Астрохобби #9. Обработка⁠⁠

Добрый день, дорогие читатели. По прошлым постам понял, что вам интересно, как обрабатываются фото, как выглядят сырые снимки, и что с ними дальше происходит. Попробую рассказать на пульцах на примере Туманности Ориона (M42), которую в очередной раз отсняли с братом ради тренировки. Объект яркий, поэтому для такого результата вполне хватило 20 минут экспозиции между облаками (по 10 и 30 секунд на каждый снимок).

Как видно по ореолу вокруг звезд в правом верхнем углу, была еще небольшая дымка.

Итак, по-порядку. Чтобы сделать хорошее фото - совершенно неважно как ярко объект выглядит на одиночном фото. Важно получить хороший SNR (соотношение сигнал/шум), тогда на этапе обработки, мы сможем достать больше деталий (даже банально подняв яркость).
Способы увеличить SNR:

1) Увеличить время экспозиции одиночного кадра, по-сути, увеличить количество сигнала (тут я понимаю, сигнал от объекта съемки).

2) Увеличить количество снимков, и сложить их, усреднить, тогда постоянный сигнал останется на месте, а случайный шум усреднится, и в идеале превратиться в константу, которую можно будет скомпенсировать. Чем больше фотографий мы сложим - тем лучше. Может показаться, что мы складываем одинаковые фотографии, тот же объект, тот же ракурс, те же параметры съемки, но нет, все они отличаются случайным шумом на них.

3) Снизить шум. Тут работают 2 совета: не задирать ISO на фотоаппарате и уменьшить температуру матрицы. Вы когда-нибудь замечали, выставляя ISO 6400+ на фотоаппарате, что в итоге изображение получается крайне шумным? У каждого фотоаппарата есть "родная" чувствительность, выше которой идти нет смысла, попытка камеры сделать ярче то чего нет выливается в шумах. Например на Canon 600D родным было IS0 400.

Итак, как же выглядить одиночный кадр? А вот так. Это переведённый из родного для текущей камеры fits формата в TIFF, чтобы открывался обычным редактором, одиночник экспощицией 30 секунд.

Немножко крутнём ползунки яркости и уровня чёрного:

Деталей стало больше, но невооружённым глазом видно адовый шум, если приглядеться, заметим тёмную виньетку по краю кадра, стандартная ситация, когда изображение к краю кадра становится темнее, это обусловленно оптикой и таким её параметром как image circle. APS-C матрица чуть больше в размерах, поэтому получаем затемнение к краю. Всё это подводит нас к следующей теме. Калибровочные кадры.

1) Darks. Дарки, они снимаются с теми же настройками, что и объект. Выдержка, чувствительность, крайне желательно, температура (поэтому раньше я их снимал прямо в поле, после того как начинались утренние сумерки, чтобы сохранить температуру. Сейчас на ASI071MC-Pro могу выставить заданную температуру, приезжаю домой, сую её в холодильник, снимаю дарки). Цель - получить еще больше примеров хумов для усреднения, грубо говоря.

Пример дарка приводить не буду, вы можете представить случайный шум на тёмном фоне 

2) Flats. Флэты, нужны чтобы скомпенсировать виньетирование, пыль и дефекты на оптических элементах, проще говоря, усправить недостатки оптики. По-правильному, они снимаются с применением так называемых Flat-box'ов, коробка, на одной из граней которой реализована равномерная белая подсветка. У меня такой штуки нет, поэтому я снимаю обычно по светлеющему небу перед рассветом. Важно при съемке: сохранить конфигурацию телескопа, как при съемке объекта (фокусировку, поворот камеры), не пересветить снимок, успользуются те же настройки камеры кроме экспозиции, если есть экспонометр, то выбирая выдержку, надо заполнить его на 1/2 - 2/3.
Пример Флэта:

Тут мы видим такую же тёмную виньетку, как на нашем одиночном кадре объекта. Явных следов пыли и грязи нет ( и это хорошо) Если б были - не фатально, но стоит задуматься о чистке оптики (лучше делать знаючи и чем реже тем лучше, испортить очень просто).

3) Bias/Offset, биасы нужны, чтобы получить пример шума чтения матрицы, снимаются с теми же настройками, что и объект, но с ниминально возможной выдержкой, еще один пример шумов, примера не будет. 

Итак, мы отсняли несколько кадров изображения, калибровочные кадры. Самое время сложить их. Я пользуюсь программой DeepSkyStacker но только для сложения, ничего больше.

Для начала сложим тот самый одиночник из начала с калибровочными кадрами и сразу крутнём яркость и Blacks:

Из очевидного - ушла виньетка, баланс цветов сдвинулся в розовый (это потому что Flat голубоватый). Появились новые детали, например обычное земное облако (в процессе съемки набежали облачка) в верхней части снимка обрело текстуру, обычно, я подобные кадры выбрасываю, но предлагаю на него не отвлекаться и двинуться дальше и сложить все имеющиеся кадрый в сумме на 20 минут:

Результат сразу после суммирования очень похож на одиночник, с которого мы начали. НО! SNR в нём намного выше, что даёт нам возможность "тянуть" тусклые детали сильнее до появления заметного шума.
Крутнём ползунки, как мы делали до этого:

Поскольку Flat'ы несли синий оттенок, маленьку уехал баланс цветов. Исправляю его обычно так: мы знаем, что космос должен быть чёрным (ну или почти). Выбираю точку в пустой убласти и делаю так, чтобы значения цветов в ней сравнялись, в LightRoom очень удобна вон та пипетка под гистограммой:

Заметили, насолько меньше стало шумов?

Ну а дальше играемся ползунками, чтобы достать как можно больше деталей не проиграв в остальных частях изображение, например, сейчас тут пересвечен центр, соответственно убавляем яркость светлых участков. Прибавляем яркость тёмных, чуть-чуть шумодава, немножко повысим цветность (важно не переборщить). Момент с цветностью может вызвать споры, я лично тут проблемы не вижу, потому что глазом в телескоп цвета мы почти не видим, потому что в темноте у нас работает в основном черно-белое зрение, а информация о цветах, которую мы усиливаем поднимая яркость - всё же содержится в сырых изображения. Моё личное правила работы с цветом - работать со всем изображением сразу, не раскрашивать отдельные части.

Так же, плохую цветовую обработку можно отличить по цвету звёзд. Известно, что звёзды бывают желтыми, белыми, голубыми и распределены в общем то случайно вокруг нас, почти на каждом снимке они есть, а это значит, если мы видим, что на снимке все звёзды жёлтые, красные, или вместо голубых фиолетовые - можно смело делать вывод, что что-то пошло не так.

Вот так я обрабатываю снимки. Добавлю, что это не идеальная моя работа, сделаная больше для разминки, и показать вам, как пример обработки, весьма известный объект.

С вами был N0R1S,
Чистого неба!