Als je kijkt naar de geweldige foto's die zijn gemaakt door Hubble of de Mars Exploration Rovers, vraag je je dan ooit af: is dat wat je echt met je eigen ogen zou zien? Het antwoord is helaas waarschijnlijk niet. In sommige gevallen, zoals bij de Mars-rovers, proberen wetenschappers de rovers te kalibreren om ze in "ware kleuren" te zien, maar meestal worden kleuren gekozen om de meeste wetenschap op te leveren. Hier is hoe wetenschappers hun geweldige instrumenten kalibreren en het verschil tussen ware en valse kleuren.
Dus om te beginnen, laten we dit in de vorm van een waar of onwaar vraag stellen: T of F: als we de prachtige, iconische beelden van de Hubble-ruimtetelescoop of de verbluffende panorama's van de Mars Exploration Rovers zien, vertegenwoordigen die foto's wat menselijke ogen zouden zien of ze die vergezichten uit de eerste hand hadden gezien.
Antwoord: Voor de Hubble, meestal vals. Voor de rovers, meestal waar, aangezien de rovers een combinatie bieden van zogenaamde "ware" en "valse" kleurenafbeeldingen. Maar het blijkt dat de term 'ware kleur' een beetje controversieel is, en velen die betrokken zijn op het gebied van buitenaardse beeldvorming zijn er niet zo dol op.
"We proberen de term‘ ware kleur ’eigenlijk te vermijden, omdat niemand echt precies weet wat de‘ waarheid ’op Mars is, 'zei Jim Bell, de hoofdwetenschapper van het Pancam-kleurbeeldsysteem op de Mars Exploration Rovers (MER). Bell wees er zelfs op dat zowel op Mars als op aarde de kleur voortdurend verandert: of het nu bewolkt of helder is, de zon staat hoog of laag, of als er variaties zijn in hoeveel stof er in de atmosfeer zit. 'Kleuren veranderen van moment tot moment. Het is een dynamisch iets. We proberen de grens niet zo hard te trekken door te zeggen 'dit is de waarheid!' '
Bell gebruikt graag de term "bij benadering ware kleur" omdat de MER panoramische camerabeelden schattingen zijn van wat mensen zouden zien als ze op Mars zouden zijn. Andere collega's, zei Bell, gebruiken 'natuurlijke kleur'.
Zolt Levay van het Space Telescope Science Institute maakt beelden van de Hubble Space Telescope. Voor de voorbereide Hubble-afbeeldingen geeft Levay de voorkeur aan de term 'representatieve kleur'.
"De kleuren in Hubble-afbeeldingen zijn geen‘ ware ’kleuren en‘ valse ’kleuren, maar zijn meestal representatief voor de fysieke processen die ten grondslag liggen aan de onderwerpen van de afbeeldingen, 'zei hij. "Ze zijn een manier om in een enkele afbeelding zoveel mogelijk informatie weer te geven die beschikbaar is in de gegevens."
Ware kleur zou een poging zijn om visueel nauwkeurige kleuren te reproduceren. Valse kleur daarentegen is een willekeurige selectie van kleuren om een kenmerk in de afbeelding weer te geven, zoals chemische samenstelling, snelheid of afstand. Bovendien zou elk infrarood- of ultraviolet beeld per definitie moeten worden weergegeven met "valse kleur", aangezien die golflengten voor de mens onzichtbaar zijn.
De camera's op Hubble en MER maken echter geen kleurenfoto's. Kleurenafbeeldingen van beide ruimtevaartuigen zijn samengesteld uit afzonderlijke zwart-witafbeeldingen die zijn genomen via kleurenfilters. Voor één afbeelding moet het ruimtevaartuig drie foto's maken, meestal door een rood, een groen en een blauw filter en dan wordt elk van die foto's naar de aarde gelinked. Vervolgens worden ze gecombineerd met software tot een kleurenbeeld. Dit gebeurt automatisch in standaard kleurencamera's die we hier op aarde gebruiken. Maar de MER Pancams hebben 8 verschillende kleurenfilters, terwijl Hubble er bijna 40 heeft, variërend van ultraviolet ("blauwer" dan onze ogen kunnen zien) door het zichtbare spectrum tot infrarood ("roder" dan wat voor mensen zichtbaar is.) Dit geeft de beeldvormingsteams oneindig veel meer flexibiliteit en soms een artistieke licentie. Afhankelijk van welke filters worden gebruikt, kan de kleur dichterbij of verder verwijderd zijn van de 'realiteit'.
Dezelfde steen is door Opportunity afgebeeld in ware en valse kleuren.
In het geval van de Hubble, legde Levay uit, worden de afbeeldingen verder aangepast om het contrast te versterken en de kleuren en helderheid aan te passen om bepaalde kenmerken van het beeld te benadrukken of om een aangenamer beeld te maken.
Maar als het MER Pancam-team een afbeelding wil maken die laat zien wat een mens op Mars zou zien, hoe krijgen ze dan de juiste kleuren? De rovers hebben allebei een tool aan boord die bekend staat als de MarsDial en die is gebruikt als educatief project over zonnewijzers. 'Maar zijn echte taak is een kalibratiedoel', zei Bell. 'Er zitten grijsschaalringen op met kleurschilfers in de hoeken. We hebben ze heel nauwkeurig gemeten en er foto's van gemaakt voor de lancering, dus we weten wat de kleuren en verschillende grijstinten zijn. ”
Een van de eerste foto's die de rovers maakten, was van de MarsDial. "We maken een foto van de MarsDial en kalibreren deze en verwerken deze via onze software", zegt Bell. "Als het eruitziet zoals we weten dat het zou moeten, dan hebben we er alle vertrouwen in dat we de camera ergens anders op kunnen richten, een foto kunnen maken, hetzelfde proces kunnen uitvoeren en dat die kleuren ook goed zullen zijn."
Hubble kan ook kleurgekalibreerde afbeeldingen produceren. De "UniverseDial" zou standaard sterren en lampen in de camera's zijn waarvan de helderheid en kleur zeer nauwkeurig bekend zijn. De missie van Hubble is echter niet om afbeeldingen te produceren die getrouw kleuren weergeven. "Om te beginnen is dat bij de meeste afbeeldingen enigszins zinloos," zei Levay, "omdat we deze objecten over het algemeen toch niet konden zien omdat ze zo zwak zijn, en onze ogen anders reageren op kleuren van zeer zwak licht. " Maar het belangrijkste doel van Hubble is het produceren van afbeeldingen die zoveel mogelijk wetenschappelijke informatie bevatten.
De rover Pancams doen dit ook. "Het blijkt dat er een hele reeks ijzerhoudende mineralen zijn die verschillende kleurreacties hebben op infraroodgolflengten waar de camera gevoelig voor is," zei Bell, "dus we kunnen heel opzichtige, soort Andy Warhol-achtige foto's met valse kleuren maken . ' Bell voegde eraan toe dat deze afbeeldingen een dubbele functie hebben omdat ze wetenschappelijke informatie bieden, en het publiek geniet er echt van.
En dus wordt in zowel Hubble als MER kleur gebruikt als een hulpmiddel, om de details van een object te verbeteren of om te visualiseren wat anders niet door het menselijk oog zou kunnen worden gezien. Zonder valse kleuren zouden onze ogen nooit zien (en zouden we ook nooit weten) welke geïoniseerde gassen bijvoorbeeld een nevel vormen, of welke ijzerhoudende mineralen op het oppervlak van Mars liggen.
Wat betreft "ware kleur", er is een grote academische en wetenschappelijke gemeenschap die kleur bestudeert in gebieden zoals de verfindustrie die soms overstuur raakt wanneer de term "ware kleur" wordt gebruikt door de astronomische beeldvormingsgroep, legde Bell uit.
"Ze hebben een goed vastgesteld kader voor wat echte kleur is en hoe ze kleur kwantificeren," zei hij. "Maar we werken niet echt binnen dat kader op dat niveau. Dus we proberen af te wijken van het gebruik van de term 'ware kleur'. "
Levay merkte op dat geen enkele kleurreproductie 100% nauwkeurig kan zijn vanwege verschillen in technologie tussen film en digitale fotografie, printtechnieken of zelfs verschillende instellingen op een computerscherm. Bovendien zijn er variaties in hoe verschillende mensen kleur waarnemen.
"Wat we op Mars doen is eigenlijk slechts een schatting", zei Bell, "het is onze beste gok om onze kennis van de camera's met het kalibratiedoel te gebruiken. Maar of het absoluut 100% waar is, ik denk dat het mensen zal brengen om daar achter te komen. "
Voor meer informatie zie http://hubblesite.org/ of bekijk Jim Bell's boek uit 2006 "Postcards From Mars".
