Мультиэкспозиция солнечной короны

[елVIс]

Хорошие снимки!
Вроде есть небольшой шум в короне - с чем это может быть связано?
Чем и с какими параметрами снимали?

[Андрей Остапенко]

Гауссово размытие... мне сдается, это не совсем верный путь. По-моему, вполне можно обойтись и без него.

Кстати, на днях, на общей сходке "затменщиков" в Клубе будут выступать Саша Юферев и Слава Хондырев, обосновавшие идею доведшие  эту технологию (сложение мультиэкспозиций) в свое время до совершенства. Их результирующий снимок до сих пор не был превзойден.

[KMM]

Кстати, на днях, на общей сходке "затменщиков" в Клубе будут выступать Саша Юферев и Слава Хондырев, обосновавшие идею доведшие эту технологию (сложение мультиэкспозиций) в свое время до совершенства. Их результирующий снимок до сих пор не был превзойден.

Э-э... Я немножко далеко живу от Москвы... Даже в другой стране... Расскажете секреты обработки?

[Garmisch]

Их результирующий снимок до сих пор не был превзойден.

А где можно в Сети посмотреть на этот снимок ?

[KMM]

Хорошие снимки!
Вроде есть небольшой шум в короне - с чем это может быть связано?
Чем и с какими параметрами снимали?

Уточните, на каком снимке? Там снимки, сделанные тремя разными людьми с разной техникой.

[Slide]

Кстати, на днях, на общей сходке "затменщиков" в Клубе будут выступать Саша Юферев и Слава Хондырев, обосновавшие идею доведшие эту технологию (сложение мультиэкспозиций) в свое время до совершенства. Их результирующий снимок до сих пор не был превзойден.

Э-э... Я немножко далеко живу от Москвы... Даже в другой стране... Расскажете секреты обработки?

Я бы тоже хотел постичь эту волшебную методику обработки Так что не стесняйтесь - рассказывайте

Снимок их кстати был на обложке Звездочета №1 за 2000 год, а вот в сети где он - незнаю, я бы тоже на него посмотрел.

[Дядя Вова]

Снимок их кстати был на обложке Звездочета №1 за 2000 год, а вот в сети где он - незнаю, я бы тоже на него посмотрел.

Яндекс, например
http://www.astronet.ru/db/msg/1197730/24.html
или

[Олег Чекалин]

Кстати, хочу заметить, что когда в 1999 году мужики эту картинку готовили, при обработке применялись нерезкие маски, а не вейвлеты как нынче модно и более правильно.Поэтому нынешняя оптимальная методика должна заметно отличаться от старой. В том числе и программным обеспечением для фильтрации.
Олег.

[bit]

там кажется кто-то грозился рассказать как правильно выполнить совмещение снимков с разной экспозицией...... мне тоже интересно.

[Павел Бахтинов]

Рискну поделиться своей методикой и предварительными результатами "склеивания" серии снимков короны, сделанных в широком диапазоне экспозиций. Упоминавшиеся здесь варианты методик с применением Фотошопа вполне хороши для получения "красивой картинки", однако мне хотелось добиться большего наукообразия , полностью исключив произвольные ручные регулировки и подбор параметров "на глазок". Хотелось, чтобы на результирующей картинке были сохранены соотношения яркости деталей, однозначно соответствующие яркостям деталей объекта (солнечной короны), благо, цифровые фотоприемники обладают достаточной линейностью, чтобы сделать это простыми средствами (в отличие от пленки с ее изначально нелинейной характеристической кривой).

Ниже показан результат пробной обработки последовательности из 10 кадров, снятых с выдержками от 1/250 до 2сек (Canon-350D, ISO200, объектив МТО-11с удаленным предфокальным корректором - F=730мм). Изображение представлено в логарифмическом масштабе, т.е. равным разностям интенсивности пикселей изображения соответствуют равные отношения яркости соответствующих деталей объекта. На 16-битном оригинале видны детали во всем диапазоне яркости - от пепельного света до внутренней структуры протуберанцев, но для форума я несколько повысил контраст короны, обрезав диапазон по краям (на самом деле, пепельный свет и протуберанцы все равно придется монтировать отдельно, чтобы скомпенсировать движение Луны). Понятно, что при попытке отобразить такой диапазон на экране (или на бумаге) структура короны получается довольно малоконтрастной, и сделать из этого "красивую картинку" без финишной обработки в Фотошопе (или аналогичной программе) не удастся, однако сам факт получения промежуточного "научно обоснованного" результата показался мне довольно привлекательным.

[Павел Бахтинов]

Теперь, собственно, о методике.
Вся работа проходила в Iris, где (в отличие от Фотошопа) в точности известно, какие именно математические действия выполняются над значениями пикселей изображения при проведении всех необходимых для решения данной задачи операций. Важно также, что Iris умеет читать RAW-файлы многих цифровиков "как есть", без каких бы то ни было преобразований.

1) Калибровка.
Каждый исходный кадр, после вычитания смещения (только bias, темновой ток не учитывался ввиду его малости при таких выдержках), был поделен на плоское поле. Четыре кадра плоского поля были сняты через 20 минут после окончания полной фазы затмения и усреднены (также после вычитания bias). Съемка плоского поля велась через рассеиватель из двух слоев матовой пленки и очень слабого, почти бесцветного фильтра ЖС-10 (использованного в качестве конструктивной основы). Объектив направлялся в две точки на небе градусах в десяти от Солнца по разные стороны от него. Таким образом, апертура освещалась суммой прямого солнечного света, рассеянного света голубого неба и рефлексов от окружающих предметов. Этот "дневной свет" и был принят за эталон белого. В результате деления на плоское поле (именно арифметической командой деления, а не "деления на плоское поле" Iris) автоматически установился и цветовой баланс, других его регулировок не производилось.
Все операции калибровки выполнялись непосредственно в RAW (CFA), и лишь потом изображения преобразовывались в цветные (хотя вряд ли последовательность действий имеет в данном случае такое уж принципиальное значение).

2) Совмещение.
Сразу отмечу, что снимал с экваториала с включенным часовиком, что облегчило мне задачу - "тонкие" факторы, вроде дисторсии или вращения поля, я мог не учитывать.
Детали самой короны сравнительно малоконтрастны, поэтому для точного совмещения использовался край Луны. Координаты центра лунного диска для каждого кадра были получены с помощью функции Iris "circle". В эти данные нужно было внести еще поправку на движение Луны, которую можно было бы вычислить теоретически, если знать точное положение суточной параллели на снимках. Однако, я поступил по-другому. На одном из моих снимков, сделанном с небольшой выдержкой незадолго до окончания полной фазы (не вошедшем в обрабатываемую десятку), все еще видна верхушка того же протуберанца, который столь эффектно смотрится на снимках начала затмения. Совместив эту контрастную деталь на двух далеко отстоящих друг от друга по времени снимках (с помощью превью диалога "mosaic"), я получил поправку для этого, а значит, и остальных снимков (точное время съемки каждого кадра известно). Осталось по полученным данным подвинуть каждый снимок командой Iris "shift".

3) Логарифмирование и нормировка по яркости.
Чтобы яркости деталей на снимках, полученных с разными выдержками, были отображены в едином масштабе, очевидно, нужно домножить их на коэффициенты, обратно пропорциональные выдержкам. Например, умножив на 500 значения пикселей, изображающих протуберанцы на снимке с выдержкой 1/250с, мы можем напрямую сравнивать их по яркости со слабыми деталями короны со снимка с 2-секундной выдержкой. Однако, при таком подходе, динамический диапазон серии не удастся уместить без потерь в 16-битном представлении с фиксированной точкой (а хотелось бы, т.к. далеко не все программы, которые, возможно, захочется применить для последующей обработки, поддерживают более "продвинутые" представления). Естественный выход - логарифмирование.
Команда Iris "log K" преобразует значения всех пикселей следующим образом:
B = K*lg(Bo)/lg(Bmax),
где B - результат преобразования, Bo - исходное значение текущего пикселя, Bmax - значение наиболее яркого пикселя в кадре, K - произвольная константа, введенная в тексте команды.
Чтобы обеспечить преобразование в едином масштабе, я вставлял в углу каждого кадра маленький белый квадратик и обрезал края диапазона на уровне 0...Bmax (команды Iris "clip min", "clip max"). Значение Bmax должно выбираться заведомо меньше уровня насыщения в самом фотоаппарате, чтобы отсечь зону возможной нелинейности; значение K - исходя из того, чтобы результат (с учетом диапазона экспозиций всей серии) уместился в 15-битной разрядной сетке. В моем случае было Bmax=2000, K=15000.
После логарифмирования нормировка кадров по яркости сводится к суммированию их с константами, полученными по той же формуле, только вместо Bo следует подставить отношение выдержек. Например, если 2-секундный кадр идет без поправки, то ко всем пикселям снимка с выдержкой 1/2с нужно прибавить 2736, и т.д.

4) Сборка результата.
В результате вышеописанных действий получается серия изображений, на которых одни и те же детали объекта отображаются (должны отображаться ) одинаковыми яркостями, вот только слабые детали на снимках с короткой выдержкой передаются с большим уровнем шума, а яркие детали на снимках с длинной выдержкой вообще "срезаны" ограничением. Теперь остается вырезать из каждого кадра только качественный участок диапазона и собрать изображения в одно.
В данном примере, в целях контроля правильности предпринимавшихся действий (а заодно - линейности фотоаппарата и точности отработки выдержек), вырезка участков диапазона производилась прямоугольными "окнами", т.е. каждая точка изображения взята (с точностью до шума) лишь с одного из кадров серии, и между ними на итоговой картинке можно провести четкие границы. Арифметика этого дела достаточно очевидна: используются команды вычитания константы, ограничения по уровню ("clip") и сложения с итоговым кадром. Честно говоря, результат превзошел мои ожидания: границы между снимками оказались почти невидны (их удается разглядеть лишь при сильном контрастировании). Правда, попутно выяснилось интересное обстоятельство - оказывается, ряд выдержек у Canon-350D не вполне соответствует заявленному: вместо ряда 1/2, 1/4, 1/8, 1/15, 1/30, 1/60, 1/125, 1/250 имеет место ряд 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64, 1/128, 1/256... Только при подстановке последних величин у меня получилась качественная "склейка", а вот оригинальный ряд выдержек приводил в некоторых местах к заметным "ступенькам" яркости.
Разумеется, на практике лучше использовать не прямоугольные, а, например, трапециевидные "окна", чтобы на границе между кадрами появилась некоторая зона перехода, в которой будет плавно нарастать вклад одного кадра и уменьшаться вклад другого. В этом случае границы склейки станут совсем незаметными. Такой вариант также легко реализуется элементарной арифметикой Iris.

[Павел Бахтинов]

Пример постобработки представленной в предыдущем сообщении "логарифмической склейки" (ее 16-битного оригинала). Нерезкая маска и кривые на скорую руку в Фотошопе. Шумопонижения не производилось.

[Олег Чекалин]

Паша, а почему эти картинки нельзя было предварительно поровнять, а потом просто просуммировать в софте, понимающем 32-битную разрядность или плавающую точку?
Олег.

[Олег Чекалин]

Получилось клево для коленной сборки, но все таки при солнечных картинках фотошопной маски нужно бояться как огня! Даже на таком замечательном материале, после маски в ФШ "ушли" в белый ближние области короны.
Олег.

[Павел Бахтинов]

Паша, а почему эти картинки нельзя было предварительно поровнять, а потом просто просуммировать в софте, понимающем 32-битную разрядность или плавающую точку?

В смысле, просто сложить выроненные исходники, без вычисления поправок на экспозицию? Можно, и вышло бы, наверное, довольно похоже. Но там получилась бы некая кусочно-линейная "характеристическая кривая", а у меня была задача получить изображение, пригодное для относительных измерений яркости...

...при солнечных картинках фотошопной маски нужно бояться как огня! Даже на таком замечательном материале, после маски в ФШ "ушли" в белый ближние области короны.

Согласен. Вторая картинка - не образец для подражания, а просто иллюстрация к первой (глядя на jpeg-копию которой, довольно трудно догадаться о внутреннем содержании оригинала ).

Получилось клево для коленной сборки...

В каком смысле - "коленной"?
То, что не автомат - это да, но ни одного произвольного движения мышкой я не сделал, все преобразования были исключительно по предвычисленным числовым параметрам.

PS. Кстати, Олег, с "первым светом" тебя!

[Олег Чекалин]

"Коленная сборка"=

Нерезкая маска и кривые на скорую руку в Фотошопе. Шумопонижения не производилось.

Олег.

[Павел Бахтинов]

"Коленная сборка"=

А так ты про вторую картинку... тогда конечно - "коленная" (только самой сборки в ФШ уже не было - одно двигание ползунков). А я-то все про первую - насчет вычисленных параметров...

[Олег Чекалин]

Паша, спасибо за поздравления!Намучаюсь я еще с этим агрегатом, хотя и приятно на бОльшей апертуре работать.
Про первую картинку - я никак не пойму, почему при простом арифметическом сложении картинок, при съемке каждой из которых емкость пикселов приемника камеры полностью не заполнялась, получатся некие " неправильные" данные?? По моему как раз все совершенно физически правильно, и потом при обработке не составит труда произвести преобразования картинки совершенно объективно  и легко (в один "клик").
Олег.

[Павел Бахтинов]

Про первую картинку - я никак не пойму, почему при простом арифметическом сложении картинок, при съемке каждой из которых емкость пикселов приемника камеры полностью не заполнялась...

Да где-ж их взять, не заполненные? Там все снимки, кроме одного-двух, с ограничением идут. Накопить несколько сотен кадров с короткими выдержками никак не удастся - времени-то нет.

[Олег Чекалин]

Осознал.