NordAmerica - Ottenere colori stile Hubble palette con una DSLR, utilizzando un filtro L-Enhance

Ho provato ad ottenere un'immagine stile Hubble palette da dati acquisiti con una DSLR, utilizzando un filtro L-Enhance, fotografando la maestosa nebulosa Nord America

Il soggetto

Molto alta nel cielo estivo, almeno dalle mie latitudini in Italia Centrale, svetta la maestosa nebulosa Nord America e la sua vicina nebulosa Pellicano. Queste nebulose ad emissione sono entrambe forti sorgenti hα e Oiii, e per questo sono particolarmente adatte per l'astrofotografia narrowband, anche da cieli inquinati.

La mia attrezzatura widefield mi permette di inquadrare l'intero complesso in una singola foto, con un ampio margine per il dithering.

La ripresa

Ho scattato, come di consueto, dal giardino della mia casa ai margini dell'area urbana di Arezzo, dove l'inquinamento luminoso è piuttosto evidente (circa Bortle 6-7). Comunque la parte meno inquinata del mio cielo è quella che guarda verso Est e Nord, e il soggetto culmina quasi allo zenith, per cui le premesse non sono così negative. Ho utilizzato scatti di due sessioni differenti. Questa calda estate senza dubbio impatta negativamente su una DSLR non raffreddata: gli scatti della prima sessione sono visibilmente più rumorosi a causa di una temperatura dell'aria di circa 26-27 °C, più alta di 5-6 °C rispetto alla seconda sessione.

Ecco le specifiche del mio setup narrowband, sto usando una vecchia ma ancora funzionante Canon EOS 1100D, modificata full-spectrum e un filtro Optolong L-Enhance a doppia banda stretta.

Data la banda stretta e la buona guida della mia G11 ho utilizzato pose di 10 minuti a ISO1600. Questo ha garantito una buona esposizione delle parti più deboli della nebulosa, al prezzo di sovraesporre le stelle più brillanti.

0. Pre-Processing

Per il pre-processing ho utilizzato lo script WeightedBatchPreprocessing di PixInsight, lasciando la maggior parte delle impostazioni di default. Ho utilizzato un intero set di immagini di calibrazione, incluse bias, flat e dark, come descritto nel diagramma sottostante. In particolare ho riscontrato il bisogno dei dark frames per correggere un fastidioso amp glow: ho scattato molti dark frames per creare una piccola libreria, tentando di avvicinarmi il più possibile alla temperatura dei light, verificando il dato di temperatura del sensore contenuto nei file raw della fotocamera. Inoltre ho utilizzato 100 bias per creare un Superbias utilizzando Pixinsight.

L'immagine sottostante mette a confronto in un crop 1:2 un singolo scatto da 600 secondi (al quale sono stati applicati soltanto Debayer e Autostretch ) con l'integrazione di 29 scatti calibrati da 600 secondi con una DrizzleIntegration 2x(anche in questo caso, l'Autostretch è stato applicato e l'immagine è stata ricampionata per ottenere la stessa dimensione nonostante il drizzling). Grazie al filtraggio narrowband e al lungo tempo di esposizione, la nebulosità è chiaramente visibile con discreti dettagli anche nello scatto singolo.

1. DBE e estrazione dei canali narrowband

Ho iniziato l'elaborazione in PixInsight con un sempliceDynamicBackgroundExtraction per neutralizzare il gradiente di inquinamento luminoso, poi ho estratto i canali e Oiii dall'immagine a colori, utilizzando un mix dei canali R, G e B. Come regola di base è certamente possibile utilizzare il canale R per l' e un misto dei canali B e G per l'Oiii, ma ho scelto di utilizzare un mix leggermente più complesso utilizzando PixelMath: dato che l'immagine a colori non è caibrata e l'elaborazione ha fini esclusivamente artistici, ho utilizzato la combinazione che mi è piaciuta di più, partendo da valori empirici che ho trovato nel Web e in alcuni forum.

Questi sono i due canali in banda stretta che ottenuto, a cui ho applicato soltanto l'Autostretch e una DynamicBackgroundExtraction. Riguardao al filtro L-Enhance, mentre la banda hα ha un'ampiezza di 10 nm, quella del Oiii è più grande, circa 24 nm, e include anche la maggior parte della banda Hβ. Il canale Oiii è visibilmente più rumoroso (nonostante questo non sia evidentissimo nell'immagine ridimensionata) e ha stelle più invadenti a causa della banda più larga: questi problemi saranno affrontati nei passaggi seguenti.

2. Elaborazione dei canali in banda stretta: Deconvoluzione

Ho inizialmente elaborato i due canali in banda stretta separatamente. Come esempio vi mostrerò soltanto i passaggi effettuati nel canale Oiii: l'elaborazione del canale hα ha gli stessi passaggi, è soltanto un po' più semplice dato che i dati hα sono più puliti.

Su questi dati sottocampionati e integrati con drizzling è utile un passaggio iniziale di deconvoluzione. Ho dapprima generato una Point Spread Function personalizzata utilizzando il processo DynamicPSF, poi ho regolato i parametri del processo Deconvolution per ottenere un buon risultato cercando di non elevare troppo il rumore. Impostare correttamente i parametri della deconvoluzione richiede un certo numero di tentativi e prove, e un minimo di esperienza. Un'ottima trattazione su questo argomento si trova nel sito di Jon Rista: https://jonrista.com/the-astrophotographers-guide/pixinsights/proper-use-of-regularized-richardson-lucy-deconvolution/

Ecco il risultato della deconvoluzione su un crop 1:2 centrato sul muro del Cigno, con applicato un Autostretch . Il risultato è abbastanza impressionante e l'immagine guadagna in nitidezza e dettaglio.

2. Elaborazione dei canali in banda stretta: Denoise and riduzione stelle

Come di consueto ho utilizzato una procedura di riduzione del rumore in due passaggi. Il primo passaggio con TGVDenoise utilizzando una maschera a basso contrasto, per ridurre il rumore ad alta frequenza, e il secondo passaggio con MultiscaleMedianTransform per ridurre ulteriormente il rumore a bassa frequenza. Potete apprezzare il risultato nell'immagine sottostante. Ho anche ridotto la dimensione delle stelle più brillanti utilizzando una maschera e il processo MorphologicalTransformation per contenere l'alone bluastro che sarebbe risultato dalla fusione di quest'immagine con il canale hα.

3. Fusione dei canali

Ho provato diverse combinazioni per la fusione RGB utilizzando PixelMath. I risultati migliori li ho ottenuti con una semplice fusione HOO e una fusione blended channels, in cui il canale verde è ottenuto con un mix 40-60% dei canali hα e Oii. Alla fine ho deciso di procedere con l'elaborazione utilizzando l'immagine HOO. Ecco un confronto tra le due fusioni con applicato un passaggio di BackgroundNeutralization.

4. Riduzione delle stelle

Questo passaggio di riduzione delle stelle è importante per valorizzare la nebulosità in una regione densa di stelle. L'effetto è ottenuto con il processo MorphologicalTransformation utilizando un'adeguata StarMask, in due passaggi successivi. 

5. Stretch

Il risultato migliore l'ho ottenuto con MaskedStretch, che consente di ridurre ulteriormente l'invadenza delle stelle.

6. LocalHistogramEqualization

Per sottolineare i dettagli e aumentare il contrasto locale, ho utilizzato il processo  LocalHistogramEqualization con una configurazione non troppo aggressiva, in maniera da ottenere un effetto naturale.

7. Correzione curve

Il processo CurvesTransformation è molto potente: l'ho utilizzato non soltanto per correggere il contrasto generale dell'immagine, ma anche per alterarne i colori. Utilizzando un'immagine in Hubble palette come riferimento, ho lavorato principalmente sui controlli a, b e c. Sfruttando le differenze tonali proprie di questo soggetto è possibile ottenere colori che ricordano quelli dell'Hubble Palette.

Ovviamente, questa rimane un'immagine in doppia banda, non una vera immagine Hubble palette in tre bande strette. Senza avere alcuna pretesa scientifica, questa è soltanto una scelta artistica, che mira ad ottenere un effetto piacevole. 

8. Regolazione del punto di nero e DarkStructuresEnhance

Gli ultimi passaggi in Pixinsight consistono in una regolazione del punti nero con il processo HistogramEqualization, e poi nell'utilizzo dello script DarkStructureEnhance per aumentare ulteriormente il contrasto delle parti più scure di questo bellissimo complesso nebulare.

9. Correzione finale in Photoshop

Per la correzione colore finale sono passato a Photoshop, in particolare ho utilizzato il versatile Controllo Colore Selettivo, molto utile in questo caso per ottenere l'effetto Hubble palette, aumentando la saturazione e intervenendo sulle singole tonalità.

Ecco l'immagine finale, alla piena risoluzione di 3402×2637 pixel.

Conclusioni

Non pensavo di poter ottenere un'immagine del genere con una vecchia DSLR, un filtro dual-narrowband e dati sottocampionati. Un problema visibile è l'assenza del colore nelle stelle. Ho provato più volte ad ottenere stelle RGB dai canali in banda stretta utilizzando il metodo Ballesteros, ma senza avere molto successo a causa dell'eccessiva saturazione dovuta alla lunga esposizione. Una soluzione possibile potrebbe essere scattare le stelle separatamente e unire le due immagini, cosa che proverò probabilmente nel mio prossimo progetto.

Nel frattempo, grazie per la vostra attenzione, e cieli sereni a tutti!

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