Allineare e sommare fotografie con Gimp

Astronomia Fotografia Informatica

Facendo fotografia astronomica o comunque riprese in condizioni di scarsa illuminazione, ci troviamo spesso con un elevato rumore che può compromettere i dettagli delle nostre immagini.
Per questo si usa spesso fare diverse riprese e sommarle per ottenere immagini più pulite e con una dinamica migliore.

Sommare più scatti in Gimp non è affatto difficile, e può migliorare significativamente le nostre foto.

Sommare immagini con Gimp

Prima di tutto, un avvertimento: Attenzione che Gimp non è l'optimum per lavorare con le fotografie, e in particolare con le fotografie astronomiche, perché non supporta le immagini a 16 bit, ma solo quelle a 8 bit o inferiori.
Non che non si possa usare, è solo che la possibilità di lavorare a 16 bit ci avrebbe dato più libertà nell'elaborazione delle immagini che mediamo, normalmente affette da bassi contrasti.

Questo è dovuto alla sua storia: inizialmente era pensato per le immagini per il web, poi si sono fatti prendere la mano, e hanno fatto qualcosa di più dell'idea originale. Comunque il supporto per le immagini a 16 bit (a per le immagini HDR) è previsto per una prossima release.
In ogni caso c'è un programma derivato da Gimp chiamato Cinepaint che possiamo usare in alternative e che è progettato appositamente per supportare immagini ad alta dinamica, ma è meno comodo e meno "amichevole" di Gimp.

Un altro avvertimento: cercare di lavorare con un'immagine fatta molti livelli, magari ad alta risoluzione richiede MOLTA memoria RAM. Per esempio, io uso gran parte di 1 GB di RAM per mediare 7-8 immagini da 8 Mpixel. Se si corre il rischio di esaurire la memoria disponibile, spezzare il lavoro di elaborazione in 2 o 3 parti, in modo da utilizzare sempre la memoria in modo intelligente, senza esaurirla.

Fatte le dovute raccomandazioni, veniamo alla pratica.

Per mediare 2 immagini basta metterle su 2 livelli e impostare l'opacità di quella al livello più alto al 50%. Tutto qui. Talmente semplice che uno non ci pensa! Se devi far la media di più immagini, puoi farla a coppie e poi mediando ogni coppia o creando un livello per ciascuna e impostando l'opacità di ogni livello, tranne il più basso. Facile!

Come funziona? Semplicemente l'idea è che l'opacità del livello stabilisce quanto deve essere "lasciato passare" dai livelli inferiori e quanto no. Con 2 immagini su due livelli, la cosa è naturale: impostiamo l'opacità al 50%. Prendiamo il 50% dell'immagine inferiore e lo aggiungiamo al 50% dell'immagine superiore.

Con più livelli la cosa si fa un po' più insidiosa. Con 3 livelli, il contributo dell'ultimo deve essere un terzo del totale, mentre gli altri 2 contribuiscono in totale con un 66%, e dunque imposteremo l'opacità del terzo livello al 33%, mentre l'opacità del secondo al 50% e quella dello sfondo al 100%. Se aggiungiamo un quarto livello dovremo impostare la sua opacità al 25%.

In generale, l'opacità da dare al livello N-esimo (contando dal basso, lo sfondo è 1) è data dalla formula: opacità = 100 / N.
Questo ci permette di calcolare questa tabella per l'opacità di 10 livelli di immagini che vogliamo mediare:

Opacità dei livelli da mediare
N livello opacità %
1 100,0%
2 50,0%
3 33,3%
4 25,0%
5 20%
6 16,7%
7 14,3%
8 12,5%
9 11,1%
10 10%

Completata l'operazione di media, possiamo appiattire l'immagine usando il comando "Fondi Livelli visibili" del menu "Livello" e proseguire l'elaborazione con altri strumenti.

Ops! Dovevo allineare meglio le immagini!

Aveta cominciato a mediare le immagini, e vi siete accorti che sono disallineate? Questo è un problema, perchè in questo modo non sommate il segnale proveniente dalle stesse sorgenti, e l'unico risultato è un pasticcio.

Prima di mediare le immagini dobbiamo allora allineare i livelli. Esistono dei metodi più o meno automatici per farlo, ma per ora facciamolo manualmente, con Gimp.

Il nostro riferimento è la prima immagine, il livello più basso. Cominciamo disattivando tutti i livelli superiori e impostando la loro trasparenza al 100% e zoommiamo a dimensione reale. Poi attiviamo il secondo livello e cambiamo la modalità in "Differenza". Attiviamo lo strumento "Muovi" e usiamo i tasti cursore fino a quando l'immaigine non diventa del tutto nera. Riportiamo questo livello alla modalità "Normale"disattiviamolo e passiamo al livello successivo, trattandolo allo stesso modo.

Ripetiamo queste operazioni per tutti i livelli: modalità "Differenza", muovi fino a nero totale, modalità "Normale", disattiviamolo e passiamo al prossimo.

Così avremo allineato le immagini e potremo fare la media nel miglior modo possibile.

In pratica

Direttamente dai miei appunti, ecco una mia sessione tipica di lavoro di allineamento e media con Gimp, con le scorciatoie da tastiera che uso:

  1. Apri tutte le immagini (Ctrl-O) da sommare
  2. Seleziona la prima immagine
  3. Immagine -> Duplica (Ctrl-D)
  4. Seleziona la prima immagine
  5. File -> Chiudi (Ctrl-W)
  6. Per ogni immagine:
    1. Seleziona l'immagine successiva
    2. Seleziona -> Tutto (Ctrl-A)
    3. Modifica -> Copia (Ctrl-C)
    4. Seleziona la prima immagine
    5. Modifica -> Incolla (Ctrl-V)
    6. Livello -> Nuovo livello (Maiusc-Ctrl-N)
    7. File -> Chiudi (Ctrl-W) (non salvare)
  7. Per tutti i livelli incollati: Disabilita visibilità livello
  8. Muovi il riquadro in modo da inquadrare la zona di interesse (il centro)
  9. Zoom al 100% (1)
  10. Zoom ancora (+)
  11. Attiva lo strumento Sposta (M)
  12. Per ogni livello:
    1. Rendi visibile il livello superiore
    2. Cambia la modalità in "Differenza"
    3. Usa i tasti cursore fino a quando l'immagine non diventa il più possibile nera
    4. Cambia la modalità in "Normale"
    5. Cambia l'opacità secondo la tabella dei livelli da mediare
  13. Immagine -> Fonde i livelli visibili (Ctrl-M)
  14. Immagine -> Scala (facciamo il "binning 2x2")
    Larghezza: metà di quella iniziale
    Altezza: metà di quella iniziale
    interpolazione: nessuna
  15. File -> Salva (Ctrl-S). Scegliere un nome con estensione png (NON jpg perchè è lossy, mentre png è lossless)

Fatto questo, puoi passare alle usuali modifiche di tipo "cosmetico", come livellli, curve saturazione, ecc.

A seconda di quante immagini abbiamo aperto, e di quanto sono grandi, corriamo il rischio di esaurire la RAM a disposizione, e dunque potrebbe essere necessario lavorare a gruppetti di immagini, piuttosto che con tutte le immagini simultaneamente. Personalmente trovo molto utile tener d'occhio la RAM usando gkrellm.

Per capire meglio perché sommare o mediare fotografie ci permette di migliorare le nostre foto, consulta questa pagina, mentre puoi vedere qui alcuni risultati ottenuti con questa tecnica.

Ci sono alcuni metodi per semplificare e addirittura automatizzare la procedura di allineamento delle immagini, li descrivo in questa pagina.

Riferimenti e approfondimenti

NOISE REDUCTION BY IMAGE AVERAGING: Ottima pagina da un ottimo sito, con spiegazioni semplici e tecnicamente corrette esempi e confronti con altre tecniche per ridurre il rumore. Interessante e bello anche il resto del sito.

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commenti

ritratto di Anonimo

ma si può sottrarre il dark

ma si può sottrarre il dark frame tramite gimp?

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