Kalibrasyon kareleri pratikte: light, dark, flat ve bias karelerinin doğru kullanımı
Ön işleme son derece önemli bir aşamadır ve ben genellikle burada çok vakit harcarım. Kalibrasyon prosedürünün kendisi dışında adımların büyük bölümünü elle yürütürüm; böylece zincirin her halkasının doğru olduğundan emin olurum — bir aksilik çıktığında nedenini hemen bulabilmek için. Kalibrasyon kareleri (calibration frames) ise tam da ön işlemenin temelini oluşturur. Bu yazıda, son birkaç yılda kalibrasyon kareleri konusunda düştüğüm tuzakları ve biriktirdiğim pratik anlayışı derliyorum.
Light, dark, flat, bias, flat dark: önce ayrımı netleştirin
Astrofotoğrafçılığın dört temel kalibrasyon karesi light, dark, flat ve bias kareleridir; bunlara bir de flat dark kareleri (flat kareleri için çekilen dark kareleri) eklenir. Bu en temel kavramdır, ama “light, dark, flat, bias ve flat dark kareleri arasındaki farkı kısaca açıklayın” dendiğinde bunu gerçekten net biçimde anlatabilenlerin sayısı sanıldığı kadar çok değil — birçok kişi yalnızca adları ezberlemekle yetiniyor, oysa bu, her birinin ne iş yaptığını anlamakla aynı şey değil.
Yukarıdaki görsel, RBA’dan alıntıladığım bir açıklama; light, dark, bias ve flat karelerinin anlatımını ve normal koşullarda bu kalibrasyon karelerinin nasıl göründüğünü kapsıyor. Flat dark kareleri ise dediğim gibi yalnızca flat kareleri için çekilen dark kareleridir; mantığı dark karelerininkiyle aynı sayılabilir. Asıl akılda tutulması gereken, her birinin hangi tür kusuru gidermekle yükümlü olduğudur: dark kareleri termal gürültü ve karanlık akımla, flat kareleri köşelerdeki vinyetleme ve toz gölgeleriyle, bias kareleri de okuma ofsetiyle uğraşır.
Flat kareleri: öğrenilecek şeyin en çok olduğu kare
Dört kalibrasyon karesi içinde flat karesi, herhalde hem en kolay sorun çıkaranı hem de öğrenilecek şeyin en çok olduğu karedir.
Flat karelerindeki donut halkaları ve gölgelemeler
PixInsight’ta ScreenTransferFunction (STF) ile screen stretch yapıp flat karelerini incelediğinizde, flat karelerinin her zaman halka halka “donut” lekeleriyle dolu olduğunu görürsünüz; bunlar temelde ışık yolundaki tozdur. Aynı anda vinyetleme olgusunu da görürsünüz; OAG kullanıyorsanız OAG’nin engel gölgesi de belirir.
Tam da bu yüzden, optik sistemde herhangi bir değişiklik olduğunda — söküp takma, kadraj ayarı, hatta objektif maskesinin ayarı — flat kareleri mutlaka yeniden çekilmelidir. Aksi hâlde donut lekelerinin ya da engel gölgelerinin konumu, light karelerinde engellenmiş olan konumlarla örtüşmez; kalibrasyon doğal olarak başarılı olamaz, üstelik kalibrasyon sonrasında türlü tuhaf görüntüler ortaya çıkarır.
Pozlama süresi nasıl seçilir: bir uygulamalı test
Flat kareleri ne kadar pozlanmalı? Bunun için bir uygulamalı test yaptım. Donanım, ASI 2600MC ile birleştirilmiş 8 inçlik bir Newton (modifiye) idi; aynı sıcaklıkta 10ms, 1s, 5s ve 10s flat kareleri ile bunlara karşılık gelen flat dark kareleri çektim, kalibrasyondan sonra çıplak gözle inceledim. En iyi sonucu 5s veriyordu; 10ms ve 10s karelerinde ise kenarlar parlaklaşmıştı. Ardından 5s flat karesini diğer sürelerin flat kareleriyle bölerek karşılaştırdım: 1s grubu büyük olasılıkla kötü çekilmişti, bölme sonucu baştan sona karanlığa kaçtı; 10ms grubunda sol üstten sağ alta uzanan bir fark vardı; 10s grubunun farkı ise çok küçüktü. Kalibrasyondan geçmiş her süredeki flat karelerinin histogram konumu birbirine yakındı, ortanın hafif solundaydı ve kırpılmış bilgi de yoktu; bu da çekim ayarlarının doğru olduğunu gösteriyor.
Sonuç şu: diğer değişkenler hesaba katılmazsa bu sistem en iyi sonucu 5s flat kareleriyle veriyor; 10s de çok iyi, yalnızca daha fazla vakit alıyor. Şunu hatırlatmak gerekir: bu “en iyi süre” belirli bir sisteme ait bir sonuçtur; donanım değişince testi baştan yapmak gerekir.
Işık paneli mi, gökyüzü ışığı mı?
Teleskobun açıklığı çok büyük olmadıkça gökyüzü ışığıyla flat karesi çekmeyi düşünmem. Gökyüzü flat karelerinin sorunu az değil: hem yıldızlar (gökyüzü flat karelerinde sık sık parlak yıldızlar çıkar) hem de parlaklık (her karenin parlaklığı farklı olur) açısından denetlenebilirlikleri zayıftır. Ayarlanabilir LED’lerin bu kadar yaygınlaştığı günümüzde, 25 santimetrenin altındaki teleskoplar için en pratik yol ışık paneliyle flat karesi çekmektir — her yerde çekebilirsiniz, kötü çıkarsa hemen yeniden çekebilirsiniz; yani flat karesi çekmemek için gerçekten hiçbir gerekçe yok. Gerçekten gökyüzünü kullanmak gerekirse ben beyaz tişört yerine süt beyazı plastik levha kullanırım. Flat karesi sayısına gelince, 5 ila 10 kare aşağı yukarı yeterlidir; önemli olan çokluk değil, doğru çekmektir.
Panelin parlaklık ayarına gelince, onu da test ettim: PWM ile karartma (titreşim yapar) kullanarak çektiğim 1s flat karesini, ışık azaltıcı levha ekleyip çektiğim 4s flat karesiyle karşılaştırdım. 1s görüntüde PWM’in çizgileri açıkça görünse de entegrasyondan sonra çizgiler kayboldu; 4s master flat karesiyle bölününce sonuç beyaz çıktı, yani neredeyse hiç fark yoktu. Dolayısıyla PWM ile karartma uygulanabilir (elbette titreşim yapmayan gerilimle karartma en idealidir); vakit kazanmak için yalnızca 1s flat kareleri — flat dark kareleri de yalnızca 1s — çekmek yeterli görünüyor.
Soğutmalı CMOS: flat karelerini flat karanlık akımıyla kalibre edin
Bu noktanın altını özellikle çizmek gerekir: soğutmalı CMOS kullanıyorsanız flat karelerini flat karanlık akımıyla (flat kareleri için çekilen dark kareleriyle) kalibre edin, bias kareleriyle değil. Bias ile flat kareleri genellikle doğru kalibre edilemez; flat kareleri doğru kalibre edilmediğinde de en sonunda light karelerinin kalibrasyonu başarısızlıkla sonuçlanır. Kötü kalibre edilmiş flat karelerinin en yaygın sonucu, light kareleri kalibre edilirken aşırı düzeltme ortaya çıkması ve dört köşenin parlamasıdır.
DSLR flat karelerinin görüntülenme tuzağı
DSLR ile (özellikle Nikon ile) flat karesi çekiyorsanız şaşırabilirsiniz: kamerada ya da Photoshop’ta apaydınlık görünen kare, PixInsight içinde kapkara çıkar.
Nedeni, 14 bitlik verinin 16 bitlik bir dosya kabına yerleştirilmiş olmasıdır; doğru görüntülenmesi için ilk adımda Histogram aracıyla beyaz noktayı 0.25 değerine getirmek gerekir. Bu tamamen bir görüntüleme sorunudur, verinin kendisini etkilemez. (Nikon D810 Astro mod örneği üzerinden tüm adımları gösteren bir uygulama videosu çekmiştim.)
Dark kareleri: son kullanma tarihleri var, yenilemeyi unutmayın
Dark kareleri bir kez çekilip sonsuza dek kullanılacak şeyler değildir. Bir keresinde bir gökyüzü meraklısı aynı dark kareleriyle kalibrasyon yapmış ve sonuç kötü çıkmıştı; sorunca dark karelerinin yılın başında çekildiği ortaya çıktı — bu da bir kez daha doğruluyor: dark kareleri düzenli olarak yenilenmeli, aynı parti yaklaşık üç ay kullanıldıktan sonra yeniden çekilmelidir. Her kalibrasyonun ardından ufak tefek sorunlar çıkıyorsa, eski ve yeni dark karelerinin piksel parlaklık değerlerinin birbirine yakın olup olmadığına bakarak dark karelerinin yaşlanıp yaşlanmadığına karar verebilirsiniz.
Farklı pozlama sürelerindeki dark kareleri de tanınmaya değer. Bir keresinde QHY 268C’nin (Sony IMX 571) 0 saniyeden 600 saniyeye uzanan bir master dark kareleri setini görmüştüm: arka plan değeri süre ne olursa olsun neredeyse hiç değişmiyordu (hepsi 0.0075 civarındaydı); göze çarpan tek fark, sıcak piksel parlaklığının süreyle birlikte artmasıydı. Buradan pratik bir sonuç çıkıyor: sıcak pikselleri ayrıca hallediyorsanız (örneğin Cosmetic Correction ile), dark karelerinin süresi geçici olarak light kareleriyle uyuşmadığında bile onları light karelerini kalibre etmekte kullanabilirsiniz.
Bu arada, ilk yıllarımda kalibrasyon karelerini incelerken dark karelerinin çıkardığı bir sorun yüzünden epey çile çekmiştim: kalibrasyon, yıldız hizalama ve entegrasyondan sonra flat karelerinin aşırı ya da eksik düzeltildiğini fark ettim, master flat karesini baştan ayarlayıp her şeyi bir kez daha yaptım ve sorunun aslında dark karelerinde olduğunu ancak en sonunda anladım.
Klasik bir ders: bias kareleri kötü çekilince tüm entegrasyon çöker
Son olarak, üzerimde derin bir iz bırakan bir vakadan söz edeyim. Bir veri setinin entegrasyonu doğrudan başarısız oluyor (PixInsight) ya da sonuç yanlış çıkıyordu (Astro Pixel Processor); izini sürünce baş suçlunun kötü çekilmiş bias kareleri olduğu ortaya çıktı.
Bu, kötü çekilmiş bias karelerinin tüm entegrasyonu çökertebildiğine ilk kez tanık oluşumdu. O yüzden bir kez daha duyuruyorum: soğutmalı CMOS için flat karelerini flat karanlık akımıyla kalibre edin, bias kareleriyle değil. Kalibre edilmemiş bir flat karesi ise temelde boşa çekilmiş demektir; kalibrasyon sonrası görüntüde yalnızca daha fazla sorun yaratır. Önce kalibrasyon kareleri doğru çekilsin; ondan sonrasını konuşabiliriz.
