Розуміння лінійного та нелінійного стану зображення

У постобробці астрофото часто чути: «цей процес треба робити в лінійному стані», «а цю — тільки після переходу в нелінійний». Але що таке лінійний стан, а що нелінійний? Колись мені було дуже важко пояснити це поняття іншим зрозуміло. Пізніше я знайшов кращий спосіб пояснення — подивитися на це через криву MTF. У цій статті я використовую MTF разом з інструментом Histogram Transformation (HT), щоб чітко провести межу між двома станами.

Визначення лінійного та нелінійного через криву MTF

Ключ полягає в одній дії: щойно ви змінюєте позицію midtone (середнього тону), вихідне зображення перестає бути лінійним.

Причина в тому, що налаштування midtone змінює «пропорцію відстаней між пікселями різної яскравості». Спочатку відносна яскравість пікселів між собою пропорційна (лінійна); щойно midtone зсувається, ця пропорція спотворюється, і вихід природно стає нелінійним (це можна порівняти зі зміною кривої у виведеній частині інструмента HT).

Якщо подивитися під іншим кутом, це стане інтуїтивніше зрозуміло: традиційно астрофото одразу після інтеграції — суцільна чорнота, на якій нічого не видно (лінійний стан), і нам потрібно підняти його так, щоб об’єкт став чітко видимим — і ця дія неминуче є масштабним нелінійним розтягуванням. Наприклад, після інтеграції в APP, крім лінійного файлу, на якому нічого не видно, якщо натиснути збереження під розтягуванням праворуч, буде збережено ще одне, вже розтягнуте нелінійне фото.

(Є й думка, що дуже незначне налаштування все ще можна вважати лінійним; ця стаття дотримується суворішого визначення — щойно ви торкнулися midtone, зображення вважається таким, що перейшло в нелінійний стан.)

Налаштування лише shadow або highlight не порушує лінійності

Не кожне налаштування робить зображення нелінійним. Якщо ви рухаєте лише shadow (крайню точку темних ділянок) або highlight (крайню точку світлих ділянок), лінійне співвідношення між пікселями не змінюється — ви лише масштабуєте або обрізаєте крайні точки:

• Зсув shadow праворуч: розширює темні ділянки (розтягує темні тони).

• Зсув shadow вгору: поступово виводить темні ділянки як сірий колір.

• Зсув highlight ліворуч: розширює світлі ділянки.
• Зсув highlight вниз: поступово виводить світлі ділянки як сірий колір.

Додам ще одну технічну деталь щодо інструменту: оскільки інструмент HT у PixInsight уже прибрав опції Low і High Ranges, наведені вище демонстрації «зсуву вгору / зсуву вниз» (виведення як сірий колір) я показав за допомогою інструмента Curves.

Чому варто зважати на цю межу

Розуміння значення лінійного/нелінійного стану дуже практичне — багато процесів обробки зображень (наприклад, калібрування кольору, деконволюція) правильно виконуються лише в лінійному стані; щойно ви застосуєте розтягування та зрушите midtone, зображення переходить у нелінійний стан, і результати деяких процесів стають неточними. Тому під час побудови робочого процесу заздалегідь чітко продумати «цей крок варто робити до чи після розтягування» часто важливіше, ніж запам’ятовувати кожну кнопку.