Hiệu chỉnh gradient nền: ABE, DBE, GC và GraXpert

Loại bỏ gradient ánh sáng và màu sắc của nền là kỹ năng cơ bản ở giai đoạn tuyến tính của nhiếp ảnh thiên văn. Từ ABE và DBE tích hợp sẵn trong PixInsight, đến GradientCorrection (GC) và MultiscaleGradientCorrection (MGC) xuất hiện sau này, rồi tới phần mềm độc lập miễn phí GraXpert, công cụ khả dụng ngày một nhiều thêm. Bài viết này sắp xếp lại vị trí của từng công cụ, khác biệt giữa chúng, cùng những gì tôi rút ra được từ thử nghiệm thực tế.

Nguyên lý cơ bản của hiệu chỉnh gradient nền

Để san phẳng gradient ánh sáng và màu sắc của nền, thứ được dùng tuy là phép trừ, nhưng mấu chốt nằm ở chỗ — bạn cần một công cụ ước lượng được mô hình nền một cách chính xác. ABE hay DBE trong PixInsight chính là đóng vai trò đó.

Nếu chỉ đơn thuần trừ đi một gradient mà chưa ước lượng đúng mô hình nền thì kết quả thường có vấn đề. Bởi mô hình nền thật sự thường là một ảnh khá phức tạp, chứ không phải một gradient tuyến tính đơn giản. Hơn nữa, dù là phép trừ thì cũng không phải cứ lấy ảnh gốc trừ thẳng đi mô hình nền là xong; quá trình này ít nhất có dính đến các thuật toán liên quan tới tần số không gian, nhằm tránh tối đa việc tín hiệu thiên thể bị ảnh hưởng (chẳng hạn sao bị đổi màu). Khi so sánh trước và sau, nhớ xem cả hai bằng cùng một thiết lập STF.

Mô hình nền phức tạp do DBE ước lượng ra, không phải một gradient đơn thuần

ABE và DBE: một cặp họ hàng gần

ABE (AutomaticBackgroundExtractor) và DBE (DynamicBackgroundExtraction) là hai process trích xuất nền tương tự nhau trong PixInsight, các tùy chọn của những tham số then chốt cũng giống nhau, chỉ khác đôi chút ở tên gọi.

Về nguyên tắc, DBE bao gồm toàn bộ chức năng của ABE, lại có thêm phần xem trước nội dung theo thời gian thực cùng khả năng đặt điểm lấy mẫu thủ công và theo dạng đa giác. Vậy nên nếu bạn dùng được DBE thì đương nhiên cũng dùng được ABE. Thực tế, khi đặt cạnh nhau cách bố trí điểm lấy mẫu của ABE với cách bố trí điểm lấy mẫu “tự động” của DBE, vị trí của chúng khá gần nhau. Cần lưu ý rằng lấy mẫu tự động chỉ là một trong các cách dùng DBE, ngoài ra còn những cách khác thủ công hơn và tỉ mỉ hơn.

Sự tương ứng giữa các tham số của ABE và DBE, cùng so sánh vị trí điểm lấy mẫu của hai công cụ

GraXpert: lựa chọn độc lập miễn phí

GraXpert là một phần mềm độc lập miễn phí, dùng để loại bỏ gradient ánh sáng và màu sắc của nền khi ảnh còn ở trạng thái tuyến tính; hiệu quả khá tốt, khả năng kiểm soát cao, và kết quả về đại thể cũng khá hơn tính năng khử ô nhiễm ánh sáng của các ứng dụng trên điện thoại. Nó có thể lưu tệp TIFF hoặc XISF 32 bit, và hỗ trợ cả ba nền tảng lớn: Windows, Mac, Linux. Nếu bạn không dùng DBE của PixInsight thì đây là một lựa chọn đáng cân nhắc.

Về sau GraXpert ra mắt mô-đun đã được huấn luyện bằng AI (dù cũng đừng kỳ vọng quá nhiều vào AI), nhờ đó có thể loại bỏ gradient ánh sáng mà không cần thủ công nhấp chọn điểm lấy mẫu; ở bản chính thức bạn cũng chẳng phải tự tải mô-đun AI về, phần mềm sẽ tự tải khi cần.

Ở đây tôi xin đưa ra một lời khuyên thẳng thắn: nếu bạn đã có PixInsight thì dùng DBE tích hợp sẵn chắc chắn là lựa chọn tốt hơn; nhưng nếu bạn chưa mua PixInsight thì GraXpert hẳn là phần mềm miễn phí cho hiệu quả khử gradient ánh sáng tốt hơn cả ở giai đoạn tuyến tính.

Thao tác loại bỏ gradient nền bằng GraXpert và kết quả

Về sau cũng có người trong giới phát triển một process cho PixInsight (Process, chứ không phải script), cho phép gọi thẳng chức năng của GraXpert ngay trong PI, khỏi phải xuất ảnh sang GraXpert rồi lại nhập ngược trở về. Điều kiện sử dụng là: phải cài GraXpert trước, đồng thời bật và tải sẵn cơ sở dữ liệu AI thì process này mới chạy được.

Process gọi thẳng GraXpert ngay trong PixInsight

Tuy vậy, trong phép so sánh trực tiếp, tôi nhận thấy GraXpert AI vẫn chọn phải những phần không thuộc nền. Chẳng hạn ảnh M101 dưới đây (sau khi kết hợp RGB thì ngả xanh lục, nghi là vấn đề của frame flat, rò sáng hoặc frame hiệu chỉnh): mô hình của GraXpert AI bên trái chọn nhầm cả vào chủ thể, còn mô hình của DBE bên phải thì rõ ràng sạch hơn. Nhìn chung, mô hình của DBE vẫn tốt hơn.

So sánh trực tiếp mô hình nền của GraXpert AI và DBE (M101)

GradientCorrection (GC): thế hệ tự động hóa mới

Chỉ cần chọn đúng tham số thì hiệu quả của GC thật sự khá tốt. Ưu điểm lớn nhất của nó là — không phải thủ công nhấp chọn nền, ngay cả với ảnh mà cả khung hình dày đặc sao và tinh vân, tìm mãi chẳng ra chỗ nào là nền, bạn cũng không phải lo không chọn được điểm lấy mẫu.

Trong thử nghiệm thực tế, tinh vân tối ở kênh luminance sau khi xử lý rõ ràng trở nên nổi khối hơn; ở kênh màu vốn có một gradient chuyển từ xanh lục sang xanh lam giữa hai bên trái phải, sau khi xử lý cũng đều đi nhiều.

Đối chiếu trước và sau khi dùng GradientCorrection cùng mô hình gradient nền

MultiscaleGradientCorrection (MGC): đối phó với ô nhiễm ánh sáng nặng

MGC đặc biệt thích hợp để xử lý tình huống không có frame flat lại còn bị tối góc (vignetting) nghiêm trọng. Tôi đã thử nghiệm thực tế một quy trình: ảnh gốc → sau khi qua MGC → rồi lại qua DBE; xem cả ba bằng cùng một thiết lập STF, có thể thấy rõ vùng rìa bị tối và gradient ánh sáng lần lượt bị xóa đi.

Đối chiếu việc khử gradient qua ba giai đoạn: ảnh gốc, MGC và MGC+DBE

Sức mạnh của MGC bộc lộ trọn vẹn trong một trường hợp thực tế. Có người trong giới chụp ở vùng ô nhiễm ánh sáng, lại còn không có giá đỡ xích đạo, không chắc có vấn đề về frame flat hay vấn đề nào khác hay không. Tôi tải tệp đã tích hợp của anh ấy về, dùng MGC, BXT, SPCC, NXT, cộng thêm kéo giãn phi tuyến và công cụ đường cong, khoảng 15 phút là xong thành quả — ngay cả tinh vân Đầu Ngựa vốn không nhìn thấy trên ảnh gốc cũng hiện ra, và suốt quá trình cũng không thấy vấn đề rõ rệt nào về tích hợp hay frame flat. MGC chỉ một lần đã dọn sạch gradient do ô nhiễm ánh sáng, quả thật đáng kinh ngạc.

Xử lý ảnh chụp ở vùng ô nhiễm ánh sáng và không có giá đỡ xích đạo bằng những công cụ như MGC, tinh vân Đầu Ngựa hiện ra

Tóm lại

Công cụ hiệu chỉnh gradient nền liên tục có cái mới, nhưng logic lựa chọn thật ra rất rõ ràng:

Có PixInsight: lấy DBE làm chủ lực; khi cần hoàn toàn tự động hoặc không tìm ra nền thì giao cho GC hay MGC; ô nhiễm ánh sáng nặng thì dùng MGC lót nền, DBE thu dọn phần cuối.
Không có PixInsight: GraXpert là giải pháp thay thế miễn phí cho hiệu quả tốt nhất.

Công cụ sẽ ngày càng thông minh hơn, nhưng quan niệm cốt lõi “trước hết lấy được mô hình nền chính xác, rồi mới trừ đi một cách nhẹ nhàng” thì không thay đổi. Hiểu được điều này, bạn mới phán đoán được công cụ nào, bộ tham số nào hợp với tấm ảnh đang có trong tay.