Слово Photoshop вынесено в английский заголовок, но в пояснении есть оговорка: снимок обрабатывали в нескольких других программах. И саму галактику сняли ещё в 2019 году. Это повод разобраться в устройстве космической фотографии, а не сообщение о новом наблюдении Андромеды.[2]
Восемнадцать часов в одном снимке
Автор фотографии Кес Схерер работал из садовой обсерватории в Португалии. В изображение вошли 223 кадра с выдержкой по 300 секунд каждый.[2] В сумме это 18 часов 35 минут экспозиции. Перед нами результат долгого накопления света, а не один удачный щелчок затвора.
За время такой съёмки в поле зрения успевают попасть посторонние объекты. NASA перечисляет светлые параллельные дорожки от самолётов, длинные непрерывные следы спутников, короткие следы космических частиц и дефектные пиксели камеры.[2] На совмещённом изображении эти помехи оказываются рядом со звёздами и пылевыми полосами галактики.
У каждого следа своя история. Самолёт действительно пролетел над обсерваторией. Спутник действительно пересёк выбранный участок неба. Но если фотограф хотел показать строение Андромеды, воздушное движение над Португалией к этому строению отношения не имеет. Сохранить все полосы было бы честно по отношению к истории съёмки, но мешало бы рассмотреть её предмет.
В версии «после» помехи значительно ослаблены. По описанию APOD, для этого использовали Astro Pixel Processor, DeepSkyStacker и PixInsight.[2] Набор программ здесь любопытен сам по себе: обработка начинается задолго до привычного подбора контраста и насыщенности.
Как программа отличает спутник от звезды
Допустим, телескоп несколько раз снял одно и то же поле. Сначала кадры нужно совместить. DeepSkyStacker ищет звёзды, сравнивает их взаимное расположение и вычисляет сдвиг и поворот каждого изображения относительно опорного.[5] После этого одну и ту же область неба можно сравнивать на разных экспозициях.
Звезда остаётся на своём месте в совмещённой серии. Спутник движется: яркая полоса может пересечь выбранный пиксель на одном кадре и отсутствовать на остальных. Это даёт программе возможность заметить выброс яркости. В DeepSkyStacker для такой задачи есть, например, метод Kappa-Sigma Clipping: он последовательно исключает значения, слишком далеко отклоняющиеся от среднего, и рассчитывает результат по оставшимся.[5]
Астрофотограф Тревор Джонс в руководстве AstroBackyard объясняет практическое преимущество такого подхода. Из-за спутникового следа не обязательно выбрасывать всю экспозицию: можно исключить выбивающиеся значения отдельных пикселей, сохранив полезную информацию из остального кадра.[4]
Ещё проще понять идею на условных числах. Пусть один пиксель в трёх уже совмещённых кадрах имеет яркость 20, 240 и 21. Среднее окажется сильно завышено из-за единственного всплеска. Медиана, то есть среднее по порядку значение, равна 21. Это учебный пример другого метода сложения, а не реальные данные Схерера и не точный рецепт обработки его снимка. Медианное сложение также описано в документации DeepSkyStacker.[5]
Важно не приписывать автору конкретные настройки: APOD называет программы, но не раскрывает весь порядок действий.[2] Объяснение со сравнением кадров показывает общий принцип, а не восстанавливает чужую работу по готовой картинке.
Почему одного удаления полос мало
Камера приносит в изображение собственные дефекты. Поэтому астрофотографы используют калибровочные кадры. Тёмные кадры помогают учесть сигнал матрицы при закрытом объективе, а кадры равномерно освещённого поля нужны для поправок на неодинаковую чувствительность и затемнение по полю. DeepSkyStacker применяет эти данные при подготовке основного изображения.[5]
Сложение серии решает и другую задачу: позволяет улучшить отношение полезного сигнала к шуму.[4] Слабые детали легче рассмотреть, когда в распоряжении фотографа много экспозиций одного объекта. Затем изображению ещё требуется настройка отображения. Джонс отдельно подчёркивает: результат DeepSkyStacker — промежуточный файл, который он дорабатывает в графическом редакторе.[4]
Здесь у зрителя возникает разумный вопрос: а где заканчивается обработка и начинается рисование? Само название программы ответа не даёт. Гораздо полезнее спросить, что именно изменили и на каких данных основано изменение. Выявить неповторяющийся след по серии кадров и дорисовать отсутствующую деталь галактики — разные действия.
Что проверить у красивого космического фото
У этого примера есть сильная сторона: зрителю дали обе версии и перечислили помехи. Их можно сравнить на странице NASA, переключая кнопки Before и After.[2] Оригинал защищён авторским правом Кеса Схерера; наши иллюстрации к статье не воспроизводят его фотографию и не являются наблюдениями Андромеды.
Для других снимков полезно искать похожие пояснения. Кто снимал? Когда? Из скольких экспозиций собрано изображение? Какая обработка применялась? Если перед нами художественная реконструкция или иллюстрация, это тоже должно быть сказано в подписи. Такая информация рассказывает о достоверности больше, чем яркость картинки или слово «фотошоп» в комментариях.
И всё же обработанный кадр не превращается в вид из окуляра. В случае Схерера камера собирала свет на протяжении сотен экспозиций.[2] Сравнивать эту работу с мгновенным впечатлением человеческого глаза было бы неверно. Зато пара «до и после» позволяет увидеть обычно скрытую часть астрофотографии: сколько всего между нами и галактикой успевает оставить свой след.