Introducción

La técnica de aplicar imágenes de calibración "Flats" es muy utilizada en cámaras digitales (CCD, webcams, etc.). La intención es corregir la información capturada que ha sido afectada a problemas de iluminación desigual debido a defectos ópticos o partículas de polvo en el chip. Esta imagen de calibración se realiza haciendo una exposición corta sobre una superficie uniformemente iluminada, con la misma configuración y ángulos en que se tomaron las imágenes de datos. Ya que la respuesta del CCD es lineal, no importa que las exposiciones sean de distinta duración, ya que se puede reescalar el resultado (sólo importa tener una alta relación señal/ruido).

Si queremos realizar un procedimiento similar para el film, las cosas se complican bastante. Las técnicas para corregir el viñeteo, o iluminación desigual, son bastante conocidas desde hace tiempo: generar una imagen (o máscara) que reproduzca el perfil de iluminación de una fotografía, basándonos en los valores que podemos leer para el cielo. Estrictamente hablando dicha imagen no es sino que un pseudo-flat: una imagen de calibración generada de forma sintética a partir de la fotografía obtenida.

Ejemplo: Pseudo-flat generado a partir de una imagen a través de muestras e interpolando una función en dos dimensiones (usando PixInsight STD). Para ver la imagen original pase el cursor por sobre la imagen.

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Sin embargo, típicamente no se aplica este pseudo-flat en fotografías hechas con film de la misma manera con que se hace en imágenes digitales. Y eso es entendible por dos motivos: los softwares que típicamente se usan con film no cotienen la división entre sus operaciones, y en segundo lugar porque la respuesta de los film no es lineal, y nada nos asegura que al dividir por el flat se corrija de manera adecuada la información. Comúnmente se resta el pseudo-flat. Esta operación es equivalente a sustraer el cielo; con esto se ajusta el nivel base con el que comenzará el resto de la información (nebulosas, estrellas, galaxias, etc.), siendo el mismo para toda la imagen.

Ejemplo: Imagen anterior a la que se sustrajo el pseudo-flat, y se reescalaron los resultados.

Con este método se remueven efectivamente todos los gradientes de iluminación que pueda tener el cielo, pero no se corrigen los otros objetos presentes. La división da excelentes resultados en fotografía digital, ya que la cantidad de información (los valores de lectura) que llega a cierta porción del chip es proporcional al tiempo de exposición, y el flat reproduce fielmente el perfil de iluminación desigual. La mayoría de las veces el flat se normaliza para que su efecto se traduzca en una amplificación de la señal en los bordes (o zonas menos expuestas) y su reducción en las zonas centrales (que generalmente están mejor iluminadas), permaneciendo inalterada la media de la imagen. En film, por otro lado, la división puede llevar a resultados desastrosos, ya que pese a que la cantidad de luz que llega a la película sigue siendo proporcional, la respuesta del film no es lineal; osea, los valores que leemos no son proporcionales a la cantidad de luz que recibió.

Ejemplo: Imagen original a la cual se aplicó el pseudo-flat dividiendo

Por esto, la aplicación del flat debería tener en cuenta este efecto, y saber de manera "exacta" cómo es la respuesta del film. Esto en la práctica no es muy factible saberlo, ya que la respuesta del film dependerá del revelado, temperatura, y muchos otros efectos, entre el que se cuenta la conversión análoga a digital que hacemos al escanear, y nuestras mediciones incluso pueden no ser consistentes para todas las fotos de un mismo rollo.

Pese a esto, podemos hacer algunas primeras aproximaciones al problema, tratando de mejorar los resultados que se obtienen al restar... aunque no sean fotométricamente correctos (y definitivamente el restar no produce resultados fotométricamente correctos). Así, podemos citar dos diferentes métodos para aproximarnos a la solución: 1) Aplicación no-lineal de la división, o 2) Linealizar la respuesta del film.

Ya que el primer método puede ser bastante más complicada de aplicar para la mayoría de nosotros, y de que no existe una forma sencilla (amigable) de hacerlo, trataremos por el segundo camino.

Ante la pregunta de cómo linealizar la respuesta del film, sin saber su curva característica de respuesta, pensemos primero qué tenemos que hacer para que una imagen CCD se vea similar a una imagen en film recién escaneada. La información obtenida por el CCD está distribuida de una forma mucho menos homogénea a través del rango dinámico disponible; se encuentra casi toda concentrada en los niveles más bajos. Típicamente para sacarla a reducir utilizamos una función gama bastante agresiva. Así pues, un primer acercamiento será utilizar dicha función para caracterizar la no linealidad del film. El procedimiento a seguir será el siguiente: a) linealizar la respuesta del film y del pseudo-flat con esta función. b) dividir,y c) devolver la imagen a su aspecto original aplicando la función gama inversa.

Ejemplo: Imagen en la que se linealizó el film de esta manera antes de dividir.

Como ejemplo final, mostramos una comparación entre esta división linealizada y la resta. Ambos resultados se reescalaron ajustando los punto negro y blanco, y aplicando la misma agresiva transformación exponencial (PIP). Estos son resultados a la rápida, sólo para comparar más fácilmente ambas técnicas, y no imágenes finales.

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Pasando el cursor sobre la imagen se ve el resultado de restar. Como se aprecia claramente, la división corrige efectivamente la información de las estrellas, quedando todas con luminosidades similares, rescatando además nebulosidades en los bordes que restando no eran apreciables. A mi parecer, este resultado es superior.

Ya que Photoshop y la mayoría de los programas típicamente usados para el tratamiento digital de imágenes astronómicas no contemplan la división entre sus operaciones entre imágenes, a continuación se explicará este procedimiento paso a paso sólamente para PixInsight LE 1.0.1 (en la versión estándar se automatizará este proceso, incluyendo quizás algunas mejoras).

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