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去星工具全比較與疑難:從 StarNet 到 StarXTerminator

拉伸與非線性2020.08

去星(移除星點)是近年來天文後製的重要一環:先把星點拿掉,就能專心強化背景雲氣或星系細節,最後再把星點放回。這篇整理去星工具從 StarNet、StarNet2 到 StarXTerminator 的演進,以及幾個實務上會遇到的疑難。

早期的 StarNet 與它的多種應用

去星工具的起點是以 AI 訓練模型運作的 StarNet++。後來 PI 也內建了 StarNet,安裝後要先更新,並指定模型資料庫的位置,否則無法使用。內建版相較於外掛版有個好處:可以在 console 顯示執行進度,不會像早期外掛那樣讓人以為程式當掉了。(附帶一提,若輸入是彩色影像,產生的星點遮罩也會是彩色的。)

PI 內建 StarNet 的安裝與模型資料庫設定畫面

PI 內建 StarNet 去星結果示意

StarNet console 顯示執行進度

去星工具的價值不只在「去星」本身。以星雲來說,StarNet++ 至少有這些延伸應用:

  1. 用去星後的影像做 blending(混合)。
  2. 製作 Nebula Mask(星雲遮罩)。
  3. 做非傳統侵蝕的縮星。

至於星系上的應用,早期我還沒特別找到合適的用途。可以說,這類工具的應用可能還有很多等著被發掘。

新一代對手:StarXTerminator 登場

在 StarNet 之後,出現了新的去星插件——同樣使用 AI 訓練模型的 StarXTerminator(SXT)。實測上,新插件的表現比 StarNet++ 好上不少,無論是在星雲背景或星系上都更乾淨。

StarNet++(左)與新去星插件(右)的去星表現對照

StarNet++ 與新去星插件在星系上的去星表現對照

StarNet2 vs StarXTerminator:依系統焦距選工具

不過 SXT 並非在所有情況下都勝出。因為訓練模型的差異,兩者各有擅長:

  • 大系統(長焦距):StarXTerminator 表現較好,甚至連 hot pixel 都會一併自動消除。
  • 小系統(短焦距):StarNet2 反而在小星點的處理上更理想。

根據這個實驗結果與國外論壇的建議,當時較佳的策略是:小系統用 StarNet2,大系統用 StarXTerminator。(測試中的大系統為 CDK 17 + SBIG STXL11002,小系統為 TOA 130 + SBIG STX-16803。)

StarNet2 與 StarXTerminator 在大、小系統上的去星結果差異

StarNet2 與 StarXTerminator 去星結果的局部放大對照

SXT 持續進化:星芒與小星系的處理

SXT 隨版本更新持續進步。以 1.9.14 測試版搭配 AI 11 為例,已經可以順利移除 JWST(韋伯太空望遠鏡)的八星芒星點,雖然當時還殘留少部分星芒末端,但正式版更新後應可解決。

StarXTerminator 1.9.14 + AI 11 移除 JWST 八星芒星點的結果

在小星系的辨識上,SXT 2 也有進步。以一張彩色線性、尚未校正的彗星影像為例,去星後星點與衛星軌跡都被移除,留下了彩色的彗星與背景的小星系——而這些小星系,有一些在使用 StarNet2 時會被當成星點一併去除。

StarXTerminator 2 保留背景小星系,而 StarNet2 可能將其誤除

疑難排解:線性去星後背景出現格子

一個常見問題:在線性狀態下去星後,背景會出現許多格子(棋盤狀)。如果你用的是 RC Astro 的 StarXTerminator,這時可以勾選「Large Overlap」,勾選後背景格子化的狀況多半就會消失。

勾選 Large Overlap 前(左)後(右),背景格子消失的對照

Large Overlap 修正背景格子的局部放大

不過要付出代價:勾選 Large Overlap 後,重疊面積更大,去星時間大約會多一倍(例如原本 20 秒的影像,可能要 40 秒)。因此,如果沒有 GPU 加速,並不建議勾選——想順暢使用,備一張像 RTX 3060 這類的顯示卡會舒服很多。

此外也要提醒,有時候勾選 Large Overlap 反而會出現一些奇怪的人造物;一旦發生,記得把它取消勾選。

SXT 去星後的格子現象與 Large Overlap 的修正效果