Tähtitorni Tähtikuvaus.info  
   
Etusivu
Havaintolomake
Linkit
Kuvagalleria
Tähtikuvausartikkelit
Tähtikuvaus-FAQ

Tähtivalokuvien käsittely

Nykyisellä digitekniikan aikakaudella tähtivalokuvia harvemmin kuvataan yhdellä pitkällä valotuksella, vaan lopullinen kuva koostetaan yhdistämällä eli pinoamalla (stacking) se useista lyhyemmistä valotuksista. Osavalotusten pinoamiseen yhdeksi kuvaksi tarvitaan omat erikoisohjelmansa (esim. ilmainen DeepSkyStacker), jonka jälkeen kuvan lopullinen käsittely voidaan suorittaa normaaleilla kuvankäsittelyohjelmilla.

Tähtikuvan pinoaminen

Nykyaikainen digitaalinen tähtikuvaus poikkeaa filmiaikaisesta tähtikuvauksesta erityisesti siinä, että filmiä valotettiin usein jopa tuntien ajan halutun lopputuloksen aikaansaamiseksi, kun taas digitaalisessa tähtikuvauksessa kokonaisvalotusaika voi koostua jopa useista sadoista sekuntien tai minuuttien pituisista osavalotuksista. Digitaalisuus mahdollistaa myös sen, että valotusta on mahdollista jatkaan seuraavana selkeänä yönä ja näin yhdestä kohteesta voidaan tehdä vaikkapa 20 tunnin valotus, mikä filmiaikana ei olisi ollut mahdollista.

Yhden tunnin valotus kohteesta voi koostua esimerkiksi kymmenestä kuuden minuutin mittaisesta osavalotuksesta (10 * 6 min = 60 min) tai kahdestakymmenestä kolmen minuutin osavalotuksesta (20 * 3 min = 60 min) ja valotukset voivat olla kuvattuja kameran eri herkkyysarvoilla (ISO).

Osavalotusten yhdistäminen (stacking eli stäkkäys eli pinoaminen) yhdeksi tunnin valotukseksi tapahtuu siihen tarkoitukseen tehdyllä erityisellä tähtikuvien käsittelyohjelmalla, jollaisia ovat esimerkiksi ilmainen DeepSkyStacker (DSS) tai kaupallisella puolella Maxim DL. DSS on näistä kätevämpi, sillä se suorittaa homman periaatteessa muutamalla hiiren klikkauksella siinä missä Maxim tarvitsee hieman enemmän hienosäätöä.

Tähtikuvien kalibrointi

Vaikka digikameroiden tekniikka koko ajan kehittyy, on kuvien oikea kalibrointi silti tärkeää edes kohtalaisen lopputuloksen aikaansaamiseksi. Se aika ja vaiva, jonka uhraa tähtikuvien kalibrointiin (dark, flat ja bias) jo niiden pinoamisvaiheessa, maksaa itsensä takaisin lyhyempänä kuvan jälkikäsittelyyn tarvittavana aikana. Sellaista optiikkaa tai kameraa ei ole olemassa, jota ei kalibroinnilla tarvitsisi korjata.

Tähtikuvissa signaali on yleensä niin heikkoa, että "venytettäessä" kuvaa näkyviin, näkyvät kalibroimattomassa kuvassa kaikki mahdolliset virheet, joista kalibroinnilla olisi päässyt eroon. Kalibrointiin löytyy runsaasti hyviä ohjeita ja oppaita, joten niihin kannattaa tutustua perusteellisesti.

Kalibrointikuvat kannattaa ottaa melko pimeissä olosuhteissa, sillä kaikki kamerat saattavat vuotaa hieman valoa ja se turmelee ainakin darkit päivänvalolla. Kannattaa myös huomata, että kameran musta muovitulppa on käytännössä läpinäkyvä IR-valolle, joten kamera kannattaisi peittää joko metallitulpalla tai foliolla.

Dark-kuvat eli pimeäkuvat

CCD-kennot tuottavat jatkuvasti varausta kennon pikseleihin, vaikka kennolle ei pääsisikään valoa. Ilmiötä kutsutaan pimeävirraksi, joka näkyy kuvissa (erityisesti tummilla alueilla) värillisinä pisteinä eli kohinana. Kohinan vaikutusta kuvissa voidaan pienentää vähentämällä nk. darkki eli pimeäkuva kohteesta otetuista kuvista.

Koska pimeävirran määrä on riippuvainen myös kennon lämpötilasta, sen määrä puolittuu jokaisella 6°C lämpötilan pudotuksella. Näin ollen dark-kuva on mielellään otettava samassa lämpötilassa kuin itse kohteestakin otetut kuvat. Darkit otetaan myös täysin samoilla asetuksilla kuin tavalliset valotukset, mutta kameran/kaukoputken "korkki" kiinni.

Kennon pimeävirta on suhteellisen vakio tiettyyn pisteeseen asti, joten aivan kaikkea lämmöstä johtuvaa kohinaa ei voida pimeäkuvalla vähentää. Tästä johtuen useista pimeäkuvista koottu Master Dark esittää paremmin kennosta johtuvaa kohinaa. Hyvää master darkkia varten pinotaan tyypillisesti vähintään viisi yksittäistä darkkia.

Valotus
Valotettu kuva tähtitaivaalta, pitkästä valotusajasta, kameran suuresta herkkyysasetuksesta ym. seikoista johtuen kuvassa saattaa esiintyä jonkin verran kohinaa (joskin useimmissa nykykameroissa se on aikalailla hallinnassa).
Darkki
Dark-kuva eli pimeäkuva, joka on valotettu yhtä pitkällä valotusajalla ja samoissa olosuhteissa kuin itse tähtikuvakin, mutta kameran suojatulppa paikoillaan, jolloin kennolle ei pääse valoa, mutta kameran kohina "valottaa" kuvan.
Kalibroitu kuva
Valotuksesta vähennetään dark-kuva (oikeastaan useista dark-kuvista pinottu master dark), jolloin lopputuloksena saadaan kalibroitu kuva, jossa kohinaa ei juuri esiinny.

CMOS-kennoa käyttävät digijärkkärit käsittelevät pimeäkuvia hieman eri tavalla kuin CCD-kennoiset kamerat, mikä saattaa aiheuttaa ongelmia kun kuvasta yritetään vähentää darkkeja. Koska nykyisten digijärkkäreiden kohina on hyvin hallinnassa eikä valotusajan mukana kasvava pimeävirta toimi samalla tavoin kuin CCD-kameroissa, on alle 10 minuutin osavalotuksilla järkevämpää jättää darkit ottamatta. Muutoin voi käydä niin, että darkit joko ali- tai ylikorjaavat kuvaa ja pahimmassa tapauksessa kohina ja muut virheet saattavat jopa lisääntyä.

Oikeastaan kuumat pikselit ja joidenkin järkkäreiden kuvissa näkyvä signaalivahvistimesta (amplifier) johtuva hehku ovat ainoita asioita, joiden poistamiseen kannattaa käyttää pimeäkuvaa (uudemmissa kameroissa signaalivahvistimesta johtuvaa hehkua ei juuri esiinny). Joissain tähtikuvausohjelmissa on ominaisuus, jolla pystyy poistamaan kuvissa näkyvät kuumat pikselit yhdellä hiiren näpäytyksellä.

Flat-kuvat eli tasoituskuvat

Flat-kuvia (tasoituskuvia) eli flättejä tarvitaan kuvissa näkyvän vinjetoinnin ja kennolla olevien roskien aiheuttamien täplien poistoon. Tasoituskuvalla korjatun ja korjaamattoman kuvan välillä on melkoinen ero jälkikäsittelymahdollisuudessa. Mikäli kennon edessä ei ole roskia, kuvaussysteemi ei vinjetoi (tai on valmis leikkaamaan pimentyneet kulmat pois) eikä harrasta tarkkuusfotometriaa, ilman flat-kuviakin pärjää.

Flat-kuvat kannattaa ottaa mahdollisimman pienillä herkkyysasetuksilla (ISO), jolloin niihin tulee mahdollisimman vähän kohinaa. Lienee tarpeetonta sanoa, että flat-kuvat kuvataan samalla kuvauskokoonpanolla ja samoilla kuvausasetuksilla (aukko ja polttoväli) kuin millä varsinaiset tähtikuvatkin kuvataan. Flat-kuvien tyypillinen valotusaika vaihtelee sekunnin murto-osista muutamaan sekuntiin. Kun tarkastellaan flätin histogrammia, on piikin oltava suunnilleen kuvan keskivaiheilla.

Parhaiten flat-kuvat saa aikaan kuvaamalla vaaleaa taivasta hämärän aikaan juuri auringonlaskun jälkeen tai juuri ennen auringonnousua. Kuvaaminen tapahtuu siten, että kamera asetetaan automaattivalotukselle ja sen jälkeen painetaan laukaisinta. Toinen vaihtoehto flat-kuvien kuvaamiseksi on ripustaa esimerkiksi valkoinen T-paita tai lakana kaukoputken tai objektiivin linssin eteen, joka valaistaan mahdollisiman tasaisesti. Rakenteluintoinen ja -taitoinen harrastaja voi myös rakentaa erityisen kaukoputken eteen kiinnitettävän valolaatikon, johon viritetään esim. EL-kalvo, T-paita tms.

Tehtiinpä flat-kuvan kuvaaminen millä keinolla hyvänsä, tärkeintä kuitenkin on, että kuva otetaan mahdollisimman tasaisesti valaistusta vaaleasta taustasta. Itse kuvankäsittelyssä flat-kuvia on helppo käyttää, mikäli käytetään tähtikuvien pinoamiseen ja käsittelyyn tarkoitettua ohjelmaa (esim. DeepSkyStacker, Maxim DL, Iris, Stellar Magic).

Valotus
Valotettu kuva tähtitaivaalta, jolle on jo suoritettu dark-käsittely. Kuvan keskusta on vaaleampi valosaasteesta ym. johtuen, reunat tummempia (vinjetointi).
Flätti
Flat-kuva eli tasoituskuva, joka on valotettu lyhyellä valotusajalla tasaisen vaaleata taustaa vasten.
Kalibroitu kuva
Lopputuloksena saatu kalibroitu kuva, jossa alkuperäisestä valotuksesta on vähennetty flat-kuva.

Mikäli tähtikuvia haluaa työstää todella tarkasti, flat-kuvat kannattaa kalibroida joko skaalatuilla tai samalla valotusajalla otetuilla dark-kuvilla. Koska flat-kuvat kuvataan normaalisti lyhyellä valotusajalla, ei "flat-darkkien" ottaminen vaadi kovin paljon vaivannäköä. Flattien kalibrointi tapahtuu siten, että varsinaiset flat-kuvat pinotaan master flatiksi ja flat-darkit puolestaan master flat-darkiksi, joka sitten vähennetään master flatista, jolloin lopputuloksena on saatu kalibroitu master flat-kuva.

Bias-kuvat eli offset-kuvat

Niin CCD- kuin CMOS-kennoissakin on pohjavaraus, jonka ansiosta kenno pystyy ilmaisemaan heti siihen osuvia fotoneja: tätä varausta kutsutaan nimellä bias (eli offset). Bias-kuvat on tarkoitus ottaa mahdollisimman lyhyellä valotusajalla ja samalla herkkyydellä kuin raakakuvatkin. Bias-kuvien ottamiseen ei juuri aikaa kulu, joten niitä kannattaa ottaa heti kerralla useita. Kennon ominaisuuksista riippuen bias säilyy melko muuttumattomana, joten kerran otettuja bias-kuvia voi periaatteessa käyttää hyvinkin pitkään, mutta ne kannattaa kuitenkin säännöllisesti kuvata uudelleen (esim. puolen vuoden välein).

Mikäli tähtikuvien kalibrointiin käyttää ainoastaan flat-kuvia, kannattaa silloin huomioida se seikka, että bias-tason olemassaolon vuoksi flat-kuva korjaa täsmällisesti oikein ainoastaan ne pikselit, jotka ovat saman kirkkauksisia vastaavan flat-kuvan pikselin kanssa. Näin ollen bias-taso pitäisi siis periaatteessa vähentää sekä raaka- että flat-kuvista ennen pinoamista. Vasta sen jälkeen flat-kuvat toimii oikein.

Bias-kuvan vähentäminen saattaa lisätä lopullisen kuvan kohinaa, sillä myös bias-kuvassa on lukukohinaa. Tästä pääsee eroon kuvaamalla jopa useita satoja bias-kuvia joista pinotaan master bias tai sitten käyttämällä vakioarvoista bias-kuvaa.

Ilman bias-kuviakin pärjää ihan mainiosti, ellei ole tarkoitus skaalata dark-kuvaa. Dark-kuvan skaalaamisella tarkoitetaan tilannetta, että esim. 40 minuuttia valotettua darkkia halutaan käyttää esim. 10 minuuttia valotetun kuvan kalibrointiin. Koska dark-kuva itsessään pitää sisällään myös bias-signaalin, pitää siitä vähentää bias-kuva, jolloin saadaan nk. lämpöruutu eli therman frame. Saatua lämpöruutua voidaan sitten vapaasti skaalata, eli esimerkiksi jakamalla pikseliarvot neljällä ja käyttää sitten sitä dark-kalibrointiin. Bias-kuville ei siis periaatteessa ole tarvetta, ellei ole aikomuksena skaalata darkkeja, eli mikäli kaikkien dark- ja raakakuvien valotusajat ovat keskenään aina samoja.

Muu tähtikuvien käsittely

Vaalean taustataivaan tummentaminen

Valosaasteisilla alueilla tähtikuvausta hankaloittaa huomattavasti nk. ilmahehkusta johtuva taustataivaan vaaleneminen, joka voi pahimmillaan vaikuttaa jopa useamman kymmenen kilometrin säteellä taajamien ympärillä. Valosaasteen vaalentamaa taustataivasta voi tummentaa useilla keinoilla, joista eräs on lisätä kuvaan hieman gammaa, kontrastia ylös ja valoisuutta alas, jolloin saa nopeasti kaikki tähdet näkyviin ja taustataivaan tummaksi.

Toinen tapa olisi leikata kuvankäsittelyohjelman levels-ruudussa tumma pää pois, mutta tämän toimenpiteen haittapuolena on, että se syö kuvasta helposti muutakin informaatiota kuin vain valosaastetta. Tarkoin harkiten tämäkin keino on kuitenkin käyttökelpoinen joihinkin kuviin.

Kolmantena tapana tummentaa taustataivasta on luoda kuvasta maski, joka tuodaan eri tasolle. Maskilla säädetään, kuinka paljon ja kuinka kirkkaita tähtiä päästetään läpi toiselle tasolle, ja sitten tummennetaan alempaa tasoa.

Neljäs, ja melko yksinkertainen tapa valosaasteen ym. seikkojen aiheuttaman liian vaalean taustataivaan tummentamiseen on kopioida kuva Photoshopissa CTRL+J -näppäinyhdistelmällä uuteen kerrokseen (layer), asettaa kopiokerroksen sekoitustilaksi Overlay, ja sen jälkeen säätää tason läpinäkyvyyttä (sekä mahdollisesti valoisuutta), kunnes taivaan tummuus näyttää hyvältä.

Kuvan yleissävy on oranssi

Asutuskeskuksissa tai niiden välittömässä läheisyydessä tähtitaivaskuvista saattaa tulla yleissävyltään enemmän tai vähemmän kellertäviä. Photoshopissa kuville kannattaa kokeilla kuvan värisävyjen säätöä: Image -> Adjustments -> Color Balance -> Tone Balance: Shadows ja siirä ylintä liukuvalitsinta syaanin (cyan) suuntaan ja alinta siniseen (blue), vastaavasti Midtones + alinta siniseen ja Highlights + alinta siniseen. Tällöin valosaasteen aiheuttaman kellertävän sävyn pitäisi vähentyä. Sen jälkeen suoritetaan vain valoisuuden ym. asioiden säätö. Muissa kuvankäsittelyohjelmissa toimitaan vastaavasti (valikkotoimintojen nimet luultavasti vaihtelevat eri ohjelmissa).

Vaihtoehtona on hankkia RC-astron GradientXTerminator -plugini, jolla pystyy poistamaan tai ainakin vähentämään valosaasteen aiheuttamaan värivirhettä kuvissa muutamalla hiiren klikkauksella.

Ohjelmia (tähti)kuvien käsittelyyn


 
© Marko Myllyniemi & Tähtikuvaus.info. Kaikki oikeudet pidätetään. All Rights Reserved.