Darkit, flatit ja biasit: mitä kukin niistä oikeasti korjaa

Jokainen astrokuvausopas käskee kuvaamaan darkit, flatit ja biasit. Melkein yksikään niistä ei kerro, mitä kukin niistä poistaa, ja siksi useimmat joko kuvaavat kaikki kolme taikauskosta tai jättävät kaikki kolme väliin hämmennyksestä. Molemmat ovat virheitä, eivätkä ne ole yhtä pahoja – yhdellä näistä kolmesta on paljon enemmän merkitystä kuin kahdella muulla, eikä se ole se, josta aloittelijat yleensä aloittavat.

Tässä on se, mitä kukin kuvatyyppi oikeasti tekee.

Kennosi valehtelee kolmella eri tavalla

Kameran kenno ei kerro sitä valoa, joka siihen osui. Se kertoo sen valon, joka siihen osui, plus joukon virheitä, ja kukin kalibrointikuva kohdistuu yhteen tiettyyn virheeseen.

Se lisää lämpöä. Jokainen pikseli kerää varausta lämpöenergiasta jopa täydessä pimeydessä, ja tahti suunnilleen kaksinkertaistuu jokaista 6–7 °C kohti. 300 sekunnin valotuksen aikana siitä kertyy todellinen signaali, jolla ei ole mitään tekemistä taivaan kanssa. Pahempaa on, että tahti vaihtelee pikselistä toiseen – osa pikseleistä on paljon naapureitaan kuumempia, ja juuri sieltä ne väripilkut tulevat.

Se vinjetoi ja kerää pölyä. Optiikkasi tuo kuva-alan keskelle enemmän valoa kuin kulmiin, tavallisesti 20–40 % enemmän. Kennon suojalasin tai suotimen pöly heittää pehmeitä harmaita donitseja. Kumpikaan ei ole taivaalla, mutta molemmat ovat jokaisessa kuvassa.

Siinä on offset. Kamera lisää jokaiseen lukemaan kiinteän pohjatason, jottei kohina leikkaudu nollaan. Sekään pohjataso ei ole täysin tasainen – siinä on heikkoja kuvioita.

Darkit korjaavat ensimmäisen. Flatit korjaavat toisen. Bias korjaa kolmannen.

Flatit ovat ne, joilla on väliä

Jos kuvaat koskaan vain yhtä kalibrointikuvatyyppiä, kuvaa flatit. Tämä on päinvastoin kuin useimmat tekevät, ja se on yksittäisenä asiana suurin laatuhyppy, joka aloittelijalle on tarjolla.

Syy on se, että vinjetointi ja pölyvarjot ovat kertautuvia ja suuria. 30 %:n tummuminen kulmissa ei vain tummenna kulmia – se selviää venytyksestä, ja venytys vahvistaa sitä. Kun nostat heikkoa sumumateriaalia esiin taustasta, nostat esiin myös vinjetin, ja lopputuloksena kuva-alan keskellä on kirkas möykky, jota mikään gradientinpoisto ei täysin korjaa. Pölydonitsit tekevät saman: ne näkyvät pehmeinä tummina renkaina juuri siellä, missä yrität nähdä heikkoa signaalia.

Darkit sitä vastoin puuttuvat asiaan, jonka pinoaminen hoitaa jo osittain. Kun keskiarvoistat riittävän monta kuvaa, satunnainen lämpökohina putoaa kuvamäärän neliöjuuren mukaan. Kuumat pikselit eivät keskiarvoistu pois – mutta ne voidaan hoitaa tilastollisesti, mihin palaan kohta.

Flatit ovat myös helpoimmat kuvata ja ne vievät vähiten kirkasta taivasaikaasi. Et tarvitse pimeyttä. Suuntaa kaukoputki tasaisesti valaistuun pintaan – hämärän taivaaseen, aukon päälle vedettyyn valkoiseen t-paitaan, jonka takana palaa lamppu, tai valkoista ruutua näyttävään tablettiin – ja valota niin, että histogrammi asettuu kolmasosan ja puolen väliin täydestä asteikosta. Kahdestakymmenestä kolmeenkymmeneen kuvaa riittää hyvin.

Ratkaiseva sääntö: flatit on kuvattava samalla tarkennuksella, samassa kierrossa ja samalla optisella kokoonpanolla kuin lightit. Jos tarkennat uudelleen tai kierrät kameraa, pöly liikkuu suhteessa kuva-alaan ja flatit ovat huonompia kuin hyödyttömät – ne leimaavat donitsit vääriin paikkoihin. Kuvaa ne kuvausillan lopuksi ennen kuin kosket mihinkään.

Darkit: hyödyllisiä, mutta lyhyillä valotuksilla yliarvostettuja

Darkkuva on valotus suljin kiinni, samalla kestolla, lämpötilalla ja vahvistuksella kuin lightisi. Vähennä se, ja poistat sekä keskimääräisen lämpösignaalin että kiinteän kuvion siitä, mitkä pikselit ovat muita kuumempia.

Kaksi ehtoa tekee darkeista aidosti arvokkaita:

• Pitkät valotukset. 300 sekunnissa lämmön osuus on merkittävä. 10 sekunnissa – jota Seestar tai Dwarf kuvaa – se jää usein lukukohinan alle, eikä sen vähentäminen tuo juuri mitään.
• Jäähdytetty kamera. Darkit toimivat vain, jos lämpötila täsmää. Omistettu astrokamera −10 °C:ssa tuottaa toistettavia darkkeja, joita voit käyttää uudelleen kuukausien ajan. Jäähdyttämätön järjestelmäkamera, joka aloitti illan 18 °C:ssa ja lopetti 4 °C:ssa, ei tuota – illan lopuksi kuvattu dark ei kuvaa sitä kuvaa, jonka otit illan alussa.

Juuri viimeinen kohta kompastuttaa ihmisiä. Jäähdyttämättömän järjestelmäkameran pimeävirta muuttuu yön mittaan kameran jäähtyessä. Epäsopivan darkin vähentäminen voi lisätä kohinaa sen sijaan että poistaisi sitä, koska vähennät yhtä kohinaista kuvaa toisesta eikä lämpösignaalikaan kumoudu kunnolla.

Jos kuvaat jäähdyttämättömällä kameralla lyhyillä osaruuduilla, darkkien väliin jättäminen on täysin järkevää. Et ole laiska; kieltäydyt korjauksesta, joka ei päde puhtaasti sinun dataasi.

Bias: se, jonka voi yleensä jättää väliin

Biaskuva on lyhyin valotus, jonka kamerasi pystyy ottamaan, suljin kiinni. Se tallentaa elektronisen offsetin eikä mitään muuta.

Biaskuvilla on merkitystä silloin, kun skaalaat darkkeja – käytät kirjastodarkkia, joka on kuvattu eri valotusajalla, ja säädät sitä matemaattisesti. Se vaatii kiinteän offsetin erottamisen ajasta riippuvasta lämpösignaalista, ja juuri sen bias antaa sinulle.

Jos kuvaat darkit samanmittaisina kuin lightit, bias on jo darkin sisällä, ja darkin vähentäminen vähentää biasin sen mukana. Biasin kuvaaminen erikseen ei silloin lisää mitään.

Biaskuvat ovat halpoja – sata kappaletta menee alle minuutissa – joten niiden ottamista vastaan ei ole vahvaa argumenttia. Mutta jos seisot pakkasessa miettien, viitsitkö, tämä on se, jonka voi jättää väliin.

Entä kuumat pikselit?

Tässä kohtaa vakioneuvo pettää hiljaa. Darkit poistavat ne kuumat pikselit, jotka kennosi tuottaa ennustettavasti. Ne eivät poista kosmisten säteiden osumia, jotka putoavat satunnaisesti yhteen kuvaan, eivätkä ne tee yhtään mitään sille hyvin suurelle joukolle, joka ei kuvaa darkkeja koskaan.

Kuumat pikselit kannattaa ottaa vakavasti, koska pinoaminen ei poista niitä. Keskiarvoista yhdeksänkymmentä kuvaa, joissa kaikissa on kuuma pikseli kohdassa (1204, 883), ja saat pinon, jossa on kuuma pikseli kohdassa (1204, 883). Sitten rekisteröinti kiertää kuva-alaa kuvien välillä ja levittää tuon paikallaan pysyvän vian lyhyeksi värilliseksi viiruksi – ja juuri se on se artefakti, joka saa muuten hyvän kuvan näyttämään amatöörimäiseltä.

Ne voidaan löytää myös tilastollisesti. Niksi on erottaa vika tähdestä, sillä molemmat ovat pieniä ja kirkkaita. Erottava tekijä on se, että tähti ei ole yksi pikseli: optiikka levittää pistemäisen lähteen usealle pikselille, joten oikealla tähdellä on kirkkaita naapureita. Kuuma pikseli seisoo yksin. Vertaa jokaista pikseliä kahdeksan naapurinsa mediaaniin ja skaalaa kynnysarvo sen mukaan, kuinka paljon nuo naapurit ovat keskenään eri mieltä – kuuman pikselin ympärillä tasaisella taivaalla ne ovat lähes samaa mieltä, tähden ytimen ympärillä ne ovat tähden omia olkapäitä ja vaihtelevat paljon. Juuri tämä ero antaa poistaa toisen ja säilyttää toisen.

Akastroid tekee tämän automaattisesti jokaiselle kuvalle ennen rekisteröintiä, kuvasitpa darkkeja tai et. Se on tarkoituksella varovainen – kahdeksan sigmaa – koska kustannukset ovat epäsymmetriset. Huomaamatta jäänyt kuuma pikseli on täplä. Poistettu tähden ydin on dataa, jota mikään ei palauta.

Käytännön vastaus

Jos aikaa on rajallisesti ja kädet ovat kylmät:

1. Kuvaa aina flatit. Kahdestakymmenestä kolmeenkymmeneen, illan lopuksi, ennen kuin kosket tarkennukseen. Tämä on yksittäisistä asioista suurin voitto.
2. Kuvaa darkit, jos kamerasi on jäähdytetty tai osaruutusi ovat pitkiä. Sovita lämpötila, vahvistus ja kesto. Kaksikymmentä on järkevä määrä.
3. Kuvaa biasit, jos rakennat darkkikirjastoa. Muuten ne ovat vapaaehtoisia.
4. Älä menetä kirkasta yötä kalibrointiin. Lightit ovat se korvaamaton osa. Flatit voi kuvata aamunkoitteessa, darkit sisällä objektiivinsuojus paikallaan.

Ja jos sinulla ei ole yhtään kalibrointikuvaa, käsittele silti. Pino kalibroimattomia lighteja, joista on poistettu gradientti ja putsattu kuumat pikselit, on oikea valokuva. Täydellinen kalibrointi datalle, jota et koskaan kerännyt, ei ole.