Какие программы можно использовать для компоновки пейзажной ночной фотографии на Mac?

В основном я занимаюсь астрофотографией объектов дальнего космоса, но я использую Mac и могу поделиться тем, что использую, так как некоторые из них могут относиться к вашим потребностям.

В астрофотографии дальнего космоса фотограф собирает много-много кадров некоторых объектов дальнего космоса, таких как галактики, туманности и т. д., и каждый кадр должен иметь более или менее идентичное поле зрения, как и все остальные кадры (если только они снимают мозаику или комбинируют данные, снятые разными камерами или разными телескопами). Но главное в том, что ничто на изображениях не движется достаточно, чтобы быть заметным в течение нескольких часов (большинство вещей движется недостаточно, чтобы быть заметным даже через много лет).

В пейзажной астрофотографии фотограф пытается запечатлеть как земной пейзаж, так и звездное поле на небе. «Пейзаж» и «небо» движутся относительно друг друга секунда за секундой, и это создает особые проблемы, уникальные для этого типа астрофотографии.

Чтобы справиться с этим, вам нужно сделать хорошее чистое «пейзажное» изображение (где вы не беспокоитесь о том, что звезды удлиняются в небе), а затем также захватить много «небесных» изображений для использования в стеке. Вы складываете «небесную» часть своих данных, а затем повторно комбинируете ее с «ландшафтной» частью ваших данных, чтобы создать конечный продукт.

Программное обеспечение

Процесс астрофотографии дальнего космоса включает в себя сбор большого количества данных. Это включает в себя множество обычных экспозиций (вы часто будете видеть, что их называют «световыми кадрами» или просто «светом» для краткости), а также несколько других специальных типов экспозиций, которые представляют собой различные формы калибровочных экспозиций.

Данные калибровки включают в себя кадры смещения , темные кадры и плоские кадры (если вы не знакомы с ними, я могу предоставить более подробную информацию ... но я пропущу подробности, если вас не попросят перейти к вашему ответу).

Часто во время последовательности захвата используются разные длительности экспозиции. Более длительные выдержки помогают при съемке тусклых объектов, когда для сбора света требуется больше времени. Между тем, если экспозиция слишком длинная, то такие вещи, как звезды, будут размыты, и вместо того, чтобы иметь цвет в звездах, вы получите просто «белые» звезды, потому что все три цветовых канала обрезаны.

Для последовательности сбора данных может использоваться программное обеспечение для сбора данных.

На Mac две программы, с которыми я знаком, это (1) Nebulosity и (2) AstroDSLR.

Nebulosity захватывает и обрабатывает изображения объектов глубокого космоса.

AstroDSLR предназначен для управления только процессом получения изображения. Он будет управлять камерой, чтобы собирать последовательность всех различных экспозиций, которые вы, возможно, захотите собрать, и может делать это часами, если это необходимо. AstroDSLR доступен на сайте CloudMakers.eu (он также продается в App Store для macOS).

На ПК с Windows я ранее использовал Backyard EOS (поддерживает только камеры Canon EOS), и теперь у них есть программа Backyard NIK (поддерживает только определенные камеры Nikon). AstroDSLR похож на те, за исключением того, что он работает на Mac и поддерживает целый ряд камер DSLR. Тот же поставщик производит что-то под названием AstroImager, предназначенное для специальных астрофотографических камер с ПЗС- или CMOS-сенсором, которые не являются DLSR.

Другими популярными приложениями, которые используют астрофотографы для ПК, являются такие вещи, как Sequence Generator Pro (он же SGPro или SGP) и Maxim DL. Они недоступны на Mac.

Nebulosity сделан Stark-Labs.com. Он работает на Mac и выполняет как получение изображений, так и их обработку. Но я считаю, что получение изображений не так полнофункционально, как AstroDSLR, и я также считаю, что его обработка изображений не так полнофункциональна, как PixInsight. Поэтому вместо того, чтобы использовать одну программу, которая делает обе вещи... Я использую отдельные приложения, которые специализируются на том, что они делают.

После того, как вы зафиксировали все свои данные (световые кадры плюс все калибровочные кадры), вы можете начать их комбинировать. У Nebulosity есть возможности, но я предпочитаю другое приложение под названием PixInsight, которое предлагает гораздо больше.

PixInsight стоит 230 евро. У него есть некоторая кривая обучения (это немного похоже на попытку изучить Photoshop). Он будет обрабатывать все стекирование (калибровка изображения, регистрация и процесс интеграции) и многое другое. Одним из лучших обучающих ресурсов для этого является веб-сайт IP4AP.com — там есть учебные пособия. Учебники являются частью службы подписки примерно за 10 долларов в месяц или 100 долларов в год (но вы можете подписаться только на месяц — я не думаю, что они заставляют вас подписываться на длительный минимальный срок).

PixInsight ОЧЕНЬ мощный инструмент для интеграции. Это единственное приложение, которое я когда-либо использовал, в котором совмещаемые изображения могут быть сняты совершенно разными камерами, разными объективами, разными телескопами, под разными углами поворота, с разными масштабами и разрешениями, и оно ПО-ПРЕЖНЕМУ может выяснить, как их сложить. Если он не может автоматически понять, как выровнять кадры (а обычно может), он позволяет вам выполнить ручной процесс, когда вы выбираете общую звезду, видимую в каждом кадре, затем выбираете вторую общую звезду в каждом кадре, и он будет используйте это, чтобы выяснить, что такое масштаб и вращение.

Но имейте в виду, что программное обеспечение для стекирования, которое использует положение звезд для выравнивания кадра, в первую очередь предназначено для астрофотографии глубокого космоса ... поэтому оно не будет хорошо справляться с вашими пейзажами. Вам, вероятно, придется замаскировать пейзажи и просто сложить часть неба... затем вручную перекомпоновать кадр пейзажа переднего плана, чтобы создать законченное изображение.

Отслеживание

Возможно, вы захотите приобрести головку слежения.

Земля вращается с запада на восток со скоростью 15 угловых секунд углового вращения за каждую секунду часового времени. Эта скорость называется звездной скоростью (или звездной скоростью). Если вы сделаете длинную выдержку, используя камеру на стационарном креплении, вы в конечном итоге увидите, что звезды начинают удлиняться из-за этого вращения.

Руководство для этого называется правилом 500 . Правило предназначено для использования с полнокадровыми камерами (поэтому вам нужно будет компенсировать другие размеры сенсора). это предполагает, что если вы разделите 500 на фокусное расстояние вашего объектива, то результатом будет количество секунд, которые вы можете выставить, не замечая удлинения звезд. Существуют и другие формулы, которые дают более точное значение (путем определения углового поля зрения для вашего объектива и деления его на разрешение камеры, чтобы определить количество угловых секунд на пиксель на комбинации сенсора и объектива вашей камеры). 500 Обычно бывает достаточно правила.

Головка слежения позволяет делать гораздо более длительные выдержки, чем без слежения. У него есть двигатель, который позволяет ему вращаться с той же скоростью, что и Земля... но в противоположном направлении.

В результате, если вы выровняете головку слежения так, чтобы ось вращения была параллельна оси Земли (они обычно включают в себя приспособление для выравнивания), вращение головы точно компенсирует вращение Земли, и вы можете сделать очень длинную экспозицию. Вы по-прежнему можете направить камеру в любом направлении (ей не обязательно указывать на небесный полюс).

Предостережение для «пейзажной» астрофотографии заключается в том, что, хотя это прекрасно работает для звезд , пейзаж теперь будет размытым.

Головки слежения обычно имеют несколько настроек скорости, и одна из них, как правило, составляет 1/2 звездной скорости. Это удваивает количество времени, которое вы можете разоблачить.

Но если вы используете головку слежения для сбора более длинных экспозиций и сбора большего количества данных для наложения, то вы можете добавить пейзажный передний план для создания составного результата.

Интеграция

Интеграция изображений (также известная как «стекирование») не собирает больше света, но собирает больше выборок одних и тех же данных. Это позволяет статистически объединять изображения таким образом, что в конечном итоге улучшается отношение сигнал/шум (SNR) и в результате получается более чистое изображение со значительно сниженным шумом изображения.

Если у вас есть несколько кадров, вы можете представить себе выравнивание каждого кадра так, чтобы звезды совпадали (этот процесс выравнивания называется совмещением изображений). Это часть рабочего процесса, но это другой шаг.

Существует также шаг, называемый калибровкой изображения . На этапе калибровки используются данные из темных, плоских и смещенных кадров для преобразования каждого светлого кадра в калиброванный светлый кадр.

После того, как все кадры откалиброваны и зарегистрированы, их можно интегрировать.

Интеграция через усреднение

Простейшая форма интегрирования осуществляется посредством статистического усреднения.

Предположим, у вас есть 10 фреймов (на самом деле, скорее всего, их гораздо больше). Вы можете представить себе сравнение любого отдельного пикселя в одном кадре с соответствующим пикселем во всех других кадрах. Программное обеспечение может «усреднить» значение этих пикселей. Если бы в этом пикселе была звезда, то каждый кадр имел бы некоторое значение яркости (светимости) от этой звезды, а среднее значение из всех кадров — это то, что будет использоваться в конечном результате.

Но предположим, что это пиксель, который должен быть черным фоном неба. Он должен иметь очень темное значение яркости. Надеюсь, в большинстве ваших кадров это так. Но если случайный кадр имел зашумленный пиксель в этой позиции, как только вы усредните все пиксели в каждом кадре, ваш последний пиксель, надеюсь, должен быть довольно темным. Соотношение Пуассона здесь заключается в том, что шум уменьшается на обратный квадратный корень из числа предоставленных выборок... если у вас есть 16 кадров, то шум может быть уменьшен до 1/4 того, что шум был бы в любом отдельном кадре. .

Интеграция Sigma Clipping

Оказывается, вы можете добиться большего, чем простое среднее. Если у вас есть только 2 или 3 выборки, у вас нет другого выбора, кроме как выполнить простое усреднение. Но если вы предоставите достаточно выборок (скажем, 10 или более), вы можете использовать статистический метод, называемый сигма-отсечением. Отсечение сигмы работает на основе процесса, аналогичного среднему и отклонению от среднего.

Предположим, что только на одном из ваших кадров по фотографии пролетел самолет. У вас есть светлый след на изображении. Если вы используете усреднение, вы можете ослабить световой шлейф, но не можете его устранить. В Sigma Clipping вы можете заставить его полностью исчезнуть.

Этот метод похож на усреднение, за исключением того, что он вычисляет статистическое среднее значение пикселя после сравнения всех выборок. Но затем выполняется второй проход, чтобы определить, насколько пиксель в каждом кадре отклоняется от среднего значения. Вы устанавливаете порог. Если пиксель в каком-либо кадре отклоняется слишком сильно, то этот отдельный пиксель будет отклонен. По сути, все кадры «голосуют» за значение конечного пикселя. Итак, если мы представим каждый пиксель как процент яркости, где 0 = полностью черный и 100 = полностью яркий, предположим, что 19 из 20 кадров имеют значение 10%. Но предположим, что 1 кадр имеет значение 100 (где след самолета проходит через кадр). Это даст среднее статистическое значение 14,5. Предположим, мы установили порог сигма-отсечения равным 10. На проходе №2 любой пиксель, который отличается от 14. 5 на более чем 10 будут отклонены. Это означает, что пиксель, который зарегистрировал 100, будет проигнорирован — он будет «убран с острова». Остальные пиксели, зарегистрированные как 10, будут сохранены. ЭТИ пиксели затем усредняются, и значение 10 сохраняется. След самолета исчезает, как будто его никогда и не было. Это происходит попиксельно... поэтому он не отбрасывает весь этот 20-й кадр... просто отбрасываются пиксели, через которые пролетел самолет, а остальные сохраняются. Это замечательная вещь. поэтому он не отклоняет весь этот 20-й кадр ... просто отбрасываются пиксели, через которые прошел самолет, а остальные сохраняются. Это замечательная вещь. поэтому он не отклоняет весь этот 20-й кадр ... просто отбрасываются пиксели, через которые прошел самолет, а остальные сохраняются. Это замечательная вещь.

PixInsight очень мощный. Он поставляется со сценарием под названием «Пакетная предварительная обработка», который позволяет очень легко объединить все ваши данные для создания основного кадра (вы комбинируете все светлые, темные, плоские и смещенные кадры и позволяете запуститься ... и он будет в конечном итоге создать основной интегрированный образ.)

Однако PixInisght также позволит вам выполнять каждый шаг предварительной обработки отдельно, и по мере того, как вы будете лучше изучать инструмент, вы сможете использовать его в своих интересах, настраивая выполняемые им шаги.

Например, у меня бывали случаи, когда объект находился достаточно низко в небе, поэтому атмосфера вела себя как линза и начинала создавать атмосферную дисперсию (вы можете думать об этом как о хроматической аберрации, за исключением того, что она вызвана но атмосферно а не объективом). Но вы получаете звезды, когда видите красное кольцо с одной стороны и синее кольцо с другой стороны. В PixInsight я могу добавить полноцветные данные в отдельные каналы LRGB. Затем я могу использовать процесс регистрации изображения (выравнивание по звездам), чтобы повторно выровнять кадры LRGB (перерегистрировать их), а затем снова объединить их в полноцветное изображение ... и это устраняет проблему дисперсии. .

Это довольно удивительный инструмент, но он оптимизирован для астрофотографии. (PixInsight не специфичен для Mac... он работает в Windows, Linux и Mac).

Обычно, если кто-то использует PixInsight, ему также необходимо использовать хотя бы один другой инструмент (например, Photoshop, Affinity Photo, GIMP и т. д.), потому что там, где вы можете использовать мышь для выборочного применения настроек/редактирования к определенной части изображение, в PixInsight этого сделать нельзя. Все корректировки либо применяются ко всему изображению , либо могут быть применены ко всему, что не замаскировано. Но он поддерживает только два типа масок: «звездную» маску (строит маску на основе звезд на изображении, как следует из названия) или «диапазонную» маску (выбирает область на основе диапазона яркости). ... обычно используется для создания маски на основе объектов на изображении, таких как туманности или галактики и т. д.)

Для MacOS есть приложение StarryLandscapeStacker, которое помогает автоматизировать процесс создания таких фотографий, где есть и пейзаж, и звездное небо.

Посмотрите на сайте - там много информации о том, как снимать и обрабатывать; какие варианты необработанной конвертации выбрать и т. д.

Это и это изображения, которые я создал с помощью этого программного обеспечения.