مترجم: مزدک مطهری
برای این‌که بیشترین بهره را از دوربین عکاسی DSLR یا CCD خود ببرید این مقاله را بخوانيد. اساس پردازش تصویر در دوربین‌های CCD و DSLR یکی است. یعنی مرحله ثبت تصویر SIGNAL، سپس CALIBRATION و در نهایت STRETCH کردن یا بسط شدت نورانیت.
تمام عکاسی نجومی بحث سیگنال است و این‌که هرچه سیگنال بیشتری جمع‌آوری شود عکس بهتر به نظر می‌آید. امروزه عکاسی نجومی با ترکیب تعداد زیادی عکس با نوردهی کم‌تر و تولید عکسی با نوردهی بیشتر اتفاق می‌افتد. در این روش سیگنال‌های ضعیفی که از جرم آسمانی به ما می‌رسند با هم جمع می‌شوند ولی نویز این تصاویر با ترکیب کاهش می‌یابند. به تصاویری که با دوربین از جرم آسمانی گرفته می‌شود و هنوز هیچ پردازشی روی آن‌ها انجام نشده گاهی واژه‌ي SIGNAL نیز اطلاق می‌شود. گرفتن تصاویر SIGNAL باکیفیت کار آسانی نیست. در واقع گرفتن تصاویری با ستارگان واضح و نقطه‌ای احتیاج به تمرین و مهارت دارد. چه با دوربین‌های CCD پیشرفته کار کنید و چه با دوربین‌های عکاسی DSLR احتیاج است که تصاویرتان را کالیبره وترکیب کنید.
علاوه بر گرفتن تصاویر SIGNAL احتیاج است که تصاویری برای کالیبره کردن تصویرSIGNAL گرفته شود. این تصاویر شامل DARK-FRAME ، FLAT-FRAME و BIAS–FRAMEاست. حالا بیايید نگاهی کنیم به این‌که این تصاویر چه هستند و چگونه تهیه می‌شوند.
اجرام اعماق آسمان به علت فاصله‌ي بسیار زیادی که از ما دارند بسیار کم نور دیده می‌شوند و بنابراین برای عکاسی از آن‌ها به زمان نوردهی زیادی احتیاج است. در طول چنین نوردهی‌های طولانی مدتی دانه‌های سفید یا رنگی‌ای در تصویر دیده خواهند شد که به این نوع پدیده نویزحرارتی می‌گویند. خوشبختانه مکان این نویزها همیشه ثابت است و می توان آن‌ها را به کمک تصویر DRAK FRAME از تصویر اصلي حذف کرد. برای تهیه‌ي DRAK- FRAME باید تصاویری با همان زمان نوردهی و همان شرایط تصویر اصلی بگیرید منتهی بدون این‌که نوری وارد دوربین شود. در واقع فقط نویز را ثبت می‌کنید و تصویری ثبت نمی‌شود. حالا با تهیه‌ي چندین DARK- FRAME و ترکیب كردن آن‌ها با یکدیگر می‌توان یک DARK- FRAME اصلی ساخت و سپس با کم کردن این تصویر از تک‌تک تصاویر اصلی SIGNAL نویز حرارتی از این تصاویر بسیار کم می‌شود. نکته‌ي مهم در تهیه‌ي تصاویرDRAK- FRAME این است که شرایط تهیه‌ي این عکس‌ها با تصویرSIGNAL اصلی یکی باشند. حساسیت، دما و زمان نوردهی از جمله این شرایطند. بعضی از نرم‌افزارهای نجومی با استفاده از نقشه‌ای از پیش تعریف شده برای حسگر CCD این نقاط مزاحم را حذف و با میانگین‌گیری از پیکسل‌های مجاور مکان خالی را مقداردهی می‌کنند. این
روش نیز بسیار مناسب است.
این تصویر برخلاف DARK FRAME که مشکلات مربوط به الکترونیک دوربین را حل می‌کند مشکلاتی مربوط به اپتیک را از بين مي‌برد. اما FLAT FIELD چیست و به چه کار می‌آید؟ FLAT FIELD عموماً برای رفع دو نقص استفاده می شود. اولین کاربرد آن یکنواخت کردن شدت تصویر است. باید کمی در این مورد توضیح داده شود. تصویری که در صفحه‌ي کانونی تشکیل می‌شود دایره‌ای است. یعنی اگر چشمی تلسکوپ‌تان را دربیاورید و تلسکوپ را به سمت جرمی زمینی در روز بگیرید و به جای چشمی صفحه‌ي سفید کاغذی بگذاريد با کمی عقب و جلو بردن کاغذ می‌توانید تصویر تشکیل شده روی کاغذ را ببینید. این همان دایره‌ي تصویر یا IMAGE CIRCLE است. تصویری که روی کاغذ افتاده دایره‌ای شکل است و این دایره قطر مشخصی دارد. اگر حسگر تصویربردار بزرگ‌تر از این دایره‌ي تصویر باشد گوشه‌های تصویر به اندازه‌ي کافی نور نمی‌بینند و در نتیجه تاريک‌تر به نظر می‌آیند و در نهایت تصویر یکنواخت نخواهد بود. البته این موضوع می‌تواند حین پردازش مشکلات بسياري ایجاد كند. وجود کمی گرد و غبار روی حسگر نیز می تواند باعث بروز مشکلاتی در تصویر شود. این دو موضوع می‌توانند با اعمال تصویر FLAT FIELD اصلاح شوند. اصول تهیه‌ي این تصویر به شرح زیر است:
تلسکوپ را با دوربین متصل به آن به سمت صفحه یا هدفی با روشنايی کاملاً یکنواخت مي‌گيريم و عكاسي مي‌كنيم. در این تصویر الگويی از عدم یکنواختی شدت نور حاصل از تیرگی گوشه‌ها و کثیفی حسگر ثبت می‌شود که با اعمال این تصویر به تصاویر اصلی می‌توان این خطاها را حذف کرد. بعضی عکاسان از نور آسمان در حین روز يا غروب برای گرفتن این تصویر استفاده می‌کنند. بعضی دیگر از ابزاری به نام LIGHT BOX استفاده می‌کنند. چنین ابزاری را می‌توان به‌آساني ساخت و از آن برای گرفتن FLAT FIELD استفاده کرد.
بعد از ترکیب كردن تصاویر کالیبره شده احتمالاً متعجب خواهید شد زیرا در نگاه اول تفاوت چنداني نمي‌بينيد. برخلاف تصاویر نور روز که شدت نورانیت اجرام زیاد است اجرام آسمانی چنان کم‌نورند که حتی پس از چند ساعت نوردهی و ترکیب تصویر باز هم در نگاه اول چیز زیادی دیده نمی‌شود و در واقع فقط زمینه‌ای تیره دیده خواهد شد. لازم است با استفاده از ابزارهای پردازش تصویر شدت تصویر را بسط دهيد تا جرم آسمانی مورد نظر دیده شود. اما بسط شدت تصویر چیست؟ پيش از توضیح دادن این موضوع لازم است در مورد ابزاری به نام HISTOGRAM صحبت کنیم. HISTOGRAM ابزاری برای نمایش میزان شدت تصویر از سیاه تا روشن است. هر نرم‌افزارمربوط به پردازش تصویر حتماً نوعی از نمایش HISTOGRAM دارد. هنگامی که به HISTOGRAM یک تصویر زمینی نگاه می‌کنیم معمولاً گستره‌ي وسیعی از شدت نورانیت را در نمودار مي‌بينيم. در واقع در تصویر از نورانیت کم موجود است تا نورانیت زیاد.
بعد از گرفتن تصاویرDARK FRAME وFLAT FIELD و اعمال آن‌ها روي عکس‌های SIGNAL اصلی (که به این مراحل CALIBRATION گفته می‌شود) نوبت به ترکیب این تصاویر کالیبره شده می‌رسد. در مرحله‌ي کالیبراسیون نویز حرارتی و مشکلات عدم یکنواختی نوری تصاویر اصلی حذف مي‌شوند اما تصاویر همچنان باکیفیت نیستند و باید تصاویر SIGNAL با نوردهی کم با هم ترکیب شوند تا تصویری با نوردهی طولانی را شبیه‌سازی کنند. به دلایل مختلفی معمولاً امکان نوردهی‌های خیلی طولانی وجود ندارد. از جمله این محدودیت‌ها می‌توان به افزایش نویز حرارتی و همچنین افزایش اثر آلودگی نوری و روشن کردن زمینه‌ي آسمان در تصویر اشاره کرد. دوربین‌های CCD نجومی معمولاً مجهز به خنک‌کننده‌ي ترموالکتریک هستند و مشکل نویز حرارتی در آن‌ها بسیار کم‌تر از دوربین‌های DSLR است.
ولی وجود آلودگی نوری همچنان هر دو ابزار را تهدید می‌کند. همچنین نوردهی‌های طولانی مدت ریسک بیشتری دارند زيرا اگر در حین نوردهی مشکلی پیش بياید، مثلاً استقرار بلرزد و تصویر کمی جابه‌جا شود و ستاره‌ها از حالت نقطه‌ای خارج شوند، شما زمان زیادی را از دست خواهيد داد. ولی در نوردهی‌های کوتاه مدت در حد مثلاً 5 دقیقه حتی با از دست دادن چندین تصویر باز هم تعداد زيادي تصویر قابل قبول خواهید داشت. برای ترکیب كردن تصاویر ابتدا باید این تصاویر را هم‌خط کرد. یعنی این تصاویر را دقیقاً روی هم تنظیم کرد تا حین ترکیب جابه‌جايی دیده نشود. این جابه‌جايی‌ها می‌توانند منابع مختلفی داشته باشند. از خطا در ردیابی گرفته تا چرخش میدان به علت خطای قطبی کردن مقر استوايی و حتی حرکت لایه‌های جوّی و در نتیجه جابه‌جايی مکان ستاره. به همه‌ي این دلایل لازم است تصاویر هم‌خط یا ALIGN شوند. بسیاری از نرم‌افزارهای نجومی قابلیت هم‌خط کردن تصاویر را به صورت خودكار دارند و می‌توانند این عمل را با دقت بالايی در حد کسری از پیکسل انجام دهند.
نرم‌افزارها معمولاً از چندین روش برای ترکیب تصاویر استفاده می‌کنند. از جمله این روش‌ها می‌توان به SUM ، AVERAGE ، MEDIAN و SIGMA اشاره کرد. در حال حاضر بسیاری از عكاسان آسمان از روش SIGMA برای ترکیب تصاویر استفاده می‌کنند. در این روش اگر ماهواره، هواپیما یا هر چیز دیگری از میان یکی از فریم‌ها رد شود و اثری بر جای بگذارد در ترکیب نهائی اثر نخواهد داشت و درنتیجه یکی از بهترین روش‌ها برای ترکیب تصویر خواهد بود. ترکیب چندین تصویر باعث افزایش نسبت سیگنال به نویز می‌شود و با افزایش این نسبت کیفیت تصویر افزایش می‌یابد و در تصویر اثر نویز كم خواهد شد. اگر از دوربین‌های DSLR برای عکاسی نجومی استفاده می‌کنید در این مرحله کارتان به انجام رسیده و می‌توانید به مرحله‌ي بعدی بروید. ولی اگر از دوربین‌های CCD تک‌رنگ استفاده می‌کنید مراحل دیگري برای انجام باقی مانده است. هم‌خط کردن تصاویر کانال‌های رنگی RGB یا کانال L که بدون استفاده از فیلترهای رنگی RGB تهیه شده است. مرحله‌ي بعدی را می‌توانید با نرم‌افزاری مانند فتوشاپ انجام دهید.
اما اگر نگاهی به نمودار HISTOGRAM یک تصویر پردازش نشده‌ي نجومی بیندازید معمولاً شکل دیگری دیده خواهد شد. نموداری تخت با یک جهش در یک سمت نمودار. تمام اطلاعات مورد نیاز در همین بخش کوچک فشرده شده است. هدف ما گسترش این بخش فشرده شده است تا اصطلاحاً گستره‌ي دینامیکی بیشتری داشته باشیم. اینجا است که هنر در عکاسی نجومی نقش بازی می‌کند. با استفاده از ابزارهای بسط شدت نورانیت مانند DIGITAL DEVELOPMENT یا CURVE می‌توانیم بدون این‌که زمینه‌ي آسمان بیش از حد روشن شود نواحی مورد نظرمان را افزایش دهیم و تصاویری کاملاً جذاب به دست بياوریم. ابزار CURVE در فتوشاپ یکی از ابزارهای بسیار کاربردی و خوش‌دست برای بسط دادن شدت نورانیت تصویر است. چنین ابزاری جزو ابزارهای غیرخطی به حساب می‌آید. ابزارهايی مانند CONTRAST یا BRIGHTNESS نمی‌توانند به شکل غیرخطی شدت نور را کم يا زیاد کنند و در نتیجه برای پردازش تصاویر نجومی مناسب نیستند. استفاده‌ي درست از ابزار CURVE احتیاج به کمی دانش و تجربه دارد که با کمی زمان قابل دسترسی است. بعد از بسط دادن شدت نورانیت تصویر نوبت به حذف GRADIENT می‌رسد. این مشکل معمولاً به علت وجود آلودگی نوری در تصویر پديد مي‌آيد که البته تقریباً تمام نرم‌افزارهای پردازش تصویر نجومی ابزار حذف GRADIENT دارند.
