Reducerea stelelor și gestionarea stelelor: evoluția metodelor și un flux de lucru în PixelMath

Reducerea adecvată a punctelor stelare poate scoate mai bine în evidență subiectul principal al imaginii, mai ales în zone cu stele dense, cum este banda Căii Lactee, unde, dacă nu sunt tratate, un cer plin de stele perturbă serios nebulozitatea. Acest articol trece în revistă metodele de reducere a stelelor, de la filtrele de eroziune din primii ani până la abordarea actuală, dominantă, bazată pe imaginea starless și implementarea ei cu PixelMath.

Metoda veche: reducerea stelelor prin eroziune (Erosion)

Cea mai veche formă de reducere a stelelor se baza pe eroziune (Erosion): în Photoshop se folosea filtrul „Minimum”, iar în PixInsight procesul Erosion, pentru a eroda stelele din zona selectată și a le face mai mici. Pentru un rezultat mai îngrijit, aceasta era combinată cu o mască de margine, ca să nu erodeze până în nucleul stelelor.

Sincer să fiu, la început nu prea reduceam stelele, pentru că Erosion clasică strica adesea stelele (de exemplu, transforma stelele rotunde în romburi sau distrugea stelele de tip diamant). Totuși, pentru unele ținte – de exemplu Nebuloasa Carina, aflată în banda Căii Lactee – chiar și cu o mască de stele foarte bine făcută, rezultatul final tot avea o mulțime de stele care perturbau nebulozitatea, iar atunci reducerea stelelor devenea inevitabilă. De aceea, cel mai mare punct slab al reducerii prin eroziune este sensibilitatea extremă la calitatea măștii: dacă masca nu este bine făcută, apar cu ușurință artefacte în nucleul stelelor și în jurul lor.

Punctul de cotitură: reducerea stelelor cu imaginea starless

Odată cu progresul tehnologiei, reducerea stelelor a devenit treptat ceva ce se putea face doar trăgând un cursor, iar clasa de dimensiune a stelelor de redus putea fi personalizată liber. Elementul-cheie a fost acesta: oamenii au început să folosească instrumentele de eliminare a stelelor (precum StarNet++) pentru a reduce stelele, nu doar pentru a le elimina. Până în 2021, odată ce totul a fost transformat în scripturi, procesul a devenit și mai comod, iar filtrul „Minimum” din Photoshop sau Erosion din PixInsight nu mai erau prea la modă.

În PixInsight a apărut un script de reducere a stelelor gata de utilizare, care nu folosește filtrul „Minimum” sau Erosion, ci realizează acest lucru prin combinarea StarNet++ cu o Contour Mask.

Merită clarificat aici un punct ușor de confundat: opțiunea „Create star mask” din StarNet++ nu produce, de fapt, o mască, ci chiar stelele eliminate. Dacă acest star_mask este adăugat înapoi la imaginea starless cu ajutorul instrumentului PixelMath din PixInsight sau al straturilor din Photoshop, se obține o imagine practic identică cu imaginea originală, din care nu au fost eliminate stelele.

Ajung toate stelele la aceeași dimensiune după reducere?

Un coleg pasionat de astrofotografie a afirmat odată că, după reducerea stelelor, toate stelele ajung la aceeași dimensiune. Este oare adevărat? Nu chiar – dimensiunea stelelor rămase după reducere depinde în principal de dimensiunea lor originală și de masca de reducere folosită.

În practică, la fiecare reducere se alege tipul de stele care urmează să fie micșorate (în principal stele mici și medii) și se creează o mască adecvată, potrivită dimensiunii stelelor; după reducere, dimensiunea stelelor tot diferă, doar că urmele reducerii pot fi observate în jurul stelelor. Ca exemplu, imaginea mărită a SL 17 este rezultatul a două reduceri succesive (până acum nu am făcut mai mult de două).

Implementarea reducerii stelelor cu PixelMath (stare neliniară)

Reducerea stelelor pornind de la imaginea starless poate fi realizată cu precizie în PixInsight, folosind PixelMath. Pașii, descompuși, sunt următorii:

1. Pregătiți fișierul imaginii A, precum și fișierul B, imaginea starless a lui A.
2. Folosind STF împreună cu HistogramTransformation, reduceți simultan luminozitatea lui A și B (deplasați midtone spre dreapta).
3. Inversați A și B după reducerea luminozității (tastatura Ctrl+I).
4. Împărțiți A inversat la B inversat, pentru a obține imaginea inversată a stelelor, C (PixelMath).
5. Înmulțiți C cu inversul lui B, pentru a obține inversul imaginii cu stele reduse, D (PixelMath).
6. Inversați D pentru a reveni la imaginea normală, cu stele reduse (Ctrl+I).

Pașii 5 și 6 reprezintă, de fapt, exact formula modului de blending screen. Dacă se dorește o reducere mai puternică, luminozitatea lui A și B poate fi coborâtă și mai mult la pasul 2. Formula orientativă este următoarea:

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

Aceeași metodă poate fi reprodusă și în Photoshop sau Affinity Photo; diferența este că acolo se lucrează cu straturi, iar modul de blending (blending mode) dintre straturi diferă ușor.

Elementul-cheie: extragerea corectă a stelelor prin „împărțire inversată”

Mulți prelucrează imaginea prin metoda starless, dar eșuează la final când readaugă stelele, iar cauza principală ține de modul în care au fost extrase stelele.

Dacă imaginea starless este pur și simplu scăzută din imaginea originală pentru a obține stelele, iar acestea sunt apoi readăugate, rezultatul este adesea stele estompate, cu culori incorecte, ca și cum opacitatea stratului ar fi fost coborâtă. Motivul este că o parte din conținutul stelelor rămâne în imaginea starless, iar scăderea nu reușește să extragă stelele complet.

Metoda mai bună este să se obțină stelele complete prin împărțire inversată; după finalizarea prelucrării imaginii starless, stelele se pun înapoi prin înmulțire sau înmulțire inversată (modul de blending screen).

Liniar și neliniar: formulele de extragere și readăugare diferă

După ce RC Astro a lansat StarXTerminator (SXT), domeniul de aplicare al eliminării stelelor s-a extins de la starea neliniară până la starea liniară. Totuși, în starea liniară și în cea neliniară, pașii și formulele de extragere și de readăugare a stelelor tot diferă ușor, un aspect adesea trecut cu vederea.

Starea neliniară (imaginea a fost deja supusă unui stretch amplu, iar între pixeli nu mai există relația liniară originală):

• Extragerea stelelor: se bifează „Unscreen Stars” în SXT, sau, după eliminarea stelelor, se folosește formula de împărțire inversată ~(~Original_Nebula / ~Starless_Nebula) pentru a obține stelele.
• Readăugarea stelelor: în PixelMath se folosește formula de înmulțire inversată ~(~Nebula * ~stars), care este chiar formula matematică a Screen Blending.

Starea liniară (după stacking, înainte de un stretch amplu, când între pixeli există relația liniară originală):

• Extragerea stelelor: în SXT nu se bifează „Unscreen Stars”.
• Readăugarea stelelor: în PixelMath se folosește formula de adunare Nebula + stars.

Odată clarificată starea în care se află imaginea și folosite formulele corespunzătoare pentru extragerea și readăugarea stelelor, se poate evita ca stelele readăugate să devină mai închise la culoare, să își schimbe culoarea sau ca procesul să eșueze complet.