Nuostabios kosmoso fotografijos kūrimas: išsamus apdorojimo vadovas

Kosmoso fotografija, arba astrofotografija, yra žavus mokslo ir meno derinys. Norint užfiksuoti silpną tolimų galaktikų ir ūkų šviesą, reikia kruopštaus planavimo, tikslios įrangos ir, svarbiausia, įgudusio vaizdų apdorojimo. Šis vadovas padės jums atlikti esminius kosmoso fotografijos vaizdų apdorojimo veiksmus, paverčiant neapdorotus duomenis kvapą gniaužiančiais vaizdais. Nesvarbu, ar fotografuojate iš tamsaus dangaus vietovės Čilėje, ar iš šviesos užteršto miesto, šios technikos padės išgauti geriausią rezultatą iš jūsų duomenų.

1. Pirminis apdorojimas: kalibravimo kadrai ir sudėjimas (angl. Stacking)

Pirmasis esminis žingsnis yra neapdorotų vaizdų kalibravimas. Taip pašalinamos sisteminės klaidos, kurias sukelia jūsų fotoaparatas ir teleskopas. Pagrindiniai kalibravimo kadrai yra šie:

• Poslinkio kadrai (Bias Frames): Jie fiksuoja jūsų fotoaparato jutiklio elektroninį triukšmą. Nufotografuokite daug (50+) kadrų su trumpiausiu įmanomu išlaikymu ir uždėtu objektyvo dangteliu.
• Tamsos kadrai (Dark Frames): Jie fiksuoja jūsų jutiklio šiluminį triukšmą. Nufotografuokite daug (20+) kadrų su tokiu pačiu išlaikymu ir temperatūra kaip ir jūsų šviesos kadrai, uždėję objektyvo dangtelį.
• Plokštumos kadrai (Flat Frames): Jie koreguoja vinjetavimą (patamsėjimą kraštuose) ir dulkių dėmes ant jūsų optikos. Juos fotografuokite tolygiai apšviesdami teleskopą (pvz., naudodami plokščią šviesos panelę arba per apertūrą pertemptus marškinėlius) su trumpais išlaikymais, kurie užpildo maždaug 1/3 iki 1/2 fotoaparato dinaminio diapazono.
• Tamsos-plokštumos kadrai (Dark-Flat Frames, neprivaloma): Tai tamsos kadrai, nufotografuoti su tokiu pačiu išlaikymu kaip ir jūsų plokštumos kadrai. Jie naudingi tikslesniam kalibravimui, ypač su aušinamomis kameromis.

Programinės įrangos parinktys:

• DeepSkyStacker (DSS): Nemokamas ir populiarus pasirinkimas, ypač pradedantiesiems. Prieinama „Windows“ sistemai.
• PixInsight: Galingas, profesionalaus lygio programinės įrangos paketas, plačiai naudojamas pažengusių astrofotografų. Prieinama „Windows“, „macOS“ ir „Linux“ sistemoms.
• Astro Pixel Processor (APP): Kita galinga „PixInsight“ alternatyva su, kai kurių vartotojų nuomone, patogesne sąsaja. Prieinama „Windows“ ir „macOS“ sistemoms.

Procesas:

1. Įkelkite savo poslinkio, tamsos, plokštumo ir šviesos kadrus į pasirinktą programinę įrangą.
2. Kalibruokite savo šviesos kadrus naudodami poslinkio, tamsos ir plokštumo kadrus.
3. Registruokite (sulygiuokite) kalibruotus šviesos kadrus.
4. Sudėkite registruotus šviesos kadrus, kad padidintumėte signalo ir triukšmo santykį. Taip sujungiama informacija iš kelių ekspozicijų, sukuriant vieną, gilesnį vaizdą.

Pavyzdys: Naudodami „DeepSkyStacker“, pasirinktumėte savo šviesos, tamsos, plokštumo ir poslinkio kadrus, o tada naudotumėte parinktį „Stack with recommended settings“, kad automatiškai atliktumėte kalibravimą, registravimą ir sudėjimą. „PixInsight“ suteikia daugiau detalios kontrolės kiekviename žingsnyje, tačiau reikalauja gilesnio pagrindinių algoritmų supratimo.

2. Papildomas apdorojimas: detalių išryškinimas

Kai jau turite sudėtą vaizdą, prasideda tikrasis apdorojimas. Šiame etape daugiausia dėmesio skiriama detalių paryškinimui, triukšmo mažinimui ir spalvų koregavimui, siekiant sukurti vizualiai patrauklų galutinį vaizdą. Pagrindiniai žingsniai yra šie:

2.1. Gradiento pašalinimas

Gradientai yra nepageidaujami fono ryškumo pokyčiai, kuriuos sukelia šviesos tarša, mėnulio šviesa ar vidiniai atspindžiai jūsų teleskope. Jų pašalinimas yra labai svarbus norint gauti švarų vaizdą.

Programinės įrangos parinktys:

• PixInsight: AutomaticBackgroundExtractor (ABE) arba DynamicBackgroundExtractor (DBE) yra galingi įrankiai. DBE paprastai teikiama pirmenybė sudėtingesniems gradientams.
• Photoshop: Naudojant „Dust & Scratches“ filtrą su dideliu spinduliu, o po to atimant rezultatą iš pradinio vaizdo, galima apytiksliai pašalinti gradientą.
• Astro Pixel Processor (APP): Apima tvirtus gradiento šalinimo įrankius.

Procesas (PixInsight - DBE):

1. Atidarykite savo sudėtą vaizdą „PixInsight“ programoje.
2. Naudokite DBE, kad paimtumėte fono sričių pavyzdžius, vengdami žvaigždžių ir ūkų. Sukurkite pavyzdžių taškų tinklelį visame vaizde.
3. Koreguokite DBE nustatymus (pvz., toleranciją, pavyzdžio spindulį), kad optimizuotumėte gradiento pašalinimą.
4. Taikykite DBE vaizdui.

2.2. Triukšmo mažinimas

Triukšmas yra neišvengiamas astrofotografijoje, ypač esant ilgiems išlaikymams. Jo mažinimas yra būtinas norint gauti švarų ir detalų vaizdą.

Programinės įrangos parinktys:

• PixInsight: MultiscaleLinearTransform (MLT) ir TGVDenoise yra puikūs pasirinkimai. MLT yra efektyvus mažinant smulkaus masto triukšmą, o TGVDenoise gali susidoroti su didesnio masto triukšmu ir gradientais.
• Photoshop: Galima naudoti triukšmo mažinimo filtrus, tokius kaip „Reduce Noise“ arba „Camera Raw“ triukšmo mažinimo slankiklius. Tačiau jie paprastai yra mažiau veiksmingi nei „PixInsight“ įrankiai.
• Topaz DeNoise AI: Specializuotas dirbtiniu intelektu pagrįstas triukšmo mažinimo įrankis, galintis duoti įspūdingų rezultatų.

Procesas (PixInsight - MLT):

1. Atidarykite savo vaizdą „PixInsight“ programoje.
2. Taikykite MLT vaizdui, kruopščiai koreguodami sluoksnių nustatymus, kad sumažintumėte triukšmą neprarandant detalių. Pirmiausia sutelkite dėmesį į mažesnes skales.
3. Naudokite kaukę, kad apsaugotumėte šviesesnes vaizdo sritis nuo per didelio išlyginimo.

2.3. Tempimas (Histogramos transformacija)

Tempimas (angl. Stretching) yra procesas, kurio metu išplečiamas vaizdo dinaminis diapazonas, kad atsiskleistų silpnos detalės. Tai dažnai daroma naudojant histogramos transformacijos įrankius.

Programinės įrangos parinktys:

• PixInsight: HistogramTransformation yra standartinis įrankis. ScreenTransferFunction (STF) galima naudoti norint peržiūrėti tempimą prieš jį taikant.
• Photoshop: Vaizdui ištempti galima naudoti „Levels“ ir „Curves“ koregavimus.

Procesas (PixInsight - HistogramTransformation):

1. Atidarykite savo vaizdą „PixInsight“ programoje.
2. Naudokite STF, kad automatiškai ištemptumėte vaizdą ir peržiūrėtumėte rezultatus.
3. Koreguokite histogramos slankiklius „HistogramTransformation“ įrankyje, kad tiksliai sureguliuotumėte tempimą, išryškindami detales ir neprarandant šviesiausių sričių informacijos.
4. Taikykite histogramos transformaciją vaizdui.

2.4. Spalvų kalibravimas ir balansas

Tikslios spalvos yra labai svarbios vizualiai patrauklioms kosmoso nuotraukoms. Spalvų kalibravimas užtikrina, kad jūsų vaizdo spalvos atitiktų tikrąsias objektų spalvas. Tai taip pat koreguoja atmosferos poveikį.

Programinės įrangos parinktys:

• PixInsight: ColorCalibration yra pagrindinis įrankis. Taip pat vertingi BackgroundNeutralization ir PhotometricColorCalibration.
• Photoshop: Naudokite „Levels“, „Curves“ ir „Color Balance“ koregavimus.

Procesas (PixInsight - PhotometricColorCalibration):

1. Atidarykite savo vaizdą „PixInsight“ programoje.
2. Naudokite ImageSolver, kad atpažintumėte vaizdo koordinates ir identifikuotumėte objektus matymo lauke. Šis žingsnis yra labai svarbus tiksliam spalvų kalibravimui.
3. Naudokite PhotometricColorCalibration, pateikdami koordinačių informaciją. Įrankis automatiškai sureguliuos spalvas pagal žinomus vaizde esančių žvaigždžių spektrinius tipus.

2.5. Ryškumo didinimas

Ryškumo didinimas (angl. Sharpening) paryškina smulkias vaizdo detales, padarydamas jas labiau matomas. Naudokite jį apdairiai, nes per didelis ryškumas gali sustiprinti triukšmą.

Programinės įrangos parinktys:

PixInsight: Deconvolution ir MultiscaleLinearTransform (MLT) su įjungtu ryškumo didinimu yra veiksmingi įrankiai.

Photoshop: Unsharp Mask yra įprastas ryškumo didinimo filtras.

Topaz Sharpen AI: Dirbtiniu intelektu pagrįstas ryškumo didinimo įrankis.

Procesas (PixInsight - Deconvolution):

1. Sukurkite žvaigždžių kaukę, kad apsaugotumėte foną nuo ryškumo didinimo artefaktų.
2. Taikykite Deconvolution vaizdui, naudodami taško sklaidos funkciją (PSF), gautą iš vaizde esančių žvaigždžių.
3. Koreguokite dekonvoliucijos parametrus, kad optimizuotumėte ryškumo efektą, neįvesdami per didelio triukšmo.

2.6. Sodrumo ir kontrasto koregavimas

Tikslus sodrumo ir kontrasto derinimas gali sustiprinti jūsų vaizdo vizualinį poveikį. Padidinkite sodrumą, kad spalvos taptų ryškesnės, ir koreguokite kontrastą, kad pagerintumėte atskyrimą tarp šviesių ir tamsių sričių.

Programinės įrangos parinktys:

• PixInsight: Galima naudoti CurvesTransformation ir HDRMultiscaleTransformation.
• Photoshop: Naudokite „Vibrance“, „Saturation“ ir „Contrast“ koregavimus.

Procesas (Photoshop - Vibrance ir Saturation):

1. „Photoshop“ programoje sukurkite „Vibrance“ koregavimo sluoksnį.
2. Šiek tiek padidinkite sodrumą, kad paryškintumėte subtilias vaizdo spalvas.
3. Sukurkite „Saturation“ koregavimo sluoksnį ir koreguokite sodrumą pagal skonį, būdami atsargūs, kad nepersotintumėte vaizdo.

3. Pažangios technikos

Be pagrindinių apdorojimo veiksmų, yra keletas pažangių technikų, kurios gali dar labiau pagerinti jūsų kosmoso nuotraukas:

3.1. Siaurajuostis fotografavimas

Siaurajuosčiame fotografavime naudojami filtrai, kurie praleidžia tik labai specifinių bangų ilgių šviesą, paprastai skleidžiamą jonizuotų dujų, tokių kaip vandenilio alfa (Ha), deguonies III (OIII) ir sieros II (SII). Ši technika ypač naudinga fotografuojant ūkus ir gali atskleisti detales, kurios nematomos plačiajuosčiuose vaizduose.

Siaurajuosčių duomenų apdorojimas:

• Kanalų derinimas: Sujunkite Ha, OIII ir SII kanalus į vieną spalvotą vaizdą, naudodami tokią paletę kaip Hablo paletė (SII=Raudona, Ha=Žalia, OIII=Mėlyna).
• Dvispalvis vaizdas: Sukurkite vaizdą sujungdami tik du kanalus, pavyzdžiui, Ha ir OIII, kad gautumėte malonią estetiką.
• Sintetinis skaistis: Sukurkite sintetinį skaisčio (angl. Luminance) kanalą sujungdami Ha, OIII ir SII kanalus arba tiesiog naudodami Ha kanalą, kad pagerintumėte bendrą galutinio vaizdo detalumą ir signalo ir triukšmo santykį.

3.2. Drizzle integracija

„Drizzle“ integracija yra technika, kuri gali padidinti jūsų vaizdų skiriamąją gebą sujungiant kelis šiek tiek paslinktus (angl. dithered) kadrus. Ši technika ypač naudinga nepakankamai diskretizuotiems vaizdams, kai jūsų fotoaparato pikselių dydis yra per didelis, palyginti su jūsų teleskopo skiriamąja geba.

Programinės įrangos parinktys:

• PixInsight: DrizzleIntegration procesas.
• Astro Pixel Processor (APP): Siūlo „drizzle“ integracijos galimybes.

3.3. HDR (didelio dinaminio diapazono) apdorojimas

HDR apdorojimas sujungia vaizdus su skirtingais išlaikymo laikais, kad sukurtų vaizdą su platesniu dinaminiu diapazonu. Ši technika naudinga fotografuojant objektus, turinčius tiek ryškias, tiek silpnas sritis, pavyzdžiui, galaktikos branduolį ar ūką su ryškia centrine sritimi.

Programinės įrangos parinktys:

• PixInsight: HDRComposition ir HDRMultiscaleTransformation procesai.
• Photoshop: HDR Merge įrankis.

4. Patarimai ir geriausios praktikos

• Fotografuokite RAW formatu: Tai išsaugo maksimalų duomenų kiekį apdorojimui.
• Naudokitės tamsaus dangaus vietove: Šviesos tarša gali smarkiai apriboti jūsų galimybes užfiksuoti silpnas detales. Jei įmanoma, keliaukite į tamsaus dangaus vietovę.
• Tikslingas sekimas: Tikslus sekimas yra būtinas ilgiems išlaikymams.
• Eksperimentuokite: Nebijokite išbandyti skirtingų apdorojimo technikų ir atrasti, kas jums tinka geriausiai.
• Praktikuokitės: Kuo daugiau praktikuositės, tuo geriau apdorosite kosmoso fotografijos vaizdus.
• Prisijunkite prie bendruomenės: Bendraukite su kitais astrofotografais, dalinkitės patarimais ir mokykitės vieni iš kitų. Internetiniai forumai ir vietiniai astronomijos klubai yra puikūs ištekliai.
• Atsižvelkite į vietos laiko juostas: Jei bendradarbiaujate, atminkite, kad Žemė yra apvali.
• Kurkite atsargines duomenų kopijas: Visada turėkite kelias atsargines neapdorotų ir apdorotų vaizdų kopijas.
• Naudokite tinkamus vienetus: Apsvarstykite galimybę naudoti metrinę sistemą ir venkite pernelyg regioninių terminų.

5. Programinės įrangos rekomendacijos: globali perspektyva

Programinė įranga, kurią pasirenkate apdoroti savo kosmoso fotografijos vaizdus, gali labai paveikti jūsų darbo eigą ir rezultatus. Štai populiariausių parinkčių apžvalga, atsižvelgiant į prieinamumą ir pasaulinį pasiekiamumą:

• PixInsight: Plačiai pripažintas kaip pramonės standartas pažangiam astrofotografijos apdorojimui. Jo galingi algoritmai ir platus įrankių rinkinys idealiai tinka sudėtingiems apdorojimo iššūkiams spręsti. Nors mokymosi kreivė yra statesnė ir tai yra mokama programinė įranga, galimybės yra praktiškai neprilygstamos. Ji prieinama visame pasaulyje.
• Adobe Photoshop: Universali vaizdų redagavimo programinė įranga, kurią galima naudoti pagrindiniam ir vidutinio lygio astrofotografijos apdorojimui. Ji yra plačiai prieinama ir siūlo patogią sąsają. Tačiau jai trūksta kai kurių specializuotų įrankių, esančių „PixInsight“. Plačiai naudojama įvairiose šalyse.
• Astro Pixel Processor (APP): APP yra galinga „PixInsight“ ir „Photoshop“ alternatyva, turinti intuityvesnę sąsają daugeliui vartotojų. Tai mokama programa.
• DeepSkyStacker (DSS): Nemokama ir patogi vaizdų sudėjimo programinė įranga, ideali pradedantiesiems. Nors jos apdorojimo galimybės yra ribotos, palyginti su „PixInsight“, ji suteikia tvirtą pagrindą jūsų vaizdams kalibruoti ir sudėti. Prieinama visame pasaulyje „Windows“ sistemai.
• Siril: Siril yra nemokamas astronominių vaizdų apdorojimo įrankis. Jis leidžia konvertuoti, iš anksto apdoroti, automatiškai ar rankiniu būdu sulygiuoti, sudėti ir pagerinti nuotraukas iš įvairių failų formatų. Jis veikia keliose platformose: „Linux“, „macOS“ ir „Windows“.
• GIMP: GIMP (GNU Image Manipulation Program) yra nemokamas ir atvirojo kodo vaizdų redaktorius, kurį galima naudoti pagrindiniam astrofotografijos apdorojimui. Nors jam trūksta kai kurių specializuotų įrankių, esančių „PixInsight“ ir „Photoshop“, jis siūlo ekonomišką alternatyvą pradedantiesiems. GIMP palaikomas daugelyje šalių.

6. Išvada

Kurti nuostabias kosmoso fotografijos nuotraukas yra sudėtingas, bet teikiantis pasitenkinimą darbas. Įvaldę šiame vadove aprašytas technikas, galite paversti neapdorotus duomenis kvapą gniaužiančiais vaizdais, atskleidžiančiais kosmoso grožį ir stebuklus. Nepamirškite praktikuotis, eksperimentuoti ir bendrauti su kitais astrofotografais, kad toliau mokytumėtės ir tobulintumėte savo įgūdžius. Dabar pirmyn – fiksuokite visatą!