Come fare uno stack con Deep Sky Stacker

Deep Sky Stacker: Come fare uno stack

Se ti trovi in questa pagina probabilmente sei alle prese con uno dei tuoi primi stack astrofotografici. Vediamo subito come utilizzare uno dei più popolare software per astrofotografia: Deep Sky Stacker.

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Cosa è Deep Sky Stacker? A cosa serve?

Deep Sky Stacker è un software freeware (quindi completamente gratuito) che nasce per allineare, calibrare e infine eseguire lo stack delle nostre astrofotografie dopo la fase di acquisizione. Se queste parole non vi suonano ancora familiari non preoccupatevi, tra poco daremo un’occhiata ad ognuno di questi passaggi.

STACKING 30 FRAME

Fig.1 – Lo stacking, successivo alla fase di calibrazione, consente di ridurre notevolmente il rumore complessivo della scena. In foto vediamo la differenza tra la singola esposizione e lo stack di 30 frame ripresi durante la stessa sessione fotografica.

Praticamente il 99,99% di tutte le astrofotografie che voi abbiate mai visto passa dalla cosiddetta fase di stacking. Questa è strettamente necessaria per “sommare” il segnale recuperato in tutte le pose fotografiche e per ridurre il più possibile il rumore presente in esse.

Gli oggetti del cielo profondo sono notoriamente molto deboli, ecco quindi che ci serviremo di questo processo per ridurre al più possibile il rumore sulle nostre immagini ottenendo un’immagine finale “somma” delle foto sorgenti (o light frames).

 

In questo articolo divideremo il processo di stacking in tre fasi ben specifiche (Fig.2):

  1. Allineamento dei light frames: questa fase, più propriamente detta “fase di registrazione“, serve per allineare tra loro tutti i light frames. Chiaramente è necessaria per poter “sommare” correttamente le immagini tra loro.
  2. Calibrazione dei light frames allineati: In questa fase – la più articolata – il software si preoccuperà di “pulire” singolarmente ogni foto sorgente rimuovendo da essa – o quasi – il rumore termico, quello di lettura, quello dovuto alla variabilità dell’efficienza quantica e così via. Come potete immaginare questa risulta anche la fase più delicata e come tale è composta da più sottofasi che vedremo nei prossimi articoli.
  3. Stacking delle immagini calibrate: durante questa fase il software prenderà tutte le immagini calibrate e le “sommerà” al fine di ottenere un’immagine finale qualitativamente superiore da poter post-produrre con maggiore libertà.

L’obiettivo infatti, non è stackare le immagini per il solo piacere di complicarsi la vita. Tutt’altro! Il goal finale è proprio quello di ottenere un’unica immagine con molto meno rumore e quindi maggiormente maneggiabile in fase di post-produzione.

Le fasi dello stacking: un esempio con Deep Sky Stacker.

Fig.2 – Le fasi principali di qualsiasi stacking astrofotografico [Clicca per ingrandire].

Il complesso processo di stacking viene gestito in maniera decisamente agile da Deep Sky Stacker. Proprio per tale motivo, questo software a mio avviso non può mancare nel corredo dell’astrofotografo principiante (e non).

Se avete da poco intrapreso la strada dell’astrofotografia, questo è il software che fa al caso vostro: è rapido, intuitivo e restituisce velocemente degli ottimi risultati.

 

L’interfaccia di Deep Sky Stacker

Ecco come si presenta l’interfaccia di Deep Sky Stacker ad ogni avvio (Fig.3).

interfaccia di deep sky stacker

Fig.3 – L’nterfaccia di Deep Sky Stacker al primo avvio.

Nel pannello a sinistra troveremo rispettivamente le sezioni per importare, allineare e stackare le immagini (1), quella del ritocco dell’immagine stackata (2) e quella delle impostazioni (3) in cui potremo configurare i diversi passaggi di allineamento e stacking (Fig.2).  Nel pannello inferiore (4), una volta importati, troveremo invece tutti i nostri frame da integrare nello stacking.

Ma adesso bando alle ciance e cominciamo ad importare le nostre astrofotografie!

 

Deep Sky Stacker in 3 semplici passi

1. Import delle foto

La calibrazione, il vero fulcro dell’intero processo, si serve di particolari frame per pulire i light frame. Questi sono i flat frame, i bias frame (o offset frame) e i dark frame. Questi ultimi – sufficienti allo scopo di questo articolo – ci serviranno per attenuare il cosiddetto rumore termico presente nelle astrofotografie.

Dai un’occhiata a questo articolo per saperne di più:

Il primo passaggio consiste proprio nell’importare specificatamente ogni tipologia di frame. Selezioniamo quindi i nostri light frame e i dark frame cliccando sui rispettivi pulsanti (Fig.4).

Selezionare delle immagini su Deep Sky Stacker

Fig.4 – Selezionare le nostre immagini e clicchiamo quindi su “Marca tutti” per confermarle.

Una volta importati, ritroveremo i nostri frame nella sezione inferiore del software (4).

Clicchiamo su “Marca tutti” per confermare le immagini importate e passiamo avanti.

 

2. L’allineamento dei frames

Passiamo all’allineamento dei light frames. In questa fase Deep Sky Stacker leggerà tutte le immagini alla ricerca di eventuali stelle da utilizzare come punti di riferimento.

Per avviare questa procedura è sufficiente cliccare su Register checked pictures. Si aprirà il pannello delle opzioni: i più smaliziati saranno liberi di sperimentare diversi parametri tra i quali la Soglia di rilevamento stelle (Fig.5), utile nel caso in cui il software non riuscisse a trovare stelle utili per l’allineamento (eventualmente ridurla).

Lasciamo tutto invariato se non vogliamo occuparci adesso di questi aspetti e, se presente, leviamo la spunta da Combina dopo l’allineamento per evitare che il programma passi senza controllo alla fase successiva.

allineamento immagini deep sky stacker

Fig.5 – Clicchiamo su “Allinea immagini selezionate”. La finestra che si aprirà ci permetterà di settare dei parametri come la “Soglia di rilevamento stelle” e poi lanciare l’allineamento.

Il programma genererà in automatico dei file nella cartella in cui risiedono i nostri light frame: gli offset file (attenzione: da non confondere con gli offset frame!). Tali file di supporto conterranno semplicemente la posizione delle stelle nelle due coordinate (x e y) e serviranno unicamente al software per sapere come allineare i frame tra loro durante la fase di stacking.

Semplicissimo. Passiamo adesso alla calibrazione!

 

3. Calibrazione e Stacking dei frames

Adesso il passaggio decisivo: lo stack dei light frame calibrati. Ma prima, come al solito, facciamo un piccolissimo passo indietro.

Cos’è la calibrazione? Cosa vuol dire esattamente calibrare un light frame?

La calibrazione è quel processo che ci permette di (tentare di) rimuovere dalle nostre astrofotografie rumori di qualsiasi natura: termico, lettura, fixed-pattern e così via. Questi sono introdotti nell’immagine al momento dell’acquisizione dalla nostra stessa camera e in specifiche condizioni. E’ proprio per questo che ci si serve solitamente di dark, flat e bias frame, i quali non sono altro che una sorta di firma della nostra stessa cameraper attenuare qualsiasi artefatto presente nelle immagini.

Stack astrofotografie con Deep Sky Stacker

Fig.6 – Lo stack di più immagini dà come risultato un’unica immagine i cui singoli pixel corrispondono alle medie dei pixel delle immagini sorgenti. Al posto della media è possibile usare l’algoritmo che preferiamo (es. mediana, kappa-sigma).

Lo stacking invece immaginiamolo come una vera e propria sovrapposizione delle immagini (Fig.6) allo scopo di ottenerne una priva di rumore. Questa combinazione può essere effettuata attraverso qualsiasi algoritmo di nostra scelta. Tra quelli che Deep Sky Stacker mette a disposizione i più semplici, ma probabilmente anche quelli più utilizzati, sono: media e mediana.

Cerchiamo di capire al volo come lavorano questi algoritmi appoggiandoci ad un semplicissimo esempio.

Immaginiamo di avere a disposizione 5 light frame già allineati di 25×16 pixel. Ogni singolo frame avrà una stella immaginaria e un fondo cielo più o meno rumoroso. Come si noti, e come usualmente accade, il disturbo appare diverso da immagine a immagine.

Poniamo la nostra attenzione ad un piccolo gruppo di pixel in un riquadro 3×3 (Fig.7). Ci interesserà sapere che, a meno di particolari pattern, il rumore ha una natura stocastica, ossìa casuale all’interno della singola immagine e nel tempo (quindi tra immagine e immagine).

Possiamo dunque sfruttare a nostro vantaggio questa sua variabilità mediando tra loro le informazioni di ogni frame.

Media e mediana con Deep Sky Stacker

Fig.7 – Gli effetti della Media su una porzione 3×3 di un’immagine. Si noti come la varianza dei pixel dell’immagine risultante sia decisamente inferiore a quella di uno dei singoli frame grezzi (es.A).

L’operazione di stacking mediante media tra le singole immagini ci permetterà di ottenerne una i cui effetti di rumore saranno stati inevitabilmente attenuati. Dal grafico della Fig.7 si notino come gli ADU (Analog Digital Unit) dei pixel dell’immagine A siano decisamente più vari rispetto a quelli dei pixel dell’immagine Mean.

L’effetto che stiamo osservando è proprio l’appiattimento del fondo cielo che tanto ricerchiamo nel nostro processo di stacking.

Dai un’occhiata a questi articoli per saperne di più:

Ritorniamo su Deep Sky Stacker. Clicchiamo su Combina immagini selezionate. Dal pulsante Parametri combinazione avremo modo di accedere alla finestra dei parametri, compresa la Tab della scelta dell’algoritmo di stacking.

Interfaccia configurazione stack Deep Sky STacker

Fig.8 – Ecco come si presenta l’interfaccia di configurazione di uno stack di Deep Sky Stacker.

Un buon metodo potrebbe essere la media, tuttavia, statisticamente risulta più robusta la mediana in quanto meno sensibile ad eventuali outliers (hot pixels). Scegliamo quella che preferiamo e lanciamo il calcolo cliccando su Ok.

 

Visualizzare il risultato dello stacking su Deep Sky Stacker

Una volta finito il processo dovremmo già ritrovarci il file salvato con il nome autosave.tif nella cartella delle nostre immagini e con qualcosa del genere (Fig.9) nell’interfaccia di Deep Sky Stacker.

Pronti per il post processing dopo Deep Sky Stacker

Fig.9 – Ecco il risultato dello stacking.

L’immagine ci apparirà chiarissima. Non preoccupiamoci, si tratta semplicemente di uno stretching di visualizzazione, la nostra immagine in realtà sarà in perfetta salute ma in formato TIFF a 32 bit.

Se volessimo salvare l’immagine in un formato diverso sarà sufficiente cliccare su Salva immagine nel pannello Elaborazione (Fig.3 – 3).

Adesso siamo pronti per post-processare l’immagine ottenuta con qualsiasi altro software come Adobe Lightroom, Adobe Photoshop o Gimp.

NOTA: Se il risultato dello stacking ti sembra virare verso un colore predominante (es.giallo) assicurati di aver selezionato Calibrazione Canali RGB dello Sfondo nella nella tab Immagine della finestra dei Parametri di Combinazione e rilancia la combinazione.

 

 

E adesso tocca a voi!

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Alessio Vaccaro

👋 Ciao! Sono un Data Scientist e un Astrofotografo decisamente irrecuperabile! Amo viaggiare, la natura, il trekking e imparare nuove cose sulla Data Science, sull'Image Processing e, ovviamente, sull'Astrofotografia! Ho avuto il grandissimo piacere di pubblicare su riviste e canali come BBC Sky at Night, Focus, Coelum, Ciel & Espace e AAPOD. Nei momenti di "apparente calma" cerco di condividere con voi le mie esperienze attraverso questo Blog. Benvenuti e cieli sereni!

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