El proceso de calibrado y apilado de imágenes es esencial en la fotografía de cielo profundo (véase la siguiente entrada). Existen varios programas que lo hacen, pero creo que el mejor de ellos, por cierto de una empresa española, Pleiades Astrofoto, es el PixInsight. Describamos el funcionamiento del Script WBPP (Weighted Batch Preprocesssing) de dicho programa.
NOTA IMPORTANTE: Los amigos de PixInsight han reformado esta primavera de 2022 el módulo WBPP, por ello, al hablar de este módulo los resultados no se corresponden con la realidad. Es un trabajo actualizar lo que se dice con nuevas imágenes, procesos... Voy a esperar un tiempo a que PixInsight dé por concluido dicho módulo WBPP para actualizarlo en el blog. A cambio, próximamente voy a describir un script nuevo de PixInsight que automatiza casi todo el proceso.
Se supone que tenemos los archivos Light, Dark, Flat y Bias y que queremos apilarlos en un solo archivo MasterLight que mejore las imágenes que tenemos por separado como ha hemos mencionado al principio de la entrada. Una vez que tenemos instalado el PixInsight, para acceder al Script WBPP seguimos la ruta SCRIPT / BATCH PROCESSING / WEIGHTED BATCH PREPROCESSING
Una vez que entremos tendremos la opción de realizar el calibrado y apilado, pero tendremos que tener cuidado, ya que este es un proceso riguroso, y si realizamos mal algún paso los resultados no serán los deseados. Por ejemplo, doy una imagen simple y otra apilada de M52 + NGC7635 (Nebulosa de la Burbuja). Se insiste en que el calibrado y apilado optimiza los resultados.
Es evidente que tomar los 4 tipos de imágenes y calibrarlos adecuadamente mejora los resultados. Ahora bien, si con los mismos tipos de imágenes realizamos mal el proceso de calibrado, los resultados pueden no ser los esperados (doy un ejemplo de mal apilado con las mismas imágenes anteriores). Por lo pronto parece que ha habido un mal proceso con los Flats, ya que se produce como un contraviñeteo (la parte exterior de la imagen más clara que el centro)
Bien. Queda claro que hay que calibrar y apilar para mejorar los resultados de las fotos individuales, y queda claro que hay que hacerlo adecuadamente. Volviendo al PixInsight, había un Script muy sencillo para apilar de manera automática que lo hacía y bastante bien, el Batch Preprocessing (BPP). El tema es que los chicos de PI dan al BPP por obsoleto (no lo van a actualizar más) y en su lugar hay otro script que lo sustituye, el Weighted Batch Preprocessing (WBPP). ¿Merece la pena pasarse del BPP al WBPP? Doy otro ejemplo. Ambas imágenes surgen de los MISMOS archivos y MISMA imagen de referencia, por lo que la comparación es muy fiable.
Aunque no hay demasiada diferencia, ambas imágenes están muy bien a falta del procesado final, si nos fijamos en la parte de la nebulosa de la burbuja, se ve algo mejor en la imagen de la derecha, apilada con WBPP. Parece ser que sí, que es conveniente pasarse al WBPP. A cómo usarlo para optimizar los resultados se dedica lo que queda de entrada.
Una vez que entramos en el Script WBPP, vemos que posee 6 pestañas. Las 4 primeras son muy parecidas a las del anterior Batch Preprocessing. Paso a describirlas.
La primera pestaña es la que nos permite añadir archivos Bias. En realidad las 4 primeras pestañas son muy parecidas al anterior Script BPP (Batch PreProcessing a secas). Los archivos Bias se añaden pulsando en el tercer botón de abajo, y al hacerlo adecuadamente han de aparecer arriba a la izquierda los diferentes archivos Bias o en su lugar un archivo MasterBias (situación de la imagen).
Yo suelo trabajar con archivos MasterBias, ya que son archivos cuya generación requiere muchos recursos y como hemos visto, el generarlos no depende de otros archivos, por lo que tengo varios de ellos a varias temperaturas y al cargar MasterBias ya realizados le quito al ordenador muchos cálculos.
En Image Integration dejamos los parámetros por defecto. Como se supone que tenemos muchos archivos Bias la opción de Average (media) con Winsorized Sigma Clipping (exclusión de valores extremos según la desviación típica sigma).
Por último, a diferencia del BPP, si cargamos un MasterBias no es necesario precisarlo, al hacer el calibrado el WBPP lo reconoce como tal.
Tras los Bias se añaden de manera análoga los Darks, y a su vez de manera idéntica a como se usaba en BPP. Usamos para ello el botón +Darks, éstos nos aparecerán cargados arriba a la izquierda y los parámetros de Image Integration los dejamos en un principio sin cambiar. A diferencia de los Bias, sí suelo pedir que los Darks los calibre a partir del MasterBias, pero también podría guardar archivos MasterDark y quitarle más cálculos al ordenador.
Lo mismo que se hace con los Bias y los Darks se hace con los Flats. Aquí entiendo que no tiene sentido usar archivos MasterFlats guardados, ya que los Flats dependen de la orientación de la cámara réflex, del enfoque… por lo que son tan característicos como los archivos Lights.
El hecho es que se cargan igual que los Bias y los Darks, se muestran arriba a la izquierda y en un principio no tocamos los parámetros del Image Integration.
Sí existen ciertos cambios respecto BPP en la pestaña Lights, que antes era por cierto la última . El primer cambio, además de tener 2 pestañas detrás, es que aparecen tres opciones en el centro abajo, Subframe Weighting, Image Registration e Image Integration. Comento lo más relevante para mí.
Para mí la novedad más interesante es el Subframe Weighting, ya que está relacionada con el nombre del Script. La idea es la siguiente; el PI cuando se encuentra con una imagen la lee, y detecta el número de estrellas, si estas son circulares o elípticas… Si por ejemplo analiza dos imágenes del mismo motivo y en la primera lee 267 estrellas y 240 en la segunda, y en la primera las estrellas poseen una excentricidad media de 0’005 y en la segunda de 0’009 (la circunferencia posee excentricidad 0, a medida que nos alejamos de 0 la circunferencia se vuelve más elíptica), llegaremos a la conclusión de que la primera imagen es mejor que la segunda.
Antes, con PI, en el módulo Subframe Selector nosotros podíamos grabar unas fórmulas de ponderación como 35*(1-(FWHM-1)/1.75)+5*(1-(Eccentricity-0.3016)/0.3948)+10*(SNRWeight-0.8)/7.882+50 para que el PI estableciera de la serie de imágenes cuál era mejor, para que a la hora de apilarlas moviera al resto para que coincidieran con la mejor.
Esta opción hace más intuitivo lo anterior; parte de que existen cuatro tipo de objetos; Nebulosa, galaxia, cúmulo y por número de estrellas, según el caso, a cada uno le asigna una ponderación (por ejemplo, en un cúmulo el peso de la excentricidad de las estrellas, si son redondas o no, debe ser importante, en una galaxia no tanto), pero nos deja a nosotros de forma sencilla su modificación. Los parámetros que se recogen y susceptibles de que cambiemos su importancia a la hora de medir las imágenes son:
- FWHM (full width at half maximum) nos habla de lo picuda o no que es una campana de Gauss del brillo, contraste… (lo que sea que se mida). Está relacionado con la desviación típica de los valores.
- Eccentricity; excentricidad, mide la circularidad de las estrellas
- SNR; tasa señal-ruido
- Number of stars; mide el número de estrellas de la imagen
- Pedestal
Con esto, el WBPP nos dota de una herramienta para que nosotros establezcamos los parámetros que debe usar para leer las imágenes, y a partir de ahí, una vez que las lea y consiguientemente sepa decir cuál es la mejor imagen, podemos delegar en él que establezca cuál ha de ser la imagen de referencia marcando, abajo a la derecha, AUTO, en Registration Reference Image.
Eso sí, el que el PI considere que una imagen es la mejor no significa que ésta sea perfecta. Es muy conveniente antes de delegar en él que las veamos todas y borremos del proceso aquellas que individualmente no estén bien (por movidas, estrellas no puntuales, nubes…) porque si el PI elige de referencia una imagen con estrellas movidas, cuando intente alinear el resto de imágenes a ésta, el proceso fallará sí o sí. Bajo este punto de vista es mejor tomar de referencia una imagen con las estrellas bien enfocadas, aunque no sea la mejor imagen, que una mejor imagen con las estrellas movidas.
Así como IMAGE INTEGRATION. Si tenemos al menos unas 10 imágenes Light lo dejaremos en Average con Winsorized Sigma Clipping, que es la opción más efectiva para eliminar el ruido e incrementar la SNR.
Muy importante; si desmarcamos la pestaña IMAGE INTEGRATION, que es lo que recomienda PI, sólo se produciría la calibración de los archivos LIGHT, pero no se apilarían en uno solo (PI recomienda hacer la integración de manera aparte para optimizar resultados), pero entonces el WBPP no finalizaría dando el MasterLight.
Dicho esto (salvo lo referente al ponderado del Subframe Weighting todo estaba y se hacía igual en el anterior BPP), nos pasamos a la pestaña más interesante de todas, CALIBRATION, donde está el núcleo de los procesos que se hacen en la calibración.
Al pulsar en esta pestaña nos aparece la ventana de la calibración. Antes de describirla, si no lo hemos hecho antes en la ventana dedicada a los Lights, marcamos abajo a la derecha lo referente a la REGISTRATION REFERENCE IMAGE y al OUTPUT DIRECTORY.
En efecto, abajo a la derecha marcaremos AUTO en el Registration Reference Image (que sea el WBPP quien con las ponderaciones grabadas y descritas anteriormente elija la mejor de las imágenes). Eso sí, que las hayamos visto antes y hayamos eliminado aquellas que estén movidas o las estrellas no sean lo suficientemente puntuales o el integrado posiblemente fallará. Y elijamos también una carpeta, Output Directory, a la que vayan todos los archivos de calibración (si no marcamos esta carpeta el WBPP no arrancará y nos avisará del error)
Dicho esto, la ventana de la calibración, núcleo del proceso, es la siguiente:
Nos centramos en la parte de la izquierda. Como vemos, el WBPP nos ha puesto en limpio los archivos que hemos insertado, su tipo, su número y su duración.
No vamos a poder tocar nada en los BIAS, pero sí tenemos cosas por hacer en los dos siguientes, DARK, FLAT y LIGHT. Le digo lo que debe poner para que todo funcione bien, al menos como lo hacía el BPP, si bien le digo que el WBPP tarda algo más porque hace más procesos como el de medición, aunque como hemos visto optimiza más las imágenes.
En un principio no vamos a poder tocar nada de los BIAS, y tampoco nada de los DARK, Vemos que que las opciones arriba a la derecha, Calibration Settings y CFA Settings, están bloqueados. No es del todo cierto... si en las opciones de FLATS y LIGHTS trasteamos mucho podremos elegir si los DARK contienen o no BIAS. Aunque por defecto está activo que los DARK contienen BIAS, si en algún momento nos diera la opción de desactivarla, la dejaríamos activa (además el propio WBPP nos sugeriría dejarla activa). Nuestros DARK contienen ruido BIAS. Resumiendo, las opciones BIAS y DARK las dejamos tal cual.
Vamos a la opción FLATS.
Esta calibración de los Flats está bien, pero existe una opción de calibración mejorada. Vamos a buscarla.
Nos vamos arriba a la derecha, en CALIBRATION SETTINGS, y aunque la opción Auto siempre es conveniente, en la primera pestaña cambiamos AUTO por BIN 1 seguido por la duración de los Darks, en este caso 245'80s, así como marcaremos la pestaña OPTIMIZE MASTER DARK. Con ello le decimos al WBPP que queremos calibrar los FLATS teniendo también en cuenta los archivos DARK, y por ello el diagrama de calibración queda de la siguiente manera:
Ya tenemos hecha la parte de calibración de los FLATS. Vamos, para terminar, con la calibración de los archivos LIGHT. Si le damos a ver el flujo, por defecto tenemos lo siguiente:
Marcamos las tres opciones arriba a la derecha; desmarcamos los dos AUTO de los Dark y Flats, y elegimos optimizar el MasterDark. Veremos que a medida que vamos marcando las opciones se nos van activando las informaciones de la parte de la izquierda, y ninguna queda tachada o en gris. Tras esto ya habremos conseguido cambiar el diagrama de calibración por el siguiente, óptimo.
Óptimo porque por lo pronto usa todos los archivos Master. Queda un detalle muy importante, asegurarnos de que la imagen final esté a color.
Nos vamos a CFA Settings, y lo activamos (le decimos que la imagen tiene color), y cambiamos el AUTO por el modelo Bayer de nuestra cámara; en el caso de las Canon es RGGB. Nos fijamos que al activar esta opción nos da un error. En la fila de los LIGHT, en Status aparece un símbolo de prohibido y el WBPP nos dice que el error viene de no considerar que los FLAT también son imágenes de color, y no va ser posible calibrar una imagen a color (Light) con otra en blanco y negro (Flat). A pesar de todo, le damos a la opción APPLY TO ALL LIGHT FRAMES.
Pero el error hay que corregirlo, así que nos volvemos a ir a los FLATS y marcamos la opción CFA, le decimos al WBPP que los Flats también poseen color, y le pedimos que se aplique a todos los Flat Frames.
Misión cumplida. Ya no hay ningún mensaje de error, las dos calibraciones poseen el diagrama de flujo óptimo:
Las imágenes se han marcado a color con el patrón de Bayer de nuestra cámara, todas las opciones de la parte de la izquierda están activas
Y además, si le damos al DIAGNOSTIC de abajo a la derecha, nos aparece la siguiente información:
Esto es, el único aviso/error que encuentra es que el MasterDark no posee la misma duración que los archivos Lights.
Lo primero es que esto no es trascendente, que las fotos Lights se hayan hecho de una duración de 244'10 segundos y los Darks con 245'8 segundos, es una coincidencia del 99'31% en este caso, por lo que no va a haber mucha discrepancia entre el ruido térmico al tomar los Lights y el recogido al tomar los Darks. El motivo de la misma es que las baterías de los intervalómetros digitales no siempre están al 100%, y aunque siempre le pida exposiciones de 240 segundos, hoy a lo mejor me da fotos de 240'37 segundos y en 2 semanas, con las pilas más gastadas, 241'03. Si también añadimos el tiempo que la cámara usa en cerrar el archivo RAW, que también depende de la batería de la cámara, por esos 240 segundos ideales nos vamos a unos 244 o 245 y pico. Esto puede paliarse si el mismo día que hacemos los LIGHTS hacemos los DARKS, pero como digo esta pequeña discrepancia similar a un 0'5% no es importante, es un warning de un proceso perfeccionista y no un error.
Con estos parámetros, y la opción de aplicar IMAGE INTEGRATION de los LIGHTS, deberíamos obtener un MasterLight perfectamente calibrado.
Queda una última pestaña, la del POST-PROCESO, que no es tan trascendente como la ventana del calibrado
Por último, una de las mejoras del WBPP es la siguiente. Imaginemos que queremos captar un objeto muy difuso que requiere un tiempo de integración muy elevado, superior a una noche. Podemos tomar Lights y sus Flats durante varias noches, tener también sus Darks y sus Bias, y a la hora de usar el WBPP agruparlos por noches. Esto es, que no vayan todos los Lights o todos los Flats a la misma bolsa, sino que podremos decir que estos son los Lights de la noche 1 que se van a calibrar con éstos que son los Flats de la noche 1, estos son los Lights de la noche 2 que se van a calibrar con éstos que son los Flats de la noche 2, etc. Esto es, es una mejora (no la incluía el BPP) que permite hacer calibrados y apilados más complejos.
(Por desarrollar).
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