Канал яркости и LRGB: извлечение, объединение и RGB Working Space
LRGB — одна из ключевых идей астрофотографической постобработки: канал яркости (L), отвечающий за детали, обрабатывается отдельно от цветных каналов (RGB), отвечающих за цвет, а в конце они объединяются. В этой статье собраны принципы извлечения и объединения канала яркости, а также часто упускаемая из виду настройка RGB Working Space, стоящая за всем этим.
Почему L и RGB обрабатываются раздельно
Начну с концептуальной аналогии. Однажды я разговаривал с несколькими единомышленниками о монохромной и цветной съёмке, и разговор как-то незаметно перешёл на человеческий глаз. В итоге мы свели всё к одной фразе:
Режим RGB — это выбор для момента, когда достигнута «фотонная финансовая свобода»: стремление к одновременно высокому качеству и цвета, и яркости. А режим L+RGB — это закон выживания в условиях «фотонной бедности»: сначала обеспечить, чтобы структура была видна, а уже потом добиваться цвета.
Сенсор, способный долгое время накапливать фотоны, в определённой мере восполняет то, чего не хватает человеческому глазу в темноте, — когда фотонов слишком мало, чтобы задействовать колбочки, различающие цвет. Извлечь яркость отдельно, чтобы наращивать отношение сигнал/шум и закрепить структуру, — именно в этом и заключается суть LRGB.
Два принципа объединения канала яркости и цветных каналов
Чтобы L и RGB после объединения выглядели хорошо, нужно учитывать два направления:
- Канал яркости не должен быть слишком светлым (или слишком тёмным) — иначе цвета получатся блёклыми.
- У цветных каналов можно повысить контраст — это увеличивает насыщенность цвета после объединения.
К часто используемым процессам PI относятся: ScreenTransferFunction, HistogramTransformation, ArcsinhStretch, LRGBCombination.
Здесь есть важная мысль: насколько хорошо выглядит сам по себе канал яркости, на самом деле не имеет большого значения — важно, будет ли после объединения с RGB весь снимок выглядеть хорошо и проявятся ли детали. Возьмём в качестве примера NGC 2070, туманность Тарантул (Tarantula Nebula): один кадр после автоматического экранного растяжения через STF демонстрирует явный контраст, но фон при этом слишком чёрный, а белый цвет туманности Тарантул — слишком яркий; на самом деле это не то изображение яркости, которое подходит для смешивания с RGB.
На каком этапе объединяются L и RGB
Процесс LRGBCombination в большинстве случаев используется в нелинейном состоянии. Если вы хотите объединить каналы на линейной стадии, следует использовать ChannelCombination — но вы обнаружите, что у ChannelCombination вообще нет опции для канала яркости, и именно это как раз и объясняет, почему L и RGB не годится объединять на линейной стадии. А что будет, если насильно применить LRGBCombination на линейной стадии? Как только вы увидите, что объединённое изображение развалилось, вы всё поймёте.
Так когда же на самом деле их нужно объединять? Как правило, я объединяю их и продолжаю обработку тогда, когда и яркость, и RGB по отдельности доведены до состояния «более-менее готово». Распространённая ошибка здесь — желание довести до идеала яркость или каждый из каналов R, G, B по отдельности. Но настоящая суть не в том, хорошо ли выглядят промежуточные L или RGB (если только вы не хотите получить только чёрно-белое изображение или размытую картинку из одного лишь цвета), а в том, чисто ли выйдет цвет после финального объединения и хорошо ли проявятся детали яркости.
Причём даже после объединения нельзя сразу выводить готовое изображение — далее следует целая цепочка усиления и цветокоррекции, а в самом конце ещё и шумоподавление, устранение дефектов — только тогда работу можно считать завершённой.
Канал яркости нужно извлекать и для цветных камер
Процессы, которыми я делился ранее, были в основном ориентированы на монохромные камеры, но при обработке цветных изображений, снятых DSLR или охлаждаемой цветной камерой (OSC), основной процесс на самом деле почти такой же — канал яркости и цветные каналы точно так же обрабатываются отдельно. Извлечь канал яркости в PI очень просто, только немало новичков не знают, на каком шаге это нужно делать. Если сопоставить с монохромным процессом, момент извлечения может быть таким:
- Извлечь сразу после завершения предварительной обработки, либо
- Извлечь после завершения цветового баланса и DBE.
Я также записал видео, демонстрирующее, как после интеграции извлечь канал яркости из цветного изображения: https://youtu.be/TDhaKp2BK4w
Распространённое заблуждение: снижение насыщенности ≠ канал яркости
Существует расхожее мнение: если убрать насыщенность, то оставшееся и есть яркость. Поэтому некоторые временно убирают насыщенность в фильтре Camera Raw в Photoshop (PS) или в Lightroom, а затем настраивают параметры, полагая, что таким образом они не будут подвержены влиянию цвета и будут регулировать только яркость.
Но это утверждение и такая практика на самом деле не совсем верны. Я лично сравнивал это в Photoshop: изображение, из которого убрана только насыщенность, по сравнению с настоящим каналом яркости, похоже, теряет часть деталей. Позже я провёл такой же эксперимент в PI, и результат оказался тем же самым — изображение с убранной цветовой насыщенностью действительно теряет часть деталей.
Иными словами, чтобы получить настоящую яркость в PS, возможно, придётся сначала переключиться в режим Lab — так будет точнее; а в PI достаточно нажать одну клавишу, чтобы извлечь канал яркости, — это гораздо удобнее.
RGB Working Space (RGBWS): скрытая переменная извлечения яркости
Описанное выше явление — «убрать насыщенность не значит получить яркость» — на самом деле связано с часто упускаемой из виду настройкой: RGB Working Space, то есть пропорцией того, сколько каждый из трёх цветов RGB вносит в яркость.
Явление первое: настройка влияет на извлекаемую яркость. Возьмите два изображения, в которых преобладает соответственно красный и синий цвет, и извлеките яркость при настройке RGBWS по стандарту «человеческого зрения» — вы обнаружите, что извлечённый канал яркости заметно темнее и содержит меньше деталей. (Если разница плохо видна, можно сравнить напрямую в этом видео: https://youtu.be/s8tRTXSrkh0)
Явление второе: настройка также влияет на результат LRGB-композита. Выполните LRGB-композит из L и RGB упомянутых выше изображений — вы обнаружите, что при настройке по стандарту человеческого зрения итоговое изображение целиком заметно темнее, а у некоторых синих оттенков даже слегка меняется тон, сдвигаясь в сторону фиолетового. (Это тоже можно сравнить напрямую в видео: https://youtu.be/rcsXP9HVQs0)
Так как же нужно настраивать? Если вы хотите, чтобы вклад RGB в яркость был одинаковым, порядок действий такой:
- Откройте процесс RGBWorkingSpace.
- Установите все коэффициенты Red, Green и Blue равными 1 (выставить везде 1 — просто удобнее вводить; после применения конфигурации значения автоматически пересчитаются в 0.33 : 0.33 : 0.33).
- Нажмите на кружок в левом нижнем углу, чтобы выполнить глобальную конфигурацию.
После такой настройки все последующие цветные изображения — независимо от того, загружены они или сгенерированы, — будут по умолчанию иметь одинаковый вклад RGB в яркость (0.33 : 0.33 : 0.33).
Именно поэтому, если вновь вернуться к тому, что «RGB-изображение с убранной цветовой насыщенностью не равно его собственному изображению яркости»: при условии одинаковой пропорции вклада RGB в яркость изображение яркости будет заметно светлее, чем десатурированное изображение (то есть изображение, в котором в пространстве LCH убрана составляющая C, представляющая насыщенность, из-за чего значения RGB становятся одинаковыми).
Продвинутый приём: суперканал яркости (Super L)
Напоследок добавлю один продвинутый приём. Суперканал яркости (Super L) — это искусственный канал; один из способов его создания — повторно интегрировать уже интегрированные каналы L, R, G, B между собой.
В качестве замены каналу L, по сравнению с исходным изображением L, у Super L даже немного повышается отношение сигнал/шум (SNR) — и хотя невооружённым глазом эту разницу почти не разглядеть, это небольшое улучшение всё же помогает в дальнейшей обработке.
