När du tittar på de fantastiska bilderna som tagits av Hubble, eller Mars Exploration Rovers, undrar du någonsin: är det det du verkligen skulle se med dina egna ögon? Svaret är tyvärr inte. I vissa fall, till exempel med Mars-roverna, försöker forskare att kalibrera roverna för att se i "sann färg", men mestadels är färger valda för att ge mest vetenskap. Så här kalibrerar forskare sina fantastiska instrument och skillnaden mellan sanna och falska färger.
Så för att börja med, låt oss sätta detta i form av en sann eller falsk fråga: T eller F: När vi ser de underbara, ikoniska bilderna från Hubble Space Telescope eller de fantastiska panoramorna från Mars Exploration Rovers, representerar dessa bilder vad mänskliga ögon skulle se om de observerade den vistelsen från första hand.
Svar: För Hubble, mestadels falsk. För roverna, mest sant, eftersom roverna ger en kombination av så kallade "sanna" och "falska" färgbilder. Men det visar sig att uttrycket "äkta färg" är lite kontroversiellt, och många som är involverade inom området utomjordisk avbildning är inte särskilt förtjust i det.
"Vi försöker faktiskt undvika termen" sann färg "eftersom ingen verkligen vet exakt vad" sanningen "är på Mars," sade Jim Bell, ledande forskare för Pancam-färgavbildningssystemet på Mars Exploration Rovers (MER). Faktum är att Bell påpekade, såväl på Mars som på jorden, färg ändras hela tiden: oavsett om det är molnigt eller klart, solen är hög eller låg, eller om det finns variationer i hur mycket damm som finns i atmosfären. ”Färger förändras från ögonblick till ögonblick. Det är en dynamisk sak. Vi försöker att inte dra den hårda linjen genom att säga "detta är sanningen!"
Bell gillar att använda termen "ungefärlig verklig färg" eftersom MER panoramabilder är uppskattningar av vad människor skulle se om de var på Mars. Andra kollegor, sa Bell, använder "naturlig färg."
Zolt Levay från Space Teleskope Science Institute producerar bilder från Hubble Space Telescope. För de förberedda Hubble-bilderna föredrar Levay termen "representativ färg."
"Färgerna i Hubble-bilder är varken 'riktiga' färger eller 'falska' färger, men är vanligtvis representativa för de fysiska processerna som ligger bakom bilderna," sade han. "De är ett sätt att representera i en enda bild så mycket information som möjligt som finns i uppgifterna."
Sann färg skulle vara ett försök att reproducera visuellt noggrann färg. Falsk färg, å andra sidan, är ett godtyckligt urval av färger för att representera något kännetecken i bilden, såsom kemisk sammansättning, hastighet eller avstånd. Dessutom, per definition, skulle varje infraröd eller ultraviolett bild måste representeras med "falsk färg" eftersom dessa våglängder är osynliga för människor.
Kamerorna på Hubble och MER tar dock inte färgbilder. Färgbilder från båda rymdskeppen är sammansatta från separata svarta och vita bilder tagna genom färgfilter. För en bild måste rymdskeppet ta tre bilder, vanligtvis genom ett rött, ett grönt och ett blått filter och sedan blir varje av dessa foton nedlänkade till jorden. De kombineras sedan med programvara till en färgbild. Detta händer automatiskt inuti hylla färgkameror som vi använder här på jorden. Men MER Pancams har 8 olika färgfilter medan Hubble har nästan 40, allt från ultraviolett ("blåare" än våra ögon kan se,) genom det synliga spektrumet, till infraröd ("rödare" än vad som är synligt för människor.) Detta ger bildteamen oändligtvis mer flexibilitet och ibland konstnärlig licens. Beroende på vilka filter som används kan färgen vara närmare eller längre från "verkligheten".
Samma sten avbildade i sann och falsk färg av möjlighet.
När det gäller Hubble, förklarade Levay, justeras bilderna ytterligare för att öka kontrasten och justera färger och ljusstyrka för att betona vissa funktioner i bilden eller för att göra en mer behaglig bild.
Men när MER Pancam-teamet vill producera en bild som visar vad en mänsklig ställning på Mars skulle se, hur får de rätt färger? Rovers har båda ett verktyg ombord känt som MarsDial som har använts som ett pedagogiskt projekt om solur. "Men det verkliga jobbet är ett kalibreringsmål," sade Bell. ”Det har gråskala ringar med färgchips i hörnen. Vi mätte dem mycket noggrant och tog bilder av dem före lanseringen och så vet vi vad färgerna och olika grå nyanser är. ”
En av de första bilderna som togs av roverna var av MarsDial. "Vi tar en bild av MarsDial och kalibrerar den och bearbetar den genom vår programvara," sade Bell. "Om det ser ut som vi vet att det borde, har vi stort förtroende för vår förmåga att peka kameran någon annanstans, ta en bild, göra samma process och att de färgerna kommer att vara rätt."
Hubble kan också producera färgkalibrerade bilder. Dess "UniverseDial" skulle vara standardstjärnor och lampor i kamerorna vars ljusstyrka och färg är mycket kända. Hubbles uppdrag är dock inte att producera bilder som troget reproducerar färger. "För en sak som är något meningslös när det gäller de flesta bilder," sade Levay, "eftersom vi i allmänhet inte kunde se dessa föremål ändå för att de är så svaga, och våra ögon reagerar annorlunda på färger med mycket svagt ljus. ” Men det viktigaste målet med Hubble är att producera bilder som förmedlar så mycket vetenskaplig information som möjligt.
Rover Pancams gör det också. "Det visar sig att det finns en mängd olika järnbärande mineraler som har olika färgrespons vid infraröda våglängder som kameran är känslig för," sade Bell, "så vi kan göra mycket snygga, typ av Andy Warhol-liknande falska färgbilder ”. Bell tillade att dessa bilder tjänar dubbla skyldigheter genom att de tillhandahåller vetenskaplig information, plus att allmänheten verkligen tycker om bilderna.
Och så, i både Hubble och MER, används färg som ett verktyg för att antingen förbättra objektets detaljer eller för att visualisera vad som annars inte kunde ses av det mänskliga ögat. Utan falsk färg skulle våra ögon aldrig se (och vi skulle aldrig veta) vilka joniserade gaser som till exempel utgör en nebulosa eller vilka järnbärande mineraler ligger på ytan av Mars.
När det gäller "äkta färg" finns det ett stort akademiskt och vetenskapligt samhälle som studerar färg inom områden som färgindustrin som ibland blir upprörd när termen "sann färg" används av den astronomiska bildgruppen, förklarade Bell.
"De har en väletablerad ram för vad som är sann färg och hur de kvantifierar färg," sade han. ”Men vi arbetar inte riktigt inom den ramen på den nivån. Så vi försöker undvika att använda termen "sann färg". "
Levay noterade att ingen färgåtergivning kan vara 100% korrekt på grund av skillnader i teknik mellan film- och digitalfotografering, trycktekniker eller till och med olika inställningar på en datorskärm. Dessutom finns det variationer i hur olika människor uppfattar färg.
"Vad vi gör på Mars är egentligen bara en uppskattning," sade Bell, "det är vår bästa gissning med vår kunskap om kamerorna med kalibreringsmålet. Men huruvida det är helt 100% sant, jag tror att det kommer att ta människor som kommer dit för att ta reda på det. "
För mer information se http://hubblesite.org/ eller kolla Jim Bells bok från 2006 "Vykort från Mars."
