Når du ser på de fantastiske bildene som er tatt av Hubble, eller Mars Exploration Rovers, lurer du på noen gang: er det det du virkelig ville sett med egne øyne? Svaret er dessverre ikke. I noen tilfeller, som for eksempel Mars-roverne, prøver forskere å kalibrere roverne for å se i “ekte farge”, men stort sett er farger valgt for å gi mest vitenskap. Slik kalibrerer forskere de fantastiske instrumentene deres, og forskjellen mellom sanne og falske farger.
Så for å starte med, la oss sette dette i form av et sant eller falskt spørsmål: T eller F: Når vi ser de nydelige, ikoniske bildene fra Hubble-romteleskopet eller de fantastiske panoramaene fra Mars Exploration Rovers, representerer disse bildene hva menneskelige øyne ville se om de observerte den utsikten første hånd.
Svar: For Hubble, mest falsk. For roverne, for det meste sanne, ettersom roverne gir en kombinasjon av såkalte "sanne" og "falske" fargebilder. Men det viser seg at begrepet "ekte farge" er litt kontroversielt, og mange som er involvert i området utenomjordisk avbildning er ikke veldig glad i det.
"Vi prøver faktisk å unngå begrepet" ekte farge "fordi ingen egentlig vet nøyaktig hva" sannheten "er på Mars," sa Jim Bell, ledende forsker for Pancam fargebehandlingssystemet på Mars Exploration Rovers (MER). Faktisk påpekte Bell, både på Mars og på jorden, farger endres hele tiden: enten det er skyet eller klart, solen er høy eller lav, eller om det er variasjoner i hvor mye støv som er i atmosfæren. “Farger endres fra øyeblikk til øyeblikk. Det er en dynamisk ting. Vi prøver å ikke trekke linjen så hardt ved å si ‘dette er sannheten!’ ”
Bell liker å bruke begrepet “omtrentlig ekte farge” fordi MER-panoramakameraene er estimater av hva mennesker ville se om de var på Mars. Andre kolleger, sa Bell, bruker "naturlig farge."
Zolt Levay fra Space Telescope Science Institute produserer bilder fra Hubble Space Telescope. For de forberedte Hubble-bildene foretrekker Levay begrepet "representativ farge."
"Fargene i Hubble-bilder er verken" sanne "farger eller" falske "farger, men er vanligvis representative for de fysiske prosessene som ligger til grunn for motivene til bildene," sa han. "De er en måte å representere i et enkelt bilde så mye informasjon som mulig som er tilgjengelig i dataene."
Ekte farge ville være et forsøk på å gjengi visuelt nøyaktig farge. Falsk farge er derimot et vilkårlig utvalg av farger for å representere noen karakteristiske i bildet, for eksempel kjemisk sammensetning, hastighet eller avstand. I tillegg må ethvert infrarødt eller ultrafiolett bilde per definisjon representeres med "falsk farge" siden disse bølgelengdene er usynlige for mennesker.
Kameraene på Hubble og MER tar imidlertid ikke fargebilder. Fargebilder fra begge romfartøyene er satt sammen av separate svart-hvitt-bilder tatt gjennom fargefiltre. For et bilde må romfartøyet ta tre bilder, vanligvis gjennom et rødt, et grønt og et blått filter, og så blir hvert av disse bildene nedkoblet til jorden. De blir deretter kombinert med programvare til et fargebilde. Dette skjer automatisk i fargekameraene som vi bruker her på jorden. Men MER Pancams har 8 forskjellige fargefiltre mens Hubble har nesten 40, alt fra ultrafiolett (“blåere” enn øynene våre kan se,) gjennom det synlige spekteret, til infrarødt (“rødere” enn hva som er synlig for mennesker.) Dette gir bildeteamene uendelig mye mer fleksibilitet og noen ganger kunstnerisk lisens. Avhengig av hvilke filtre som brukes, kan fargen være nærmere eller lenger fra "virkeligheten."
Den samme klippen avbildet i ekte og falsk farge av Opportunity.
Når det gjelder Hubble, forklarte Levay, blir bildene justert ytterligere for å øke kontrasten og finjustere farger og lysstyrke for å understreke visse funksjoner i bildet eller for å lage et mer behagelig bilde.
Men når MER Pancam-teamet ønsker å produsere et bilde som viser hva et menneske på Mars vil se, hvordan får de riktige farger? Roverne har begge et verktøy ombord kjent som MarsDial som har blitt brukt som et pedagogisk prosjekt om solur. "Men den virkelige jobben er et kalibreringsmål," sa Bell. “Det har gråtoneringer med fargebrikker i hjørnene. Vi målte dem veldig nøyaktig og tok bilder av dem før lansering, så vi vet hva fargene og de forskjellige gråtonene er. ”
Et av de første bildene som ble tatt av roverne var av MarsDial. "Vi tar et bilde av MarsDial og kalibrerer det og behandler det gjennom programvaren vår," sa Bell. "Hvis det ser ut som vi vet det burde, har vi stor tillit til vår evne til å peke kameraet et annet sted, ta et bilde, gjøre den samme prosessen og at de fargene også vil være riktig."
Hubble kan også produsere fargekalibrerte bilder. Dets “UniverseDial” ville være standard stjerner og lamper i kameraene hvis lysstyrke og farge er kjent veldig nøyaktig. Imidlertid er Hubbles oppgave ikke å produsere bilder som trofast reproduserer farger. "For en ting som er noe meningsløs når det gjelder de fleste av bildene," sa Levay, "siden vi generelt ikke kunne se disse objektene uansett fordi de er så svake, og øynene våre reagerer annerledes på farger med veldig svakt lys. ” Men det viktigste målet med Hubble er å produsere bilder som formidler så mye vitenskapelig informasjon som mulig.
Rover Pancams gjør dette også. "Det viser seg at det er en rekke forskjellige jernholdige mineraler som har forskjellig fargerespons på infrarøde bølgelengder som kameraet er følsomt for," sa Bell, "så vi kan lage veldig stilige, slags Andy Warhol-lignende falske fargebilder .” Bell la til at disse bildene tjener dobbel plikt ved at de gir vitenskapelig informasjon, pluss at publikum virkelig liker bildene.
I både Hubble og MER blir farge brukt som et verktøy for å forbedre objekts detaljer eller for å visualisere hva som ellers ikke kan sees av det menneskelige øyet. Uten falsk farge ville øynene våre aldri se (og vi ville aldri vite) hvilke ioniserte gasser som for eksempel utgjør en tåke, eller hvilke jernholdige mineraler som ligger på overflaten av Mars.
Når det gjelder “ekte farge”, er det et stort faglig og vitenskapelig fellesskap som studerer farger i områder som malingsindustrien som noen ganger blir opprørt når uttrykket “ekte farge” brukes av den astronomiske avbildningsgruppen, forklarte Bell.
"De har et veletablert rammeverk for hva som er ekte farge, og hvordan de kvantifiserer farge," sa han. "Men vi jobber egentlig ikke innenfor de rammene på det nivået. Så vi prøver å unngå å bruke begrepet ‘ekte farge’. ”
Levay bemerket at ingen fargegjengivelse kan være 100% nøyaktig på grunn av forskjeller i teknologi mellom film og digital fotografering, utskriftsteknikker eller til og med forskjellige innstillinger på en dataskjerm. I tillegg er det variasjoner i hvordan forskjellige mennesker oppfatter farge.
"Det vi gjør på Mars er egentlig bare et estimat," sa Bell, "det er vår beste gjetning om å bruke vår kunnskap om kameraene med kalibreringsmålet. Men om det er absolutt 100% sant, jeg tror det kommer til å ta folk som skal dit for å finne ut av det. "
For mer informasjon, se http://hubblesite.org/ eller sjekk Jim Bells bok fra 2006 "Postcards From Mars."
