Kiedy patrzysz na niesamowite zdjęcia uchwycone przez Hubble'a lub łaziki marsjańskie, zastanawiasz się kiedyś: czy to naprawdę zobaczysz na własne oczy? Odpowiedź, niestety, prawdopodobnie nie jest. W niektórych przypadkach, takich jak łaziki marsjańskie, naukowcy próbują skalibrować łaziki, aby wyświetlać je w „prawdziwych kolorach”, ale przede wszystkim kolory są wybierane tak, aby uzyskać jak najwięcej nauki. Oto, w jaki sposób naukowcy kalibrują swoje niesamowite instrumenty oraz różnicę między prawdziwymi a fałszywymi kolorami.
Na początek postawmy to w formie prawdziwego lub fałszywego pytania: T lub F: Kiedy zobaczymy wspaniałe, kultowe obrazy z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a lub oszałamiające panoramy z łazików eksploracyjnych Marsa, te zdjęcia przedstawiają to, co ludzkie oczy zobaczyłyby, gdyby z pierwszej ręki obserwowały te widoki.
Odpowiedź: W przypadku Hubble'a najczęściej fałszywe. Dla łazików, głównie prawda, ponieważ łaziki zapewniają kombinację tak zwanych „prawdziwych” i „fałszywych” obrazów kolorowych. Okazuje się jednak, że termin „prawdziwy kolor” jest nieco kontrowersyjny, a wielu zaangażowanych w obrazowanie pozaziemskie nie bardzo go lubi.
„W rzeczywistości staramy się unikać terminu„ prawdziwy kolor ”, ponieważ nikt tak naprawdę nie wie dokładnie, czym jest„ prawda ”na Marsie” - powiedział Jim Bell, główny naukowiec systemu obrazowania kolorów Pancam w Mars Exploration Rovers (MER). W rzeczywistości Bell zauważył, że na Marsie, podobnie jak na Ziemi, kolor zmienia się cały czas: bez względu na to, czy jest pochmurno, czy bezchmurnie, czy słońce jest wysoko czy nisko, czy też występują różnice w ilości pyłu w atmosferze. „Kolory zmieniają się z chwili na chwilę. To jest dynamiczna rzecz. Staramy się nie wytyczać granicy, mówiąc „to jest prawda!”
Bell lubi używać terminu „przybliżony prawdziwy kolor”, ponieważ zdjęcia z kamer panoramicznych MER są szacunkami tego, co ludzie zobaczyliby, gdyby byli na Marsie. Inni koledzy, Bell powiedział, używają „naturalnego koloru”.
Zolt Levay z Space Telescope Science Institute produkuje obrazy z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. W przypadku przygotowanych obrazów Hubble'a Levay preferuje termin „kolor reprezentatywny”.
„Kolory w obrazach Hubble'a nie są ani„ prawdziwymi ”, ani„ fałszywymi ”kolorami, ale zwykle są reprezentatywne dla fizycznych procesów leżących u podstaw tematów obrazów” - powiedział. „Są sposobem na przedstawienie na jednym obrazie jak największej ilości informacji dostępnych w danych”.
Prawdziwy kolor byłby próbą odtworzenia wizualnie dokładnego koloru. Z drugiej strony, fałszywy kolor to dowolny wybór kolorów reprezentujących pewne cechy charakterystyczne obrazu, takie jak skład chemiczny, prędkość lub odległość. Ponadto z definicji każdy obraz w podczerwieni lub w ultrafiolecie musiałby być reprezentowany za pomocą „fałszywego koloru”, ponieważ te długości fal są niewidoczne dla ludzi.
Aparaty Hubble i MER nie robią jednak kolorowych zdjęć. Kolorowe obrazy z obu statków kosmicznych są składane z oddzielnych czarno-białych zdjęć wykonanych przez filtry kolorów. Dla jednego zdjęcia statek kosmiczny musi wykonać trzy zdjęcia, zwykle przez filtr czerwony, zielony i niebieski, a następnie każde z tych zdjęć zostaje połączone w dół z Ziemią. Następnie łączy się je z oprogramowaniem w kolorowy obraz. Dzieje się to automatycznie w gotowych kolorowych kamerach, których używamy tutaj na Ziemi. Ale MER Pancams mają 8 różnych filtrów kolorów, podczas gdy Hubble ma prawie 40, począwszy od ultrafioletu („bardziej niebieski” niż nasze oczy widzą), poprzez spektrum widzialne, aż po podczerwień („bardziej czerwoną” niż to, co jest widoczne dla ludzi.) zespoły obrazujące mają nieskończenie większą elastyczność, a czasem także licencję artystyczną. W zależności od użytych filtrów kolor może być bliższy lub większy od „rzeczywistości”.
Ten sam kamień obrazowany przez Opportunity w prawdziwym i fałszywym kolorze.
W przypadku Hubble'a, wyjaśnił Levay, obrazy są dalej dostosowywane w celu zwiększenia kontrastu oraz dostrojenia kolorów i jasności w celu podkreślenia niektórych cech obrazu lub uzyskania bardziej przyjemnego obrazu.
Ale kiedy zespół MER Pancam chce stworzyć obraz, który pokazuje, co zobaczy człowiek stojący na Marsie, jak uzyskać odpowiednie kolory? Oba łaziki mają na pokładzie narzędzie zwane MarsDial, które zostało wykorzystane jako projekt edukacyjny na temat zegarów słonecznych. „Ale jego prawdziwym zadaniem jest cel kalibracji”, powiedział Bell. „Ma pierścienie w skali szarości z kolorowymi układami scalonymi w rogach. Mierzyliśmy je bardzo dokładnie i robiliśmy im zdjęcia przed uruchomieniem, dzięki czemu wiemy, jakie są kolory i różne odcienie szarości. ”
Jednym z pierwszych zdjęć wykonanych przez łaziki był MarsDial. „Robimy zdjęcie MarsDial, kalibrujemy go i przetwarzamy za pomocą naszego oprogramowania” - powiedział Bell. „Jeśli okaże się, że powinniśmy wyglądać tak, jak powinniśmy, mamy wielką pewność, że możemy skierować aparat w inne miejsce, zrobić zdjęcie, wykonać ten sam proces i że kolory też będą odpowiednie”.
Hubble może także tworzyć obrazy skalibrowane pod względem kolorów. Jego „UniverseDial” to standardowe gwiazdy i lampy w kamerach, których jasność i kolor są bardzo dokładnie znane. Jednak misją Hubble'a nie jest tworzenie obrazów, które wiernie odwzorowują kolory. „Z jednej strony jest to nieco bez znaczenia w przypadku większości obrazów”, powiedział Levay, „ponieważ generalnie nie widzieliśmy tych obiektów, ponieważ są one tak słabe, a nasze oczy reagują inaczej na kolory bardzo słabego światła. ” Ale najważniejszym celem Hubble'a jest tworzenie obrazów, które przekazują jak najwięcej informacji naukowych.
Robi to również łazik Pancams. „Okazuje się, że istnieje wiele różnych minerałów zawierających żelazo, które mają różne reakcje barwne przy długościach fal podczerwonych, na które aparat jest wrażliwy” - powiedział Bell. . ” Bell dodał, że te obrazy służą podwójnie, ponieważ dostarczają informacji naukowych, a opinia publiczna naprawdę je lubi.
Tak więc, zarówno w Hubble'u, jak i MER, kolor jest używany jako narzędzie, albo do ulepszenia szczegółów obiektu, albo do wizualizacji tego, co inaczej nie byłoby widoczne dla ludzkiego oka. Bez fałszywego koloru nasze oczy nigdy nie zobaczyłyby (i nigdy byśmy nie wiedzieli), jakie zjonizowane gazy tworzą na przykład mgławicę lub jakie minerały zawierające żelazo leżą na powierzchni Marsa.
Jeśli chodzi o „prawdziwy kolor”, istnieje duża społeczność akademicka i naukowa, która bada kolor w takich obszarach, jak przemysł lakierniczy, który czasami denerwuje się, gdy grupa „obrazowania astronomicznego” używa terminu „prawdziwy kolor”, wyjaśnił Bell.
„Mają ugruntowane ramy dla tego, co jest prawdziwym kolorem i jak kwantyfikują kolor”, powiedział. „Ale tak naprawdę nie pracujemy w tych ramach na tym poziomie. Dlatego staramy się unikać używania terminu „prawdziwy kolor”.
Levay zauważył, że żadne odwzorowanie kolorów nie może być w 100% dokładne z powodu różnic w technologii między fotografią filmową i cyfrową, technikami drukowania, a nawet różnymi ustawieniami na ekranie komputera. Ponadto istnieją różnice w postrzeganiu kolorów przez różne osoby.
„To, co robimy na Marsie, jest naprawdę tylko szacunkiem”, powiedział Bell, „to nasze najlepsze przypuszczenie, wykorzystując naszą wiedzę o kamerach z celem kalibracji. Ale czy jest to absolutnie w 100% prawda, myślę, że potrzeba ludzi, którzy tam pójdą, aby się tego dowiedzieć ”.
Więcej informacji można znaleźć na stronie http://hubblesite.org/ lub w książce Jima Bella z 2006 r. „Postcards From Mars”.
