Na úvod malé vysvetlenie. Od môjho posledného článku, v ktorom som sa venoval objektom hlbokého vesmíru letnej oblohy, uplynuli takmer tri roky. Po jeho publikovaní som si povedal, že moje nové astrofotografie už musia byť na vyššej úrovni. Jedinou cestou, ako to dosiahnuť, je predĺžiť čas fotenia, inak nazývaného integrácia. A hoci som za to pamätné leto 2021 toho "naintegroval" pomerne dosť, na vyšší level treba viac.
Osem hodín strávených s vybraným objektom by mal byť dobrý základ. Pokiaľ je čas, chuť a niekedy aj potreba získať dáta aj iného druhu, ísť ešte ďalej. Z tohto dôvodu už veľmi nebude možné robiť prierezové články s deviatimi alebo desiatimi rôznymi fotografiami. Ukazoval by som výsledky 80 či 100 hodín fotenia a množstva ďalších hodín strávených procesingom, takže najbližšieho takéhoto článku by ste sa dočkali možno o ďalšie tri roky :). Preto budem vždy publikovať iba jednu fotografiu, ku ktorej napíšem kratší či dlhší popis, aká bola cesta k jej dosiahnutiu. Od roku 2021 nastali práve v post-procesingovej fáze zásadné zmeny a v tomto dlhšom článku si väčšinu z nich názorne ukážem.
Hneď v prvom článku poruším moje pravidlo o čase integrácie. S vybraným objektom som strávil iba niečo viac ako päť hodín. Zároveň sa na krásnej letnej oblohe vydávame nízko nad náš horizont takmer do centra našej galaxie. Vzhľadom na hustú atmosféru a svetelné znečistenie to bude komplikácia a výzva v jednom. No hmlovina Messier 20, nazývaná aj Trifid, za to rozhodne stojí. Posúďte sami:
Technické údaje o fotografii
Ďalekohľad: Newton Skywatcher 200/1000mm f5 PDS a koma korektor Baader MPCC IIIMontáž: Skywatcher nEQ6 ovládaná počítačom cez EQ-Mod káblel
Kamera: QHY 168C
Filter: Baader Neodymium Moon and Skyglow + IR Cut
Guiding: ZWO ASI 120mm mini + PHD2, dithering po každej fotografii
Integrácia: 306 minút (102 x 3 minúty)
Citlivosť a teplota senzora: Gain 1, -10°C
Akvizičný softvér: APT (Astrophotography Tool)
Integračný softvér: DSS (DeepSkyStacker)
Procesing: PixInsight
Hmlovina Trifid je nádhernou trojkombináciou emisnej hmloviny, reflexnej hmloviny a tmavej hmloviny. Nachádza sa v súhvezdí Strelca vo vzdialenosti približne 4100 svetelných rokov. Emisná hmlovina je typ hmloviny, ktorú rozohrieva blízka horúca hviezda a sama tak emituje svetlo na rôznych vlnových dĺžkach. Najbežnejším typom emisnej hmloviny je hmlovina tvorená vodíkom. V hmlovine Trifid je to centrálna červeno-ružová časť. Reflexná hmlovina je oblak medzihviezdneho prachu, ktorý osvetľuje blízka hviezda. V prípade hmloviny Trifid je to bledomodrá časť. Tmavá, alebo absorbčná hmlovina, je hustý oblak prachu, ktorý blokuje svetlo okolitých hviezd a emisných hmlovín. V hmlovine Trifid sú to tmavé oblaky blízko jej stredu a na hranici medzi červeno-ružovou a modrou časťou.
Ako som už spomenul, sme mimoriadne blízko samotného stredu našej galaxie. Hmlovín, hviezdokôp a veľkých oblastí medzihviezdneho prachu, ktoré tvoria Strelcovo rameno Mliečnej cesty, je tu naozaj veľa. Supermasívna čierna diera Sagittarius A je iba kúsok vpravo od Veľkého hviezdneho oblaku v Strelcovi. V našich zemepisných šírkach táto oblasť vystupuje nízko nad južný horizont. Situáciu pre sobotu, 15. júna 2024, kedy som tento blog pôvodne začal písať, ukazuje screenshot z programu Stellarium. Hmlovina Trifid, v bielom krúžku a modrom štvorci, je vo svojom najvyššom bode iba približne 18 stupňov nad horizontom. Bojovať teda budeme nielen s výrazným svetelným znečistením z okolitých dedín a miest, ale aj s hustou atmosférou. Ostrosť výslednej fotografie nebude úžasná. Ale nepredbiehajme. Myslím, že všetci pri tomto parametre neskôr zažijeme menší či väčší šok.
Po integrovaní všetkých technicky dobrých súborov v programe Deep Sky Stacker môžeme začať pracovať v softvéri PixInsight. Na úpravu by sme mohli použiť aj voľne šíriteľný Siril, ktorý postupne získava tie najdôležitejšie funkcie PixInsightu. Výstup z Deep Sky Stackera je veľmi tmavý súbor. Cez funkciu Screen Transfer Function vidíme približnú reprezentáciu našich dát. Vzhľadom na východiskové sťažené podmienky to vôbec nevyzerá zle. Jednoduchým orezom odstránime prázdne miesta a iné artefakty na okrajoch súboru, ktorým sa pri integrácii prakticky nevyhneme a môžeme začať.
Prvým krokom je modelizácia pozadia, čo v bežnej ľudskej reči znamená odstránenie svetelného znečistenia. V minulosti sa to robilo prostredníctvom manuálne umiestnených bodov, kde sa nachádza pozadie a nastavovaním pomerne veľkého množstva parametrov. Tento postup má síce stále svoje miesto, no do tohto procesu začala nedávno veľmi výrazne hovoriť umelá inteligencia. Modul Graxpert a jeho tréningový model síce má svoje muchy, vo veľkej väčšine prípadov ale funguje excelentne. Stačí si vybrať jeden z dvoch typov korekcie a jedným slajderom nastaviť jemnosť prechodu medzi pozadím a štruktúrami, ktoré na fotografii chceme ponechať. Ja som túto hodnotu zmenil z pôvodnej hodnoty 0 na hodnotu 1. Po zhruba desiatich sekundách si môžeme pozrieť, ako vlastne vyzerá model svetelného znečistenia, ktorý bol z fotografie odstránený.
V ďalšom kroku priradíme našej fotografii Astrometrické riešenie. Softvér na základe detegovaných hviezd vypočíta presné koordináty stredu a rohov fotografie - teda ktorý kúsok oblohy sme vlastne fotili. Vo výstupnej konzole naľavo vidíme aj iné dôležité parametre. Napríklad otočenie fotografie, rozlíšenie a veľkosť pixelu použitej kamery alebo skutočnú ohniskovú dĺžku použitého ďalekohľadu. Keďže ďalekohľad a kameru mám iba jednu a pri fotení teda nemôže dôjsť k zámene s iným vercajchom, otočenie sa stáva najdôležitejším parametrom. Moja kamera má pomer strán 3:2 ako väčšina zrkadloviek. Pred fotením je teda potrebné rozhodnúť sa, či budem fotiť „na šírku“ (otočenie 0 alebo 180 stupňov) alebo „na výšku“ (otočenie 90 alebo 270 stupňov) a podľa toho kameru otočiť. Dodržanie otočenia fotografie je nesmierne dôležité najmä vtedy, ak sa k objektu vraciame po dlhšej dobe. Ak som jeden rok začal fotiť "na šírku", je vhodné takto pokračovať aj ďalšie roky. Inak by sme prišli o cenný signál z okrajových častí fotografie a výslednú fotografiu bude potrebné výrazne orezať. Skutočné otočenie našej fotografie je podľa konzole -0,1 stupňa, takže som to otočenie „na šírku“ trafil rukou takmer presne.
A načo nám vlastne toto Astrometrické riešenie bude? Prichádzame k ďalšej novinke posledného obdobia, ktorá sa týka farebnej kalibrácie našej fotografie. Modul Spektrofotometrická kalibrácia využíva na nastavenie farieb dáta z vesmírnej misie Gaia. Jej cieľom bolo 3D mapovanie hviezd našej galaxie, vrátane ich magnitúdy, teploty, pohybu a podobne. Keďže tieto dáta boli zbierané vo vesmíre, nie sú ovplyvnené svetelným znečistením ani stavom zemskej atmosféry. Samotné dáta sú uložené vo viacerých lokálnych súboroch zaberajúcich niekoľko gigabajtov. Správne Astrometrické riešenie je nevyhnutné na to, aby softvér vedel, ktoré hviezdy z databázy vybrať a ako upraviť farby.
V module v podstate stačí nastaviť iba použitý filter a dobrou praxou je definovať oblasť, v ktorej sa nachádza čistokrvné pozadie. Na to som využil jeden z veľmi užitočných matematických skriptov astrofotografa, ktorý na Youtube vystupuje pod prezývkou Seti Astro. Výsledné farby idú mierne do červena, ale to nevadí. Toto dobrodružstvo vykonávam ako kreatívny koníček, nie seriózny vedecký výskum. Aj fotografie pre verejnosť z Hubblovo alebo Webbovho vesmírneho ďalekohľadu sú do značnej miery umeleckými dielami. Farby teda neskôr mierne poupravujeme.
Teraz použijeme najrevolučnejšieho nástroja poslednej doby, ktorým je finančne pomerne náročný modul využívajúci umelú inteligenciu s názvom Blur Xterminator. Ten nám rýchlo a jednoducho zabezpečí proces „dekonvolúcie“. Je to strašidelný názov cieleného doostrenia detailov a „zmenšenia“ hviezd, ktoré sa nafúknu pri samotnej integrácii dát, ale aj atmosférickými vplyvmi.
V minulosti tento proces pozostával z tvorby viacerých masiek (Rozptyľovej funkcie alebo Point Spread Function, ktorá nám vykreslí priemerne vyzerajúcu hviezdu a masky hviezdneho poľa), vybratí správneho algoritmu, počtu iterácií, ďalších zhruba 5 až 10 iných parametrov. Trvalo to možno hodinu a výsledok bol neistý a pre mňa aj nereplikovateľný. Nikdy som to nevedel urobiť. Teraz stačí nastaviť dva parametre pre doostrenie hviezd a jeden parameter pre doostrenie ostatných štruktúr na fotografii.
Po zhruba dvoch minútach si položíte otázku, kedy ste vy a váš ďalekohľad stihli skočiť k očnému. Výsledky sú priam šokujúce, aj vzhľadom na výrazne sťažené podmienky, ktoré som opisoval v úvode článku. Pred rozkliknutím porovnania prosím dávajte pozor, aby ste si nebuchli bradu o stôl, ak za ním sedíte. Hore pred aplikáciou Blur Xterminator, dolu po aplikácii.
Možno si položíte otázku „a nezmenšil tie hviezdy až príliš?“ Opäť je to vec vkusu. Mám rád menšie hviezdy. Vyzerajú profesionálnejšie a fotka akoby bola z väčšieho ďalekohľadu, ako v skutočnosti je, najmä pri zazoomovaní na niektorú konkrétnu časť. Proces si vždy pár krát odskúšam, aby som vybral nastavenie, ktoré mi sedí a zároveň aby som čo najviac zachoval realistickosť.
Od rovnakého autora použijeme ďalší platený modul Noise Xterminator, ktorý nám pomocou umelej inteligencie fotografiu zbaví šumu. Opäť treba dávať trochu pozor pri jeho nastavení. Našťastie, má iba dva parametre, čo je oproti odšumovacím postupom v minulosti detsky jednoduchá záležitosť. Jeho predvolená hodnota produkuje trochu „umelohmotne vyzerajúce“ výsledky. Za dobu, čo ho používam som však odpozoroval, že čím máme naintegrovaných viac dát, tým prirodzenejšie výsledky produkuje. Po zhruba dvadsiatich sekundách máme krásny jemný výsledok. A ak by sa nám zdal príliš „umelohmotný“, stačí ísť o krok späť a pohrať sa s nastaveniami.
Týmto končíme lineárnu časť úprav a je čas previesť našu fotografiu do stavu, v ktorom ju naše oči budú môcť vnímať ako bežnú fotografiu. Robí sa to pomocou „roztiahnutia histogramu“. Ak by sme teraz uložili náš súbor, videli by sme iba čiernu farbu a možno pár najsvetlejších hviezd. Aj tu v poslednej dobe pribudli novinky. Roztiahnutie dát môžeme najnovšie urobiť aj prostredníctvom modulu s názvom Generalized Hyperbolic Stretch. Ak si rozkliknete nasledujúci obrázok, našu fotografiu stále predstavuje úzky biely stĺpec nachádzajúcich sa úplne vľavo v najtmavšej časti histogramu.
V matematike som bol vždy zlý. Preto vám naozaj nepoviem, čo je za tým a prečo sa to tak volá. Novinkou je v tomto prípade možnosť nastavenia „bodu symetrie“ - teda úrovne dát, kde chceme aby to „rozťahovanie“ bolo najintenzívnejšie a „lokálnej intenzity“, ktorou upravujeme výslednú svetlosť fotografie. Návodov, ako to celé urobiť, je viacero. Z nich som pochopil, že „rozťahovanie“ je potrebné robiť na viac krát a úvodný „bod symetrie“ by mal byť ten najtmavší bod, ktorý chceme mať viditeľný. Nejde pritom o samotné čierne pozadie ale o najtmavšiu štruktúru, ktorú chceme vidieť. Príliš to teda nekomplikujme a pozrime sa na výsledok. Na prvý pohľad sa veľmi nelíši od toho, čo sme videli doteraz. Dokonca je o niečo tmavší. Rozdiel je ale v tom, že ak by sme našu fotografiu uložili teraz do bežného súboru - napríklad JPEG, už by sme v ňom mali presne to, čo teraz vidíme.
Nelineárnu časť úprav začneme jemným zvýšením kontrastu v module CurvesTransformation. Presne takto by sme postupovali aj pri úprave bežnej fotografie v Photoshope. Ako môžete vidieť vidieť, v tomto module sa dajú pomocou "prepínatok" upravovať rôzne krivky, no v prípade hmloviny Trifid nám bude stačiť iba toto zvýšenie kontrastu.
Odstránenie hviezd z fotografie sa stalo de-facto štandardnou súčasťou procesingu. Niektorí znalejší budú možno ohŕňať nos, čo je to za moderné pánske huncútstvo, ale naozaj to výrazne uľahčuje prácu. A nebojte sa, čoskoro ich tam vrátime v pôvodnom stave. Na ich odstránenie sa dá použiť buď platený nástroj Star Xterminator, alebo o trošku menej kvalitný, no voľne dostupný StarNet2. Treba uznať, že aj fotografia vesmíru bez hviezd má svoje čaro a sú na nej vidieť detaily, ktoré nie sú s hviezdami až také zrejmé.
V jednom zo starších článkov som písal, že tvorba masiek je mimoriadne dôležitou súčasťou procesingu astronomických fotografií. Základný princíp masky je - čierna blokuje, biela povoľuje. Po vytvorení a aplikovaní masky teda čierne časti fotografie nebudú procesingom ovplyvnené. Na bielych častiach sa príslušný efekt prejaví. Takto napríklad vyzerá maska, ktorá chráni tie úplne najtmavšie časti pozadia.
Tú istú masku ale môžeme vytvoriť aj iným spôsobom - premietnutím samotnej fotografie na masku. V prvom prípade, kde je hmlovina na maske biela, by bol príslušný proces aplikovaný plnou intenzitou. V druhom prípade bude proces na hmlovinu aplikovaný rôznou intenzitou podľa toho, ako veľmi svetlá tá-ktorá časť je. Pre lokálnu úpravu kontrastu, ktorou zvýrazníme niektoré jemnejšie časti hmloviny, je vhodnejšou maskou táto.
Lokálna úprava kontrastu prebieha jednoducho nastavením intenzity od 0 po 100 a nastavením samotnej veľkosti detailov, ktoré sa majú zvýrazňovať. Keďže naša hmlovina je malá a detaily sú delikátnejšie, nechal som veľkosť detailov na predvolenej, malej hodnote.
Modul Pixelmath je mimoriadne silný nástroj. Pomocou matematických výrazov a rovníc je možné urobiť aj to, o čom možno netušia ani samotní tvorcovia softvéru PixInsight. Aj vďaka tomuto modulu môžu vznikať nové a veľmi nápomocné moduly a najmä pomocné skripty. Pomocou jednoduchej rovnice (a pre mňa najlepšie fungujúcej, hoci na tento účel existuje viacero iných) spätne vložíme hviezdy do našej bezhviezdnej fotografie.
Po skombinovaní fotografie hmloviny a hviezd a pridaní saturácie som si uvedomil, že centrálna časť hmloviny je na môj vkus príliš svetlá a nezaškodilo by ju trochu stmaviť. Takže opäť nasledovalo odstránenie hviezd. Samotné stmavenie sa dá urobiť aj jednoduchým nastavením krivky, no prostredníctvom modulu HDR Multiscale Transformation sa môžeme pokúsiť obnoviť aj väčšie či menšie detaily. Na jeho aplikáciu ale budeme potrebovať ďalšiu masku.
Keďže centrálna časť hmloviny je v podstate kruhová, trochu si uľahčíme prácu použitím skriptu s názvom GAME. Jeho rakúsky autor ho naprogramoval na ľahkú tvorbu rôznych typov masiek zväčša pravidelných kruhových tvarov. Hádate správne, to G v názve znamená Galaxie. Tvorba masky je pomerne jednoduchá a môže vyzerať takto:
Samotný modul HDR Multiscale Transform dokáže do svetlých častí fotografie prinavrátiť na prvý pohľad stratené detaily. Veľmi dobre funguje na jadrách niektorých galaxií a v závislosti od zvolenej "škálovacej funkcie" môžeme dosiahnuť naozaj prekvapivých výsledkov. V prípade hmloviny Trifid sa však nič dramatické nekoná a dosiahli sme iba želané mierne stmavenie jej jadra.
A keďže máme opäť odstránené hviezdy, rozhodol som sa trochu zvýrazniť aj tmavočervené časti pozadia. Vytvoril som masku, ktorá vyzerá inak, ako tie predošlé. Zámerne vynecháva tie najtmavšie a zároveň aj tie najsvetlejšie časti fotografie.
Saturácia farieb sa v PixInsight-e dá zmeniť rôznymi spôsobmi. Na naše červené časti v pozadí použijeme samostatný modul ColorSaturation. Ak si všimnete - otvorené okno má vo svojej spodnej časti farebné spektrum. Naklikaním bodov a vytvorením niekedy aj takejto krkolomnej krivky môžeme urobiť cielené zvýraznenie iba vybraných farieb. V našom prípade ide o odtiene červenej, pričom zelené, modré a z časti aj fialové tóny nechávame nedotknuté.
Ostáva opäť použiť modul PixelMath a pridať hviezdy späť do fotografie. Poslednou malou, naozaj kozmetickou úpravou červenej časti histogramu sme sa dostali na koniec procesingu a k našej nateraz hotovej fotografii hmloviny Trifid a jej najbližšieho okolia.
Tým, ktorí ste sa dopracovali až k záveru článku opäť úprimne blahoželám. Zároveň dodávam, že z projektov, ktoré mám v zásobe, bol Messier 20 jeden z tých jednoduchších. Nabudúce sa môžeme pozrieť: na čiernu dieru vo farebnej palete HOO (Hydrogen-Oxygen-Oxygen), hoci tu by som rád ešte tento rok naplnil mnou stanovený cieľ integrácie minimálne osem hodín, na nášho najkrajšieho galaktického suseda či na srdce hmloviny Srdce. Alebo to bude dvojica jarných galaxii Messier 81 a Messier 82 vo verzii HaRGB s celkovou dobou integrácie 31 hodín? Pevne verím, že mi jesenné počasie dovolí dokončiť aj fotenie nádhernej reflexnej hmloviny NGC 1333 v súhvezdí Perzeus. No na tú bude treba minimálne 16 až 20 hodín integrácie. Som približne v polovici.
Ako vidíte, možností je neúrekom. Chýba mi však to, čo veľmi nevieme ovplyvniť. Čas.
