การทำความเข้าใจสถานะ Linear และ Non-linear ของภาพ
ในงานปรับแต่งภาพดาราศาสตร์หลังถ่าย มักได้ยินคำพูดว่า “ขั้นตอนนี้ต้องทำในสถานะ Linear” “ส่วนอีกขั้นตอนต้องรอให้เป็น Non-linear ก่อน” แต่ Linear (เชิงเส้น) คืออะไรกันแน่ และ Non-linear (ไม่เป็นเชิงเส้น) คืออะไร นี่เคยเป็นแนวคิดที่อธิบายให้คนอื่นเข้าใจได้ยากมาก ต่อมาพบวิธีอธิบายที่ดีกว่า คือการดูผ่านเส้นโค้ง MTF บทความนี้จะใช้ MTF ร่วมกับเครื่องมือ Histogram Transformation (HT) เพื่ออธิบายเส้นแบ่งระหว่างสองสถานะนี้ให้ชัดเจน
นิยาม Linear และ Non-linear ด้วยเส้นโค้ง MTF
จุดสำคัญอยู่ที่การกระทำเดียว: เพียงแค่เปลี่ยนตำแหน่งของ midtone (โทนกลาง) ภาพก็จะไม่ใช่เอาต์พุตแบบ Linear อีกต่อไป
สาเหตุคือ การปรับ midtone จะเปลี่ยน “อัตราส่วนระยะห่างระหว่างพิกเซลที่มีความสว่างต่างกัน” เดิมทีความสัมพันธ์เชิงสัมพัทธ์ของความสว่างระหว่างพิกเซลแต่ละจุดเป็นสัดส่วนคงที่ (Linear) เมื่อขยับ midtone สัดส่วนนี้ก็จะบิดเบือนไป เอาต์พุตจึงกลายเป็น Non-linear ไปเอง (สามารถเทียบได้กับการเปลี่ยนแปลงของเส้นโค้งในส่วนเอาต์พุตของเครื่องมือ HT)
ลองมองอีกมุมหนึ่งจะเข้าใจง่ายขึ้น: โดยทั่วไปภาพถ่ายดาราศาสตร์ที่เพิ่ง Stacking (การซ้อนภาพ) เสร็จใหม่ ๆ จะมืดสนิท มองไม่เห็นอะไรเลย (สถานะ Linear) และสิ่งที่ต้องทำคือดึงภาพขึ้นมาจนเห็นเป้าหมายได้ชัดเจน การกระทำนี้จำเป็นต้องเป็นการ Stretch (การยืดโทนภาพ) แบบ Non-linear ในระดับที่มาก ตัวอย่างเช่น หลังจาก Stacking ใน APP เสร็จแล้ว นอกจากจะได้ไฟล์ Linear ที่มองไม่เห็นอะไรเลยแล้ว ถ้าคลิกปุ่มบันทึกที่อยู่ใต้ส่วน Stretch ทางด้านขวา ก็จะได้ภาพ Non-linear ที่ผ่านการ Stretch มาแล้วเพิ่มอีกหนึ่งภาพ
(มีความเห็นหนึ่งด้วยว่า การปรับแต่งที่มีขนาดน้อยมากยังถือเป็น Linear ได้ บทความนี้ใช้นิยามที่เข้มงวดกว่า คือ เพียงแค่แตะ midtone ก็ถือว่าเข้าสู่สถานะ Non-linear แล้ว)
ปรับแค่ shadow หรือ highlight ไม่ทำให้ Linear เสียหาย
ไม่ใช่การปรับทุกอย่างจะทำให้ภาพกลายเป็น Non-linear ถ้าปรับแค่ shadow (จุดปลายด้านมืด) หรือ highlight (จุดปลายด้านสว่าง) จะไม่เปลี่ยนความสัมพันธ์เชิง Linear ระหว่างพิกเซล เป็นเพียงการขยาย ย่อ หรือตัดปลายเท่านั้น:
- เลื่อน shadow ไปทางขวา: ขยายส่วนมืด (ดึงโทนมืดให้กว้างขึ้น)
- เลื่อน shadow ขึ้นด้านบน: ทำให้โทนมืดค่อย ๆ ออกมาเป็นสีเทา
- เลื่อน highlight ไปทางซ้าย: ขยายส่วนสว่าง
- เลื่อน highlight ลงด้านล่าง: ทำให้โทนสว่างค่อย ๆ ออกมาเป็นสีเทา
ขอเสริมรายละเอียดเล็กน้อยเกี่ยวกับเครื่องมือ: เนื่องจากเครื่องมือ HT ของ PixInsight ได้เอาตัวเลือก Low และ High Ranges ออกไปแล้ว การสาธิต “เลื่อนขึ้น หรือ เลื่อนลง” (ให้ออกมาเป็นสีเทา) ด้านบนจึงเปลี่ยนมาใช้เครื่องมือ Curves แสดงแทน
ทำไมต้องใส่ใจเส้นแบ่งนี้
การเข้าใจความหมายของ Linear กับ Non-linear มีประโยชน์ในทางปฏิบัติมาก กระบวนการประมวลผลภาพหลายอย่าง (เช่น การปรับเทียบสี และ Deconvolution) ต้องทำในสถานะ Linear เท่านั้นจึงจะถูกต้อง เมื่อใดก็ตามที่ Stretch ภาพและขยับ midtone แล้ว ภาพก็จะเข้าสู่ Non-linear และผลลัพธ์ของบางกระบวนการก็จะคลาดเคลื่อน ดังนั้นเมื่อวางขั้นตอนการทำงาน การคิดให้ชัดเจนก่อนว่า “ขั้นตอนนี้ควรทำก่อนหรือหลัง Stretch” มักสำคัญกว่าการจดจำปุ่มแต่ละปุ่ม