Dane liniowe a rozciągnięte: dlaczego stack jest czarny - albo zielony

Zapisujesz zestackowany obraz, otwierasz go w Podglądzie albo Zdjęciach i jest czarny - kilka białych kropek na niczym. Albo otwierasz go w programie do obróbki i jest płaski, jaskrawo zielony. Albo otwierasz zapisany obrazek w programie do obróbki, a ten traktuje go jak gotowy i nie chce go poprawić.

Wszystkie trzy sytuacje wynikają z tej samej rzeczy: różnicy między danymi liniowymi a rozciągniętymi.

Liniowe: światło tak, jak zostało policzone

Matryca aparatu liczy fotony. Dwa razy więcej światła, dwa razy większa liczba. Stack tych zliczeń, uśredniony, zachowuje tę właściwość - wartości pikseli są proporcjonalne do światła, które dotarło. To są dane liniowe.

W danych liniowych niebo i słaba mgławica siedzą w dolnym jednym-dwóch procentach zakresu. Najjaśniejsze jądra gwiazd są blisko góry, a pomiędzy nie ma prawie nic. Wyświetlony bez zmian, stack liniowy jest czarny z białymi punkcikami. To nie niedoświetlenie: tak po prostu wygląda słabość obiektu głębokiego nieba w porównaniu z gwiazdą.

Rozciągnięte: dla oczu

Żeby coś było widać, obraz się rozciąga: krzywa ogromnie podnosi słaby koniec i ściska jasny, więc niebo wędruje z 1% do jednej dziesiątej zakresu, a mgławica staje się widoczna. Po rozciągnięciu wartości nie są już proporcjonalne do światła. Podwojenie światła nie podwaja już piksela.

Większość obróbki - usuwanie gradientu, balans kolorów, pomiar szumu, usuwanie gwiazd - zakłada dane liniowe. Wykonana po rozciągnięciu, rozwiązuje inny problem niż ten, który jest na niebie.

Dlaczego kolorowy stack jest zielony

Kamera kolorowa (OSC) ma dwa razy więcej pikseli zielonych niż czerwonych czy niebieskich, a zieleń to zakres, w którym jest najczulsza, więc surowy kolorowy stack mocno ciągnie w stronę zieleni. Rozciągnij go bez wcześniejszej kalibracji kolorów, a zieleń zostanie podniesiona razem z całą resztą. Dokładnie opisuje to artykuł dlaczego zestackowany obraz jest zielony; w skrócie: zieleń jest prawdziwa, a jej usunięcie to krok kalibracji, którego miejsce jest na danych liniowych.

Dlaczego stacki zapisuje się jako 32-bit float

16-bitowy plik całkowitoliczbowy ma 65,536 poziomów. W stacku liniowym niebo i słaba mgławica mieszczą się mniej więcej w dolnym tysiącu z nich - to zgrubna drabina dla tej części obrazu, na której zależy ci najbardziej. Stackowanie wielu klatek daje drobniejsze stopnie, niż miała jakakolwiek pojedyncza klatka, a 16-bitowe liczby całkowite zaokrąglają tę precyzję.

32-bitowy plik zmiennoprzecinkowy (float) zachowuje każdy ułamek, który wyprodukował stack. Dlatego programy do stackowania zapisują FITS albo TIFF float: to format, który potrafi pomieścić stack.

To także użyteczna wskazówka. Gotowy obrazek jest prawie zawsze 8- lub 16-bitowy całkowitoliczbowy; plik float jest prawie zawsze stackiem. Przycisk Save the stacked image („Zapisz zestackowany obraz”) w Akastroid zapisuje stack jako 32-bitowy TIFF float (albo FITS) właśnie z tego powodu, a gdy plik float zostanie ponownie otwarty, jest traktowany jak stack: gradient usunięty, kolory skalibrowane, obraz rozciągnięty.

Rozciągnięty podgląd to nie stack

Programy pokazują rozciągnięty podgląd stacku, żebyś mógł go zobaczyć. Zapisz ten podgląd, a zapiszesz obrazek, a nie dane: niebo jest już podniesione, zieleń wypalona, a zliczenia przepadły. Po ponownym otwarciu nie da się go „odrozciągnąć”. Jedyne uczciwe wyjście dla programu to potraktować go jak gotowy obrazek - i dlatego „naprawianie” zapisanego podglądu nigdy nie działa tak dobrze jak ponowna obróbka stacku.

Do wersji 1.3.1 przycisk Save the stacked image w Akastroid zapisywał ten rozciągnięty podgląd - to był błąd. Od 1.3.2 zapisuje liniowy stack. Plik zapisany wcześniejszą wersją jest podglądem i tak się otworzy; rozwiązaniem jest ponowna obróbka oryginalnych klatek.

Jak rozpoznać, co masz

• Otwiera się w zwykłej przeglądarce jako czarny z białymi kropkami: liniowe.
• Otwiera się z widocznym niebem i mgławicą: rozciągnięte.
• FITS albo TIFF/XISF z 32-bitowymi próbkami float: prawie na pewno liniowe.
• JPEG albo PNG: rozciągnięte, zawsze.

W skrócie

• Dane liniowe są proporcjonalne do światła; wyglądają na czarne i to na nich pracuje obróbka.
• Rozciąganie czyni je widocznymi i kończy ich liniowość. Kalibruj przed rozciąganiem, nigdy po.
• Zapisuj stacki jako 32-bit float (FITS lub TIFF float); 16 bitów wyrzuca słaby koniec.
• Zapisany podgląd to obrazek, a nie stack, i nie da się go obrobić ponownie jak stacku.