Je eerste DSLR-stack: van een map met raw-bestanden naar een foto

Een camera op een tracker levert een geheugenkaart vol raw-bestanden op, en het gat tussen dat en een foto is waar de meeste mensen blijven steken. Niet omdat de stappen moeilijk zijn, maar omdat niemand duidelijk zegt wat waar hoort en wat er daarna gebeurt. Dit stuk doet dat wel, aan de hand van twee echte sessies — een Canon op de Plejaden en dezelfde camera op Orion — en citeert wat de software in elke fase werkelijk rapporteerde.

De map

Alles rond kalibratie wordt beslist door waar een bestand staat. Dit is de indeling die elke tutorial leert en elk stackprogramma leest:

Pleiades/
  lights/    111 x IMG_7156.CR2 ...   the photographs of the sky
  darks/      37 x IMG_7260.CR2 ...   same exposure, same ISO, lens cap on
  flats/      17 x IMG_7290.CR2 ...   a plain, evenly lit surface
  biases/     17 x IMG_7724.CR2 ...   the shortest exposure the camera allows, cap on

Sleep de bovenste map op Akastroid. Het leest de vier submappen aan hun naam (dark/darks, flat/flats, bias/biases/offset werken allemaal), en het meldt wat het gevonden heeft voordat het iets doet:

Kalibreren met 37 darks, 17 flats, 17 bias.

Een raw-bestand heeft geen headerveld dat zegt wat voor soort frame het is, dus de map is de verklaring. Zet een dark in lights/ en het wordt beoordeeld als een zeer slechte foto van niets en verworpen — het juiste resultaat, maar een verwarrend resultaat.

Heb je alleen lights, dan is dat prima. De sessie draait zonder kalibratie en zegt dat ook:

Geen kalibratieframes gevonden. Er wordt doorgegaan met light-frame-optimalisatie.

Hete pixels worden dan statistisch uit de frames zelf gerepareerd, vóór het demozaïeken — wat ertoe doet, want zodra een hete pixel in zijn buren is geïnterpoleerd is hij geen losse spikkel meer en niet meer te vinden. (Wat elk kalibratieframe werkelijk oplost.)

Wat er met de darks gebeurt

Zevenendertig darks van 24 megapixel, tegelijk als floating point in het geheugen, is elf gigabyte. Akastroid bouwt de master dark als mediaan zolang de set in een paar gigabyte past en als lopend gemiddelde als dat niet zo is; bij een set van deze omvang zie je van dat verschil niets terug.

Het controleert ook of de darks bij de lights passen. Een dark die met een andere belichtingstijd of ISO is gemaakt, is een meting van een andere sensortoestand, en aftrekken laat dan een restpatroon achter. Passen ze niet, dan zegt de sessie dat, past ze toch toe, en zegt dat je opnieuw moet opnemen:

De darks passen niet bij de lights: de darks zijn 30 s belicht en de lights 120 s …

In beide echte sessies pasten ze wel en verscheen er geen waarschuwing.

Beoordelen, en de frames die je kwijtraakt

Elke light wordt gemeten: hoeveel sterren erin staan, hoe scherp ze zijn, hoe rond, hoe helder de hemel is, of er een satelliet doorheen ging. De frames worden daarna tegen elkaar gescoord, want “goede scherpstelling” betekent alleen iets ten opzichte van de rest van de nacht.

De Plejaden-sessie had 111 frames en er werden er 67 geselecteerd; de rest scoorde onder de eigen drempel van de sessie — zachte scherpstelling, een overtrekkende wolk — en het kwaliteitsoordeel luidde “Lastig”. Orion: 134 frames, 119 geselecteerd. Beide sessies droegen dezelfde waarschuwing:

De sterren zijn over de hele sessie licht ovaal (excentriciteit 0,76). Dat ligt aan de optiek en niet aan de volging — coma, beeldveldkromming of een gekantelde camera — dus er zijn daarvoor geen frames verworpen.

Die laatste bijzin is de belangrijke. Ovale sterren in elk frame zijn de lens, geen volgfout, en frames verwerpen om een fout die ze allemaal delen zou niets overlaten om te stacken. De app zegt het één keer, op sessieniveau, en gaat verder.

Registratie

Frames worden uitgelijnd op sterpatronen, niet op wat de montering dacht waar hij naartoe wees. Een cameralens vervormt het veld licht — de hoeken worden net iets anders uitgerekt dan het midden — dus na de gebruikelijke fit met rotatie en verschuiving mag een tweede ronde ook rekken, en dat wordt alleen behouden als de hoeksterren er werkelijk dichter door landen. Een handvol frames in elke sessie kon helemaal niet gematcht worden (drie van de Plejaden, zeven van Orion) en werd uitgesloten, met de namen in het logboek.

Integratie

Hier liepen de twee sessies uiteen, en het logboek zegt waarom:

Plejaden: Integratie: sigma-clipping — 64 frames — diep genoeg om sporen met sigma-clipping schoon weg te halen

Orion: Integratie: linear-fit clipping — 112 frames waarvan het hemelniveau door de sessie heen dreef — door per pixel de stack te fitten worden uitschieters verworpen zonder de drift voor een uitschieter aan te zien

De Orionhemel werd door de nacht heen helderder. Een gewone sigma-clip behandelt elk frame als een monster van dezelfde hemel, dus een vloeiende drift lijkt erop dat de vroegste en laatste frames uitschieters zijn — en dat zijn vaak juist de beste data. Linear-fit clipping fit eerst de drift en verwerpt wat er overblijft. Orion verwierp 8,7 % van de pixelmonsters (de hetepixelpopulatie van een DSLR plus de drift); de Plejaden 3,4 %.

Geen van beide sessies werd gedrizzled, en het logboek zegt ook daarvoor waarom: de sterren besloegen 3,6 en 3,9 pixels, wat fijn genoeg bemonsterd is dat een fijner raster het bestand groter zou maken zonder detail terug te halen.

De rand

Beeldvelddraaiing en dithering laten een rafelige rand achter waar maar een paar frames overlappen. Die rand wordt weggesneden tot waar hij werkelijk ligt, niet met een vast percentage:

De framerand bijgesneden waar beeldvelddraaiing gedeeltelijke dekking achterliet — 5 px links, 40 rechts, 0 boven, 43 onder.

Kleur en gradiënt

Bij beide sessies werd de achtergrondgradiënt verwijderd en de kleur gebalanceerd op de sterren in het veld — 1473 bij de Plejaden, 1500 bij Orion. De Plejaden hadden een kwadratisch gradiëntmodel nodig in plaats van een vlak, omdat de lens rood en blauw iets anders vignetteert dan groen en de flats de helderheid nauwkeuriger corrigeren dan de kleur; de app ziet dat aan het residu en schakelt uit zichzelf op. (Waarom de referentiester ertoe doet voor de balans.)

Afwerking

De stretch, ruisonderdrukking, omgang met sterren en contrast worden afgestemd op een meting van de afgewerkte lineaire stack — hoeveel van het frame hemel is, hoe helder de helderste structuur is tegenover de ruis, hoe schoon de stack is — en het logboek somt elke beslissing op:

Achtergrond afgestemd — 95 % van het frame is lege hemel, dus de achtergrond wordt donkerder gezet zodat hij niet uitspoelt Hooglichten afgestemd — het frame heeft een zeer heldere kern, dus de hooglichtbescherming wordt verhoogd om de structuur daarin te behouden

Voor elk daarvan is er een regelaar op het tabblad Aanpassen, op AUTO tot je hem verschuift.

Wat je krijgt

Plejaden: 64 frames, ruis 4,5× lager dan bij één frame, de reflectienevel rond Merope en Maia zichtbaar, sterren rond tot in de hoeken. Orion: 112 frames, ruis 6,5× lager, het Trapeziumgebied net onder wit gehouden, de Running Man blauw, de stofbanen schoon.

Geen van beide is een wedstrijdbeeld. Allebei zijn het foto’s, uit een map met raw-bestanden, in ongeveer vier minuten, met een logboek dat zegt wat er is gedaan en waarom. Dat is de eerste stack. Bij de tweede ga je het logboek lezen en het er niet mee eens zijn.

De korte versie

• lights/ darks/ flats/ biases/ onder één map. Sleep de map erop.
• De app meldt wat het gevonden heeft en of de darks passen. Lees die regel.
• Frames worden gescoord tegen de sessie; een fout die elk frame deelt is geen reden om er een te verwerpen.
• De integratiemethode wordt uit de data gekozen, en het logboek zegt welke en waarom.
• Bij elke automatische beslissing hoort een regelaar. Begin op AUTO.