Processamento gratuito de astrofotografia! Siril e Graxpert

Artigo novo! Meu fluxo de processamento de astrofoto usando programas gratuitos. Pra este tutorial, vamos usar:

  • Siril, para edição geral, o “coração” do nosso processamento, junto com alguns plugins e scripts:
  • Graxpert, pra eliminar gradientes, remoção de ruído e aumento de nitidez. Funciona também como programa separado.
  • Veralux Hypermetric Stretch (baixado pelo Siril)

Não vou entrar no detalhe do empilhamento agora. Podemos falar sobre isso depois, mas agora vamos focar no processamento a imagem já empilhada. Algumas imagens pra aprendizado podem ser encontradas em:

Pra trabalharmos na mesma imagem, vou disponibilizar uma das minhas imagens empilhadas (é um arquivão de 406 Mb):

Neste tutorial, não vou entrar em detalhes sobre imagens de planetas. Por hora, só vou dizer que o processamento é completamente diferente.

Importante notar que processar é diferente de editar. Processar é tratar uma imagem com ajustes únicos que são aplicados a toda a imagem, enquanto editar significa tirar e colocar elementos.

Antes de entrar diretamente no processamento, vamos descrever a finalidade de cada etapa do processamento. Depois, em cada passo, vamos aprofundar um pouco mais. Esta é a sequência que eu sigo, e não necessariamente é a melhor sequência.

  1. Instalar e configurar cada aplicativo no Siril.
  2. Configurar diretório e trabalho no Siril
  3. Visualização da imagem no Siril: Ao abrir uma imagem, tudo o que vemos vai ser uma imagem bem parecida com o que vemos ao olhar pro céu à noite. Pra ver o que realmente há na imagem, aplicaremos uma função de transformação de tela (que não mexe na imagem, mas como ela é exibida), também conhecida como Autostretch (autoesticamento).
  4. Remoção de gradiente: Devido à poluição luminosa, a imagem resultante vai apresentar gradientes. O primeiro passo do processamento é tornar esta imagem mais homogênea.
  5. Plate solving: O objetivo é identificar exatamente a porção do céu sendo fotografada: coordenadas celestes do centro da imagem e dos quatro cantos, assim como a rotação da imagem. No nosso caso, a imagem já está resolvida, mas é legal saber.
  6. Colorimetria e correção: da mesma forma que uma foto terrestre precisa ter o balanço de branco ajustado, uma astrofoto precisa ter correção de cor, especialmente quando são usados filtros de banda estreita, que têm desvio de cor bem forte.
  7. Esticar a imagem: Até agora, toda a edição foi na imagem dita linear. Se desligarmos o Autostretch, tudo que veremos será uma imagem preta com algumas estrelas. Já falei sobre o esticamento de imagem, mas vamos botar a mão na massa.
  8. Ajustes finais de cor e curvas: refinamento do passo anterior. Neste ponto, estamos interessados em uma imagem bonitinha.
  9. Remoção de ruído.
  10. Enquadramento final.

Bora?

  1. Instalação e configuração.

Enquanto Siril e Graxpert são programas instaláveis, basta instalá-los a partir dos arquivos de instalação. Fácil.

Pra instalar o Veralux HyperMetric Stretch, vá no menu “botão hambúrguer”, depois em Preferences, Scripts e selecione Veralux HyperMetric Stretch. Estes scripts não ocupam muito espaço, então você poderia instalar vários. Recomendo instalar só os necessários pra não poluir muito sua interface.

A instalação vai acionar também a instalação de um interpretador python, que vai ser baixado uma vez só, automaticamente.

Em seguida, vamos configurar o Graxpert, assumindo que este já foi instalado. Vá em Preferences, depois em Miscellaneous, e configure a pasta onde está o executável do Graxpert:

Bora.

  1. No Siril, sempre temos que definir uma pasta (diretório) do projeto. Sugiro colocar o arquivo da imagem que vamos trabalhar em uma pasta dedicada. Neste caso, a edição será rápida, mas o empilhamento usa uma pasta específica. Além disso, uma edição mais rebuscada vai gerar vários arquivos auxiliares. Clique na casinha e selecione a pasta a ser usada pra gravar todos os arquivos do projeto.

Tá fácil.

Pra abrir nossa imagem, clique em “Open” e abra o arquivo que disponibilizei.

Ah, não! A imagem tá preta!!! É quase isso que vemos no céu, e nosso detalhe tá perdido nessa escuridão aí. Neste momento, a coisa mais importante é expandir a banda visível pro máximo, pois o Siril insiste em ajustar os limites mínimo e máximo do histograma da imagem.

image

Obviamente não há muito que possamos fazer com a imagem neste estado. O que fazemos então é aplicar uma função de tela, que vai expandir a parte escura do histograma somente pra visualização. Neste momento, esamos trabalhando com a imagem no estado linear. Pra aplicar a tal função de tela (autostretch), vamos selecionar:

Putz, não! Nossa imagem está verde!!!

Pra encurtar muito a história, tem dois fatores relevantes aqui. O primeiro é a matriz Bayer no sensor da câmera, que usa um padrão RGGB, que tem dois pixels verdes pra cada pixel vermelho ou azul:

O outro fator é o filtro usado, Orion SkyGlow Imaging, que é bastante similar ao Optolong L-Pro. Usaremos esta informação mais tarde.

De qualquer forma, neste momento temos um histograma em que o verde é bem mais luminoso que o vermelho e azul. Pra vermos a imagem com cor razoavelmente neutra, a função de tela vai expandir os canais verde, vermelho e azul de maneira diferente, desconectado (unlinked) um do outro:

Ufa! Nossa imagem parece razoavelmente normal agora.

“Normal” é uma forma de dizer. Nossa imagem está com um forte gradiente, que é quando a luz vem gradualmente de um lado específico. Sabemos que, no espaço, a única luz existente é a das estrelas e nebulosas de emissão (de luz). Estas estão tão longe de nós que chegam à Terra de forma bastante uniforme. Todos os gradientes são causados por poluição luminosa, ou até por reflexo da luz da Lua na nossa atmosfera. Pra eliminar estes gradientes, vamos usar o Graxpert, e usar a remoção de ruído por inteligência artificial. Há outras maneiras, mas essa é a mais fácil.

Vamos em Scripts > Python Scripts > Processing > Graxpert-AI.py

Se não aconteceu antes, vai acontecer agora de o Siril baixar o interpretador Python pra executar os scripts usados dentro do programa. Em seguida, vamos baixar os modelos de IA que vamos usar No caso, os mais recentes de remoção de gradiente (background extraction) e redução de ruído. Ao clicar em “Graxpert Model Manager”, pode-se baixar os ditos modelos que vamos usar.

Moleza até agora? Vamos então à remoção de gradiente. Há dois tipos de correção normalmente usados: subtração e divisão. A subtração costuma ser mais eficiente na remoção de gradiente, e a divisão costuma preservar melhor a cor. Neste tutorial, eu preferi usar a divisão. Note que estas duas correções são as mesmas usadas em qualquer programa de edição de imagem que use camadas (layers).

O segundo parâmetro é a suavidade (smoothing). Isso varia de acordo com o nível de poluição luminosa e características do telescópios. Pra quem me acompanha há algum tempo, eu venho batalhando contra reflexos internos, então usei o smoothing=0. Ao apertar Apply, o gradiente será removido após alguns poucos segundos:

Ainda sobrou um pouquinho de gradiente, mas como o Universo não é tão cinzento, este gradiente será removido mais tarde.

Amanhã eu continuo. Lembremos que ainda estamos na fase linear.

Neste momento, se clicarmos no botão de conexão/desconexão dos canais, veremos ainda uma imagem verde. Há várias formas de se sanar o problema, todas em Image Processing > Colocar Calibration:

  • Color Calibration: este método é o mais simples. Basta selecionar o fundo, e o Siril vai aplicar uma correção pra tornar aquela seleção de cor cinza neutra. Não é muito precisa.
  • Photometric Photo Calibration compara o fundo da imagem com o fundo capturado pela missão GAIA, e é mais preciso que o anterior.
  • Spectrophotometric Color Calibration vai levar em consideração a cor de cada estrela, o filtro usado na câmera e onde é a cor neutra. Esta pode ser uma galáxia espiral genérica (average spiral galaxy), pode ser uma classe de estrela específica, etc.

Photometric Photo Calibration e Spectrophotometric Color Calibration estarão desabilitadas, pois o programa não sabe exatamente que parte do céu é aquela.

Então vamos em Tools > Astrometry > Image Solver:

Como nossa imagem foi feita com um telescópio automatizado, as coordenadas celestes e características do telescópio já estarão preenchidas. Caso contrário, precisamos preencher a distância focal aproximada, a data e hora, e as coordenadas de um ponto dentro da imagem. Com isso, o programa é capaz de definir as coordenadas de cada ponto dentro da imagem. Este processo é chamado de Plate Solving.

Com a imagem resolvida, as opções Photometric Photo Calibration e Spectrophotometric Color Calibration estarão habilitadas. Vamos usar a segunda.

Por hora vamos usar a galáxia espiral genérica como referência. O filtro usado (eu sempre digo qual equipamento foi usado) é um Orion SkyGlow Imaging. A resposta espectral deste filtro é divuldaga pelo fabricante:

Mas este filtro não aparece entre as opções de filtro no Siril. Temos, porém o filtro Optolong L-Pro, que tem resposta espectral parecida:

A configuração da janela vai ficar assim:

Ao clicar em Ok, o Siril vai ler as coordenadas de várias estrelas da foto e comparar com a cor de todas estas estrelas na base de dados da missão GAIA e aplicar uma correção otimizada para todas as estrelas. Os gráficos de calibração azul/verde e vermelho/verde vão ser mostrados, pra avaliarmos se a correção foi razoavelmente precisa.

Agora nossa imagem já deve estar calibrada, podemos fechar os gráficos e o diálogo da calibração. Agora, clicando no botão de conexão/desconexão dos canais, a imagem vai ser razoavelmente similar, mostrando que a imagem está calibrada.

Depois de calibrar, há dois caminhos possíveis: ou se reduz o ruído ainda na fase linear, ou se estica a imagem e faz-se a redução de ruído depois. Sabendo que o esticamento vai aumentar brutalmente a intensidade das partes mais escuras da imagem, eu normalmente prefiro primeiro esticar (que vai esticar o ruído também) e depois remover o ruído. Mas cada algoritmo existente vai trabalhar de forma diferente, e vale a pena ler a documentação fornecida pelo desenvolvedor.

Vamos então ao esticamento. Já escrevi um tanto sobre este processo, mas desde então apareceu uma ferramenta muito interessante: o esticamento hipermétrico. Vou confessar que nem posso explicar bem como funciona, mas funciona muito bem e de maneira bem fácil. O único requisito pra esta ferramenta funcionar é a imagem ter sido calibrada pelo SPCC, que usamos no passo anterior.

O esticamento hipermétrico (que instalamos no começo do tutorial) pode ser acessado no caminho abaixo:

O legal desta ferramenta é que, mesmo nos valores iniciais já dá um resultado bem interessante. Explicando cada parâmetro:
0. Processing mode: Ready-to-use tem um controle bem simplificado de fatores. Acho desnecessário usar o scientific mode, que oferece mais controles.

  1. Sensor calibration: Como usamos uma câmera Ogma AP26CC, vamos usar o sensor desta câmera, o Sony IMX571. Na falta de informação do sensor, a calibração Rec.709 também funciona bem.
  2. Stretch Engine and calibration:
  • Target bg (background): o quanto queremos que o fundo fique escuro. O céu não é absolutamente preto, então eu evitaria deixar próximo de zero;
  • Log D é a “potência” do esticamento: quanto maior este número, mais os objetos brilhantes vão brilhar.
  • Protect b: proteção de altas luzes.
  1. Physics and Color Engine: este fator recupera a cor ao final do esticamento. Quanto maior o valor, maior a saturacão da imagem.

Lembre de colcoar a imagem no modo linear antes de aplicar o esticamento. Clique em Process e veja a imagem processada após alguns segundos.

Até tenho a K-3 II com o que a Pentax chama de AstroTracer embutido na câmera. Definem como “um GPS integrado e bússola eletrônica, que dispensa [em termos] montagens equatoriais caras, permitindo geotagging e a função para astrofotografia, rastreando estrelas através do deslocamento do sensor”.

Não é uma Brastemp mas está na lista de pendências para eu testar. Vou ler seu artigo para ver se me animo. O problema é que moro no RJ, capital, onde o céu não ajuda.

Acabei pegando este link também:

Já temos uma imagem bem respeitável. Mais um passo que pode ser dado é a redução de ruído. Também vamos usar o Graxpert.

Eu deixei todos os valores como estão, pois essa ferramenta é bem demorada. Mesmo no meu desktop com I7 de 13a geração e 32 GB de RAM, leva uns 10 minutos.

Onde eu moro não é nenhuma maravilha, mas é surpreendente o quanto a gente consegue obter com mais tempo de exposição. A maioria das minhas imagens hoje em dia usa cerca de 8 horas, pelo menos. Com céu bem limpo e sem poluição, uma hora já dá algo interessante. Sem um equipamento pra rastrear as estrelas, se torna um exercício de paciência pra fotografar um pouco, corrigir a posição, fotografar mais até ter um tempo decente pra integrar.

O @AFShalders também tem uma dessas e consegue bons resultados.

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O Astrotracer funciona bem mas é voltado mais para campo muito largo, com comprimentos focais entre 15 e 50 mm.

Dá para usar objetivas mais longas mas não é fácil se o alinhamento não estiver perfeito. Cheguei a fazer coisas interessantes com 135mm e exposições na casa de alguns segundos, mas é algo que tem uma curva de aprendizado meio braba.

Objetos como uma M31 são complicados pelo baixo brilho, uma vez fiz com uma 150mm, ficou aceitável. M42, M8 e NGC3772 são relativamente fáceis mas tem que usar no minimo uma 50mm para cropar depois.

As vezes é bem complicado fazer o ajuste de precisao nas Pentax pós K5. Tem que estar em um descampado mesmo e longe de objetos magnéticos. No final eu acabava usando o ajuste inicial mesmo.

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Vou tentar em algum momento experimentar astrofoto de razoável duração usando só a câmera e tripé. Talvez uma articulação pra ajudar a manter o enquadramento. Tem tempo que não faço nada assim.

Pra acabar, o corte. Mas essa parte é bem fácil. Marque uma janela, clique com o botão direito, crop.

Essa é a imagem que eu processei enquanto fazia este tutorial.

Ainda dá pra melhorar um pouco usando as curvas. Recomendo Veralux Curves, que tem várias opções além da ferramenta nativa do Siril. Com um tapinha na luminosidade (RGB/K) e saturação (S), este é meu resultado final, digno de publicação:

Espero que tenham gostado! Uma outra hora eu falo sobre empilhamento, mas não tem muito mistério.

Fui fazer e estou percebendo isso…

Estou indo ao interior de MG mês proximo. Vou levar a K3

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