit această metodă a avut succes cu propriile lui date, așa că am notat-o atunci ca referință pentru toată lumea. Mai târziu am îmbunătățit procedeul și l-am refăcut cu un set de date al cometei Leonard cu fundal simplu (TOA 150 + QHY 268c, 16 cadre a câte 90 de secunde), confirmând că această metodă tradițională de comet alignment poate reuși; iar pentru că fundalul nu conține galaxii, roiuri sau nebuloase deosebite, ea este destul de potrivită pentru exersarea de către începători.

Noua versiune CA: nu necesită alinierea prealabilă a stelelor

Noua versiune a Comet Alignment aduce o schimbare importantă: nu mai este necesară alinierea prealabilă a stelelor.

Este suficient să se selecteze „aproximativ” poziția nucleului cometei în prima și în ultima imagine și să se bifeze Compute PSF fits, iar programul calculează automat și aliniază nucleul cometei în celelalte imagini. Astfel, alinierea funcționează chiar dacă traiectoria cometei nu este liniară. Avantajul evident al acestei metode este că nu mai este nevoie de două interpolări – vechea metodă, care alinia mai întâi stelele și apoi cometa, echivala cu două interpolări, iar fiecare interpolare pierde puțin din calitatea imaginii. (Se poate observa că numele fișierelor din videoclip au sufixul _c_cc_ca, fără _r, ceea ce înseamnă că s-au aplicat doar Calibration, Cosmetic Correction și Comet Alignment, fără Registration.) Această nouă metodă permite și alte aplicații, de exemplu stackingul datelor unei comete din mai multe zile consecutive, sau realizarea unui video time-lapse cu mișcarea continuă a cometei.

Eliminarea stelelor: nucleul cometei se deteriorează ușor din greșeală

Prelucrarea cometelor nu poate evita eliminarea stelelor, dar instrumentele de eliminare a stelelor confundă ușor nucleul și coma cometei cu stele, deteriorându-le; în continuare sunt prezentate câteva situații.

Problema eliminării stelelor din imaginile color în stare liniară

Dacă nu s-a achiziționat StarXTerminator (SXT) și se dorește eliminarea stelelor în lot cu Starnet++, imaginile color întâmpină o problemă: în stare liniară, după prelucrarea unei imagini color cu Starnet++, nucleul și coma cometei se deteriorează.

Soluția este să se separe cele trei canale RGB, să se elimine stelele separat pe fiecare, apoi să se combine din nou – la fel ca la prelucrarea canalelor RGB obținute cu o cameră monocromă. După această procedură, nucleul și coma cometei arată mult mai normal. Pentru separarea canalelor în lot se poate folosi Batch Channel Extraction Script, din scripturi.

Protejarea nucleului cometei cu o mască

La eliminarea stelelor în lot, SXT sau Starnet elimină uneori nucleul cometei confundându-l direct cu o stea, sau separă părțile cometei de scări diferite, ceea ce face ca nucleul să devină șters. Soluția este să se adauge o mască pentru nucleul cometei:

1. Se creează o mască pentru nucleul cometei cu un program de tipul GAME.
2. Se selectează încărcarea măștii în fereastra Process Batch a SXT.

Zona acoperită (partea neagră a măștii) nu este afectată de eliminarea stelelor, astfel nucleul cometei este protejat. Dacă se folosește Starnet, la eliminarea stelelor în lot masca poate fi încărcată și în Process Container.

În practică există un mic truc: înainte de eliminarea stelelor, verificați mai întâi poziția nucleului cometei în prima și în ultima imagine, apoi creați cu GAME sau cu Clone Stamp Tool o mască de-a lungul liniei care unește cele două poziții ale nucleului, iar abia apoi eliminați stelele – numai așa se evită eficient deteriorarea accidentală a nucleului.

Corecția culorii și a fundalului

Capătul cozii cometei prezintă uneori culori ciudate, roșu, violet sau verde – în general, acestea sunt mai ales culorile fundalului cerului din zona în care se află cometa, puse în evidență după accentuarea separată a cometei (de exemplu, a treia coadă roșie apărută la NEOWISE cu câțiva ani în urmă). Păstrarea sau eliminarea lor ține de preferința personală; pentru eliminare, metoda mea este pur și simplu să scot culoarea respectivă.

Teoretic, fundalul cerului ar trebui să fie aproape maroniu-negru după corecție, dar în absența stelelor din jurul cometei, corecția eșuează ușor sau este imprecisă, mai ales la imaginile realizate cu o cameră color. Din experiența mea, cele mai mari două probleme la prelucrarea cometelor sunt corecția culorii și eliminarea resturilor de stele; rezolvarea acestor două puncte înseamnă, de fapt, un succes de 90%.

Încheiere: elementele de bază rămân esențiale

Prelucrarea cometelor necesită adesea încercări repetate timp de mai multe zile și este foarte posibil ca, dintre acestea, o zi întreagă să fie blocată într-un impas – uneori creierul are nevoie de timp să se decanteze, pentru a găsi soluția.

Instrumentele AI (cele pentru eliminarea stelelor, reducerea zgomotului și altele asemenea) economisesc, ce-i drept, mult timp, dar acel timp este de fapt transferat asupra costului de calcul al computerului (cu un CPU lent sau fără GPU, calculul durează foarte mult). În plus, instrumentele de bază din PixInsight rămân la fel de indispensabile: pe lângă obișnuitele DBE, STF, Histogram Transformation și Curve Transformation, Wavelet, HDRMT și instrumentele de saturație a culorii, folosite împreună cu măști, sunt toate esențiale pentru a scoate la maximum calitatea imaginii. Instrumentele vor evolua, dar exersarea acestor elemente de bază este ceea ce oferă cu adevărat siguranța necesară pentru a prelucra cometele în mod stabil.