INTRODUZIONE

Negli ultimi anni la fotografia astronomica con fini "estetici" ha avuto grande diffusione tra gli appassionati grazie all'avvento di sensori elettronici sempre più sensibili a prezzi accessibili.

 L'uso di filtri RGB ha permesso di ottenere spettacolari immagini a colori con camere in bianco e nero; il rovescio della medaglia è che questi filtri spesso "rubano" molta luce e quindi, per ottenere buoni rapporti segnale/rumore, è necessario fare pose molto lunghe nei tre colori.

L'alternativa è aggiungere un quarto filtro all'arsenale: un filtro completamente trasparente (Luminanza) che cattura la luce integrale dell'oggetto fotografato.

In questo modo è possibile effettuare pose lunghe in L, che conterrà il dettaglio, e pose decisamente più brevi in RGB che verranno utilizzate per la sola informazione cromatica:

Questa tecnica si chiama composizione LRGB; come si verdrà in seguito questo tipo di composizione presuppone che le immagini da fondere siano non lineari e questo, in alcuni casi, costituisce una limitazione.

Questo tutorial descrive una tecnica per fondere l'immagine L con RGB in fase lineare e presuppone che il lettore abbia chiaro il principio di funzionamento della composizione LRGB standard. 

Come gli astrofotografi ben sanno, un'immagine appena uscita dal sensore elettronico ha ben poco da mostrare: l'mmagine è lineare, ciò significa che il segnale su ogni pixel è linearmente proporzionale alla luminosità della sorgente che lo ha illuminato.

Gli oggetti astronomici, come galassie e nebulose, sono, di solito, estremamente deboli rispetto alle stelle di campo, quindi il monitor non è in grado di mostrare la parte più debole, ma più interessante, dell'immagine che apparirà come un campo sostanzialmente nero con qualche sporadico puntino bianco in corrispondenza delle stelle più luminose.

Per rendere visibile un'immagine è quindi necessario applicare una trasformazione di istogramma non lineare, agendo sui mezzitoni e dando maggior risalto alla parte debole rispetto a quella luminosa, operazione chiamata delinearizzazione.

Il grosso vantaggio di PixInsight rispetto ad altri software utilizzati dagli astrofotografi per l'elaborazione delle immagini è che, grazie ad un particolare process chiamato ScreenTransferFunction (in breve STF), è possibile lavorare con le immagini lineari senza delinearizzale preventivamente; in pratica ScreenTransferFunction applica una trasformazione di istogramma non lineare solo a video, lasciando inalterata la linearità dell'immagine.

Per questa ragione chi utilizza PixInsigh preferisce mantenere le immagini in forma lineare il più a lungo possibile.

Purtroppo la composizione LRGB richiede che l'immagine a colori (RGB) e quella della Lightness vengano delinearizzate prima della composizione, questo perchè, per effettuare l'unione, si utilizza lo spazio colore CIE Lab o il CIE Lch che sono spazi non lineari (la funzione che trasforma i valori R, G, B nella corrispondente L non è lineare) e quindi l'uso di immagini lineari genera artefatti colorati sull'immagine finale.

Ecco perchè ho cercato di sviluppare una procedura per effettuare l'unione in fase lineare.

Il metodo si basa sul fatto che lo spazio colore HSI, a differenza di CIE Lab e CIA Lch, utilizza una funzione lineare per calcolare l'Intensità I a partire da RGB: in pratica I=(R+G+B)/3

Potremo chiamare la composizione così ottenuta immagine IRGB

IL METODO

Come per la tecnica LRGB standard si parte dalle quattro immagini di base: i tre canali colore, R - Rosso, G - Verde e B - Blu e il canale di luminanza L: tutte le immagini solo lineari e allineate tra loro.

Nel caso siano presenti gradienti di luminosità dovuto all'inquinamento luminoso possono essere rimossi singolarmente sulle immagini monocromatiche, oppure in un colpo solo dopo la composizione RGB.

Il primo passo da effettuare è la creazione dell'immagine RGB lineare:

• aprire il processo ChannelCombination.
• selezionare lo spazio colore RGB.
• caricare i tre frame nelle rispetive posizioni.
• premere il pulsante con cerchio blu.

In questo modo verrà creata l'immagine lineare a colori sulla quale potrebbe essere necessario effettuare la riduzione dei gradienti (qualora non sia già stata effettuata sulle singole componenti R, G, B)  e, soprattutto, la calibrazione dei colori.

L'immagine RGB potrebbe essere molto rumorosa, dal momento che - spesso - vengono ripresi meno frame riespetto alla luminanza, quindi è necessario procedere alla riduzione del rumore in fase lineare.

Esistono diversi strumenti in PixInsight per assolvere a questo compito: tra i più efficienti su immagini lineari ci sono TGVDenoise, MultiscaleMedianTransform, MultiscaleLinearTransform e l'ultimo nato, lo script MUREDenoise (da usare come primissima operazione sulle immagini in bianco e nero dei singoli canali).

Se non fosse chiaro come effettuare la calibrazione del colore e la riduzione del gradiente vi invito a leggere la parte iniziale del mio articolo Esempio di Elaborazione con PixInsight.

Dal momento che la maggior parte del dettaglio visibile si troverà nel canale di luminanza, la riduzione del rumore sull'RGB può essere anche molto aggressiva (senza però cancellare completamente dettagli di piccole dimensioni come le stelle più deboli).

Alla fine del procedimento avremo un'immagine RGB senza gradienti, perfettamente calibrata, poco rumorosa (anche se leggermente poco definita) 

L'immagine RGB di partenza dopo aver effettuato riduzione del gradiente, calibrazione colore e riduzione del rumore. L'immagine è ancora in fase lineare con applicata una STF

A questo punto è necessario preparare l'immagine di L; anche in questo caso potrebbe essere necessario ridurre i gradienti da inquinamento luminoso, fare una riduzione del rumore moderata o altre operazioni per accentuare i dettagli come la deconvoluzione.

Fatto ciò bisogna preparare  l'immagine alla fusione uniformando i livelli luminosi dell'immagine L con quelli dell'immagine RGB, infatti spesso la luminanza viene ripresa con tempi o binning diversi rispetto ad RGB, inoltre il filtro L, lasciando passare tutto lo spettro visibile, è molto più sensibile all'inquinamento luminoso rispetto ai filtri RGB.

La differenza tra la composizione LRGB e quella IRGB sta proprio nella linearità dell'immagine: nel caso della composizione LRGB è necessario ritoccare le curve a mano facendo in modo che i profili di luminosità siano i più simili possibili, pena l'insorgenza di difetti cromatici più o meno gravi.

Per esempio se la L è troppo luminosa rispetto a RGB di avrà un desaturazione dell'immagine ottenendo colori slavati e spesso difficili da recuperare in seguito, al contrario se la L risulta troppo scura si avrà una sovrassaturazione e, soprattutto, l'insorgenza di fenomeni di "ringing" attorno alle stelle (aloni fortemente colorati ma più scuri del fondo cielo).

Nel caso della composizione IRGB, invece, è sufficiente applicare alla L una trasformazione lineare in modo da farla coincidere con il canale I dell'immagine RGB. 

Questa operazione apparentemente complicata può essere fatta da PixInsight automaticamente grazie al Process LinearFit.

 Il primo passo è quello di estrarre dall'immagine RGB il canale I:

• Aprire il process ChannelExtraction
• Selezionare lo spazio colore HSI
• Deselezionare le caselle H ed S (non ci servono i canali di tinta e saturazione)
• Trascinare il triangolo blu del process sopra l'immagine RGB

Otterremo quindi una nuova immagine in bianco e nero con lo stesso nome dell'immagine RGB ma con il suffisso _I: questa immagine costituisce il riferimento per adattare l'immagine L.

• Aprire il process LinearFit
• Selezionare come immagine di riferimento il canale I dell'immagine RGB
• Trascinare il triangolo blu del process sopra l'immagine L

In questo modo PixInsight confronterà le due immagini pixel a pixel (ecco perché è necessario che siano allineate) e calcolerà la miglior trasformazione lineare che adatta l'immagine L all'immagine I

L'immagine I, a sinistra, e l'immagine L PRIMA di LinearFit con applicata la stessa STF: si nota che la luminanza è molto più luminosa della I

le stesse immagini DOPO LinearFit con applicata la stessa STF: ora le due immagini sono paragonabili in termini di luminosità

Dopo aver adattato la luminanza al canale I è giunto il momento di effettuare la fusione IRGB; l'operazione è molto semplice: tramite ChannelCombination si va a sostituire il canale I dell'immagine RGB con il nuovo L.

• Aprire il process ChannelCombination
• Selezionare lo spazio colore HSI
• Deselezionare le caselle H ed S (i canali resteranno invariati)
• Caricare nella posizione I l'immagine di luminanza
• Trascinare il triangolino blu del process sopra l'immagine RGB

In questo modo il canale L, con un segnale ed una risoluzione migliore andrà a sostituire completamente il canale I, lasciando inalterati H ed S e preservando così il colore.

ecco alcune immagini di dettaglio

Immagine RGB lineare	Immagine L lineare
Composizione IRGB Lineare
Spostare il mouse sopra l'immagine per vedere l'effetto dell'applicazione del canal L su RGB

Ed ecco l'immagine finale dopo l'elaborazione completa fare click per la versione a piena risoluzione