Основные этапы создания астрофото

В отличие от обычной фотографии, где нажал кнопку и получил «шедевр», :-) астрофото подразумевает несколько последовательных этапов, где ошибка на любом уровне приведёт к epic fail. Сложность ещё в том, что не всегда ясно как правильно выполнить работу, которая может оказаться браком на каком-то дальнем этапе обработки снимков.

Треки и точность гидирования

Данный вопрос больше относится к «механической» части. Если на кадрах пошли вытянутые звезды, то именно такими они и будут на итоговом изображении. С другой стороны, получить идеально круглые звезды довольно сложно. Тут и точность установки полярной оси (особено если нет автогидирования), и точность гидировния, и «провисы» телескопа, и турбулентность атмосферы. Поэтому вопрос здесь скорее в том, насколько круглыми должны быть звезды?

Поскольку мы используем сложение снимков, то существует некий допуск «вытянутости». Если звезду «колбасит» в разные стороны на снимках, то есть шанс, что при сложении она «скруглится». Но если все треки в одну сторону, то шансов исправить это постобработкой практически нет. Вот пример подобного снимка (необработанный raw-файл).

Треки звезд

Если от треков избавиться не получается, то можно попробовать увеличить ISO, что приведёт к распуханию звёзд и треки будут уже не такими вытянутыми и заметными. Обратите внимание, что на этом фото у ярких звёзд треки практически не видны. Другим способом будет уменьшение времени экспозиции где треки перестанут быть заметными.

На этапе постобработки избавиться от небольших треков можно если «распушить» звёзды — искусственно увеличить их в размере (например через гаусово размытие). Можно также уменьшить масштаб снимка. Это уменьшит размер на экране, но при этом сгладит многие недочёты.

В любом случае следует понимать, что «механический» этап крайне важен. По большому счёту если механика не позволяет получить качественный кадр, то дальнейшие этапы просто не имеют смысла.

Выбор правильного ISO

Тут просто — самое малое, оптимальное для данного фотоаппарата. Основная проблема высокого ISO — большой шум и низкий динамический дипазон. Поскольку астрофото — это экстремально низкое освещение, то работа происходит где-то в районе теплового шума матрицы и очень важно чтобы этого шума было как можно меньше. Вся постобработка по сути и сводится к тому, чтобы улучшить отношение сигнал/шум (SNR). Увеличивая ISO, увеличивается шум, а после приходится с ним бороться дополнительной обработкой и большим количеством складываемых снимков.

Сложение снимков. SNR. Калибровочные кадры

Сложение нужно для того, чтобы улучшить SNR. Зависимость квадратичная: 4 снимка будут в 2 раза лучше одиночного кадра, 16 — в 4 раза, 100 — в 10 раз. Таким образом, чем больше снимков (лайт, light), тем лучше. Предел зависит только от терпения и возможностей наблюдателя. В Сети нередки примеры сложения из сотен и даже тысяч кадров. Вот пример из более 3000 снимков M51 Юрием (Nao) с форума Астрополис.

Галактика M51 — (с) Юрий (Nao)

Калибровочные кадры — дарки (dark) используются чтобы вычесть из лайтов тепловой шум матрицы. Но здесь есть немаловажный нюанс — дарков должно быть много. Автор популярной программы DeepSkyStacker говорит о как минимум 20-ти файлах. Здесь действует тоже правило — чем больше, тем лучше. Если дарков меньше, то они вместо того, чтобы улучшить снимок, наоборот вносят в него свои «проблемы».

Флэты (flat) нужны для того, чтобы исправить виньетирование (неравномерную освещенность снимка). На сегодняшний день они легко заменяются постобработкой — выравниванием поля и удаление градаций.

Методы сложения

Этап сложения — первый в котором уже виден хоть какой-то результат. Если здесь ошибиться, то всю последующую работу придется переделывать. С практической точки зрения выбор метода сложения будет зависеть от стоящих задач. Например если на снимках много битых пикселей или есть треки метеоров/спутников, то нужно складывать по медиане (или лучше Kappa-Sigma). Если снимки достаточно чистые, то лучше подойдёт обычное сложение (add). Если фон очень плохой или нужно «вытянуть» цвет звёзд, то можно использовать билинейную интерполяцию. Иначе лучше обычное байеровское декодирование или «спецрежим» Astro (в FitsWork'е).

Решая одну проблему можно легко создать другую. Например билинейная интерполяция «замылит» звёзды так, что после их будет сложно разделить. Для шаровых скоплений это будет довольно критично. Или сложение по медиане удалит треки, но сделает фон крупнозернистым, что значительно усложнит его дальнейшую обработку.

Определить оптимальный метод сложения можно только опытным путем, поскольку он зависит от самого объекта. Но, в любом случае, нужно стремиться к тому, чтобы на этапе сложение исключить любую дополнительную обработку, вроде подавления шума или выравнивания RGB-каналов. Такие вещи спокойно делаются последующей постобработкой.

Сложение и баланс белого

Это неочевидный момент, о котором мало кто пишет. Обычно предполагается, что баланс белого (ББ) можно выставить уже после сложения. Но гораздо лучше выставить ББ на этапе дебайеризации. В дальнейшем это значительно упростит работу с цветом.

Нюанс здесь в том, что в RAW-файл записывается значение ББ (цветовая температура в виде значений R, B и G). При дебайеризации эти значения могут использоваться, и тем самым снимок может получиться не в нужном оттенке, а например «зеленушный». Если программа сложения позволяет указывать числа ББ, то лучше это сразу сделать. После сложения получится изображение в правильном цветовом балансе. При последующей обработке нужно будет лишь поправить «точку черного», но цвет звёзд и объекта будут уже корректными.

Гамма-коррекция

После сложения изображение получается, как правило, малой яркости. Чтобы привести её к визуальному 8-битному отображения на мониторе, следует откорректировать гамму. Это довольно простой процесс, хотя есть пара нюансов.

В первую очередь следует понимать, что контраст исходного изображения сам по себе очень мал. Выставляя гамму в яркие тона, неволько увеличивается и контраст, а с ним и шум. Чтобы этого не было, повышать гамму лучше поэтапно. Немного яркости, «прибили» шум, опять яркость и т.д. Это уже вопросы методов художественной обработки, но здесь главное не переусердствовать — «срезанная» гамма не позволит восстановить потерянные детали в фотошопе (или аналоге).

Техническое изображение

После сложения, гамма-коррекции, обрезки в кадр, устранение дисторсии и прочих операций получается техническое изображение (условно его так назовём). Это изображение не должно быть испорчено такой обработкой, которую невозможно будет исправить на дальнейших этапах. Например если применить гаусово размытие, то это приведет к потере детализации мелких объектов. Поэтому если его и применять, то очень аккуратно.

Техническое изображение служит страховкой на тот случай, если последующая обработка окажется негодной. Всегда можно будет вернуться в эту точку.

Художественная обработка

Обычно её выполняют уже в фотошопе. Методов очень много, но главное просто понять на что именно следует обращать внимание.

  • Шум неба — следует уменьшить его цветовую составляющую. Полностью удалённый (сглаженный) шум неба делает снимок неестественным.
  • Яркость неба — завист от предпочтений автора. Очень тёмное небо выглядит также неестственно, поэтому делают его тёмным на уровне 15..30 (значения rgb).
  • Яркость объекта — следует добиться хорошего отображения. Это сложная задача. Для галактик (где это особенно актуально), следует добиваться средней яркости от 150 (rgb) и выше. Если снимок тусклый, он не привлечёт должного внимания. При этом, конечно же, следует избегать пересветов (клиппинга).
  • Насыщенность цвета — всё в меру. Очень высокая насыщенность сильно портит результат. Для звёзд насыщенность определяется её окантовкой. Здесь тоже лучше непереусердствовать.
  • «Замыливание» звёзд — приводит к тому, что все звёзды становятся «шариками». Наверное это на вкус и цвет, но такие звезды выглядят странно. Нормально звёзды выглядят как почти равномерные (белые) диски с цветовой окантовкой.
  • Детализация и шум объекта — должны быть в меру. Это взаимосвязанные параметры: удаляя детали уменьшаем шум и наоборот. Тут должно сработать чутьё автора, чтобы определить оптимальный баланс.
  • Масштаб и размер изображения — следует подбирать с учетом того где будет просматриваться картинка. Размер изображения следует выбирать с учётом разрешения монитора (или с учтом того, что изображение будет увеличиваться при просмотре). Масштаб, как правило, немного уменьшают, чтобы сгладить переходы и детали. Если не предполагается увеличение при просмотре, то общий размер изображения лучше подобрать таким, чтобы на экране оно было 100% отображения (например 1400px по ширине).

Небольшой пример

Первое изображение (галактика M101 «Вертушка») получено сразу после сложения 14 файлов (и 56 dark'ов). Автоматически выставлена гамма и откорректирован баланс черного. Это «стартовый» вариант.

M101 — результат сложения

Второе изображение — это корректировка гаммы, небольшое подавление цветового шума, немного усилен цвет окантовки звёзд и галактики. Это техническое изображение.

M101 — техническое изображение

Все операции проводились в Fitswork'е. Дальнейшая обработка будет уже в фотошопе, поскольку она подразумевает работу с отдельными областями, чего Fitswork полноценно делать не умеет. Нужно будет уменьшить цветовой шум неба. Поправить его яркость и возможно немного размыть, чтобы избежать полосности. Звезды можно отработать по маске, чтобы выделить их цвет (особенно желтые) и немного размыть для сглаживания переходов. Галактика потребует увеличение «четкости» и возможно небольшого «размыливания». Если получится, то усилить на ней красный цвет, который плохо проработался из-за особенности сьёмки (фильтр фотоаппарата режет (инфра) красную область спектра). Уровень гаммы отрегулировать так, чтобы повысить контраст галактики — это сделает её более яркой. Делается это либо с помощью кривых, либо корректирующими слоями.

M101 — небольшая обработка в фотошопе

Окончательная доводка будет заключаться в точном подборе яркости фона, усилении цвета звёзд и прочих мелких штрихов.

В работе
  • M2 — шаровое в Водолее.
  • M3 — шаровое в Гончих Псах.
  • M13 — шаровое в Геркулесе.
  • M15 — шаровое в Пегасе.
  • M27 — планетарная туманность в Лисичке («Гантель»).
  • M29 — рассеянное в Лебеде («Градирня»).
  • M34 — рассеянное в Персее.
  • M51 — галактика «Водоворот» в Б.Медведице.
  • M52 — рассеянное в Кассиопее.
  • M67 — рассеянное в Раке.
  • M76 — планетарная туманность («Малая гантель») в Кассиопее.
  • M92 — шаровое в Геркулесе.
  • M103 — рассеянное в Кассиопее.
  • NGC 869+884 — Хи и Аш Персея.
  • NGC 6791 — рассеянное в Лире
Счетчики