การลบพื้นหลังด้วย DBE: วงแหวนดำ glow gradient แสง และจุดตัวอย่าง
DBE (DynamicBackgroundExtraction) เป็นเครื่องมือสำคัญในขั้นตอน Linear ของ PixInsight ใช้สำหรับประมาณค่าและลบ gradient แสงและ gradient สีของพื้นหลัง แต่มันไม่ได้ง่ายเพียงแค่ “ทำให้พื้นหลังเรียบ” เท่านั้น ตั้งแต่วงแหวนดำ glow ไปจนถึงการวางจุดตัวอย่าง ล้วนเป็นฝีมือที่ต้องพิถีพิถัน บทความนี้รวบรวมวิธีใช้งาน DBE หลายรูปแบบและข้อผิดพลาดที่พบบ่อย
DBE ทำอะไรกันแน่
แก่นของ DBE คือการสร้างแบบจำลองพื้นหลังสำหรับภาพที่มี gradient แสงไม่สม่ำเสมอ แล้วลบออกด้วยการหักลบหรือการหาร นี่เป็นก้าวสำคัญในขั้นตอน Linear ของภาพถ่ายดาราศาสตร์
ที่น่าสนใจคือ ผ่านแบบจำลองพื้นหลังนี้ ยังสามารถอนุมานย้อนกลับถึงสภาพขณะถ่ายภาพได้ เช่น การลดแสงบริเวณขอบกระจก หรือเงาดำที่เกิดจากการลบ glow มากเกินไป รูปทรงของแบบจำลองพื้นหลังมักใกล้เคียงกับภาพต้นฉบับเกือบทั้งหมด คุ้มค่าที่จะดาวน์โหลดมาเปรียบเทียบสังเกต
สิ่งที่ต้องเน้นเป็นพิเศษคือ แม้จะเป็นการหักลบ ก็ไม่ใช่เพียงแค่นำภาพต้นฉบับไปลบด้วยแบบจำลองพื้นหลังตรง ๆ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับอัลกอริทึมที่สัมพันธ์กับความถี่เชิงพื้นที่เป็นอย่างน้อย โดยมีเป้าหมายเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้สัญญาณของวัตถุท้องฟ้าที่ต้องการรักษาไว้ได้รับผลกระทบให้มากที่สุด (เช่น ดาวเปลี่ยนสี) เมื่อเปรียบเทียบก่อนและหลังการประมวลผล อย่าลืมใช้การตั้งค่า STF เดียวกันกับภาพทั้งสอง จึงจะเห็นความแตกต่างได้อย่างยุติธรรม
วงแหวนดำ: ปัญหาที่พบบ่อยในการถ่ายภาพกาแล็กซี
ภาพถ่ายกาแล็กซีของเพื่อนนักถ่ายภาพหลายคนมีปัญหาวงแหวนดำ ซึ่ง DBE แก้ปัญหานี้ได้พอดี
โดยทั่วไปเมื่อถ่ายภาพกาแล็กซี เรามักทำ DBE กับช่องความสว่างอย่างน้อยสองครั้ง คือแก้วงแหวนดำก่อน แล้วจึงแก้ gradient แสงที่ไม่สม่ำเสมอ ส่วนช่องสี ปกติจะแก้เฉพาะความไม่สม่ำเสมอของ gradient สี (คือทำเฉพาะขั้นตอนที่สอง) แต่จุดตัวอย่างอาจแตกต่างจากช่องความสว่าง
วิธีจัดการวงแหวนดำแบบเป็นรูปธรรมคือ วาดวงกลมหรือรูปทรงที่ต้องการ แล้วติ๊กเลือก Fixed จากนั้นปรับความสว่าง-มืดของวงแหวนนั้นด้วยตนเอง ภาพขาวดำจะมีผลเฉพาะช่อง R/K เท่านั้น โดยทั่วไปใช้ค่าตัวเลขเล็ก ๆ ในการปรับละเอียด ลองหลายครั้ง แล้วปรับวงแหวนดำหรือวงแหวนสว่างให้เรียบก็พอ
มีข้อควรระวังหนึ่งข้อ คือภาพต้องผ่านการ Calibration ก่อน (ลบ dark หารด้วย flat ทำ flat dark) จึงค่อยทำ DBE หากตั้งแต่แรกวงแหวนดำหรือวงแหวนสว่างรุนแรงมากอยู่แล้ว ให้ตรวจสอบก่อนว่าเฟรม Calibration มีปัญหาหรือไม่ อย่าปล่อยให้ DBE ไปทำหน้าที่ที่เฟรม Calibration ควรทำ
การกำจัดโครงสร้างขนาดเล็กและ glow
DBE ยังใช้กำจัดโครงสร้างขนาดเล็กบางอย่างในภาพได้ เช่น glow ที่กล้องบางรุ่น (เช่น QHY 183M) กำจัดออกด้วยการ Calibration ได้ไม่หมด
นี่เป็นงานที่ต้องใช้แรงมาก ต้องค่อย ๆ วางจุดตัวอย่างจำนวนมาก ใช้เวลานานมาก แต่ผลลัพธ์ก็ไม่เลว glow ที่เหลืออยู่แทบจะปรับให้เรียบได้หมด เมื่อเทียบแบบจำลองพื้นหลังกับภาพต้นฉบับที่ยังมี glow เหลืออยู่ ก็จะเห็นชัดว่าขั้นตอนนี้เอาอะไรออกไปบ้าง
จุดตัวอย่าง: กุญแจสู่ความสำเร็จหรือความล้มเหลวของ DBE
DBE จะออกมาดีหรือไม่ ขึ้นอยู่กับการวางจุดตัวอย่างถูกต้องหรือไม่เป็นส่วนใหญ่
อย่าเชื่อค่าเริ่มต้นอย่างงมงาย ตามปกติไม่มีปัญหา แต่เมื่อไรก็ตามที่เจอ gradient ความสว่างที่มีคอนทราสต์สูง ค่าเริ่มต้นจะพังทันที:
- หากวางด้วยตนเอง อาจเกิดขึ้นเหมือนบางตัวอย่าง คือส่วนที่เป็นสีน้ำเงินทั้งหมดไม่ถูกนำไปคำนวณเลย (เท่ากับวางไปเปล่า ๆ)
- หากวางแบบอัตโนมัติ ยิ่งแย่กว่านั้น จุดตัวอย่างเกือบทั้งหมดกระจุกตัวอยู่ใกล้สีเทากลาง จนไม่สามารถประมาณค่าพื้นหลังได้อย่างถูกต้องเลย
สถานการณ์ข้างต้นนี้ อันที่จริงปรับแค่ขนาดกรอบตัวอย่างเท่านั้น พารามิเตอร์อื่น ๆ ยังคงเป็นค่าเริ่มต้นทั้งหมด จึงเป็นเหตุให้คำพูดนั้นเข้าท่ามาก: Default is an illusion (ค่าเริ่มต้นคือภาพลวงตาอย่างหนึ่ง)
วางจุดตัวอย่างบนเนบิวลามืดได้หรือไม่? เราเคยทดสอบจริงครั้งหนึ่ง คือภาพหนึ่งมีความสว่างพื้นหลังท้องฟ้าประมาณ 0.007 ความสว่างเนบิวลามืดก็อยู่ที่ราว 0.007 เช่นกัน ส่วนตำแหน่งอื่นสูงกว่า 0.008 ในสถานการณ์เช่นนี้ การที่ DBE เลือกเนบิวลามืดเป็นจุดตัวอย่าง เราคิดว่าไม่มีผลกระทบมากนัก คำพูดนับพันคำก็ยังสู้ภาพถ่ายพูดด้วยตัวเองไม่ได้
กรณีตัวอย่างจริง: ควรทำอย่างไรเมื่อภาพไม่เรียบ
เคยมีเพื่อนนักถ่ายภาพเขียนมาถามว่า ภาพของเขาไม่ค่อยเรียบ ควรแก้ไขอย่างไร? ภาพต้นฉบับมีขอบมืดเล็กน้อย พอทำ DBE เสร็จก็เรียบขึ้น ส่วนแบบจำลอง gradient แสงที่แสดงออกมา ก็เป็นเพียงขอบมืดเล็กน้อยที่มุมด้านบนเท่านั้น อันที่จริงภาพนี้มีคุณภาพดีมาก
นี่นำไปสู่ข้อเตือนใจหนึ่งข้อ คือหากภาพกลับไม่เรียบมากขึ้นหลังการประมวลผล ให้ใช้มาสก์ให้เป็นประโยชน์และปรับปรุงขั้นตอนการประมวลผล แทนที่จะเพิ่ม DBE เข้าไปเรื่อย ๆ นอกจากนี้ขอเสริมอีกจุดหนึ่ง คือข้อมูลที่ Oversample ไม่จำเป็นต้องใช้ drizzle สิ่งที่ต้องการคือดีคอนโวลูชัน (deconvolution)
สรุป
DBE ดูผิวเผินเหมือนเป็นการ “ลบพื้นหลัง” แต่แท้จริงแล้วเป็นฝีมือที่เกี่ยวกับการตัดสินใจเลือกจุดตัวอย่าง ตั้งแต่วงแหวนดำของกาแล็กซี glow ของกล้อง ไปจนถึง gradient คอนทราสต์สูง แต่ละสถานการณ์ล้วนมีกลยุทธ์การสุ่มตัวอย่างที่เหมาะสมของตัวเอง และค่าเริ่มต้นแทบไม่เคยเป็นคำตอบที่ดีที่สุด วางจุดตัวอย่างให้ถูกต้อง DBE จึงจะคืนพื้นหลังที่สะอาดและไม่ทำร้ายสัญญาณของวัตถุท้องฟ้าให้คุณได้