Tổng quan về xử lý ảnh sao chổi: căn chỉnh, tách sao và ghép ảnh
Khó khăn cốt lõi của việc xử lý ảnh sao chổi chỉ gói gọn trong một câu: sao chổi di chuyển so với các sao nền, nên sao chổi và các sao không thể được xử lý cùng lúc bằng cùng một bộ tham số căn chỉnh. Vì vậy, khi xử lý một sao chổi chuyển động nhanh, sao chổi và nền sao luôn được xử lý tách riêng, rồi mới ghép lại ở bước cuối. Bài này tổng hợp những kinh nghiệm xử lý sao chổi mà tôi tích lũy qua nhiều năm, từ công cụ căn chỉnh, tách sao, cho tới màu sắc và ghép ảnh, như một bài tổng quan; còn về trường hợp thực chiến, bạn có thể xem loạt bài về sao chổi Tsuchinshan trong “Xử lý sao chổi bằng PixInsight”.
Vì sao cần căn chỉnh sao chổi: một cặp ảnh đối chiếu
Trước hết hãy xem một cặp ảnh đối chiếu cho thấy việc căn chỉnh sao chổi rốt cuộc giải quyết vấn đề gì.
Bên trái của ảnh trên là kết quả tích hợp các ảnh đã căn chỉnh theo nhân sao chổi và đã tách sao; bên phải là kết quả tích hợp trực tiếp khi chỉ căn chỉnh theo sao. Ở ảnh bên phải, vốn không được căn chỉnh theo nhân sao chổi, sau khi tích hợp xong sẽ xuất hiện một số khuyết tật quanh nhân — điều tôi muốn nhấn mạnh là chúng không phải “chi tiết quanh nhân sao chổi”, mà là phần hư hỏng còn sót lại sau khi thuật toán pixel rejection (loại bỏ pixel dị thường) gạt đi các giá trị ngoại lai. Bản thân ảnh nhân sao chổi cũng bị khuyết vì những khuyết tật này. Nói cách khác, nếu bạn muốn giữ lại hình dạng trọn vẹn của nhân và đuôi sao chổi, bước căn chỉnh sao chổi là không thể bỏ qua.
Công cụ Comet Alignment (CA)
Công cụ đảm nhiệm việc căn chỉnh sao chổi trong PixInsight là Comet Alignment (CA). Cách dùng cơ bản nhất là kết hợp nó với Star Alignment (SA): dùng SA để căn chỉnh theo sao, dùng CA để căn chỉnh sao chổi, cuối cùng cho ra hai ảnh — một ảnh sao và một ảnh sao chổi — mỗi ảnh được xử lý tiếp riêng. Trong SA, bạn chọn vị trí sao chổi bằng cách nhấp chuột trái.
Một phương pháp từng thất bại, về sau lại thành công
Nhiều năm trước, một người bạn cùng sở thích có chia sẻ một hướng nghĩ nâng cao: dùng CA căn chỉnh sao chổi, tích hợp ra “ảnh sao chổi thuần túy”, rồi chạy CA thêm một lần nữa để trừ sao chổi khỏi các ảnh đã căn chỉnh theo sao, nhờ đó thu được nền sao thuần túy và sạch sẽ. Các bước chi tiết như sau:
- Hiệu chỉnh các ảnh sao chổi.
- Dùng Star Alignment để căn chỉnh theo sao, tạo ra các ảnh đã căn chỉnh theo sao.
- Dùng CA chọn nhân sao chổi trên các ảnh đã căn chỉnh theo sao, tạo ra các ảnh đã căn chỉnh theo nhân sao chổi.
- Dùng Image Integration tích hợp các ảnh đã căn chỉnh theo sao chổi, tạo ra “ảnh sao chổi thuần túy” gần như không còn sao.
- Lưu ảnh sao chổi thuần túy lại, chọn ảnh này ở mục subtract operand image trong CA rồi xuất thêm một lần nữa, tạo ra các ảnh “đã căn chỉnh theo sao và không còn sao chổi”.
- Dùng Image Integration tích hợp các ảnh đã căn chỉnh theo sao và không còn sao chổi, thu được “ảnh sao thuần túy”.
Nói thật, lần đầu tôi thử phương pháp này với dữ liệu trong tay thì không thành công — bước 5 không cho ra được “ảnh đã căn chỉnh theo sao và không còn sao chổi” sạch sẽ; một phần các ảnh đã căn chỉnh theo sao vẫn còn sót sao chổi, hoặc bị trừ quá tay khiến vị trí sao chổi đen kịt, tích hợp xong sao chổi vẫn khuyết. Nhưng người bạn chia sẻ phương pháp này lại thành công trên dữ liệu của anh ấy, nên khi đó tôi vẫn ghi lại để mọi người tham khảo. Về sau tôi cải tiến cách làm, dùng một bộ dữ liệu sao chổi Leonard có nền đơn giản (TOA 150 + QHY 268c, 16 frame 90 giây) để làm lại, và xác nhận rằng phương pháp comet alignment truyền thống này là có thể thành công. Hơn nữa, vì trong nền không có thiên hà, cụm sao hay tinh vân đặc biệt nào, bộ dữ liệu ấy khá thích hợp cho người mới tập luyện.
CA phiên bản mới: không cần căn chỉnh theo sao trước
Comet Alignment phiên bản mới có một thay đổi quan trọng: có thể không cần căn chỉnh theo sao trước.
Bạn chỉ cần chọn “đại khái” vị trí nhân sao chổi trên ảnh đầu tiên và ảnh cuối cùng, đánh dấu Compute PSF fits, chương trình sẽ tự tính nhân sao chổi trên những ảnh còn lại và căn chỉnh chúng. Nhờ vậy, dù quỹ đạo chuyển động của sao chổi không phải đường thẳng thì vẫn căn chỉnh được. Cái lợi rõ ràng của cách này là không phải trải qua hai lần nội suy — cách cũ căn chỉnh theo sao trước rồi mới căn chỉnh sao chổi chẳng khác nào nội suy hai lần, mà mỗi lần nội suy lại hao đi một chút chất lượng ảnh. (Bạn có thể để ý tên tệp của các ảnh trong video có phần đuôi _c_cc_ca, không có _r, nghĩa là chúng chỉ đi qua Calibration, Cosmetic Correction và Comet Alignment, không qua Registration.) Cách làm mới này còn mở ra một số ứng dụng khác, ví dụ tích hợp dữ liệu sao chổi của mấy ngày liên tiếp, hoặc làm video time-lapse ghi lại chuyển động liên tục của sao chổi.
Tách sao: nhân sao chổi rất dễ bị hại lây
Xử lý sao chổi không thể thiếu bước tách sao, nhưng nhân sao chổi và coma (đầu sao chổi) rất dễ bị các công cụ tách sao nhận nhầm thành sao rồi phá hỏng. Ở đây tôi chia ra vài trường hợp để nói.
Vấn đề khi tách sao trên ảnh màu ở trạng thái tuyến tính
Nếu bạn chưa mua StarXTerminator (SXT) và muốn tách sao hàng loạt bằng Starnet++, ảnh màu sẽ gặp một rắc rối: ở trạng thái tuyến tính, sau khi ảnh màu đi qua Starnet++, nhân sao chổi và coma sẽ bị hư hỏng.
Cách giải quyết là tách riêng ba kênh RGB, tách sao trên từng kênh, rồi kết hợp lại, y như khi xử lý các kênh RGB chụp bằng camera đơn sắc (mono). Xử lý như vậy xong, nhân sao chổi và coma trông bình thường hơn hẳn. Để tách kênh hàng loạt, bạn có thể dùng Batch Channel Extraction Script trong phần script.
Dùng mặt nạ để bảo vệ nhân sao chổi
Khi tách sao hàng loạt, SXT hay Starnet đôi khi coi thẳng nhân sao chổi là một ngôi sao rồi loại bỏ, hoặc phân tách các phần của sao chổi ở những thang kích thước khác nhau, khiến nhân sao chổi mờ đi. Cách giải quyết là phủ một mặt nạ lên nhân sao chổi:
- Dùng một chương trình như GAME để tạo mặt nạ nhân sao chổi.
- Trong Process Batch của SXT, chọn nạp mặt nạ đó.
Vùng bị che (phần màu đen của mặt nạ) sẽ không bị tách sao, nhờ đó nhân sao chổi được bảo vệ. Nếu bạn dùng Starnet, khi tách sao hàng loạt cũng có thể nạp mặt nạ trong Process Container.
Trong thực tế có một mẹo nhỏ: trước khi tách sao, nhớ xác định vị trí nhân sao chổi trên ảnh đầu tiên và ảnh cuối cùng, sau đó dùng GAME hoặc Clone Stamp Tool tạo mặt nạ dọc theo đường nối hai vị trí nhân đó, rồi mới tách sao; có vậy mới tránh được việc nhân sao chổi bị hại lây.
Hiệu chỉnh màu và nền
Ở phần cuối đuôi sao chổi đôi khi xuất hiện những màu kỳ lạ, đỏ, tím, xanh lá đều có — về cơ bản phần lớn chúng là màu của nền trời nơi sao chổi đang đứng, bị làm nổi lên sau khi riêng sao chổi được tăng cường (ví dụ chiếc đuôi đỏ thứ ba xuất hiện ở sao chổi NEOWISE mấy năm trước). Giữ hay bỏ là tùy sở thích mỗi người; nếu muốn bỏ, cách của tôi đơn giản là rút màu đó ra.
Về lý thuyết, sau khi hiệu chỉnh xong, nền trời phải gần với màu nâu đen, nhưng khi ảnh sao chổi đã không còn sao thì việc hiệu chỉnh dễ thất bại hoặc thiếu chính xác, nhất là với ảnh chụp bằng camera màu. Theo kinh nghiệm của tôi, hai vấn đề lớn nhất khi xử lý sao chổi chính là hiệu chỉnh màu và loại bỏ phần sót lại của sao; giải quyết được hai điểm này thì thật ra bạn đã thành công chín mươi phần trăm rồi.
Khép lại: kỹ năng nền tảng vẫn quan trọng
Xử lý sao chổi thường phải thử đi thử lại mấy ngày liền, trong đó rất có thể có nguyên một ngày mắc kẹt — đôi khi bộ não cần lắng lại thì mới nghĩ ra cách gỡ.
Các công cụ AI (loại tách sao, khử nhiễu) tuy tiết kiệm được kha khá thời gian, nhưng thời gian đó thật ra chỉ chuyển sang chi phí tính toán của máy tính (CPU chậm hoặc không có GPU thì phải tính rất lâu). Ngoài ra, các công cụ nền tảng của PixInsight cũng không thể thiếu: bên cạnh những cái quen thuộc như DBE, STF, Histogram Transformation, Curve Transformation, thì Wavelet, HDRMT và các công cụ bão hòa màu dùng kèm mặt nạ đều là chìa khóa để vắt kiệt chất lượng ảnh. Công cụ sẽ còn tiến bộ, nhưng chính những kỹ năng nền tảng này, một khi luyện cho vững, mới là bản lĩnh thật sự giúp bạn xử lý sao chổi tốt một cách ổn định.