Het stretchen van je histogram: Van zwart beeld naar sterrenstelsel
Waarom is een grijs beeld eigenlijk zo saai?
Een onbewerkte opname van een sterrenstelsel is eigenlijk een gigantische bak met data die heel voorzichtig is opgeslagen. De meeste beeldbewerkingssoftware slaat je data op in een 16-bit bestand.
Dat betekent dat er 65.536 mogelijke helderheidswaardes zijn. Maar je object, dat prachtige nevelachtige stelsel, gebruikt misschien maar een honderdtal van die waardes, en die zitten allemaal heel dicht bij elkaar.
Ze zitten in een smalle bundel aan de linkerkant van je histogram. Je monitor kan dat niet zien. Je monitor kan ongeveer 256 helderheidsniveaus weergeven.
Als je die smalle bundel data rechtstreeks op je scherm projecteert, dan is het verschil tussen het donkerste en het lichtste pixel zo klein dat het een egaal grijs vlak lijkt. Je oog ziet geen contrast.
Het stretchen van je histogram is simpelweg het uitrekken van die smalle bundel data, zodat hij de volledige breedte van je beeld (en je monitor) inneemt. Stel je voor dat je een bak met verf hebt met maar twee tinten grijs. Daar schilder je een muur mee en je ziet geen verschil. Voeg je nu een beetje wit en een beetje zwart toe en meng je het uit, dan ontstaat er schaduw, licht en diepte.
Dat is precies wat we doen. We nemen je data, die nu nog in een hoekje zit, en verdelen het over de volledige 0-255 schaal.
Zonder deze stap blijven de details in het sterrenstelsel verborgen onder de achtergrondruis. De heldere delen zijn te donker, de donkere delen zijn té donker. Het histogram is je gids. Een smalle piek aan de linkerkant betekent: tijd om te stretchen.
De magie van het histogram: van stapel naar schat
Stel, je hebt je stacked beeld geladen in PixInsight. Je opent het histogram-gereedschap (de Histogram Transformation).
Wat je ziet is een grafiek. Helemaal links is pikzwart, helemaal rechts is felwit.
In het midden zie je een smalle berg, je data. De meeste van je pixels zitten in die berg. De berg ligt vaak laag, dicht bij de nul-lijn aan de linkerkant.
Ons doel is om die berg te verplaatsen en uit te rekken. De meest basale stap is de 'Shadow Point' of zwartpunt. Dit is het driehoekje onderin de grafiek aan de linkerkant. Schuif je dit opzij?
Dan zeg je tegen je software: "Alles wat nu links van deze streep zit, maak je écht zwart." Dit verwijderd de vale gloed van lichtvervuiling en geeft meteen diepte.
Daarna pak je het middelste driehoekje, de 'Midtones' of midden tonen. Dit is de krachtigste knop.
Schuif je deze naar rechts? Dan pak je de data van je stelsel en trek je hem open. De piek rekt uit.
De details in de spiraalarmen en het kerngebied komen tevoorschijn. Je moet hier voorzichtig zijn; te snel en je krijgt 'clipping' (gaten in je data) of te veel ruis.
Als laatste is er het witpunt, het driehoekje rechts. Dit bepaalt waar je helderste pixels wit worden. Vaak laat je deze even met rust aan het begin.
Je wilt eerst de diepte in de schaduwen vastleggen voordat je de highlights aanpakt. Een goed gestretchte histogram ziet eruit als een mooie, gelijkmatige verdeling van links naar rechts, zonder rare gaten of pieken.
De methodes: handmatig versus de Auto
Er zijn een paar manieren om je histogram te stretchen. Naast de 'Histogram Transformation' in PixInsight, kun je ook curven in Photoshop gebruiken voor astrofotografie om je data verder te verfijnen.
Dit is een betaalde software (licentie rond de €270), maar het is de gouden standaard.
Je kunt hier extreem nauwkeurig werken. De interface ziet er wat ingewikkeld uit, maar het werkt als een treur. Je zet je beeld erin, en je sleept die driehoekjes.
Een andere populaire tool is de 'Screen Transfer Function' (STF) in PixInsight. Dit is de automatische variant.
Als je op het 'Auto Stretch' knopje drukt, configureert PixInsight een tijdelijke weergave die je data direct zichtbaar maakt. Dit is perfect om snel te zien wat je hebt vastgelegd. Zodra je tevreden bent met het resultaat, wil je wellicht je mooiste astro-foto op groot formaat afdrukken. Voor degenen die gratis software gebruiken, zoals DeepSkyStacker (DSS) of GIMP, werkt het bewerkingsproces net iets anders.
In DSS kun je de 'Levels' aanpassen. In GIMP gebruik je 'Kleuren' -> 'Levels'.
Je zult daar dezelfde principes toepassen: schuif de schuifjes aan de linkerkant en het midden om de data open te trekken. Het vereist iets meer handmatig werk, maar het principe is identiek. De keuze hangt af van je workflow.
Beginners starten vaak met de Auto Stretch om te zien wat er in hun data zit. Gevorderden doen dit vaak handmatig om meer controle te houden over het ruisniveau en de algehele look.
De 'Grote Sprong' versus 'Stapje voor Stapje'
De Auto is een hulpmiddel, geen eindstation. Een veelgemaakte fout is het in één keer openzetten van de midtones. Je schuift het middelste schuifje van 0,50 naar 0,10.
Je ziet meteen je stelsel verschijnen! Wow! Maar kijk eens goed.
De achtergrond is nu waarschijnlijk groen of oranje geworden en je zit vol met digitale ruis.
De data is niet netjes uitgerekt, maar geforceerd. Een betere aanpak is de 'Apply' methode. In PixInsight kun je de Histogram Transformation instellen en dan op 'Apply' drukken.
Dit doet de stretch. Vervolgens draai je de instellingen terug naar de beginstand en druk je nog een keer op 'Apply'.
Herhalen is het sleutelwoord. Drie of vier keer een milde stretch is vaak beter dan één extreme stretch. Waarom werkt dit beter? Omdat je de data langzaam opbouwt.
Je geeft de software de tijd om de ruis te beheren. Je bouwt het contrast langzaam op.
Het resultaat is een schoner beeld met meer diepte. Als je met de handmatige 'Levels' in GIMP werkt, doe je dit door steeds kleine stapjes te zetten en het resultaat te bekijken.
Praktische tips voor het perfecte resultaat
Het stretchen is een kunst die je leert door te doen. Elke dataset is anders.
- Check je ruis voordat je begint
- Gebruik een 'Subtractive Gradient
- Let op de kleuren
- Ken je materiaal
Een opname vanaf een donkere locatie (Bortle 1) heeft minder werk nodig dan een opname vanuit een lichtvervuilde achtertuin (Bortle 7).
Houd hier rekening mee. Voordat je überhaupt aan het stretchen begint, moet je je ruis hebben verwijderd (Noise Reduction). Als je je data gaat stretchen, rek je ook de ruis op.
Dus eerst ruis verwijderen, dan stretchen. Gebruik tools zoals Topaz DeNoise AI (ca. €80) of de ingebouwde AI Denoise in PixInsight.
Voordat je je histogram strekt, zorg je dat je de achtergrond gelijkmatig grijs is. Gebruik de Dynamic Background Extraction (DBE) in PixInsight of GradientXTerminator (ca. €60). Een egale achtergrond zorgt ervoor dat je histogram niet scheeftrekt door lichtvervuiling. Als je histogram stretcht, kan de kleurbalans veranderen.
Je beeld kan roze of groen worden. Dit is normaal. Gebruik later de 'Color Calibration' of 'Photometric Color Calibration' in PixInsight om het wit weer wit te maken.
Met een camera als de ZWO ASI533MC Pro (ca. €1200) of een oude DSLR zoals de Nikon D5300 (tweedehands ca. €250), deinstretch je ongeveer hetzelfde. Het gaat om de data, niet om de camera. Zorg voor voldoende data (liefst 10+ uur integratie) voor donkere stelsels, waarbij je met de juiste software voor smart telescopes het maximale uit je opnames haalt.
Uiteindelijk is het stretchen van je histogram de stap waarbij je data transformeert naar kunst. Het is het moment waarop je de oneindigheid van de ruimte zichtbaar maakt.
Neem de tijd, experimenteer en geniet van het proces. Dat ene zwarte vlak op je scherm is zojuist een venster op een ander sterrenstelsel geworden.